Будьте всегда в Настроении. Программирование примеры

Системы программирования: примеры, описание, особенности

Системы программирования обеспечивают платформу для разработки прикладного программного обеспечения и непосредственно взаимодействуют с компьютерным оборудованием, чтобы получить необходимую производительность при выполнении задач пользователей. Платформу можно использовать для программирования приложений iPhone, iPad и операционных систем Android, используя язык программирования Java. Интерфейс Android Studio и Oracle Java SDK в сочетании с необходимыми базовыми знаниями позволяет создавать самые разнообразные приложения.

Элементы программных систем

Для начала раскроем понятие о системах программирования. Те, которыми мы пользуемся сейчас, относятся к периоду 3-го поколения ЭВМ. Системное программирование заключается в создании программного обеспечения. Оно может выполнять множество различных задач. Без него большинство аппаратных средств не исполняли бы свои функции. Чтобы сделать их полезными, используют программное обеспечение. Пользователю требуется выбирать нужную программу для каждого задания.

Элементы классической системы программирования:

Операционная система - является интерфейсом между прикладным программным обеспечением и компьютером.
Утилиты - небольшие, но мощные программы с ограниченными возможностями для конкретных задач. Обычно применяются пользователями для обеспечения бесперебойной работы компьютерной системы.
Библиотечные программы представляют собой скомпилированный набор подпрограмм, например, библиотек. Предоставляют множество функций и процедур, доступных при написании программы.
Программное обеспечение перевода: ассемблер, компилятор, переводчик.
Интерпретатор анализирует и выполняет языковую программу высокого уровня по одной строке за раз.
Прикладное программное обеспечение, предназначенное для помощи пользователю в выполнении конкретных задач, например, GIMP - для редактирования фотографий.

Пример современной системы программирования включает в себя сервисное и базовое ПО.

Структура программы

Общая форма программы уделяет особое внимание отдельным компонентам и взаимосвязи между ними. Программы бывают хорошо или плохо структурированными. С хорошо структурированной программой разделение на компоненты следует по принципам, например, таким как сокрытие информации, а интерфейсы между компонентами ясны и просты. На более тонком уровне она использует соответствующие структуры данных и программные единицы с единственной точкой входа и одной точкой выхода.

При плохо структурированной программе разделение на компоненты в значительной степени произвольно, а интерфейсы являются неявными и сложными. Кроме того, такая программа имеет произвольные структуры данных и поток контроля. Практически все структурированные программы имеют общий характер действий:

Заявление о начале программы.
Объявление переменной.
Программные заявления (блоки кода).

Примеры приветствия «Hello World»

Системы программирования и примеры приветствия «Hello World» на разных программных языках четко демонстрирует базовые различия.

Чтобы использовать переменную внутри программы, компилятор должен заранее знать тип данных, которые будут храниться в нем. По этой причине переменные объявляются в начале программы.

Объявление переменной состоит из указания нового имени и типа данных для переменной. Обычно это делается в самом начале.

На следующем рисунке показан пример системы программирования для структуры цикла, который запускает набор операторов, пока условие не станет истинным.

Бесконечный цикл

Это тот, который не имеет функционирующей процедуры выхода. В результате цикл повторяется непрерывно до тех пор, пока операционная система не почувствует его и не прекратит программу с ошибкой или пока не произойдет какое-либо другое событие, например, программа автоматически прекратится через определенное время.

Системы программирования и примеры программ на языке C для программы сортировки строк в словаре представлены ниже. Эта программа принимает 10 слов (строк) от пользователя и сортирует их в лексикографическом порядке. Например, 10 языков программирования:

C.
C++.
Java.
PHP.
Python.
Perl.
Cobol.
Ruby.
R.

JavaScript.

Результат:

C.
C++.
Cobol.
Java.
JavaScript.
PHP.
Perl.
Python.
R.
Ruby.

Основные инструменты

Для программирования нужно несколько инструментов. Схема классической системы программирования:

Текстовый редактор – средства редактирования. Этот инструмент позволяет написать исходный код. Это обычный инструмент, необходимый для программирования на любом языке. Действительно, при программировании ценят наличие таких функций, как: автозаполнение, подсветка синтаксиса, поиск, редактирование, замены части кода и редактор отступа.
Компилятор или интерпретатор. Этот инструмент напрямую связан с языком программирования.
Отладчик. Разработчики, как и все люди, могут ошибаться. Нахождение и исправление ошибок требует времени. Отладчик - это инструмент, который поможет отследить их. Он позволяет запускать программу шаг за шагом, видеть ее состояние в любой момент, а также проверять, выполняется ли часть кода или нет.
Библиотека подпрограмм.

Сопровождающая документация.

Шаблоны проектирования

Использование шаблона дизайна состоит в том, чтобы структурировать программу или использовать инструменты языка и максимально четко обеспечить системный подход к программированию, а также связь с базой данных шаблона, создание страницы, которая будет отображать пользовательский вид. В более общем плане шаблон проектирования представляет собой многозадачное и усовершенствованное решение.

Структура программного обеспечения (или фреймворка) представляет собой специальный тип библиотеки программного обеспечения. Его первая цель состоит в том, чтобы компоновать программирование, обеспечивая максимально инструментами, которые понадобятся. Например, Django 2 представляет собой структуру в Python, предназначенную для облегчения создания реактивных веб-сайтов. Она создает структуру и предлагает общие инструменты, которые могут потребоваться всем сайтам (интерфейс администрирования, службы аутентификации, способ перевода сайта на несколько языков и т. д).

Другим примером является наличие нескольких фреймворков в JavaScript (jQuery или angular.js) с одной целью - одни и те же действия должны быть написаны по-разному в зависимости от типа браузера, используемого посетителем на веб-сайте. Они имеют уникальный интерфейс, чтобы превратить это в код, понятный каждому браузеру. На фото пример системы программирования в JavaScript для задачи по открытию нового окна после нажатия на кнопку.

