GESTRUCTUREERD PROGRAMMEREN: KENMERKEN, VOORBEELDEN, VOORDELEN, TOEPASSINGEN - TECHNOLOGIE - 2025

De gestructureerde programmering is een voorziening in het ontwerp en de constructie van software, om de complexiteit beter te beheren, rekening houdend met de eigenaardigheden van het menselijk denken. Elk programma is gebaseerd op een algoritme en kan worden weergegeven door een logisch schema.

Het kwam voort uit de toenemende complexiteit van geautomatiseerde programma's. Het is een nieuw programmeerschema geworden dat nieuwe technieken heeft gecreëerd om programma's te kunnen produceren die veilig zijn om langer te gebruiken.

Beslissingsstructuur en sequentiestructuur bij gestructureerd programmeren. Bron: I.hidekazu CC BY-SA (httpscreativecommons.orglicensesby-sa4.0)

Dankzij de snelle ontwikkeling van geautomatiseerde gegevensverwerking, was het eind jaren zestig mogelijk om steeds complexere problemen op te lossen. Het begrijpen, debuggen en wijzigen van deze programma's leverde echter problemen op die ze onbetrouwbaar maakten.

De grote computerprogramma's die voor deze problemen waren gemaakt, hadden broncodes die zo lang en ongestructureerd waren dat ze vrij ingewikkeld waren geworden om met enige logica toegang te krijgen tot en te navigeren, zelfs voor hun eigen auteurs.

Oorsprong

Programmeurs gebruikten het "goto" -commando in programmeertalen om een ​​voorwaardelijke vertakking uit te voeren, wat vaak leidde tot leesbaarheid en een logische context bleef niet behouden.

In die softwarecrisis begon men zich af te vragen of er systematisch een algemene en gedisciplineerde methodologie kon worden ontwikkeld die meer verfijnde programma's mogelijk zou maken. Als reactie op deze aanpak werd de gestructureerde programmeermethode geboren.

In 1968 publiceerde Dijkstra het artikel "Goto, het commando dat als schadelijk wordt beschouwd", waarin hij erop wees dat het willekeurige gebruik van dit commando een negatief effect had op de leesbaarheid en het begrip van computerprogramma's.

Niklaus Wirth ontwierp een nieuwe programmeertaal, Pascal genaamd, die in 1970 werd uitgebracht. Sindsdien is deze op grote schaal gebruikt om het ontwerp van gestructureerd programmeren te onderwijzen.

kenmerken

Deze programmeermodus wordt gekenmerkt door het feit dat programmeurs de broncode van hun programma's kunnen fragmenteren in logisch gestructureerde blokken, bestaande uit lussen, logische blokken en voorwaardelijke commando's.

Het doel van gestructureerd programmeren is om programma's te maken die gemakkelijk te schrijven, debuggen en wijzigen zijn. De verkregen programma's zijn duidelijk, geordend, begrijpelijk, zonder sprongen.

Gestructureerde programmeertheorie

Dijkstra bedacht een theorie gekoppeld aan gestructureerd programmeren, die aangaf dat het bij het ontwerpen van een programma handig is om rekening te houden met de volgende basisprincipes:

- Het structuurtheorema, dat stelt dat elk programma kan worden samengesteld met behulp van slechts drie essentiële besturingsstructuren: sequentiële structuur, alternatieve structuur en repetitieve structuur.

- Bij het uitstippelen van de programma's wordt aangespoord om de techniek van afdalen toe te passen, ook wel van boven naar beneden genoemd.

- De reikwijdte van geldigheid en zichtbaarheid van variabelen en gegevensstructuren moet worden beperkt.

Controlestructuren

De structurele stelling geeft aan dat elk algoritme met een enkel begin- en eindpunt kan worden gevormd door een samenstelling van drie controlestructuren.

Door deze ondersteunde besturingsstructuren logisch en duidelijk te programmeren, maakt gestructureerd programmeren een efficiënte benadering mogelijk van functies met elke moeilijkheidsgraad.

Volgorde of lineaire structuur

Deze structuur is eenvoudig de volgorde of opeenvolging van twee of meer bewerkingen of opdrachten.

Beslissingsstructuur of alternatieven

Het is de selectie van een commando tussen twee mogelijke alternatieven. Het is ook toegestaan ​​om te kiezen tussen meer dan twee alternatieven.

