Лекції_1_ІЗВП. Коледж промислової автоматики та інформаційних технологій
 Скачать 1.63 Mb.
|
|
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ КОЛЕДЖ ПРОМИСЛОВОЇ АВТОМАТИКИ ТА ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ОДЕСЬКОЇ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ Затверджую Заст. директора з навчально-методичної роботи _____________ В. Л. Оксаніченко «___»__________________2017 р. Конспект лекцій (частина №1) з дисципліни_____Інструментальні засоби візуального програмування__________ (Назва дисципліни) підготовки________________молодшого спеціаліста ________________________ (назва освітньо-кваліфікаційного рівня) напряму_______________050103 «Програмна інженерія» _____________________ шифр і назва напряму) спеціальності_______5.05010301 «Розробка програмного забезпечення»_________ (шифр і назва спеціальності) Шифр за ОПП___3.04_) Одеса 2017 2 Конспект лекцій з дисципліни «Інструментальні засоби візуального програмування» для підготовки молодших спеціалістів за спеціальністю 5.05010301 «Розробка програмного забезпечення». Розробник: викладач КПАІТ ОНАХТ Храновська КВ. _______________________________________________________________________ Робоча програма затверджена на засіданні циклової комісії КПАІТ ОНАХТ_“Комп’ютерних наук та інженерії програмного забезпечення” Протокол від року, Голова циклової комісії_“Комп’ютерних наук та інженерії програмного забезпечення ” Т. П. Костиренко / (підпис) (прізвище та ініціали) року 3 Зміст стор Блок змістових модулів №1 Робота з візуальними компонентами IDE Borland C++ Builder……………………………………………………………………………… …….4 Змістовий модуль 1. 1 Архітектура візуального застосування Windows. Приципи подійно-орієнтованого програмування……………………………………………….. …….5 Лекція 1.1.1 Огляд існуючих та нових тенденцій візуального програмування……………………………………………………………………. …….5 Лекція 1.1.2 Архітектура програми в ОС Windows. Принципи об’єктно- орієнтованого програмування ………………………………………………….. …….9 Лекція 1.1.3 Проекти в інтегрованому середовищі розробки Borland C++ Builder. Форми в Borland C++ Builder………………………………………….. …...16 Змістовий модуль 1.2 Основні інструменти інтегрованого середовища розробки (IDE) Borland C++ Builder…………………………………………………………… ...…25 Лекція 1.2.1 Загальні властивості візуальних компонентів…………………. ...…25 Лекція 1.2.2 Кнопки та текстові надписи. Компоненти – контейнери…………...32 Лекція 1.2.3 Робота з компонентами разрядного інтерфейса …………… …...42 Лекція 1.2.4 Робота з компонентом RTF ……………………………………...…...51 Змістовий модуль 1.3 Практичне використання візуальних компонентів бібліотеки VCL……………………………………………………………………… ...…58 Лекція 1.3.1 Відображення графічної інформації. Робота з конвою ……… ...…58 Лекція 1.3.2 Компоненти для побудови графіків та відображення мультимедіа ……………………………………………………………………... …...71 4 Блок змістовних модулів 1 – Робота з візуальними компонентами IDE Borland C++ Мета розділу – оволодіння студентами теоретичних знань та набуття практичних навиків з використання основних технологій, необхідних для створення та реалізації програмних додатків. Після вивчення розділу студенти повинні: знати принципиоб’єктно-орієнтованого програмування; знати архітектуру програмних додатків в ОС Windows; знатиосновні компоненти бібліотеки VCL та їх властивості; вміти використовувати компоненти бібліотеки VCL для створення програмних додатків. 5 Змістовний модуль 1.1 - Архітектура візуального застосування Windows. Приципи подійно-орієнтованого програмування Лекція №1.1.1 Тема Огляд існуючих та нових тенденцій візуального програмування Мета зробити аналіз існуючих провідних технологій в сфері програмування, намітити основні тенденції в розвитку мов програмування та інформаційних технологій. Література 1.Б.Страуструп Программирование. Принципы и практика с использованием C++» Вильямс 2016 2. Стивен Прата Язык программирования С Вильямс 2013 3. Алекс Элайн От ламера до программера С Питер 2015 Хід заняття І. Організаційний момента) готовність групи до заняття; б) психоемоційний настрій; в) перевірка присутніх. ІІ. Актуалізація опорних знань студентів а) повідомлення теми та мети заняття; б) відповіді на запитання: - які мови програмування вам відомі? ІІІ. Виклад нового матеріалу План лекції 1. Візуальне програмування 2. IDE C++ Builder І. Узагальнення та систематизація знань. V. Підведення підсумків заняття. І. Домашнє завдання: Ознайомитись з теоретичними відомостями лекції 1.1.1 Вивчити основні поняття лекції Дати відповіді на контролдьні питання 6 Контрольні питання: 1. В яких типах програмного продукту використовуються технології подійно-орієнтованого программування? 