Скомпилированные языки

Язык программирования - это набор соглашений и абстракций, которые позволяют писать то, что нужно пользователю, чтобы компьютер выдавал результат в более понятной форме. Компиляции заключается в преобразовании исходного кода в исполняемый файл. Это преобразование выполняется компилятором. Разница в скорости исполнения огромна. В целом при прочих равных условиях программа на скомпилированном языке будет работать примерно в десять раз быстрее, чем на интерпретируемом. Ниже приведен пример системы программирования на Си. Он демонстрирует программу, которая использует так называемые функции высшего порядка и чистые функции.

В случае интерпретируемых языков исходный код предоставляется интерпретатору, который выполняет программу напрямую. При этом нет необходимости беспокоиться об операционной системе или типе процессора, так как он должен быть установлен на компьютере пользователя. Более того, поскольку исходный код должен быть «переведен» в машинный при каждом выполнении, интерпретируемые языки часто медленны по сравнению с эквивалентными скомпилированными языками. При этом интерпретаторы не оптимизируют генерируемый машинный код, что заставляет их работать медленнее, но процесс генерации машинного кода выполняется быстрее, чем у компиляторов.

Языки виртуальных машин

Часто сокращено их называют «языки VM» (в соответствии с аналогий английского названия виртуальной машиной). Принцип действия и назначение системы программирования заключается в том, чтобы исходный код переводился не в машинный, понятный конкретному процессору, а в «фиктивный» (байт-код), который сам будет интерпретироваться языком виртуальной машиной. Такой язык имеет свои преимущества и недостатки.

Как и в интерпретируемых языках, программа, скомпилированная в байт-код, может работать на любой операционной системе и процессоре при условии, что виртуальная машина доступна для этой комбинации. С другой стороны, поскольку была компиляция восходящего потока, программа работает быстрее, чем на эквивалентном интерпретируемом языке. Часто она достигает скорости, аналогичной скорости «реального» машинного кодового языка. Однако это нивелируется тем фактом, что виртуальная машина может быть достаточно ресурсоемкой, особенно в памяти.

Наконец, можно создавать новые языки, которые скомпилируются в один и тот же байт-код как еще один существующий язык, что упрощает их взаимодействие. Это одна из задач системы программирования. Пример - языки Clojure и Frege компилируются как для байт-кода Java. Они являются функциональными и радикально отличными от Java в их дизайне. В этом случае можно написать разные части программы с одним из наиболее подходящих языков и заставить их работать вместе на виртуальной машине. Java - язык, который лучше всего компилируется на виртуальную машину. Но потребуется приложение, состоящее из набора классов Java. В начале любого класса существует определенная структура, такая как JavaClassFileFormat.

Примеры языков и систем программирования

Представляем самые известные языки программирования:

Assembler. Он не новый, однако научит пользователей многим вещам, скрытым в других языках.

C. Один наиболее часто используемых в мире. Именно этот язык дает самый полный контроль над машиной. Он используется для кодирования операционных систем. Его приличный почти полувековой возраст и огромное количество библиотек, которые подойдут для чего угодно, становятся незаменимыми как для начинающих, так и для продвинутых пользователей.
Cobol. Это старый язык. Он, как правило, сложнее в использовании, чем другие. Однако по историческим причинам он по-прежнему широко используется в банковском деле, финансах и страховании.
Fortran. Он все еще востребован в области научных вычислений, для которого и был разработан. Хотя синтаксис этого языка регулярно обновляется, ощущается его возраст. Кроме того, некоторые программные библиотеки в Fortran никогда не были сопоставлены с точки зрения эффективности.
Java. Имеет особенность компиляции в байт-код, который затем интерпретируется виртуальной машиной. Это значительно упрощает создание программ для использования на нескольких платформах операционных систем. Например, Java является шлюзом для кодирования приложения для Android.
Perl. Это язык, который в основном ценится в мире Linux и Unixoids. Он эффективен для создания небольших, но очень мощных приложений с командной строкой. Однако Perl не очень подходит для создания графических интерфейсов.

PHP. Во многом доминирует в мире веб-программирования.
Python. Этот язык рекомендуется начинающим.
Ruby. Связан с Python, регулярно заимствует инновации. В целом они очень похожи. Можно констатировать, что Ruby предлагает больше синтаксической свободы и больше настаивает на своем объектно-ориентированном характере, а Python легче и поддерживается более крупным сообществом.
Swift. Это довольно молодой язык, подвержен изменениям и корректировкам, подходит для продуктов Apple. В ближайшие годы он вполне может стать основным продуктом программирования приложений iOS и OSX.

Применение

Представляем пример машинного кода:

110101010010001000111001001 010101001000100001011101001 000111001101110001101101010 001111010010010101011001010 001010101111110100101010001.

Как видим, в этом типе кода очень мало различимой структуры. В языках программирования семантический разрыв - это разница между языком, который используется для программирования аппаратного обеспечения (машинный код), и тем, который нужно использовать для программирования компьютера, как системы. Пример системы программирования: для клиентской стороны JavaScript потребуется использование двух языков, за исключением того, который генерирует JavaScript (CoffeScript или Elm).

Для серверной стороны PHP держит верхние позиции, но Python и Ruby тоже активно применяются. JavaScript также используется на стороне сервера, благодаря NodeJS. Для видеоигр в Windows применяют C ++, Python и C #. Однако они далеко не единственные. Любой язык, который делает его достаточно легким для создания графического интерфейса, может быть подходящим (C, Java, Ruby или Tcl / Tk).

Для крупных приложений на рынке доминируют C ++ и Java, хотя C # тоже набирает силу. Для небольших утилитарных приложений, в частности, в командной строке, легко найти C, Perl, Python или Ruby. В области научных вычислений Фортран остается королем. Он все чаще конкурирует с C ++, Python или со специализированными языками, такими как Matlab и R.

