В Камаев - Технологии программирования

Любая задача характеризуется необходимостью преобразования некоторой исходной ситуации в ситуацию, называемую решением. Говоря о любой задаче, всегда имеем ее информационные элементы:

— информация об условии (условие задачи) — что задано;

— информация о решении (признаки исходной ситуации) — что требуется получить;

— информация о технологии преобразования условия в решение — как решить.

Проектная задача(англ. Engineering Task) характеризуется неопределенностью априори информации: что требуется получить, что задано. Более того, способ решения задачи является объектом проектирования. И наконец, решение проектной задачи должно быть найдено в рамках ограничений внешней среды проектирования: доступных денежных средств, заранее заданных сроков, возможностями технических средств и инструментария программирования, научных знаний, программных заделов и т. д.

Проектные задачи по плечу только тем, кто способен воспринимать явление целиком и в мельчайших деталях одновременно, остроумно связывая эти детали между собой. Именно таких людей всегда называли инженерами,да и сам термин происходит от латинского ingenium, что означает природный ум, а также изобретательность. Инженер-программист — специалист по решению проектных задач. Инженер-системотехник — инженер инженеров, специалист по решению проектных задач создания таких особо сложных искусственных систем, как автоматизированные системы.

Источником, первопричиной всякой проектной деятельности является субъект — человек или группа людей, испытывающие дискомфорт в существующей ситуации.

«Лежа на теплой печи» (находясь в комфортной ситуации), можно мечтать о решении мировых проблем и ничего не делать. Однако страх перед грядущим дискомфортом (замерзание, голод) вернет мечтателя в реальную ситуацию и потребует нахождения способа решения и самого решения проблемы дальнейшего его существования (заготовка дров и продуктов).

Дискомфорт субъекта может быть конкретизирован в виде потребности, удовлетворение которой снимает его.

Для удовлетворения потребности нужен некоторый объект проектирования (в нашем случае программный продукт), наличие которого, его свойства и состояние удовлетворяют потребностям субъекта.

Ответив на вопрос, какими свойствами должен обладать объект, подготовим исходные данные для следующего вопроса: как должен быть устроен объект, чтобы иметь такие свойства? Для решения этой задачи также необходимо раскрыть исходную ситуацию. Причем такое раскрытие требуется на разных уровнях конкретизации объекта. Таким образом, получается, что процедура раскрытия проектной ситуации может повторяться многократно и на разных этапах решения общей проектной задачи. При этом все решения взаимосвязаны: решения, принятые на одном этапе, должны быть учтены при выполнении других. Каким-либо образом формализовать и учесть это влияние затруднительно, поэтому процесс решения носит итерационный характер.

Для удовлетворения потребности должна быть реализована некоторая деятельность, конечным результатом которой (целью) и будет создание объекта и (или) приведение его в желаемое (целевое) состояние. Эта деятельность тоже является объектом, требующим проектирования. По отношению к ней также должна решаться аналогичная задача. Иначе говоря, сам процесс проектирования является объектом проектирования.

Метод (от греч. methodos — способ исследования или познания, теория или учение) — прием или система приемов практического осуществления чего-нибудь в какой-либо предметной области, совокупность приемов или операций практического или теоретического освоения действительности, подчиненных решению конкретных задач. Метод включает средства — с помощью чего осуществляется действие и способы — каким образом осуществляется действие.

Методика (от греч. methodike) — упорядоченная совокупность методов практического выполнения чего-нибудь.

Методики проектированияизлагаются в виде описаний проектных процедур и проектных операций.

Под проектной процедурой понимают формализованную совокупность действий, выполнение которых оканчивается проектным решением. Например, проектной процедурой являются процедуры раскрытия проектной ситуации и разработки структуры программы.

Действие или формализованную совокупность действий, составляющих часть проектной процедуры, алгоритм которых остается неизменным для ряда проектных процедур, называют проектной операцией. Например, вычерчивание схемы, дифференцирование функции.

Проектные процедуры могут включать другие проектные процедуры и т. д. до проектных операций. Проектные процедуры могут представлять собой алгоритмы (только для тривиальных нетворческих операций) и эвроритмы (которыми излагаются эвристические операции).

Алгоритм— строго однозначно определенная для исполнителя последовательность действий, приводящих к решению задач.

Современное значение слова «алгоритм» во многом аналогично таким понятиям, как рецепт, процесс, методика, способ. Согласно Д. Кнуту [17], алгоритм имеет пять важных свойств.

Конечность. Алгоритм всегда должен заканчиваться после выполнения конечного числа шагов.

Определенность. Каждый шаг алгоритма должен быть точно определен.

Наличие входных данных. Алгоритм имеет некоторое число входных данных, задающихся до начала его работы или определяющихся динамически во время его выполнения.

Наличие выходных данных. Алгоритм имеет одно или несколько выходных данных, имеющих определенную связь с входными данными.

Эффективность. Алгоритм обычно считается эффективным, если его операторы достаточно просты для того, чтобы их можно было точно выполнить при помощи карандаша и бумаги в течение конечного промежутка времени.

Термин «эвроритм»науки эвристика образован от легендарного возгласа Архимеда «Эврика!», что в переводе с греческого означает «нашел, открыл». Алгоритм в процессе выполнения не изменяется бездумным исполнителем (процессором). В отличие от алгоритма эвроритм выполняется мыслящим человеком, который может усовершенствовать порядок своей работы в процессе ее выполнения. Эвроритм может включать алгоритмы. Например, инструкция пользования программой — это эвроритм, особенно если одни и те же действия можно выполнить разными способами (через пункт меню или нажатием кнопки).

Эвристика — наука, раскрывающая природу мыслительных операций человека при решении конкретных задач независимо от их конкретного содержания. В более узком смысле эвристика — это догадки, основанные на опыте решения родственных задач.