Engenharia de Software

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1 Sumário Engenharia de Software Modelos de desenvolvimento de software Fases de desenvolvimento Programação modular Abordagem top-down e bottom-up Linguagens de programação: Compilação / Interpretação Aplicação Programação 2007/2008 DEEC-IST 1 Engenharia de Software Tem como finalidade o desenvolvimento / construção de programas para computadores: Que funcionam correctamente Que estejam: Bem escritos Bem documentados Leitura fácil Que permitam a sua modificação ao longo do tempo de vida do produto - programa Programação 2007/2008 DEEC-IST 2

2 Engenharia de Software Os programas podem ser classificados: De pequena complexidade: Poucas linhas de código O desenvolvimento é feito por um ou dois programadores Utilização de uma única linguagem de programação Preocupação com a arquitectura do programa Bem organizado Estruturas de dados adequadas Bem documentado Eficiência e precisão da solução que foi implementada Preocupação com os algoritmos Rapidez Utilização dos recursos de forma eficiente Programação 2007/2008 DEEC-IST 3 Engenharia de Software De grande complexidade: Milhares de linhas de código Equipas de programadores Diversas ferramentas e várias linguagens de programação Utilização de métodos de trabalho que permitem re-utilizar código que já tenha sido desenvolvido Objectivo: Finalização de um produto para ser colocado rapidamente no mercado Técnicas de programação e de gestão de projectos que permitem acompanhar a evolução do produto Correção de erros que tenham sido detectados. Incorporação de novas funcionalidades Programação 2007/2008 DEEC-IST 4

3 Modelos de desenvolvimento de software Modelos Permitem definir um conjunto de acções a serem realizadas em determinadas fases de desenvolvimento do projecto de software, de modo a controlar o processo e a qualidade do produto final. Há diversos modelos um dos quais é o modelo em cascata. Especificação dos requisitos Análise Projecto / Detalhe Implementação e Integração Teste, Verificação e Manutenção Programação 2007/2008 DEEC-IST 5 Fases de desenvolvimento de software Especificação dos requistos Tem como finalidade definir os objectivos que o programa deve realizar. A especificação deve ser o mais detalhada possível de modo a evitar ambiguidades de interpretação. Análise A análise do problema tem como objectivo a determinação de soluções para o problema. Deve ser escolhida aquela que seja mais adequada. De preferência devem ser utilizadas soluções que já tenham sido testadas. Programação 2007/2008 DEEC-IST 6

4 Fases de desenvolvimento de software Projecto / Desenho Consiste na definição de um algoritmo (sequência de acções) que ao ser implementado produz os resultados que foram especificados ao nível dos requisitos. Implementação Consiste na especificação de módulos de software, escrita e documentação. É importante que o código esteja bem documentado de modo a que numa fase posterior possa ser compreendido e alterado caso seja necessário. Programação 2007/2008 DEEC-IST 7 Fases de desenvolvimento de software Teste e Verificação Como qualquer obra em engenharia, um programa deve funcionar correctamente, de acordo com as especificações. A fase de teste e verificação tem com objectivo determinar se existem erros de execução do programa, de modo a serem corrigidos. Manutenção: A manutenção do software envolve diversas actividades: Alteração do código de modo a serem incorporadas novas funcionalidades. Correção de erros que sejam encontrados após o lançamento do produto no mercado. Modicação do software de modo a ser compatível com novas plataformas computacionais. Programação 2007/2008 DEEC-IST 8

5 Programação modular O objectivo da programação modular: Consiste na separação de uma tarefa complexa em tarefas mais simples de modo a facilitar a resolução do problema. As soluções para as tarefas mais simples são agrupadas em módulos Os módulos são definidos tendo em conta o princípio da independência entre eles, grau de independência. Cada módulo contém blocos de código, denominados de funções. As funções de um módulo estão relacionadas entre si de acordo com um critério de organização, grau de coesão. Programação 2007/2008 DEEC-IST 9 Técnicas de desenvolvimento Abordagem Top-Down Ao longo do processo de desenvolvimento de um programa há um progressivo aumento de detalhe e refinamento da solução. No nível mais elevado são definidos os subsistemas que realizam a solução. Cada subsistema é decomposto em módulos de modo a obter problemas mais simples. Ao nível mais baixo são definidos os algoritmos e as estruturas de dados de suporte dos algoritmos. Programação 2007/2008 DEEC-IST 10

6 Técnicas de desenvolvimento Abordagem Bottom-Up A solução é construida a partir da composição de elementos já existentes. Os módulos são construidos a partir de código já existente em bibliotecas (de funções). Os módulos são reunidos de modo a formarem subsistemas. Na prática são utilizadas as duas técnicas: Top-Down - Para efectuar a decomposição do problema em problemas mais simples. Bottom-Up - Para utilizar código que já foi desenvolvido e testado, e que está disponível em bibliotecas de funções. Resultado: Permite reduzir o tempo de desenvolvimento de um programa. Programação 2007/2008 DEEC-IST 11 Compilação / Interpretação Existem duas formas de obter um programa executável: Através do processo de compilação: Neste processo o programa executável só é obtido quando as instruções do programa fonte forem traduzidas na sua totalidade. Execução rápida. Se existir um erro de compilação não é possível obter o programa executável. Através do processo de interpretação: O programa é executado a partir do programa fonte. O interpretador lê uma instrução de cada vez do programa fonte, efectua a tradução e respectiva execução. Execução lenta. Se existirem erros de sintaxe no programa fonte, serão detectados no momento da execução da instrução que tem o erro. A fase de desenvolvimento é mais rápida. Programação 2007/2008 DEEC-IST 12