Программирование PASCAL

На протяжении всей истории вычислений было предпринято сотни попыток сделать языки программирования на компьютере такими, как письменный английский - легко читать и легко понять. PASCAL является результатом одного из таких усилий. Создатель PASCAL Николас Вирт хотел иметь HLL, который можно было бы легко учить, читать и писать. Он разработал PASCAL на базе следующих концепций:

PASCAL должен закрыть или существенно сузить семантический разрыв.
Каждый оператор PASCAL должен быть как предложение в англоязычном тексте.
Программу PASCAL можно рассматривать как предложение на английском языке.
Имена процедур, структур данных и переменных в PASCAL должны быть легко узнаваемы.

Пример системы программирования в PASCAL

Ниже приведен пример для определения количества букв в слове.

PASCAL облегчает модульное кодирование посредством:

Использования инкапсулирующего кода в процедурах и функциях.
Использования операторов BEGIN и END для определения функционального блока кода.
Строгой переменной (например, назначение типов данных, таких как integer, real или string) для поддержки передачи параметров между процедурами.
Дружественного синтаксиса, который сужает семантический разрыв.

В приведенном примере системы программирования на Паскале программа показывает двоичный выбор (есть только два случая: ActualMark> = 50 или ActualMark

Распространенные ошибки в программировании

Необходимо избегать распространенных ошибок при кодировании. Тем самым пользователь сэкономит время и избежит проблем. Виды ошибок:

Плохое форматирование кода. Он должен быть понятен. В нем должны быть комментарии в верхней части программы.
Плохое тестирование и проверка ошибок. Обработка ошибок принимает две формы: обработка структурированных исключений и функциональная проверка ошибок.
Плохая практика комментариев.
Наименование ненадежных переменных. Очень сложно работать над кодом, когда многие имена переменных короткие, а не описательного характера.
Выбор неправильной структуры данных.

Выделение синтаксиса и стиль отступов часто используются, чтобы помочь программистам распознавать элементы исходного кода.

При этом важно, чтобы цветовое кодирование выделялось во фрагменте кода как на примере системы программирования, написанной на Python.

www.nastroy.net

примеры, описание, особенности :: SYL.ru

Элементы программных систем

Элементы классической системы программирования:

Операционная система - является интерфейсом между прикладным программным обеспечением и компьютером.
Утилиты - небольшие, но мощные программы с ограниченными возможностями для конкретных задач. Обычно применяются пользователями для обеспечения бесперебойной работы компьютерной системы.
Библиотечные программы представляют собой скомпилированный набор подпрограмм, например, библиотек. Предоставляют множество функций и процедур, доступных при написании программы.
Программное обеспечение перевода: ассемблер, компилятор, переводчик.
Интерпретатор анализирует и выполняет языковую программу высокого уровня по одной строке за раз.
Прикладное программное обеспечение, предназначенное для помощи пользователю в выполнении конкретных задач, например, GIMP - для редактирования фотографий.

Пример современной системы программирования включает в себя сервисное и базовое ПО.

Структура программы

Заявление о начале программы.
Объявление переменной.
Программные заявления (блоки кода).

Примеры приветствия «Hello World»

Бесконечный цикл

C.
C++.
Java.
PHP.
Python.
Perl.
Cobol.
Ruby.
R.
JavaScript.

Результат:

C.
C++.
Cobol.
Java.
JavaScript.
PHP.
Perl.
Python.
R.
Ruby.

Основные инструменты

Для программирования нужно несколько инструментов. Схема классической системы программирования:

Текстовый редактор – средства редактирования. Этот инструмент позволяет написать исходный код. Это обычный инструмент, необходимый для программирования на любом языке. Действительно, при программировании ценят наличие таких функций, как: автозаполнение, подсветка синтаксиса, поиск, редактирование, замены части кода и редактор отступа.
Компилятор или интерпретатор. Этот инструмент напрямую связан с языком программирования.
Отладчик. Разработчики, как и все люди, могут ошибаться. Нахождение и исправление ошибок требует времени. Отладчик - это инструмент, который поможет отследить их. Он позволяет запускать программу шаг за шагом, видеть ее состояние в любой момент, а также проверять, выполняется ли часть кода или нет.
Библиотека подпрограмм.
Сопровождающая документация.

Шаблоны проектирования

Скомпилированные языки

Языки виртуальных машин

Примеры языков и систем программирования

Представляем самые известные языки программирования:

Assembler. Он не новый, однако научит пользователей многим вещам, скрытым в других языках.
C. Один наиболее часто используемых в мире. Именно этот язык дает самый полный контроль над машиной. Он используется для кодирования операционных систем. Его приличный почти полувековой возраст и огромное количество библиотек, которые подойдут для чего угодно, становятся незаменимыми как для начинающих, так и для продвинутых пользователей.
Cobol. Это старый язык. Он, как правило, сложнее в использовании, чем другие. Однако по историческим причинам он по-прежнему широко используется в банковском деле, финансах и страховании.
Fortran. Он все еще востребован в области научных вычислений, для которого и был разработан. Хотя синтаксис этого языка регулярно обновляется, ощущается его возраст. Кроме того, некоторые программные библиотеки в Fortran никогда не были сопоставлены с точки зрения эффективности.
Java. Имеет особенность компиляции в байт-код, который затем интерпретируется виртуальной машиной. Это значительно упрощает создание программ для использования на нескольких платформах операционных систем. Например, Java является шлюзом для кодирования приложения для Android.
Perl. Это язык, который в основном ценится в мире Linux и Unixoids. Он эффективен для создания небольших, но очень мощных приложений с командной строкой. Однако Perl не очень подходит для создания графических интерфейсов.
PHP. Во многом доминирует в мире веб-программирования.
Python. Этот язык рекомендуется начинающим.
Ruby. Связан с Python, регулярно заимствует инновации. В целом они очень похожи. Можно констатировать, что Ruby предлагает больше синтаксической свободы и больше настаивает на своем объектно-ориентированном характере, а Python легче и поддерживается более крупным сообществом.
Swift. Это довольно молодой язык, подвержен изменениям и корректировкам, подходит для продуктов Apple. В ближайшие годы он вполне может стать основным продуктом программирования приложений iOS и OSX.

