Як структурне програмування допомагає створювати ефективний і надійний код

Структурне програмування – це методологічний підхід до написання програмного коду, який представляє програму у вигляді структури з набору блоків, розташованих в ієрархічній послідовності.

Структурне програмування виникло ще на ранніх етапах розвитку методологій створення коду. У міру того, як розвивалися ЕОМ і з’являлися складніші програми, виникла необхідність спрощувати сам процес написання програм.

Тоді було сформульовано три принципи структурного програмування:

1. Алгоритмічна низхідна декомпозиція. Поставлене завдання покроково деталізується, у напрямку від самого верхнього рівня, вниз до дрібних деталей. Цей метод дає змогу створити чітку структуру програми.
2. Модульна структура програми. У результаті декомпозиції програма розбивається на модулі, прості елементи.
3. Структурне кодування. Під час структурного кодування використовують три керівні конструкції: послідовне керування, розгалуження, цикл. Це базові структури.

Базові конструкції структурного програмування

Структурне програмування ґрунтується на теоремі, яку спрощено можна переказати так:

• Дві програми вважаються еквівалентними, якщо за будь-яких однакових вхідних даних вони завжди видають однакові вихідні дані або однаково закриваються через помилку.
• Структурна програма використовує тільки три конструкції:
  • послідовне виконання – “виконати дію 1, виконати дію 2”;
  • розгалуження – “якщо умова дотримана, виконати дію 1, інакше дію 2”;
  • цикл – “поки умова дотримується, виконувати дію 1”.
• Оператор GoTo використовується для неструктурних програм.
• Для кожної неструктурної програми існує еквівалентна структурна програма.

Ґрунтуючись на цій теоремі, іноді структурне програмування називають “програмуванням без Go-to”. Але це не зовсім правильно. У кожному правилі є винятки, і в структурному програмуванні оператор go-to використовувати допустимо. Але все ж, перш ніж його використовувати, варто переглянути, чи не можна написати код без цього оператора.

Переваги структурного програмування

Структурне програмування часто розглядають як ідеальний підхід до програмування, оскільки воно дає змогу створювати структурований і легко підтримуваний код. Це особливо корисно у великих і складних додатках, де організація коду важлива як для програмістів, так і для кінцевих користувачів.

Структурне програмування має низку переваг перед неструктурованими методами, зокрема:

• Код краще читається;
• Код стає простішим;
• Код стає надійнішим, що означає менше помилок або збоїв;
• Покращено обслуговування коду, тобто його легше змінити або оновити в міру необхідності.

Переваги структурного програмування особливо яскраво проявляються у великих проєктах. Завдяки структурності:

• легко простежується логіка програми, що важливо для розробників, які не брали участі в проєкті від самого початку;
• фрагменти коду, оформлені як процедури, легко використовувати повторно;
• підтримувати проєкт можна без участі перших авторів через роки.

Методи та концепції структурного програмування

Існує кілька методів і концепцій, які використовуються в структурному програмуванні для створення добре структурованого та ефективного коду.

1. Принцип єдиної відповідальності. Цей принцип свідчить, що в кожного модуля або класу має бути тільки одна причина для зміни. Кожен модуль має чітку відповідальність і не відповідає за кілька областей програми.
2. Об’єктно-орієнтоване програмування. Об’єктно-орієнтоване програмування – це тип програмування, у якому використовуються об’єкти, що включають у себе як дані, так і функції або методи, які працюють із цими даними. Об’єктно-орієнтоване програмування часто використовується для створення складних і модульних програм.
3. Абстракція функції або методу: це процес створення високорівневого інтерфейсу для фрагмента коду, який може використовуватися іншими частинами програми. Це дозволяє іншим частинам програми взаємодіяти з кодом без необхідності знати конкретні деталі.
4. Інкапсуляція: це процес приховування деталей структури даних або об’єкта від іншої частини програми. Це дає можливість використовувати об’єкт або структуру без необхідності вникати в її внутрішню роботу.
5. Спадкування: це створення нового класу або модуля, який успадковує властивості та методи іншого класу або модуля. У такий спосіб можна створювати сімейство пов’язаних класів або модулів зі спільними характеристиками.
6. Поліморфізм. Це здатність програми поводитися з об’єктами різних класів так, як якщо б вони належали до одного й того самого класу. Це дозволяє програмі використовувати один метод для роботи з кількома класами.

Є багато інших методів і концепцій, які трапляються в структурному програмуванні, але ці найчастіше використовують для створення надійного та ефективного програмного забезпечення.

Хочете вивчити мову програмування Java та навчитися використовувати структурне програмування на практиці? Тоді менторинг – це саме те, що вам потрібно! Ми пропонуємо індивідуальний підхід до кожного студента та можливість спілкуватися з досвідченими наставниками, які допоможуть вам на кожному етапі навчання. До курсу Java Spring входять практичні завдання, які дозволять вам поглиблено вивчити всі аспекти мови Java та структурного програмування. Наші наставники мають багаторічний досвід роботи з Java і добре знайомі зі структурним програмуванням. Вони допоможуть вам зрозуміти всі особливості цього підходу та навчать, як застосовувати його на практиці.

Мови структурного програмування

Структурне програмування використовують різні мови, але найпопулярніші це C, C++, Java і Python. Ці мови використовують конструкції структурного програмування, як-от оператори if-else, цикли та функції, що дає змогу програмістам створювати з їхньою допомогою добре структурований та ефективний код.

Крім того, багато мов програмування мають спеціальні методи та концепції, що підтримують структурне програмування, наприклад об’єктно-орієнтоване програмування, інкапсуляцію, успадкування та поліморфізм. Ці методи та концепції допомагають програмістам створювати надійне та модульне програмне забезпечення, яке легко підтримувати та розширювати.

Загалом, використання принципів і методів структурного програмування може поліпшити якість і зручність супроводу програмного забезпечення на будь-якій мові програмування, що робить його важливим інструментом для освоєння розробниками.