2. Які основні аспекти подійно-орієнтоване программування? Зміст лекції Візуальне програмування Візуальне програмування має справу з абстрактними об'єктами, які не є видимими і не мають явних візуальних образів. Відомий принцип що ви бачите, є те, що ви отримали іноді виявляється непридатним. Для забезпечення зручного інтерфейсу шляхом використання мов візуального програмування стосовно до цих абстрактним об'єктам необхідно створити зручне візуальне уявлення або візуальні метафори. Концепція візуального програмування була вперше реалізована в системі Visual Basic фірми Microsoft. Однак на відміну від Visual Basic, мовою програмування C++ Builder була обрана різновид Паскаля. Цей новий мову, названий Object Pascal (Об'єктний Паскаль, був об'єктно-орієнтованої версією Паскаля. По відношенню до звичайного Паскалю він займає те саме положення, що й Си по відношенню до Сі. При створенні середовищ візуального програмування часто вирішальними виявляються чинники інформаційної ємності. Прикладами цього служать швидкість і наявність невидимого буферного пристрою, для якого образ більше вікна огляду. У таких засобах візуального програмування, як C++ Builder, роль інтегрованого середовища розробки (Integrated Development Environment, IDE) деколи більш важлива, ніж сама мова програмування. У даній главі розглядаються абсолютно нові функціональні можливості, а також можливості, що з'явилися в останніх версіях C++ Builder. Ми також обговоримо деякі традиційні функціональні можливості C++ Builder, які не настільки очевидні або просто незнайомі новачкам. Джекоб описує корисність мов візуального програмування для представлення абстрактних обчислювальних процесів, які не мають безпосереднього графічного представлення. У його підході діаграма переходу 7 станів використовується як мова візуального програмування для побудови і специфікації інтерфейсу користувача. Третій аспект уніфікації стосується методологій візуального програмування, які повинні розвиватися для роботи зоб єктно-реляційними системами баз даних, якщо компоненти будуть знаходитися всередині системи баз даних. Часто візуальні програми виконуються в засобах візуального програмування безпосередньо. IDE C Builder Сила C + + Builder укладена в його середовищі візуального програмування. Ця середa безпосередньо повязана з VCL і не може використовуватися окремо від неї. Створення додатків на основі VCL дозволяє повною мірою реалізувати можливості C + + Builder. Незважаючи на це, іноді може виникнути необхідність у написанні додатків інших типів. Система програмування за допомогою повторень на прикладі театральної Сієни. Глінерт і Танімото розробили інтерактивну систему візуального програмування Pict D. Користувачі даної системи після її ініціалізації зовсім не торкаються до її клавіатурі. Замість цього вони малюють програми, використовуючи вхідний пристрій, подібне ручці управління. Прототип системи Pict, D дозволяє користувачеві будувати програми, які виконують прості чисельні розрахунки. Редактор форм C + + Builder являє собою потужний інструмент візуального програмування. Він дозволяє вам розміщувати, виділяти, пересувати, вирівнювати компоненти, змінювати їх розміри і робити багато чого іншого. Редактор форм також дозволяє вам змінювати розміри і положення самої форми, додавати меню і створювати спеціалізовані діалогові вікна - коротше, все, що потрібно для створення інтерфейсу користувача в типовій Windows-програмою. IDE C++ Builder Новий інтерфейс C++ Builder відображає тенденцію перенесення центру ваги з візуального програмування на візуальне моделювання додатків. Нова середу C++ Builder дозволяє проектувати у візуальному режимі не тільки зовнішній вигляд програми на екрані, але і логіку її роботи. 8 Першим базовим класом бібліотеки C++ Builder, який ми розглянемо, буде TPersistent, який є досить дивним класом: він представлений дуже малим обсягом програмного коду і абсолютно не має безпосереднього застосування, але є фундаментом для всієї ідеї візуального програмування. Редактор середовища C++ Builder також приходить на допомогу, автоматично генеруючи програмний код, завершальний те, що ви вже написали. Ця функція називається класом завершення (завершення класу); вона активізується натисненням поєднання Ctrl Shift C. Додавання обробника події в додаток є досить швидкою операцією, оскільки C++ Builder автоматично додає оголошення нового методу обробки даної події в клас і надає скелет методу в розділі реалізації модуля. Це є одним з аспектів підтримки середовищем візуального програмування C++ Builder. Подання й - рядком ідеально підходить для формулювання графічних запитів. Дійсно, ле ко уявити, що запит можна графічно зобразити шляхом малювання іконічного зображення на екрані персонального комп'ютера. Потім це графічне представлення можна перевести в уявлення В - рядком, використовуючи процедуру В – рядок. Такий підхід поєднує перевага підходу за запитом допомогою прикладу (коли запит формується побудовою деякого прикладу) і концепції систем візуального програмування на основі вікон. 