Применение

Представляем пример машинного кода:

110101010010001000111001001 010101001000100001011101001 000111001101110001101101010 001111010010010101011001010 001010101111110100101010001.

Программирование PASCAL

PASCAL должен закрыть или существенно сузить семантический разрыв.
Каждый оператор PASCAL должен быть как предложение в англоязычном тексте.
Программу PASCAL можно рассматривать как предложение на английском языке.
Имена процедур, структур данных и переменных в PASCAL должны быть легко узнаваемы.

Пример системы программирования в PASCAL

Ниже приведен пример для определения количества букв в слове.

PASCAL облегчает модульное кодирование посредством:

Использования инкапсулирующего кода в процедурах и функциях.
Использования операторов BEGIN и END для определения функционального блока кода.
Строгой переменной (например, назначение типов данных, таких как integer, real или string) для поддержки передачи параметров между процедурами.
Дружественного синтаксиса, который сужает семантический разрыв.

В приведенном примере системы программирования на Паскале программа показывает двоичный выбор (есть только два случая: ActualMark> = 50 или ActualMark<50).

Распространенные ошибки в программировании

Плохое форматирование кода. Он должен быть понятен. В нем должны быть комментарии в верхней части программы.
Плохое тестирование и проверка ошибок. Обработка ошибок принимает две формы: обработка структурированных исключений и функциональная проверка ошибок.
Плохая практика комментариев.
Наименование ненадежных переменных. Очень сложно работать над кодом, когда многие имена переменных короткие, а не описательного характера.
Выбор неправильной структуры данных.

www.syl.ru

Что такое анти-паттерны? / Хабр

Анти-паттерны — полная противоположность паттернам. Если паттерны проектирования — это примеры практик хорошего программирования, то есть шаблоны решения определённых задач. То анти-паттерны — их полная противоположность, это — шаблоны ошибок, которые совершаются при решении различных задач. Частью практик хорошего программирования является именно избежание анти-паттернов. Не надо думать, что это такая непонятная теоретическая фигня — это конкретные проблемы, с которыми сталкивался практически каждый разработчик. Кто осведомлен, тот и вооружён! Рассмотрим же несколько расрпотранённых анти-паттернов в программировании.

Программирование копи-пастом (Copy and Paste Programming)

Данный анти-паттерн является, наверное, самым древним в программировании. Когда от программиста требуется написание двух схожих функций, самым «простым» решением является написание одной функции, её копирование и внесение некоторых изменений в копию. Какие проблемы это сулит? Во-первых, ухудшается переносимость кода — если потребуется подобный функционал в другом проекте, то надо будет искать все места, где программист накопипастил и переносить их по отдельности. Во-вторых, понижается качество кода — часто программист забывает вносить требуемые изменения в скопированный код. В-третьих, усложняется поддержка кода — так, как если в изначальном варианте был баг, который в будущем надо будет исправить, то этот баг попал во все то, что, опять-таки, накопипастил программист. Это приводит так же к возникновению различных множественных исправлений, которые будут возникать по мере нахождения бага в разных частях кода, для одного единственного бага. В-четвертых, code review значительно усложняется, так как кода становится больше, без видимой значительной выгоды и роста производительности труда. Главными причинами возникновения подобных ошибок являются — отсутствие мыслей про будущее разработки (программисты не продумывают свои действия), недостаток опыта (программисты берут готовые примеры и модифицируют, адаптируя под свои нужды). Решение же, является очень простым — создание общих решений и их использование. Об этом следует думать ещё при разработке решений небольших задач — возможно, что нам потребуется решить эту задачу где-нибудь ещё, или решить эту же задачу, но в другой интепретации.

«Брось, можно писать не только одну функцию!» или Спагетти-код (Spaghetti code)

Спагетти-код — слабо структурированная и плохо спроектированная система, запутанная и очень сложная для понимания. Такой код так же очень часто содержит в себе множество примеров анти-паттерна программирования копи-пастом. Подобный код в будущем не сможет разобрать даже его автор. В ООП спагетти-код может быть представлен в виде небольшого количества объектов с огромными, по размеру кода, методами. Причинами являются — разработка по принципу «Да ну, оно же работает! Целых пять тысяч строк!», малоэффективные code review, недостаток опыта в ООП разработке, удалённая работа отдельных программистов. Ипользовать спагетти-код повторно невозможно и нежелательно. Если в вашем проекте начинает возникать спагетти-код, а вам как раз надо расширить функционал, который он реализует — не ленитесь, рефакторьте спагетти полностью или напишите эту часть заново! Проиграв немного времени сейчас — вы получите огромный плюс в будущем. Или наоборот — проиграете, если оставите спагетти-код в проекте.

Золотой молоток (Golden hammer)

Золотой молоток — уверенность в полной универсальности любого решения. На практике, это — применение одного решения (чаще всего какого-либо одного паттерна проектирования) для всех возможных и невозможных задач. Проблема в том, что многие программисты «используют» данный анти-паттерн не подозревая о собственной некомпетентности — они считают, что знают паттерн проектирования и успешно его используют — всё хорошо. Причиной среди новичков является лень к изучению чего-то нового — новичок пытается решить все задачи единственным методом, который он освоил. Но к сожалению, это встречается и среди профессионалов — программист очень любит использовать какой-либо паттерн и начинает делать это везде. С этим надо бороться — для каждой задачи имеется не одно, а несколько, красивых и оптимальных решений — именно к поиску таких решений и сводится эффективная разработка. И только такая разработка позволит создать эффективную систему.

