自动程序的设计说明.pdf
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自动程序设计是一种利用自动化技术进行程序开发的方法,旨在提高生产效率和软件质量。它涵盖了从问题定义、需求分析、规格说明、程序设计、编码、测试直至交付使用的整个软件开发过程。这一概念可以从广义和狭义两个角度理解。 1. 广义的自动程序设计: 广义上,自动程序设计是指利用计算机系统,尤其是自动程序设计系统,来完成从问题的非形式描述到可执行程序的整个开发流程。这个过程包括了需求分析、设计、编码、调试和确认等多个阶段,系统在此过程中扮演了程序员、设计师和系统分析师等多种角色。 2. 狭义的自动程序设计: 狭义上,自动程序设计主要指从形式化的功能和规格说明转化为可执行代码的过程。这一阶段的自动化系统能够替代程序员的部分工作,生成符合要求的程序代码。 3. 纵向理解: 根据自动化程度的高低,自动程序设计可分为低级、中级和高级自动化。低级自动化主要处理设计规格说明到代码的转化;中级自动化则包含了功能规格说明,同时承担设计和编程任务;而高级自动化不仅涵盖设计和编程,还能在一定程度上替代领域专家的角色。 4. 横向理解: 在不同自动化级别上,根据人工干预的程度,还可以进一步区分各种自动化程度。这涉及到如何平衡人工介入和机器自动化之间的关系,以找到最有效的开发策略。 自动程序设计的关键技术包括: - 演绎综合:基于数学定理的构造式证明,从输入和输出条件中推导出程序,虽然理论上可行,但在实际应用中往往受限于大规模程序的生成。 - 程序转换:将规格说明或程序在不同抽象级别间转换,实现功能等价,有助于简化和优化程序结构。 - 实例推广:通过输入/输出对或部分程序轨迹来构建程序,这种方法直观但难以扩展到大型程序。 - 过程实现:利用设计高级语言,如SETL,将规格说明直接转化为代码,但挑战在于非算法成分转化为算法成分的过程。 此外,程序综合和验证是自动程序设计的重要组成部分,它们确保生成的程序正确无误。程序调试的概念也被扩展到自动程序设计中,提倡先产生一个可修正的初步解,以提高整体效率。 早期的自动程序设计里程碑是编译程序的出现,例如IBM的FORTRAN编译器,它标志着自动程序设计的开端。随着技术的发展,自动程序设计已经渗透到软件工程、流水线控制、人工智能等多个领域,成为提高开发效率和质量的有效工具。尽管目前仍面临挑战,但自动程序设计的研究和应用正持续推动着软件产业的进步。
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