프로그램 설계 도구

소프트웨어가 공학이 된 해

• 1968년 10월, 세계 최고의 프로그래머 50명이 독일 가르미치(Garmisch)에 모여 대형 프로그램 실패 원인(지연, 예산 초과, 신뢰성 부족)을 논의했습니다. 그들은 결여된 것을 지칭하는 용어를 만들었는데, 그것이 바로 소프트웨어 엔지니어링(Software Engineering) 입니다.
• 불만 사항은 간단했습니다. 건축가는 건축 전에 도면을 그립니다. 엔지니어는 절단 전에 계산합니다. 그러나 프로그래머들은 아무도 프로그램의 도면을 그리기 전에 이미 코드를 타이핑하고 있었습니다.
• 그 decade 동안 탄생한 도면들이 바로 설계 단계에서 사용할 것들입니다. 프로그램이 부분으로 어떻게 분할되는지를 보여주는 구조도(structure chart) 와 프로그램이 어떻게 동작하는지를 보여주는 상태 전이 도표(state-transition diagram) 입니다.
• 이 수업에서는 이 도면들을 읽는 방법, 구성하는 방법, 그리고 구조도를 가짜 코드로 변환하는 방법을 다룹니다.

설계가 결정하는 것

• 분석(Analysis)은 프로그램이 무엇(what) 을 해야 하는지 설명했습니다. 설계(Design)는 어떻게(how) 를 결정합니다: 데이터 구조, 알고리즘, 모듈 및 인터페이스.
• 설계 단계에서产出되는 도면들은 프로그래머가 코딩할 수 있는 자료입니다: 특정 알고리즘 논리를 위한 플로우차트(flowchart), 텍스트로 표현한 동일한 내용을 위한 가짜 코드(pseudocode), 모듈을 위한 구조도(structure chart), 동작을 위한 상태 전이 도표(state-transition diagram).
• 각 도구들은 서로 다른 질문에 답하며, 시험에서는 어떤 도구가 적합한지 묻습니다.

코딩하기 전에 그려진 단일 알고리즘의 논리

구조도(structure chart)

• 구조도(structure chart) 는 프로그램이 모듈, 서브루틴(subroutines), 그리고 모듈 간에 전달되는 매개변수(parameters) 로서 계층적으로 분해(decomposition) 되는 과정을 보여줍니다. 이러한 상향식 설계(top-down design) 는 하나의 큰 문제를 작은 하위 문제로 나누며, 각 하위 문제는 하나의 모듈이 됩니다.
• 각 모듈은 직사각형입니다. 위쪽의 호출자(caller)와 아래쪽의 호출받는 모듈을 연결하는 선이 있습니다. 같은 레벨의 모듈들은 왼쪽에서 오른쪽 순서로 호출됩니다.
• 선 옆의 작은 화살표는 데이터를 나타냅니다: 모듈로 들어가는 매개변수(하향)와 호출자에게 돌아오는 결과(상향). 마름모形(diamond)은 선택을, 곡선 화살표는 루프(loop)를 표시합니다.

선에는 계층 구조, 화살표에는 데이터

worked example: 차트에서 서명(signatures) 읽기

                 CalculatePay
             /        |          \
    GetEmployee   CalculateBonus   CalculateTax
    returns:      takes: sales     takes: gross
    employeeID    returns: bonus   returns: tax

worked example: 구조도(structure chart) 만들기

구조도(structure chart)에서 가짜 코드(pseudocode)로

• 최상위 모듈이 메인 프로그램이 되고, 그 아래 직사각형들은 화살표를 통해 헤더를 읽은 프로시EDURE 또는 함수가 되어, 메인 프로그램은 왼쪽에서 오른쪽 순서로 이를 호출합니다.

PROCEDURE ProcessStudent()
    DECLARE Marks : ARRAY[1:10] OF INTEGER
    DECLARE Average : REAL
    Marks ← ReadMarks()
    Average ← CalculateAverage(Marks)
    CALL OutputGrade(Average)
ENDPROCEDURE

• 반환되는 값이 있다면 이는 **FUNCTION … RETURNS**이며, 아무것도 반환하지 않는 모듈은 **PROCEDURE**입니다. 매개변수 목록은 정확히 아래쪽 화살표들입니다.

상태 전이 도표(state-transition diagram)

• 상태 전이 도표(state-transition diagram) 은 시스템의 동작(behaviour) 을 문서화합니다: 시스템이 가질 수 있는 상태(states) 와 한 상태에서 다른 상태로 이동시키는 이벤트(events).
• 각 상태는 원이나 둥근 사각형이며, 각 전이(transition)는 이를 유발하는 이벤트로 레이블이 붙은 화살표입니다. 때로는 취해진 action도 함께 표기합니다. 마커(start marker)는 시작 상태를 나타냅니다.
• 이벤트 대기 중이면서 반응하는 시스템에 적합합니다: 자판기, 신호등, 문 잠금 장치, 사용자 인터페이스.

모든 상태, 모든 이벤트, 모든 화살표

worked example: 도어락 다이어그램 읽기

도구 선택

• 프로그램이 모듈로 분리되고 그들 사이에서 무엇이 전달되는지를 보여줄 때: 구조도(structure chart).
• 시스템이 이벤트에 대응하여 시간에 따라 어떻게 작동하는지, 특히 모드(mode)를 가진 기계나 인터페이스의 경우를 보여줄 때: 상태 전이 도표(state-transition diagram).
• 하나의 알고리즘에 대한 **단계별 논리(step-by-step logic)**를 보여줄 때: 흐름도(flowchart) 또는 가상의코드(pseudocode). 어떤 것을 사용해야 하며 그 이유를 설명하십시오.

놓칠 수 있는 점

이해했습니다