«Что за 42?» или Магические числа (Magic numbers)

Магическое число — константа, использованная в коде для чего либо (чаще всего — идентификации данных), само число не несёт никакого смысла без соответствующего комментария. Числа не несут абсолютно никакой семантики. Когда в коде вашего проекта начинаются появлятся числа, значение которых не является очевидным — это очень плохо. Программист, который не является автором такого кода, с трудностями сможет объяснить как это работает. Со временем и автор кода, с присутствием магических чисел, не сможет объяснить что-либо. Числа затрудняют понимание кода и его рефакторинг. Главными причинами этой ошибки — спешка при разработке, отсутствие практики программирования. Данный анти-паттерн надо пресекать на корню, оговаривая использование числовых констант перед началом разработки.

«Что значит d:\proj\tests.dat?» или Жёсткое кодирование (Hard code)

Жёсткое кодирование — внедрение различных данных об окружении в реализацию. Например — различные пути к файлам, имена процессов, устройств и так далее. Этот анти-паттерн тесно связан с магическими числами, частенько они переплетаются. Захардкодить — жёстко прописать значение каких-либо данных в коде. Главная опасность, исходящая от этого анти-паттерна — непереносимость. В системе разработчика код будет исправно работать до перемещения или переименования файлов, изменения конфигурации устройств. На любой другой системе код может вовсе не заработать сразу же. Как правило, программист практически сразу забывает где и что он захардкодил, даже если делает это в целях отладки кода. Это делает выявление и локализацию данного анти-паттерна очень сложной. С этим надо бороться — оговорив запрет на жёсткое кодирование перед началом разработки и проводя тщательные code review.

Мягкое кодирование (Soft code)

Мягкое кодирование — параноидальная боязнь жёсткого кодирования. Это приводит к тому, что незахардкожено и настраивается абсолютно всё, что делает конфигурацию невероятно сложной и непрозрачной. Этот анти-паттерн является вторым концом палки о жёстком кодировании и поэтому тоже является опасным. Во-первых, при разработке много ресурсов уходит на реализацию возможности настроек абсолютно всего. Во-вторых, развёртывание такой системы повлечет так же дополнительные затраты. Перед началом решения определённой задачи следует определить, что должно быть настариваемым, а что является постоянным для различных систем или может быть настроено автоматически.

Ненужная сложность (Accidental complexity)

Простыми словами — это заумность решения. Ненужная сложность может быть внесена в решение любой задачи. Это могут быть как и ненужные проверки, части кода, продуцированные мягким кодированием, отсутствие какой-либо оптимизации. Это приводит к усложнению понимания кода, понижению скорости работы. Причинами являются — отсутствие или некачественность рефакторинга, некомпетентность программиста. Бороться довольно просто — следует проводить тщательные code review, эффективный рефакторинг.

Лодочный якорь (Boat anchor)

Этот анти-паттерн означает сохранение неиспользуемых частей системы, которые остались после оптимизации или рефакторинга. Часто, после рефакторинга когда, который является результатом анти-паттерна, некоторые части кода остаются в системе, хотя они уже больше не используются. Так же некоторые части кода могут быть оставлены «на будущее», авось придётся ещё их использовать. Такой код только усложняет системы, не неся абсолютно никакой практической ценности. Эффективным методом борьбы с лодочными якорями является рефакторинг кода для их устранения, а так же процесс планирования разработки, с целью предотвращения возникновения якорей.

Изобретение велосипеда (Reinventing the wheel)

Смысл этого анти-паттерна в том, что программист разрабатывает собственное решение для задачи, для которой уже существуют решения, очень часто лучшие чем придуманное программистом. Разработчик считает себя наилучшим, поэтому для каждой задачи пытается придумать собственное решение, не смотря на опыт его предшественников. Чаще всего это приводит лишь к потере времени и понижению эффективности работы программиста — так как решение может быть найдено далеко неоптимальное или вообще ненайденное. Полностью же отбрасывать возможность самостоятельного решения нельзя, так как это прямой дорогой к приведет к программированию копипастом. Разработчик должен ориентироваться в задачах, которые могут предстать перед ним, чтобы грамотно их решить — используя готовые решение или изобретая собственные. Очень часто причиной этого анти-паттерна является банальная нехватка времени. А время — это деньги.

Изобретение одноколёсного велосипеда (Reinventing the square wheel)

Этот анти-паттерн очень тесно связан с простым изобретением велосипеда — это создание своего плохого решения, при существовании лучшего. Этот анти-паттерн вдвойне забирает время — так как, во-первых, время тратится на изобретение и реализацию собственного решения, во-вторых, время тратится при рефакторинге таких решений и замене их оптимальными. Программист должен быть осведомлен о существовании различных решений для определённых кругов задач, ориентироваться в их преимуществах и недостатках.

«От твоего кода дурно пахнет» или Поток лавы (Lava flow)

На каком либо этапе разработки вы можете осознать, что некоторая часть кода очень давно не менялась и вообще недокументирована, или такому коду сопутствует комментарий вида "// Не знаю, как оно работает, но оно работает. Не удалять и не менять!". Если ничего не предпринимать, то такой код и останется в проекте. Но и рефакторить, разбирать его довольно сложно, особенно ели его автор уже не работает над проектом. Проще предусмотреть возникновение такого мёртвого кода, при разработке надо руководствоваться тем, что код в будущем возможно будет немного оптимизирован или дописан, но никак не переписан полностью. Главными причинами возникновения потоков лавы являются — написание больших частей проекта одним программистом, отсутствие code review, ошибки в проектировании архитектуры.