Loop of herhalende structuur met een beginvraag

Bepaalde opdrachten worden herhaald zolang aan een bepaalde voorwaarde wordt voldaan. De cyclus kan ook worden uitgevoerd met een teller.

Onafhankelijk van programmeertaal

Gestructureerd programmeren is gebaseerd op goed gedefinieerde functionele modules, gerangschikt volgens de specifieke aard van het probleem. Deze programmering is een onafhankelijke methode van de programmeertaal en werkt meer als een programmeerstijl.

Het is een manier om programma's te ontwerpen volgens vastgelegde regels, met een bepaalde set van controlestructuren hiervoor.

Met gestructureerd programmeren kunnen programma's in pseudocode worden geschreven, ongeacht de machinetaal, bijna natuurlijk, converteerbaar naar elke programmeertaal.

Gestructureerde programmeervoorbeelden

Bijna elk voorbeeldcodefragment in elke moderne programmeertaal zal een voorbeeld zijn van gestructureerd programmeren.

Deze programmering maakt gebruik van loops, conditionals en subroutines om de stroom en modulariteit te regelen om de code gemakkelijker te kunnen lezen en hergebruiken.

Volgorde

Een lijst met uitspraken kan in volgorde worden uitgevoerd, van boven naar beneden. In dit geval wordt een programma in natuurlijke taal voor het bakken van brood als voorbeeld gegeven:

- Bloem toevoegen.

- Voeg gist toe.

- Voeg zout toe.

- Mix.

- Voeg water toe.

- Kneden.

- Laat het deeg rijzen.

- Bakken.

Herhaling

Een blok met instructies wordt herhaald zolang een voorwaarde waar is. Bijvoorbeeld: afwassen.

Selectie

Er wordt maximaal één actie gekozen uit verschillende alternatieve voorwaarden. Bijvoorbeeld: bestel de post.

Gestructureerd programmeren in Visual Basic

Volgorde

Regels of codeblokken worden in opeenvolgende volgorde geschreven en uitgevoerd. U heeft bijvoorbeeld:

x = 6

y = 12

z = x + y

WriteLine (z)

Herhaling

Een codeblok wordt herhaald zolang aan een voorwaarde is voldaan. Er is geen limiet aan het aantal keren dat het blok kan worden uitgevoerd. Voorbeeld:

x = 2

Zolang x <100

WriteLine (x)

x = x * x

Einde

Selectie

Een codeblok wordt uitgevoerd als een voorwaarde waar is. Het codeblok wordt maximaal één keer uitgevoerd. Voorbeeld:

x = ReadLine ()

Als x Mod 2 = 0

WriteLine ("Het nummer is even")

Einde van ja

Voordeel

- Het zijn programma's die voldoen aan de behoeften van klanten.

- Hoewel het aanvankelijk langer duurt om de code te genereren, resulteert dit vaak in code die foutloos wordt uitgevoerd wanneer deze voor het eerst wordt uitgevoerd.

- Het is vergelijkbaar met de woordenschat van woorden en symbolen in het Engels.

- Het is gemakkelijk om veranderingen in het programma met nieuwe specificaties in de toekomst te verwerken.

- Ze zijn gemakkelijker te onderhouden.

- Het is gemakkelijk te gebruiken en te begrijpen. Uiteindelijk is er minder tijd nodig om de code te schrijven. Het is gemakkelijker te leren.

- Programma geschreven in een taal op hoog niveau kan in vele machinetalen worden vertaald. Daarom kan het worden uitgevoerd op elke computer waarvoor er een geschikte vertaler of compiler is.

- Ze zijn voornamelijk probleemgericht in plaats van machinegericht.

- Het is onafhankelijk van de computer waarop het wordt gebruikt. Met andere woorden, programma's die zijn ontwikkeld in talen van hoog niveau, kunnen op elke computer worden uitgevoerd.

Duidelijkere programma's

Gestructureerd programmeren verkleint de kans dat de ene functie de andere beïnvloedt. Dit maakt programma's duidelijker, aangezien globale variabelen worden verwijderd om te worden vervangen door lokale variabelen.

Door deze wijziging kan de geheugentoewijzingsruimte die een globale variabele inneemt, worden opgeslagen.

