Последовательность инструкций определяющих процедуру решения конкретной задачи компьютером

Компью́терная програ́мма — последовательность инструкций, определяющих процедуру решения конкретной задачи компьютером (вычислительной машиной)^[1]. Программы необходимы для работы компьютера, обычно состоящей в исполнении инструкций программы в центральном процессоре. Программа — один из компонентов программного обеспечения. В зависимости от контекста рассматриваемый термин может относиться также и к исходным текстам программы. Компьютерные программы как объект авторского права и других прав интеллектуальной собственности относится к категории нематериальных активов.

Создание программ[править]

Чаще всего образ программы хранится в виде исполняемого модуля (отдельного файла или группы файлов). Из этого образа, находящегося, как правило, на диске, исполняемая программа в оперативной памяти может быть построена программным загрузчиком.

В системном программировании программой называются данные, которые используются процессором как инструкции по управлению компьютерной системой^[2]. В состав программы может входить как машинный код, исполняемый процессором для достижения некоторой цели, так и необходимые для этого данные. Отличительной особенностью программы является её нахождение в памяти и исполнение процессором.

Процесс разработки программного обеспечения состоит из нескольких этапов, из которых в узком смысле лишь непосредственное создание программного кода носит название «программирование». В быту под программированием часто подразумевается весь процесс разработки ПО, а людей, занимающихся этим видом деятельности, называют программистами.

Запись исходных текстов программ при помощи языков программирования облегчает понимание и редактирование человеком. Этому, в частности, помогают комментарии, допустимые в синтаксисе большинства языков. Для выполнения на компьютере готовый текст программы преобразуется (компилируется) в машинный код.

Некоторые языки программирования позволяют обходиться без предварительной компиляции программы и переводят её в инструкции машинного кода непосредственно во время исполнения. Этот процесс называется динамической компиляцией, и он позволяет добиться большей переносимости программ между разными аппаратными и программными платформами при сохранении многих плюсов компиляции.

Интерпретируемые программы, для которых, как правило, не применяется процесс компиляции и которые интерпретируются операционной системой или специальными программами-интерпретаторами, называются скриптами или «сценариями».

Исходные тексты компьютерных программ в большинстве языков программирования состоят из списка инструкций, точно описывающих заложенный алгоритм. Подобный подход в программировании называется императивным. Однако применяются и другие методологии программирования. Например, описание исходных и требуемых характеристик обрабатываемых данных и предоставление выбора подходящего алгоритма решения специализированной программе-интерпретатору — такой подход называется декларативным программированием. К декларативному программированию относятся функциональное и логическое, а также менее распространённые виды программирования.

Программы могут создаваться в текстовом виде и визуально. В первом случае исходный код набирается вручную, во втором функциональность программы задаётся с помощью элементов графического интерфейса пользователя, а текст программы генерируется автоматически и может быть как доступен для изменения вручную, так и полностью скрыт от программиста.

Хранение и выполнение[править]

До момента, когда пользователь компьютера явно или неявно выдаст запрос на выполнение компьютерной программы, она обычно хранится в энергонезависимой памяти. При получении такого запроса программа посредством другой компьютерной программы, называющейся операционной системой, загружается в память с произвольным доступом, откуда её непосредственно может выполнять центральный процессор. После этого центральный процессор выполняет программу, инструкция за инструкцией, до её завершения. Выполняющаяся программа называется процессом^[3]. Завершение программы происходит либо по достижению её последней инструкции (обычно передающей управление операционной системе) либо по ошибке, программной или аппаратной.

Одновременное выполнение[править]

Многие операционные системы поддерживают механизм многозадачности, который позволяет создать эффект одновременной работы нескольких компьютерных программ на одном компьютере. Операционные системы могут выполнять несколько программ используя диспетчер операционной системы — программный механизм для переключения процессов, выполняемых процессором. Хотя в каждый момент времени выполняется только одна программа, при достаточно частом переключении пользователь может взаимодействовать со всеми программами во время их работы^[4]. Современные многопроцессорные компьютеры или компьютеры с многоядерными процессорами поддерживают одновременное выполнение нескольких программ аппаратно^[5].

Фрагменты кода одной и той же компьютерной программы могут одновременно выполняться с помощью потоков выполнения. Существуют многопоточные процессоры, специально оптимизированные для выполнения нескольких потоков.

Самомодифицирующиеся программы[править]

Считается, что выполняющаяся компьютерная программа отличается от данных, которые она обрабатывает. Однако это отличие размывается, когда компьютерная программа модифицирует сама себя. Модифицированная компьютерная программа затем выполняется как часть исходной программы. Самомодификация кода возможна в программах, написанных в машинном коде, на ассемблере, Лиспе, Си, Коболе, ПЛ/1 и Прологе.