«А если i+1?» или Программирование перебором (Programming by permutation)

Многие начинающие программисты пытаются решать некоторые задачи методом перебора — не брутфорсом решения, а именно подбором параметров, порядка вызова функций и так далее. Все эти игры с +1, -1 к параметрам и подобные штучки устраняют только симптомы, и не дают понимания сути происходящего. А если программист не понимает происходящего, то он не сможет предусмотреть все варианты развития событий и обязательно о чём-то забудет. Он потратит время на подбор работающего для него решения и позднее потратит время для переделки этого решения. Все подобные подобранные решения вылазят боком и хорошо ещё — если в процессе разработки или отладки. К подобному ни в коем случае нельзя привыкать, достигая успеха на небольших задачках. Если программист не может решать задачи другим путём — он некомпетентен и ему не следует доверять разработку — вам же будет хуже.

«Как это вы передали строку вместо числа?!» или Слепая вера (Blind faith)

Этот анти-паттерн — недостаточная проверка корректности входных данных, исправления ошибки или результатов работы кода. Очень часто программист думает, что его код всегда будет в идеальных условиях, никогда не выдаст ошибки и не получит неверных входных данных или, ещё чего, данных неверного типа. Но все лгут ©, поэтому нельзя доверять никакому коду, даже собственному. Но и не следует доводить это недоверие до паранойи, то есть приходить к анти-паттерну ненужной сложности. Просто следует помнить про проверку входных данных и возможные проблемы у чужого кода, который используете вы.

Бездумное комментирование

Результат «работы» данного анти-паттерна — большое количество лишних и неинформативных комментариев. Код не следует комментировать ради комментирования! Ведь комментарии — очень полезный инструмент, который должен помочь задокументировать нужную информацию для облегчения понимания кода, как автору в будущем, так и другим разработчикам. Ни в коем случае нельзя допускать диалога разработчиков в комментариях — лучше перенести данную функцию с комментариев на специализированные инструменты для code review, или на личное обсуждение.

Божественный объект (God Object)

«Мне нужен такой-то функционал. — Используй MegaCoreObject! — И ещё, мне нужен и… — Я же сказал, используй MegaCoreObject!»

Божественный объект — анти-паттерн, который довольно часто встречается у ООП разработчиков. Такой объект берет на себя слишком много функций и/или хранит в себе практически все данные. В итоге мы имеем непереносимый код, в котором, к тому же, сложно разобраться. Так же, подобный код довольно сложно поддерживать, учитывая, что вся система зависит практически только от него. Причинами являются — некомпетентность разработчика, взятие одним разработчиком большой части работы (особенно, когда размер работы «превышает» уровень опыта этого разработчика). Бороться с таким подходом надо — разбивать задачи на подзадачи, с возможностью решения этих подзадач различными разработчиками. Анти-паттерны — главные враги разработчика, под их влияние программист частенько попадает из-за давление заказчика или проект-менеджера. Банальная нехватка времени и спешка сейчас запросто могут вылиться в огромные проблемы и неработоспособность системы в будущем. Следует помнить пару простых принципов — «Тише едешь — дальше будешь» и «Не подмажешь — не поедешь». Анти-паттерны надо не просто знать, надо знать их причины и методы борьбы, а ещё лучше — заранее предостерегать себя от их «использования». Программист не должен писать код так, чтобы его потом пришлось рефакторить, помните это ;)

habr.com

Правила программирования

Поздеев Василий

Все мы люди и нам свойственно ошибаться. И даже компьютеры ошибаются, если программа, за счет которой они работают, была написана с ошибкой. Чтобы помочь Вам избежать некоторых ошибок при написании программ на любом языке программирования я расскажу о некоторых правилах используемых при написании программ и о методах программирования. Соблюдение ниже описанных методов поможет не только избежать некоторых ошибок, но также предупредит их появление и упростит отладку Вашей программы. Все ниже приведенные примеры и код программ написаны на языке Visual Basic 6.0. Вы можете использовать материал данной статьи и для других языков программирования. Статья не привязывает Вас к какому-либо конкретному языку и является универсальной.

Метод проектирования программных средств

Для решения задач программирования используется "Метод проектирования программных средств". Этот метод состоит из нескольких этапов:

1. Определение условий задачи.2. Анализ задачи.3. Создание алгоритма решения задачи.4. Реализация алгоритма.5. Тестирование и отладка готовой программы.6. Поддержка и обновление готовой программы.

На первом этапе определяются условия задачи и необходимо ясно понять, что требуется для её решения. Основная цель в данном случае - отсеять второстепенные аспекты от основной сути задачи.

На втором этапе определяются входные данные, выходные, промежуточные и какие дополнительные трудности могут возникнуть при решении поставленной задачи.

На третьем этапе создается алгоритм - запись пошаговых процедур, а затем обеспечение таких условий, чтобы этот алгоритм решал задачу должным образом. Алгоритм может быть написан и в виде блок-схем.

Наверное, всем кто изучал программирование или информатику в учебных заведениях рассказывали, как нужно чертить блок-схемы. И наверняка большинство не любит их чертить. Ваш покорный слуга также относится к их числу. Но не стоит думать, что блок-схемы абсолютно бесполезны в программировании. Лично я никогда не черчу блок-схемы при разработке программ, но я умею хорошо это делать. И настоятельно советую Вам, научится чертить их лучше всех. Если Вы не научитесь самостоятельно и правильно чертить блок-схемы, Вы не сможете осознать суть того, как работает программа! Именно блок-схема позволяет наглядно и понятно (схематически) показать, как пошагово (построчно) выполняется программа. Ведь блок-схема это и есть алгоритм выполнения самой программы. А что такое алгоритм?

Алгоритм - это описание точного, пошагового выполнения действий решающих поставленную задачу должным образом. Поэтому если Вы сможете написать алгоритм выполнения программы, Вы сможете написать и саму программу, причем на любом языке программирования (который конечно будете знать). Научившись чертить блок-схемы, Вы научитесь построчно анализировать код программы, обрабатывая его в голове, так как это делает компьютер. Это очень важно при отладке программы (пятый этап).