7 Problema: Pretende-se desenvolver um programa que permita calcular o volume de um cilindro. O cilindro tem altura h e raio da base r. h r Programação 2007/2008 DEEC-IST 13 Análise do Problema: Objectivo: Determinar o volume do cilindro V. Dados: h altura do cilindro; r - raio da base; V depende de r e de h; mas qual é a expressão? h r Programação 2007/2008 DEEC-IST 14

8 Análise do Problema / Resolução: A base do cilindro é um circunferência cuja área é dada por: 2 A r =π O volume do cilindro é dado por: 2 = π h V r h r Programação 2007/2008 DEEC-IST 15 Projecto, 1ª versão: Pedir ao utilizador os valores de r e de h Calcular V Apresentar o resultado Programação 2007/2008 DEEC-IST 16

9 Projecto, 2ª versão: Pedir ao utilizador os valores de r e de h r e h - representam números reais não negativos. Declarar as variáveis r e h do tipo float Utilizar a função scanf ( ) para ler dados do teclado. Verificar se o utilizador introduz números não negativos Programação 2007/2008 DEEC-IST 17 Projecto, 2ª versão (cont.): Calcular V Declarar a variáveis r e h, do tipo float Da expressão, é necessário especificar as operações de Multiplicação - Operador * Elevação ao quadrado - Função pow ( ) Apresentar o resultado Utilizar a função printf( ) para apresentar o resultado no ecrã Programação 2007/2008 DEEC-IST 18

10 Implementação: /****************************************************************************** * Este programa calcula o volume de um cilindro de comprimento * 'h' e raio 'r'. ******************************************************************************/ #include <stdio.h> /* Utilizacao das funcoes printf() e scanf() */ #include <math.h> /* potencia de - pow( ) */ int main(void) { const float PI = ; int scan_res; /* resultado da função scanf */ float h, r; /* altura do cilindro e raio da sua base */ float area,volume; /* área da base e volume do cilindro*/ _Bool valores_invalidos; /* verificação de valores negativos*/ Programação 2007/2008 DEEC-IST 19 printf("este programa calcula o volume de um cilindro\n"); printf("introduza a altura do cilindro e o raio da base:\n"); scan_res = scanf("%f %f",&h,&r); printf( Altura=%f raio=%f\n",h,r); if (scan_res!= 2 ) { printf("erro na introdução dos valores!\n"); printf("fim do programa\n"); return -1; } valores_invalidos = (h < 0) (r < 0); if (valores_invalidos) { printf("as dimensões do cilindro têm de ser positivas\n"); printf("fim do programa\n"); return -1; } Programação 2007/2008 DEEC-IST 20

11 area = PI*pow(2.0, r); volume = area * h; printf("o valor do volume do cilindro é:%7.2f\n", volume); } return 0; Programação 2007/2008 DEEC-IST 21 Teste: Para testar o programa devemos especificar um conjunto de valores de entrada para os quais se conheça o valor da solução e depois comparar o resultado do programa com o valor da solução. Atenção: Para demonstrar que um programa não funciona correctamente é suficiente encontrar uma situação em que o resultado do programa é diferente do que é indicado pelos requisitos. Para demonstrar que um programa não produz resultados errados é necessário que o programa funcione correctamente para todos os conjuntos de dados de entrada do problema. Programação 2007/2008 DEEC-IST 22

12 Teste, (cont): Teste-se então o programa com os valores (em metros), h = 10.0, r = 1.0 para os quais a solução é: Volume = m 2 Resultado do programa: Este programa calcula o volume de um cilindro Introduza a altura do cilindro e o raio da base: Altura = raio= O valor do volume do cilindro é: Erro de execução! Programação 2007/2008 DEEC-IST 23 Debug (Correção) e Teste: A detecção da causa de erro pode ser um processo lento. A técnica base consiste: Inspecção do contéudo das variáveis ao longo da execução do programa. Determinação das instruções que foram executadas e que afectaram o conteúdo das variáveis. Para se ter acesso ao conteúdo das variáveis Pode utilizar-se a função printf() para mostrar os valores das variáveis no ecrã. Em alternativa deve-se utilizar uma ferramenta auxiliar de desenvolvimento de programas, denominada de debugger. Esta ferramenta permite executar o programa no modo passo a passo com a possibilidade de inspeccionar o conteúdo das variáveis. Programação 2007/2008 DEEC-IST 24

13 Debug e Teste (cont): No programa que foi apresentado, a causa de erro é consequência da utilização incorrecta da funçãopow( ), os argumentos da função estão trocados Para se utilizar uma função correctamente é necessário: Conhecer a finalidade da função Conhecer os argumentos: Número de argumentos da função Lugar que ocupam na lista de argumentos da função Significados dos argumentos Tipo dos argumentos Tipo e significado do valor de retorno da função Consultar a descrição da função, tendo o cuidado de inspeccionar o protótipo da função (Exemplo: Em linux utilizar o comando man pow) Programação 2007/2008 DEEC-IST 25 Debug e Teste (cont): Informação obtida a partir da consulta do manual acerca da funçãopow( ) Ficheiro de include necessário para utilizar a função: #include <math.h> Protótipo: double pow (double x, double y); Descrição: Calcula x y. O resultado é um número real com precisão (double). Se x é não nulo e y é nulo então a função devolve 1.0 Se x é nulo e y é não nulo então a função devolve 0.0 Programação 2007/2008 DEEC-IST 26

14 Debug e Teste (cont): Após a substituição da linha area = PI*pow(2.0, r); por area = PI*pow(r, 2.0); Resultado do programa: Este programa calcula o volume de um cilindro Introduza a altura do cilindro e o raio da base: Altura = raio= O valor do volume do cilindro é: Programação 2007/2008 DEEC-IST 27 Manutenção: Suponha que se pretende alterar o programa para indicar também a área da base do cilindro, para além do volume Programação 2007/2008 DEEC-IST 28