Использование программ[править]

Большинство пользователей компьютеров используют программы, предназначенные для выполнения конкретных прикладных задач, таких, как подготовка и оформление документов, математические вычисления, обработка изображений и т. п. Соответствующие программные средства называют прикладными программами или прикладным программным обеспечением. Управление компонентами вычислительной системы и формирование среды для функционирования прикладных программ берёт на себя системное программное обеспечение, наиболее важной составляющей которого является операционная система.

Правовые аспекты[править]

Программы с общедоступными исходными текстами называются открытыми.

Компьютерные программы в большинстве стран являются объектами авторского права (включая Украину и Россию). В некоторых странах компьютерные программы могут защищаться патентами. Патентованию компьютерных программ способствовало Соглашение о торговых аспектах прав интеллектуальной собственности, которое установило минимальные^[6] требования к охраняемому ряду объектов прав интеллектуальной собственности и фактически разрешило патентовать программы. Соглашение ТРИПС обязательно для выполнения на территории Украины и России как государств-членов ВТО.

Таким образом программа может охраняться и как «литературное произведение» и как «изобретение». Для определения режима правовой охраны в первом случае используется «текст кода», в другом — признаки применяемые для изобретений, предлагаемых для патентования (то есть нужно доказать «инновационность», «оригинальность» и «неочевидность», а также возможность решения существующей технической проблемы и коммерческую пригодность)^[7]. При этом существует проблема правового разграничения компьютерных программ от проприетарного цифрового контента и проприетарного программного обеспечения^[8].

Авторское и некоторые другие^{[какие?]} права интеллектуальной собственности позволяют ограничивать доступ к исходным текстам программ.

Определения из стандартов[править]

Программа — данные, предназначенные для управления кон­кретными компонентами системы обработки данных в целях реализации определённого ал­горитма.

— ГОСТ 19781—90. ЕСПД. Термины и определения

Программа — представленная в объективной форме совокупность данных и команд, предназначенных для функционирования ЭВМ и других компьютерных устройств с целью получения определённого результата, включая подготовительные материалы, полученные в ходе разработки программы для ЭВМ, и порождаемые ею аудиовизуальные отображения.

— ст. 1261 «Программы для ЭВМ» ГК РФ

См. также[править]

• Hello, world!
• Утилита
• Встроенное программное обеспечение

Примечания[править]

Литература[править]

• Silberschatz Abraham. Operating System Concepts, Fourth Edition. — Addison-Wesley, 1994. — С. 97. — ISBN 0-201-50480-4.

Этапы решения задач на компьютере.

Как мы знаем, определенная программа нам нужна для определенных целей. Например,  MS Word для того, чтобы работать с текстом, MS Excel для работы с вычислениями. Paint для работы с графикой.

Сегодня мы с вами будем писать собственные программы для определенных целей, а именно для вычисления площади круга, поиска дискриминанта.

Мы говорим программа, программа и т.д. А что такое программа?

Программа — последовательность инструкций, определяющих процедуру решения конкретной задачи компьютером (вычислительной машиной).

Чтобы решить какую-то задачу на компьютере, необходимо несколько этапов.

1. Этап. Постановка задачи. (какие данные нам известны и что нужно найти в решаемой задаче)
2. Описательная информация.
3. Построение алгоритма. Четкая инструкция задающая последовательность действий для решения задачи.
4. Алгоритм описывается на языке программирования.
5. И на пятом этапе уже осуществляется отладка и тестирование программы.

Отладка программы-проверка работоспособности программы при различных значениях.

Программа для вычисления площади круга:

Запись программы на языке PASCAL

Существуют определенные значения типов. Когда переменной присваивают тип, она будет принимать значения согласно этому типу.

1. Раздел описания переменных начинается с ключевого слова VAR, после которого следуют элементы описания вида

список имен: тип;

1. Начало действий. Действия начинаются после ключевого слова BEGIN
2.  Вывод результата.  Окончание программы.

/Запись на компьютере/

VAR

S,R,PI:REAL;

BEGIN

PI:=3.14;

READ (R);

S:=R*R*PI;

WRITE(S);

END.

/Вычисление дискриминанта(без поиска корней)/

VAR

A,B,C,D:REAL;

BEGIN

READ(A);

READ(B);

READ(C);

D:=B*B-4*A*C;

WRITE(D);

END.

/Если останется время/Перевод из байт в килобайт./

VAR

A,B:REAL;

BEGIN

READ(A);

B:=A/1024;

WRITE(B);

END.

Итог.

Сегодня мы с вами познакомились, какие шаги нужно выполнить, чтобы решить ту или иную задачу на компьютере.