Gemakkelijk te begrijpen

De organisatie helpt de programmeerlogica gemakkelijk te begrijpen, om de logica achter de programma's te begrijpen.

Het helpt ook nieuwkomers van elk technologiebedrijf om programma's te begrijpen die zijn gemaakt door andere werknemers in de industrie, waardoor het mogelijk is om code te debuggen.

Nadelen

- De vertaler of samensteller moet de taal op hoog niveau vertalen in machinetaal. Daarom moet er een prijs worden betaald in het gebruik van computertijd.

- De objectcode die door de compiler wordt gegenereerd, kan inefficiënt zijn in vergelijking met een gelijkwaardig assembleertaalprogramma.

Dezelfde code wordt herhaald

De code die wordt geschreven, kan in verschillende delen van het programma voorkomen. Vanwege de locatie kan het kwetsbaar zijn voor verschillende problemen. Programma's hebben variabelen, wat betekent dat ze verschillende waarden kunnen aannemen in verschillende delen van het programma.

Het wijzigen van datatypes is omslachtig

Het type gegevens is afkomstig van veel functies. Daarom, wanneer er veranderingen optreden in dat type gegevens, moet de overeenkomstige wijziging worden aangebracht op elke locatie die op dat type gegevens in het programma werkt. Dit is echt een tijdrovende taak als het programma erg groot is.

Te denken valt aan het geval van een softwareontwikkeling, waarbij meerdere programmeurs als team in een applicatie werken. In een gestructureerd programma wordt elke programmeur toegewezen om een ​​specifieke set functies en gegevenstypen te bouwen.

Daarom zullen verschillende programmeurs afzonderlijk omgaan met verschillende functies waarvan datatypes met elkaar worden gedeeld.

De andere programmeurs in het team moeten de wijzigingen weerspiegelen in de gegevenstypen die door een programmeur zijn gemaakt, in de gegevenstypen die ze hebben afgehandeld. Anders zullen meerdere functies moeten worden herschreven.

Toepassingen

Gestructureerd programmeren heeft goed gewerkt voor miljoenen programma's en miljarden regels code. Er is geen reden om het weg te gooien.

In het bijzonder heeft het buitengewoon goed gewerkt voor programma's die gegevens verwerken en voor nummerverwerking, die beide één keer worden uitgevoerd om een ​​antwoord te produceren.

Twee kenmerken hebben de neiging om de problemen die op een puur gestructureerde manier kunnen worden benaderd, goed te definiëren:

- De gegevens die moeten worden verwerkt, sluiten nauw aan bij de soorten gegevens die in de taal zijn geïntegreerd, meestal cijfers en tekenreeksen.

- Het programma volgt een goed gedefinieerde stroom van controle om op basis van enige input een enkel resultaat te produceren.

Computerprogramma's met deze kenmerken omvatten vele wetenschappelijke, technische en tekstverwerkingsapplicaties, evenals veel van de schoolvoorbeelden van traditionele computerwetenschappelijke cursussen.

Het is niet verrassend dat dit precies de soorten programma's zijn die de eerste mensen die programmeertalen uitvonden, wilden oplossen.

Objectbehandeling

De meeste moderne programmeertalen zijn als volgt gestructureerd: wat je in het programma hebt, zijn objecten, en de meeste code bestaat uit verschillende methoden om de gegevens die in die objecten zijn opgeslagen te gebruiken.

Een gestructureerd programma heeft doorgaans controle over wat er gebeurt en wanneer het gebeurt, terwijl een op gebeurtenissen gebaseerd programma op onvoorspelbare tijden moet kunnen reageren op gebeurtenissen.

Referenties

1. MVPS (2020). Gestructureerd programmeren. Genomen uit: mvps.net.
2. Alexey (2019). Gestructureerd programmeerparadigma. Medium. Genomen van: medium.com.
3. Help opnemen (2020). Gestructureerd programmeren, de voor- en nadelen ervan. Genomen van: includehelp.com.
4. Tim Trott (2019). Gestructureerde programmeertalen. Lonewolf Online. Genomen uit: lonewolfonline.net.
5. OO Portal (2020). Toepassingen en voordelen van traditionele, gestructureerde programmering. Genomen van: ooportal.com.
6. Studeer Snel (2020). Eindbeoordeling - Samenvatting gestructureerde programmeertoepassingen. Ontleend aan: studeersnel.nl.