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La Programmazione Strutturata

La Programmazione Strutturata. Uno stile di programmazione per la costruzione di programmi complessi Mario Capurso – http://info.bazarinfo.info. La Programmazione Strutturata. E’ uno stile di programmazione …

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La Programmazione Strutturata

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Presentation Transcript


  1. La Programmazione Strutturata Uno stile di programmazione per la costruzione di programmi complessi Mario Capurso – http://info.bazarinfo.info

  2. La Programmazione Strutturata • E’ uno stile di programmazione … • Introdotto da Edsger W. Dijkstra tra il 1968 e il 1969 (Università di Eindhoven-NL) … • Durante le due Conferenze N.A.T.O. (1968, 1969) sull’Ingegneria del Software … • Per produrre programmi usando tecniche di decomposizione simili a quelle usate in ingegneria meccanica o elettronica

  3. Per capirne di più - Un po’ di storia • La storia dell’informatica moderna viene di solito fatta iniziare dal 1950 • Diciotto anni dopo, nel 1968, i principali utenti di tecnologia informatica, i comandi militari dei paesi occidentali riuniti nella N.A.T.O. , decidono di fare il punto della situazione

  4. Le due Conferenze N.A.T.O. • Vengono organizzate due Conferenze sulla Ingegneria del Software nel 1968 a Garmisch(D) e nel 1969 a Roma (I) • I partecipanti rappresentano il mondo dell’industria, della ricerca e degli utenti • Sotto accusa sono costi e qualità del software • L’obiettivo è di mettere a punto tecniche ingegneristiche che migliorino costi e qualità

  5. 1968 - Garmisch Gillette Dijkstra Naur Randell Gries

  6. 1969 - Roma Randell Dijkstra Hoare Brinch Hansen Perlis Lampson Wirth

  7. Ingegneria • “Studio e realizzazione delle tecniche con cui si applicano le enunciazioni teoriche e le norme di funzionamento di una disciplina, allo scopo di evitare uno sviluppo casuale e frammentario” (Vocabolario Zingarelli)

  8. I Risultati • Le due conferenze puntualizzano tendenze e situazioni che richiedono un cambiamento di indirizzo nella produzione del software • Esse avranno un impatto fondamentale nell’evoluzione dell’Informatica

  9. L’andamento dei costi • Gillette: “…The economics of software development are such that the cost of maintenance frequently exceeds that of the original development…” • Gillette: “…Gli aspetti economici dello sviluppo del software sono tali che il costo della manutenzione frequentemente supera quello dello sviluppo originale…”

  10. Distribuzione dei costi del Software - 1

  11. Distribuzione dei costi del Software - 2

  12. L’ Aumento della complessità del software • “…d’Agapeyeff: In 1958 a European general purpose computer manufacturer often had less than 50 software programmers, now they probably number 1,000-2,000 people; what will be needed in 1978?…” • “…d’Agapeyeff: Nel 1958 un costruttore di computer aveva spesso meno di 50 programmatori, oggi (1968) probabilmente ne ha 1000 o 2000. Di quanti ne avrà bisogno nel 1978 ?…”

  13. Il peso della complessità – Troppi fattori da considerare

  14. Il peso della complessità – Troppi livelli informatici da padroneggiare

  15. Il peso della complessità – Troppe linee di codice da produrre

  16. L’alto costo degli errori • “…David and Fraser: Particularly alarming is the seemingly unavoidable fallibility of large software, since a malfunction in an advanced hardware-software system can be a matter of life and death…” • “…David and Fraser: Allarma in maniera particolare la apparentemente inevitabile fallibilità di un software enorme, poiché un malfunzionamento in un sistema hardware e software avanzato può essere una questione di vita o di morte…”

