Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание

Страуструп Бьерн

12. Эта программа довольно сложная, поскольку ответы трудно кодировать. Создайте вариант, в котором игрок может играть постоянно (без остановки и повторного запуска) и в каждой новой игре генерируются новые четыре цифры. Четыре случайные цифры можно сгенерировать с помощью четырех вызовов генератора случайных целых чисел

randint(10)

из заголовочного файла

std_lib_facilities.h

. Обратите внимание на то, что при постоянном выполнении программы вы каждый раз при новом сеансе будете получать одинаковые последовательности, состоящие из четырех цифр. Для того чтобы избежать этого, предложите пользователю ввести любое число и вызовите функцию

srand(n)

, где

n

—

число, введенное пользователем до вызова функции

randint(10)

. Такое число

n

называется начальным значением (seed), причем разные начальные значения приводят к разным последовательностям случайных чисел.

13. Введите пары (день недели, значение) из стандартного потока ввода. Например:

Tuesday 23 Friday 56 Tuesday –3 Thursday 99

Запишите все значения для каждого дня недели в вектор

vector<int>

. Запишите значения семи дней недели в отдельный вектор. Напечатайте сумму чисел для каждого из векторов. Неправильный день недели, например

Funday

, можно игнорировать, но синонимы допускаются, например

Mon

и

monday

. Выведите на печать количество отвергнутых чисел.

Послесловие

Не считаете ли вы, что мы придаем ошибкам слишком большое значение? Новички могут подумать именно так. Очевидная и естественная реакция такова: “Все не может быть настолько плохо!” Именно так, все именно настолько плохо. Лучшие умы планеты поражаются и пасуют перед сложностью создания правильных программ. По нашему опыту, хорошие математики, как правило, недооценивают проблему ошибок, но всем ясно, что программ, которые с первого раза выполняются правильно, очень немного. Мы вас предупредили! К счастью, за пятьдесят лет мы научились организовывать код так, чтобы минимизировать количество проблем, и разработали методы поиска ошибок, которые, несмотря на все наши усилия, неизбежны. Методы и примеры, описанные в этой главе, являются хорошей отправной точкой.

Глава 6. Создание программ

“Программирование — это понимание”.

Кристен Нюгорд (Kristen Nygaard)

Создание программы предполагает последовательное уточнение того, что вы хотите сделать и как вы желаете это выразить. В этой и следующей главах мы разработаем одну программу, пройдя весь путь от первой еще неясной идеи через этапы анализа, проектирования, реализации, тестирования. повторного проектирования и повторной реализации. Наша цель — дать вам представление о способе мышления программиста, создающего свою программу. По ходу изложения мы обсудим структуру программы, типы, определенные пользователем, и обработку входной информации.

6.1. Задача

Создание программы начинается с постановки задачи; иначе говоря, должна существовать задача, которую вы хотите решить с помощью своей программы. Понимание этой задачи является основной предпосылкой хорошей задачи. Помимо всего прочего, программа, решающая неправильно поставленную задачу, будет редко применяться, хотя может быть очень элегантной. Существуют счастливые случаи, когда программа оказывается полезной для решения задачи, которую никто не собирался решать, но на это везение рассчитывать не стоит. Мы хотим, чтобы программа просто и ясно решала поставленную задачу. Как может выглядеть программа на этом этапе? Перечислим основные характеристики такой программы.

• Иллюстрирует методы проектирования и программирования.

•

Дает возможность исследовать разные варианты решения, которые должен найти программист, и учитывает ограничения, которые наложены на это решение.

• Не требует слишком большого количества новых языковых конструкций.

• Достаточно сложная и требует размышлений над ее проектированием.

• Допускает много вариантов решения.

• Решает понятную задачу.

• Решает задачу, которая заслуживает решения.

• Имеет решение, которое достаточно невелико, чтобы его можно было просто и ясно описать и понять.

Мы выбрали следующую задачу: “Поручить компьютеру выполнить простые арифметические операции, введенные пользователем”. Иначе говоря, мы хотим создать простой калькулятор. Совершенно очевидно, что такие программы полезны; каждый настольный компьютер поставляется с такой программой, и вы можете даже купить карманный калькулятор, который выполняет только такие программы.

Например, если вы введете строку

2+3.1*4

то программа должна ответить

14.4

К сожалению, такая программа не может сделать нам больше, чем программное обеспечение, уже установленное на компьютере, но от первой программы не следует требовать слишком многого.

6.2. Размышления над задачей

С чего начать? Просто немного подумайте о задаче и о том, как ее можно решить. Сначала поразмышляйте о том, что должна делать программа и как вы хотели бы с ней взаимодействовать. Затем подумайте о том, как написать такую программу. Попытайтесь написать краткое изложение идеи, лежащей в основе решения, и найдите изъяны в своей первой идее. По возможности обсудите задачу и способы ее решения со своими друзьями. Объяснение идеи своим друзьям удивительным образом позволяет понять ее недостатки и способы ее создания; бумага (или компьютер) не разговаривает с вами и обычно не соответствует вашим предположениям. В принципе проектирование — это коллективная деятельность.

К сожалению, не существует универсальной стратегии, которая удовлетворила бы всех людей и решила бы все задачи. Есть множество книг, авторы которых обещают вам помочь при решении задач, а также огромное количество книг, посвященных проектированию программ. Наша книга не относится к такой литературе. Мы изложим основы общей стратегии для решения небольших задач, с которыми вы можете столкнуться. После этого быстро перейдем к реализации этой стратегии при разработке калькулятора.

Рекомендуем при чтении наших комментариев к программе, выполняющей функции калькулятора, занимать относительно скептическую позицию. Для реализма мы выполним несколько итераций разработки программы, создав несколько версий и продемонстрировав идеи, лежащие в основе каждой из них. Очевидно, что большинство из этих идей являются незавершенными и даже ошибочными, иначе нам пришлось бы слишком рано закончить эту главу. По мере продвижения вперед мы приведем примеры разных принципов и рассуждений, которых постоянно придерживаются проектировщики и программисты. Следует иметь в виду, что в этой главе мы еще не создадим достаточно удовлетворительный вариант программы, отложив эту задачу до следующей главы.

Пожалуйста, имейте в виду, что путь, ведущий в окончательному варианту программы и проходящий через промежуточные решения, идеи и ошибки, не менее важен, чем сама программа, и более важен, чем технические детали языка программирования, с которыми мы работаем (они будут рассмотрены позднее).

6.2.1. Стадии разработки программы

Рассмотрим некоторые термины, связанные с разработкой программ. Работая над решением задачи, вы обязательно несколько раз пройдете следующие этапы.