Когда перед Вами стоит решение очень сложной задачи, можно (и нужно) применить метод "декомпозиции". Суть метода заключается в разбиении одной сложной задачи на множество взаимосвязанных, маленьких и простых подзадач, решив которые в отдельности Вы получите необходимый результат. Здесь можно привести аналогию с веником. Весь веник целиком сломать очень трудно, но если его ломать по одному прутику, то все получится.

Четвертый этап метода проектирования программных сред заключается в записи созданного алгоритма в виде программы на определенно языке программирования.

На пятом этапе производится тестирование и отладка программы. Он заключается в поиске всевозможных ошибок и позволяет добиться правильности работы программы. В процессе выявления ошибок используется "ручная отладка программы". Она заключается в мысленном выполнении каждого шага алгоритма, решающего свою задачу (так как это в последствии сделает компьютер), и позволяет убедиться, что данный алгоритм будет функционировать должным образом.

Также в процессе тестирования программы используется "эталонное решение". Это решение поставленной задачи другим методом (например, математически), которое позволяет получить заведомо верные результаты вычисления. Причем в эталонном решении используются не единичные данные, а множество различных данных позволяющих охватить все возможные ситуации вычисления. На основе такого "эталонного решения" можно выявить все возможные "подводные камни" и ошибки программы или ситуации, в которых программа не будет работать должным образом. Также необходимо реализовать в своей программе "защиту от дурака". Это когда учитываются такие ситуации, для которых программа в принципе не предназначена. Например, ввод цифр в поле или переменную, предназначенную для хранения фамилии.

Некоторые ситуации и ошибки невозможно выявить даже на основе "эталонного решения". Такие ошибки проявляются только в процессе длительного использования программы с множеством входных данных. Именно на шестом этапе и производится их исправление, а также изменение программы в соответствие изменившимся государственным нормам или политике компании.

При написании программ также необходимо соблюдать и другие правила, речь о которых пойдет ниже.

Переменные

Имена переменных

Почти во всех программах нам приходится использовать переменные, порой даже очень много переменных. Главное чтобы в последствии не запутаться какая переменная, какие данные хранит. Для этого необходимо давать именам переменных содержательные имена. Исключением могут быть только переменные, используемые в циклах, но не участвующие многократно в вычислениях.

For i = 1 to 10 Step 1For j = 1 to 10 Step 1dmsTable(i, j) = i * jNext jNext i

Если нам нужно сохранить в переменную чей-то год рождения. Назовите переменную "vblYearsBorn", а не "A". Старайтесь чтобы имя переменной отражало суть тех данных для хранения которых она предназначена, чтобы оно было интуитивно понятно. Пусть от этого имя переменной будет немного длинным, но зато это не даст вам запутаться и исключит повторное использования данной переменной в других вычислениях, для которых она не предназначена. Имя переменной желательно обязательно начинать с прописных букв vbl, от английского variable (переменная). Это особенно актуально в Объектно-Ориентированном Программировании (далее ООП). Так как имя переменной можно спутать с названием, какого либо объекта на форме (об этом пойдет речь ниже).

Давайте для понятности назовем эти три начальные буквы - "Идентификатором объекта", так как дальше я буду упоминать о них не однократно.

После идентификатора, без пробелов, следует писать имя переменной. Его нужно начинать с большой буквы, чтобы при просмотре листинга программы Вы видели, что это переменная, или какой-то другой объект, чтобы буквы выделялись, а не сливались в одну строку.

vblFirstName

Объявление переменных

Некоторые языки программирования (например, Visual Basic) позволяют работать с переменными не объявляя их в коде программы. Я считаю это большой ошибкой и не солидностью языка программирования (но это не значит что этот язык программирования плох)!

Объявление переменной это определение ее типа и имени.

Dim vblFirstName as String (Visual Basic)Var vblFirstName: String; (Turbo Pascal)Char vblFirstName; (C++)

Т.е. мы как бы указываем программе, что будем использовать переменную с именем vblFirstName и тип данных этой переменной String (текстовый/литеральный).

Почему это важно (это касается только тех языков программирования, которые разрешают так делать. Например, если Вы не объявите переменную в С++ или Turbo Pascal-е, при компиляции будет сгенерирована ошибка, что используемая переменная не объявлена)? Все очень просто. Если мы не объявим переменную ей автоматически будет присвоен тип Variant, это значит что в переменную можно будет сохранять данные почти любого типа. Во-первых, мы сможем записать в переменную, которая хранит фамилию числовые данные или наоборот. ЭТО НЕПРАВИЛЬНО! Так как фамилия не может содержать цифры. Мы заведомо делаем в программе брешь, возможность для совершения ошибки. Вот такими ошибками и пользуются хакеры для взлома систем и прочее. Во-вторых, тип, присваиваемый автоматически, очень "много" занимает места в оперативной памяти. А хорошая программа должна как можно меньше весить. И не важно, сколько гигабайт оперативки у Вас на компьютере. В-третьих, явное объявление переменных позволит назначить им тот тип данных, который Вам необходим. И Вам будет намного легче узнать, какие переменные уже используются в программе. Достаточно будет посмотреть в начале программного кода или модуля, какие переменные уже заданы, а не перелопачивать весь код программы. Вы никогда не сможете повторно объявить уже объявленную переменную в одном и том же модуле, или перепутать их имена, а значить не используете переменную в тех вычислениях, для которых она не предназначена.

В ООП разрешается многократно объявлять переменные с одинаковыми именами, притом условии, что эти переменные локальны и используются только в разных модулях. О видимости переменных пойдет речь чуть ниже.

Инициализация переменных

После того как Вы объявили переменную её необходимо инициализировать, т.е. присвоить ей какое либо значение или обнулить. Это очень актуально для переменных используемых в вычислениях. Дело в том, при объявлении переменной для нее выделяется (резервируется) память. Резервирование памяти не отчищает ячейки от значений, которые ранее в них хранились, поэтому если за объявлением переменной не следует её инициализация, то текущее значение этой переменной будет непредсказуемым, а не нулевым, как думают многие. Не обязательно, что именно так и будет, но если это произойдет причину неправильных вычислений порой трудно выявить, так как код программы верен синтаксически и логически, но все равно вычисления идут неверные.