1. Этап. Постановка задачи. (какие данные нам известны и что нужно найти в решаемой задаче)
2. Описательная информация.
3. Построение алгоритма. Четкая инструкция задающая последовательность действий для решения задачи.
4. Алгоритм описывается на языке программирования.
5. И на пятом этапе уже осуществляется отладка и тестирование программы.

Домашнее задание:

Параграф 2,1 и задания к нему.

Скачать материал

Скачать материал

09 Apr 2017

Оглавление

Первое приложение

Программа считывает три целочисленных значения из консоли. Эти значения интерпретируются как длины сторон треугольника. Программа выводит сообщение о том, каким является данный треугольник — разносторонним, равнобедренным или равносторонним.

Напишем, функцию, которая принимает на вход три стороны треугольника, которые заданы целыми числами и возвращает тип треугольника. Сохраним написанный код в файле triangle.php.

/**  
 * Не треугольник  
 */  
define('TRIANGLE_BAD', 0);  
/**  
 * Равносторонний треугольник  
 */  
define('TRIANGLE_EQUILATERAL', 1);  
/**  
 * Прямоугольный треугольник  
 */  
define('TRIANGLE_RIGHT', 2);  
/**  
 * Равнобедренный треугольник  
 */  
define('TRIANGLE_ISOSCELES', 3);  
/**  
 * Разносторонний треугольник  
 */  
define('TRIANGLE_SIDED', 4);

/**  
 * По длинам сторон $a, $b и $c возвращает тип треугольника.  
 * Если стороны не являются целочисленными, то выбрасывает исключение.  
 *  
 * @param $a  
 * @param $b  
 * @param $c  
 * @return int  
 * @throws Exception  
 */  
function triangle_type($a, $b, $c)  
{  
 // Вполне ожидаемо,  
 // что нецелочисленные значения должны приводить к исключительной ситуации.  
 if (!is_int($a) or !is_int($b) or !is_int($c))  
 {  
 throw new Exception('Invalid triangle definition');  
 }

$max = null;  
 $min1 = null;  
 $min2 = null;

if (($a+$b)>$c and ($a+$c)>$b and ($b+$c)>$a)  
 {  
 if (($a>$b) and ($a>$c))  
 {  
 $max = $a;  
 $min1 = $b;  
 $min2 = $c;  
 }  
 else if (($b>$c) and ($b>$a))  
 {  
 $max = $b;  
 $min1 = $a;  
 $min2 = $c;  
 }  
 else  
 {  
 $max = $c;  
 $min1 = $a;  
 $min2 = $b;  
 }

if (pow($max, 2) == pow($min1, 2) + pow($min2, 2))  
 {  
 return TRIANGLE_RIGHT;  
 }  
 else if (($max==$min1) and ($max==$min2))  
 {  
 return TRIANGLE_EQUILATERAL;  
 }  
 else if (($max==$min1) or ($max==$min2) or ($min1==$min2))  
 {  
 return TRIANGLE_ISOSCELES;  
 }  
 else  
 {  
 return TRIANGLE_SIDED;  
 }  
 }  
 else  
 {  
 return TRIANGLE_BAD;  
 }  
}

Функция достаточно тривиальна, поэтому мы не будем останавливаться на ее реализации. Нас будет интересовать, как найти в ней ошибки.

Для начала потребуется реализовать механизм, который позволит вводить данные с консоли и получать результат. Сохраним следующий код в файле main.php. Чуть позже вы поймете, почему мы используем разные файлы для самой функции и для кода, который обрабатывает пользовательский ввод.

// здесь мы подключим ранее написанную функцию для определения типа треугольника  
require __DIR__ . DIRECTORY_SEPARATOR . 'triangle.php';

function main()  
{  
 // проинициализируем переменные  
 $a = $b = $c = 0;

// получим длины сторон со стандартного ввода  
 $num = fscanf(STDIN, "%d %d %dn", $a, $b, $c);  
 // если мы смогли считать длины трех сторон,  
 // то вызовем нашу функцию и покажем результат  
 if ($num == 3)  
 {  
 switch (triangle_type($a, $b, $c))  
 {  
 case TRIANGLE_BAD:  
 echo "Это не треугольникn";  
 break;  
 case TRIANGLE_EQUILATERAL:  
 echo "Это равносторонний треугольникn";  
 break;  
 case TRIANGLE_ISOSCELES:  
 echo "Это равнобедренный треугольникn";  
 break;  
 case TRIANGLE_RIGHT:  
 echo "Это прямоугольный треугольникn";  
 break;  
 case TRIANGLE_SIDED:  
 echo "Это разносторонний треугольникn";  
 break;  
 }  
 }  
}

main();

Код также достаточно тривиален. Теперь мы можем запустить полученное приложение (да, это именно приложение — последовательность инструкций, определяющих процедуру решения конкретной задачи компьютером).

