Как структурное программирование помогает создавать эффективный и надежный код

Структурное программирование — это методологический подход к написанию программного кода, который представляет программу в виде структуры из набора блоков, расположенных в иерархической последовательности.

Структурное программирование возникло еще на ранних этапах развития методологий создания кода. По мере того, как развивались ЭВМ и появлялись более сложные программы, возникла необходимость упрощать сам процесс написания программ.

Тогда были сформулированы три принципа структурного программирования:

1. Алгоритмическая нисходящая декомпозиция. Поставленная задача пошагово детализируется, в направлении от самого верхнего уровня, вниз к мелким деталям. Этот метод позволяет создать четкую структуру программы.
2. Модульная структура программы. В результате декомпозиции программа разбивается на модули, простые элементы.
3. Структурное кодирование. При структурном кодировании используются три управляющие конструкции: последовательное управление, ветвление, цикл. Это базовые структуры.

Базовые конструкции структурного программирования

Структурное программирование основывается на теореме, которую упрощенно можно пересказать так:

• Две программы считаются эквивалентными, если при любых одинаковых входных данных они всегда выдают одинаковые выходные данные или одинаково закрываются по ошибке.
• Структурная программа использует только три конструкции:
  • последовательное исполнение – «выполнить действие 1, выполнить действие 2»;
  • ветвление – «если условие соблюдено, выполнить действие 1, иначе действие 2»;
  • цикл – «пока условие соблюдается, выполнять действие 1».
• Оператор GoTo используется для неструктурных программ.
• Для каждой неструктурной программы существует эквивалентная структурная программа.

Основываясь на этой теореме, иногда структурное программирование называют «программированием без Go-to». Но это не совсем верно. В каждом правиле есть исключения, и в структурном программировании оператор go-to использовать допустимо. Но все же, прежде чем его использовать, стоит пересмотреть, нельзя ли написать код без этого оператора.

Преимущества структурного программирования

Структурное программирование часто рассматривается как идеальный подход к программированию, поскольку оно позволяет создавать структурированный и легко поддерживаемый код. Это особенно полезно в больших и сложных приложениях, где организация кода важна как для программистов, так и для конечных пользователей.

Структурное программирование имеет ряд преимуществ перед неструктурированными методами, в том числе:

• Код лучше читается;
• Код становится проще;
• Код становится надежнее, что означает меньше ошибок или сбоев;
• Улучшено обслуживание кода, то есть его легче изменить или обновить по мере необходимости.

Преимущества структурного программирования особенно ярко проявляются в больших проектах. Благодаря структурности:

• легко прослеживается логика программы, что важно для разработчиков, не участвовавших в проекте с самого начала;
• фрагменты кода, оформленные как процедуры, легко использовать повторно;
• поддерживать проект можно без участия первых авторов годы спустя.

Методы и концепции структурного программирования

Существует несколько методов и концепций, которые используются в структурном программировании для создания хорошо структурированного и эффективного кода.

1. Принцип единой ответственности. Этот принцип гласит, что у каждого модуля или класса должна быть только одна причина для изменения. Каждый модуль имеет четкую ответственность и не отвечает за несколько областей программы.
2. Объектно-ориентированное программирование. Объектно-ориентированное программирование — это тип программирования, в котором используются объекты, включающие в себя как данные, так и функции или методы, работающие с этими данными. Объектно-ориентированное программирование часто используется для создания сложных и модульных программ.
3. Абстракция функции или метода: это процесс создания высокоуровневого интерфейса для фрагмента кода, который может использоваться другими частями программы. Это позволяет другим частям программы взаимодействовать с кодом без необходимости знать конкретные детали.
4. Инкапсуляция: это процесс сокрытия деталей структуры данных или объекта от остальной части программы. Это дает возможность использовать объект или структуру без необходимости вникать в ее внутреннюю работу.
5. Наследование: это создание нового класса или модуля, который наследует свойства и методы другого класса или модуля. Таким образом можно создавать семейство связанных классов или модулей с общими характеристиками.
6. Полиморфизм. Это способность программы обращаться с объектами разных классов так, как если бы они принадлежали к одному и тому же классу. Это позволяет программе использовать один метод для работы с несколькими классами.

Есть много других методов и концепций, которые встречаются в структурном программировании, но эти чаще всего используются для создания надежного и эффективного программного обеспечения.

Хотите изучить язык программирования Java и научиться использовать структурное программирование на практике? Тогда менторинг — это именно то, что вам нужно! Мы предлагаем индивидуальный подход к каждому студенту и возможность общаться с опытными наставниками, которые помогут вам на каждом этапе обучения. В курс Java Spring входят практические задания, которые позволят вам углубленно изучить все аспекты языка Java и структурного программирования. Наши наставники имеют многолетний опыт работы с Java и хорошо знакомы со структурным программированием. Они помогут вам понять все особенности этого подхода и научат, как применять его на практике.

Языки структурного программирования

Структурное программирование использовать разные языки, но самые популярные это C, C++, Java и Python. Эти языки используют конструкции структурного программирования, такие как операторы if-else, циклы и функции, что позволяет программистам создавать с их помощью хорошо структурированный и эффективный код.

Кроме того, многие языки программирования имеют специальные методы и концепции, поддерживающие структурное программирование, например объектно-ориентированное программирование, инкапсуляцию, наследование и полиморфизм. Эти методы и концепции помогают программистам создавать надежное и модульное программное обеспечение, которое легко поддерживать и расширять.

В целом, использование принципов и методов структурного программирования может улучшить качество и удобство сопровождения программного обеспечения на любом языке программирования, что делает его важным инструментом для освоения разработчиками.