Если это переменная числового типа и используется в накоплении суммы, то достаточно её просто обнулить.

vblSum = 0For I = 1 to 10 Step 1vblSum = vblSum + iNext i

Или присвойте ей единицу, если переменная используется, как множитель или делитель.

vblSum = 1For I = 1 to 10 Step 1vblSum = vblSum * iNext i

Если это строковая переменная просто отчистите ее.

vblFirstName = ""

Лично я всегда инициализирую переменные, даже если в следующей строке присвою ей другое значение.

Глобальные и локальные переменные

Все переменные имеют свою область видимости в зависимости от того, как Вы их объявили. Переменные могут быть локальными и глобальными.

Локальные переменные - это переменные объявленные внутри какой-либо функции (подпрограммы). Они видимы только в пределах данной функции и не могут быть непосредственно вызваны из основного текста программы. Когда выполнение программы возвращается из функции к основному коду программы или другой функции, локальные переменные удаляются из памяти.

Глобальные переменные - это переменные, определенные вне тела какой-либо функции (для ООП, переменные объявленные в модулях проекта). Эти переменные имеют глобальную область видимости и доступны из любой процедуры, функции в подпрограмме.

Очень часто возникают ошибки при использовании глобальных переменных.

В некоторых языках программирования глобальная переменная имя, которой совпадает с именем локальной переменной, могут изменить значения друг друга.

Опасность использования глобальных переменных исходит из их общедоступности, в результате чего одна функция может изменить значение переменной незаметно для другой функции. В таких ситуациях возможно появление ошибок, которые очень трудно выявить.

Используйте глобальные переменные только при крайней необходимости, когда невозможно или проблематично обойтись другими методами.

Константы

О константах буквально в двух словах. С их использованием в программе также необходимо быть внимательным (как и вообще занимаясь программированием). Имена констант лучше всего начинать с трех буков con, от английского constant (константа).

Const conPi = 3.14159265

Помните, что значения констант нельзя изменить в программе (ведь они константы, а значить постоянные), в противном случае будут сгенерированна ошибка. Лучше всего использовать константы, когда есть какое-либо значение, участвующее во многих вычислениях и его значение никогда не меняется в программе. Либо когда необходимо использовать коэффициент (а они, как правило, тоже постоянны).

Структурное программирование

Структурное программирование - дисциплинирующий подход к программированию, обеспечивающий создание легких для понимания программ и снижающий вероятность ошибок. Суть этого подхода состоит в соблюдении общепринятого стиля программирования и обеспечения удобочитаемости исходного текста. Вы наверняка заметили, что весь программный код, приведенный в примерах, написан с определенной структурой. Вот это и есть структурное программирование.

Операторы начала и конца цикла пишутся строго друг под другом, а все операторы внутри цикла чуть правее. Все отступы делаются с помощью табуляции (клавиша Tab). Точно также пишутся логические схемы. Благодаря такому написанию ваша программа становится более читабельной и легкой для восприятия. Также облегчается отладка программы. Вы можете сами сравнить приведенный ниже пример, написания кода по принципу структурированного программирования и без него. Пример приведен на языке Turbo Pascal (часть кода сортировки массива).

Пример "Структурированный код":

For i:=1 to 9 dobegin vblMin:=A[i]; k:=i; For j:=1+i to 10 do begin If (vblMin>A[j]) Then begin vblMin:=A[j]; k:=j; end; end; vblStuf:=A[i]; A[i]:=vblMin; A[k]:=vblStuf;end;

Пример "Обычный код":

For i:=1 to 9 dobeginvblMin:=A[i];k:=i;For j:=1+i to 10 dobeginIf (vblMin>A[j]) ThenbeginvblMin:=A[j];k:=j;end;end;stuf:=A[i];A[i]:=vblMin;A[k]:=vblStuf;end;

Какой вариант более читабелен и понятен? Несомненно, первый.

Вы должны приучить себя соблюдать все вышеописанные нюансы. Конечно, несоблюдение не критично, но использование этих методов намного упростит Вам написание программ и в будущем их сопровождение.

Ошибки

Программы очень редко работают правильно с первого раза. Закон Мерфи гласящий "Если что-то плохое может случиться, оно непременно случиться", похоже, был написан как раз применительно к компьютерным программам.

Ошибки, возникающие в процессе работы программы можно разделить на несколько типов:

1. Синтаксические ошибки2. Ошибки времени выполнения3. Логические ошибки

Синтаксические ошибки имеют место, когда исходный код программы записан с нарушением одного из правил грамматики того языка программирования, на котором Вы пишите программу. Обнаруживается это нарушение при попытке откомпилировать программу.

Ошибки времени выполнения выявляются компьютером во время выполнения программы. Подобные ошибки имеют место, когда программа дает компьютеру указание выполнить неверную операцию (например, деление на ноль или манипулировать неописанными или неверными данными).

Ошибки ввода данных - также являются ошибками времени выполнения. Причиной таких ошибок является попытка ввести данные неверного типа (например, переменной целочисленного типа присваивается строковый параметр или число вещественного типа).

Логические ошибки имеют место, когда программа выполняет неверный алгоритм. Данные ошибки являются самыми коварными, их очень сложно выявить, потому что они не фиксируются при компиляции. Данные ошибки проявляются при выводе неверных результатов программой. Единственно возможные способы выявления таких ошибок это использование методов: "эталонного решения" и "ручной отладки".

Умелое использование всех этих методов и правил: метод декомпозиции, структурное программирование, метод проектирования программных средств, эталонное решение и другие, говорят о профессионализме.

17.02.06

whatis.ru