Откроем терминал, перейдем в каталог, с проектом и выполним следующую команду (для того, чтобы все сработало у вас должен быть установлен интерпретатор php в системе).

Программа будет ожидать ввод трех чисел, разделенных пробелами.

И вот что мы можем увидеть на экране.

Поэкспериментируйте немного с программой вводя разные наборы чисел.

А теперь рассмотрим эту программу с точки зрения разработчика, которому досталось ее тестировать. Какие наборы тестов он должен разработать, чтобы отыскать все возможные баги? Прежде чем читать дальше подумайте и попробуйте посчитать то количество, которое придумали вы.

Итак. Ниже приведен набор тестовых сценариев, которые должны быть написаны для нашей функции.

1. тест для проверки действительно неравностороннего треугольника (наборы [1, 2, 3], [2, 5, 10] треугольниками не являются).
2. проверка на действительно равносторонний треугольник
3. проверка на равнобедренный треугольник (наборы вида [2, 2, 4] треугольником не являются)
4. как минимум три теста для проверки равнобедренного треугольника, которые представляют собой перестановки одного и того же набора чисел ([3, 3, 4], [3, 4, 3], [4, 3, 3])
5. тест на нулевую длину одной из сторон
6. тест на сторону, имеющую длину меньше нуля
7. проверка набора чисел, в котором сумма длин двух сторон равна третьей
8. тест перестановок для троек чисел из теста 7
9. проверка набора чисел, в котором сумма длин двух сторон меньше третьей ([12, 15, 30])
10. тест перестановок для троек чисел из теста 9
11. проверка на нулевую длину всех трех сторон
12. проверка на передачу нецелочисленных значений
13. проверка на передачу неполного набора значений
14. проверка не только входных данных, но и ожидаемого выходного значения в каждом из тестов 1-13

Если вы не смогли назвать все кейсы, то не пугайтесь. Среднее число тестов, которые называли в разное время опытные разработчики составило 7,8.

Конечно нет никаких гарантий того, что набор тестов, удовлетворяющих перечисленным условиям, обнаружит все возможные ошибки. Но поскольку случаи 1-13 представляют ошибки, реально встречающиеся в различных версиях данной программы, адекватное тестирование должно обнаружить хотя бы их.

Это упражнение должно было продемонстрировать вам, что тестирование простых программ наподобие вышеприведенной является отнюдь не тривиальной задачей. А теперь попытайтесь представить себе, насколько трудоемким окажется тестирование, скажем, бухгалтерской программы крупного предприятия, компилятора или же системы управления воздушным движением, объем кода которых может достигать сотен тысяч строк. Еще большие трудности возникают с приложениями, которые написаны с использованием объектно-ориентированных языков (куда входит и php) и подходов. В частности, тесты для подобных приложений должны выявлять ошибки с созданием экземпляров объектов и взаимодействия между ними.

Однако, какой бы устрашающей ни казалась задача, адекватное (достаточно полное) тестирование программ является ключевой и, как вы убедитесь далее, вполне реализуемой частью процесса разработки программного обеспечения.

Тестируем

Конечно же самым простым решением будет просто закодировать все тестовые случаи для нашего проекта и написать нечто вроде следующего кода (файл triangle_test_simple.php).

require __DIR__ . DIRECTORY_SEPARATOR . 'triangle.php';

function testForIsoscelesTriangle()  
{  
 echo "Test for [3, 4, 4]: ";  
 if (triangle_type(3, 4, 4) == TRIANGLE_ISOSCELES) {  
 echo "okn";  
 } else {  
 echo "failn";  
 }  
}

function main()  
{  
 testForIsoscelesTriangle();  
}

main();

И такое часто практикуется. Особенно в среде разработчиков на CC++. На каждый логически связанный набор тестовых случаев создается свой файл. Который содержит множество функций обрабатывающих по одному сценарию каждая.

В этом нет ничего плохого. Единственный минус такого подхода — отсутствие готового инструментария, который реализует все необходимые операции по обслуживанию и запуску тестов. Весь инструментарий приходится для каждого проекта реализовывать заново. Либо изготавливать свою собственную обвязку, которая будет кочевать из проекта в проект.

Один из вариантов создания инструмента для работы с подобными тестами вы можете увидеть в файле triangle_test.php. Запустите его и увидите на экране подробный лог тестирования проекта.

Литература

• “Искусство тестирования программ” Гленфорд Майерс, Том Баджетт, Кори Сандлер, ISBN: 978-5-8459-1974-8
• “PHP 7” Дмитрий Котеров, Игорь Симдянов, ISBN 978-5-9775-3725-4

Исходные тексты программ

• github

Оглавление

Теги:
тестирование по

php

Категории:

Разработка