  17. Il confronto con l’hardware Legge di Moore e raddoppio dei transistor a parità di costo

  18. Il rapporto fra i costi di hardware e software

  19. La mancanza di metodo • “…Graham: Today we tend to go on for years, with tremendous investments to find that the system, which was not well understood to start with, does not work as anticipated. We build systems like the Wright brothers built airplanes— build the whole thing, push it off the cliff, let it crash, and start over again…” • “…Graham: Oggi tendiamo a continuare per anni con tremendi investimenti fino a scoprire che il sistema, non ben capito all’inizio, non funziona come previsto. Costruiamo sistemi come i fratelli Wright facevano gli aeroplani – li costruivano, li gettavano dalla collina, li distruggevano e li ricostruivano…”

  20. La Crisi del Software • Difficolta’ di reggere il confronto con l’hardware: • Nella diminuzione dei prezzi • Nella maturita’ come prodotto industriale • Nella qualita’ • Necessita’ di metodi ingegneristici paragonabili a quelli usati nello sviluppo dell’hardware

  21. L’Industria del Software ha da imparare dall’Industria dell’Hardware • Bisogna considerare il software come prodotto industriale • Bisogna definire un ciclo produttivo ripetibile • Bisogna definire il concetto di qualità • Bisogna imparare a preventivare (e rispettare) tempi e costi

  22. Serve Ingegneria e Qualita’ nel Software • Qualita’ nel Prodotto • Qualita’ nel Processo • Qualita’ nel Progetto Ingegneria e Qualita’ sono i segni di una Disciplina che matura

  23. Hardware Costa produrlo E’ prodotto da aziende Ha un ciclo di vita E’ materiale Replicarlo costa Software Costa produrlo E’ prodotto da aziende Ha un ciclo di vita E’ immateriale Replicarlo non costa Hardware e Software come prodotti industriali

  24. Suggerimento 1 – Programmare per Moduli • La produzione hardware usa il concetto di modulo • Un modulo ha un nome, un obiettivo, inputs ed outputs • Il modulo viene progettato, costruito, ordinato, venduto, comprato, riusato, sostituito • Il modulo viene integrato per fare ulteriori moduli Costruendo programmi integrando moduli, la qualità ed i costi dovrebbero migliorare

  25. A B A B Modulo • Un modulo nasconde la sua realizzazione (Decision hiding) • Un modulo si può impilare ed annidare Il modulo entra nel software con il concetto di sottoprogramma

  26. Caratteristiche di un Modulo • Ha un obiettivo chiaro e semplice • E’ indipendente da altri moduli • Le interfaccia sono documentate • Non è più grande di una pagina • Nasconde i dettagli realizzativi • L’algoritmo usato è semplice e documentato

  27. Suggerimento 2 – Definire la Qualità del Software • Lo Standard ISO 9126 sulla Qualità del Software • Funzionalità • Affidabilità • Manutenibilità • Portabilità • Efficienza • Usabilità

  28. Suggerimento 3 – Definire un Processo produttivo

  29. Il Ciclo di Sviluppo Waterfall • Analisi • Progettazione • Programmazione • Test (Ricerca e correzione degli errori) • Documentazione • Installazione • Manutenzione

  30. Qualità del Processo e ISO 9001/2000 • Standard ISO (Internazionale) • In grado di certificare la qualita’ di un processo • Definisce due stati (Certificato/Non Certificato) • Usato a livello internazionale • Obbligatorio per chi lavora per enti che richiedono qualità certificata

  31. Le difficolta’ di fare Software • Analizzare, Progettare, Testare il progetto con l’utente: DIFFICILE • Programmare: RELATIVAMENTE FACILE Facciamo ancora errori di sintasssi, ma sono banali rispetto agli errori concettuali (Fonte: Frederick Brooks – No Silver Bullett)

  32. Le Proprieta’ della Essenza del Software • Complessita’ • Conformita’ • Cambiabilita’ • Invisibilita’

  33. Complessita’ Le entita’ software sono complesse per: • la dimensione • la mancanza di oggetti ripetuti • la quantita’ enorme di stati • la mancanza di scalabilita’

  34. La complessita’ fa parte della essenza, e determina... • Difficolta’ di comunicazione in un team • Errori nei prodotti • Esplosione nei costi • Ritardi nelle consegne • Difficolta’ nell’uso • Difficolta’ di manutenzione • Difficolta’ di apprendimento • Difficolta’ nella sostituzione del personale

  35. Conformita’ • Non ci sono principi unificanti • Il Software deve conformarsi ai voleri di molte istituzioni umane • Il software deve interfacciarsi a molti sistemi • Deve conformarsi perche e’ l’ultimo arrivato o e’ ritenuto il piu’ malleabile

  36. Cambiabilita’ - 1 • Il Software e’ sotto continua pressione per il cambiamento • Anche i prodotti tangibili cambiano, ma meno frequentemente • Il Software incorpora la funzione, che e’ cio’ che risente di piu’ del cambiamento • Il Software e’ pensiero puro, infinitamente malleabile

  37. Cambiabilita’ - 2 • Il Software di successo viene cambiato • L’utente lo prova in nuovi casi • L’utente vuole nuove funzioni • Il Software sopravvive all’hardware • Il Software e’ inserito in una matrice culturale di leggi, usi, utenti, macchine, situazioni che cambiano in continuazione

  38. Invisibilita’ • Il Software e’ invisibile • Gli oggetti sono visualizzabili, il Software puo’ essere rappresentato da una molteplicita’ di grafi sovrapposti • Il Software e’ non visualizzabile • Questo rende difficile la comunicazione tra menti differenti

  39. Se il Software è cosi’… • Va fatto in maniera da essere il più semplice possibile (Usabilità) • Va fatto in maniera da essere cambiato il più facilmente possibile (Manutenibilità)

  40. L’Hardware non è il Software, ma alcune idee sono trasportabili

  41. Programmazione Strutturata • Dijkstra:”…I have grown to regard a program as an ordered set of pearls, a “necklace”. The top pearl describes the program in its most abstract form, in all lower pearls one or more concepts used above are explained (refined)… The pearl seems to be a natural program module. • Dijkstra:”…Sono cresciuto guardando a un programma come a un insieme ordinato di perle, una collana. La perla superiore descrive il programma nella sua forma astratta, mentre in tutte le perle inferiori uno o più concetti usati sopra sono spiegati (raffinati)…La perla sembra un modulo naturale

  42. Un programma è fatto di Moduli • La struttura del programma deve essere ad albero • I costrutti di collegamento usati devono essere • Sequenza • Selezione • Ripetizione • Il programma deve essere costruito top-down per raffinamenti successivi

  43. Ad Albero perché… • La struttura è più semplice • Ci sono meno scelte (nn-1 invece che 2n*n) • Costruito top-down (prima il padre, poi i figli) • Testato top-down (prima il padre, poi i figli) • Compreso top-down • Posso parallelizzare lo sviluppo e il test dei figli • Il programma nasce modulare con moduli annidati • La struttura è più semplice (niente più programmi spaghetti) • Il modulo padre chiama i moduli figli passando i parametri • Al modulo padre non interessa l’interno del modulo figlio (decision hiding: Parnas)

  44. I costrutti devono essere solo tre • Più semplice da capire • Più semplice imparare a programmare • E’ possibile (Teorema di Bohem-Jacopini) • Un ingresso-una uscita • Impilabili e annidabili • Leggibili dall’alto in basso-da sinistra a destra • Esprimibili con pseudocodice • Il goto è pericoloso (Dijkstra)

  45. A B Vero Falso A B A P I costrutti • Sequenza • A • B • Selezione • If (P) then • A • Else • B • Ripetizione • While (P) A P Vero

  46. Programma e modulo • Il programma nasce per raffinamenti successivi (Wirth) • Ogni modulo si concentra sulla realizzazione del proprio obiettivo • Ogni modulo ha precondizioni e post-condizioni (come trova il mondo e come lascia il mondo) • Si rimandano le decisioni dettagliate ai livelli successivi di raffinamento

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