9 Лекція №1.1.2 Тема Архітектура програми в ОС Windows. Принципи об’єктно -орієнтованого програмування Мета: засвоїти принципи роботи програми в OC Windows; зрозуміти принципи об’єктно–орієнтованого підходу до програмування та основні парадигми ООП Література 1.Б.Страуструп Программирование. Принципы и практика с использованием C++» Вильямс 2016 2. Стивен Прата Язык программирования С Вильямс 2013 3. Алекс Элайн От ламера до программера С Питер 2015 Хід заняття І. Організаційний момента) готовність групи до заняття; б) психоемоційний настрій; в) перевірка присутніх. ІІ. Актуалізація опорних знань студентів а) повідомлення теми та мети заняття; б) відповіді на запитання: які перспективні шляхи розвитку інформаційних технологій існують на сьогодні? ІІІ. Виклад нового матеріалу План лекції 1. Взаємодія програми і Windows 2. ООП 3. Абстрагування 4. Обмеження доступу 5.Ієрархія 6. Типізація І. Узагальнення та систематизація знань. V. Підведення підсумків заняття. І. Домашнє завдання: Ознайомитись з теоретичними відомостями лекції 1.1.2 Вивчити основні поняття лекції 10 Дати відповіді на контролдьні питання Контрольні питання: 1. Як реалізується багатозадачність в OC Windows? 2. Що таке ООП? 3. Які є переваги ООП? 4. Що таке абстрагування? 5. Для чого потрібне обмеження доступу 6. Що означає принцип модульності? Зміст лекції Взаємодія програми і Windows Група операційних систем Windows включає дві лінійки операційних систем Windows 9x (Windows 95, Windows 98, Windows Millennium Edition) і Windows NT (Windows NT, Windows 2000, Windows XP). Незважаючи нате, що це різні операційні системи, управління прикладними програмами засноване на одних і тих же принципах, а самі програми для взаємодії з операційною системою використовують один і той же інтерфейс - бібліотеку Win32 API, тому будемо називати всі ці операційні системи (ОС) узагальненим ім'ям Windows. До цих пір розглядалася розробка програм мовою C і C + + без вказівки, в якій ОС буде виконуватися програма. Програма починалася з виконання функції main (), яка отримувала керування від ОС після завершення функції main () управління поверталося операційній системі. Таким чином, в ОС в даний момент часу могла виконуватися тільки одна прикладна програма. Такий варіант взаємодії операційної системи та прикладної програми прийнятий в однозадачних ОС, наприклад, в MS-DOS. Windows - багатозадачні операційні системи, що дозволяють одночасно виконувати кілька прикладних програм. У Windows використовується витісняє багатозадачність, тобто управління програмами операційна система повністю бере на себе. Управління прикладними програмами в Windows здійснюється за допомогою повідомлень. Повідомлення - це інформація пробудь пригоді (подію) в системі: це можуть бути дії користувача, наприклад, вибір команди меню, натискання кнопки або зміна розміру вікна; повідомлення можуть також виникнути як реакція на роботу 11 пристроїв або інших програм. Повідомлення в Windows в залежності від викликала їх причини мають імена WM_ ... (скорочення від Windows Message). Наприклад, зі зміною положення вікна на екрані пов'язане повідомлення WM_PAINT, аз вибором пункту меню - WM_COMMAND. Всі повідомлення ОС Windows поміщає в системну чергу повідомлень. Прикладна програма (додаток - в термінах, прийнятих в Windows) також має власну чергу повідомлень. Повідомлення з системної черги поміщаються в чергу повідомлень додатка, якому адресовано дане повідомлення. Додаток, що реагує на повідомлення, має цикл обробки повідомлень, який виконує опитування черги повідомлень додатка. При появі повідомлення в черзі цикл обробки повідомлення читає це повідомлення і відправляє на обробку, при цьому повідомлення з черги видаляється. Цикл обробки повідомлень виконується протягом всієї роботи програми. Реакція програми на повідомлення розрізняється залежно від типу повідомлення, наприклад, при зміні розмірів або положення вікна повинна відбутися перемальовування вікна, а при натисканні кнопки повинні бути виконані дії, що зв'язуються із цією кнопкою. Перелік повідомлень, на які реагує додаток, і дії, які виконує додаток при появі того чи іншого повідомлення, визначені в спеціальній функції, званої віконної процедурою. Кожний додаток в Windows має вікно, зване головним вікном. Головне вікно може відображатися на екрані або бути згорнутим. Вікно використовується для виведення результатів роботи програми та для введення команд користувача. З вікном зв'язується віконна процедура. Крім головного вікна, в додатку можуть бути й інші вікна, і кожне з них може мати власну віконну процедуру. 12 В теорії програмування ООП визначається як технологія створення складного програмного забезпечення, яка заснована на уявленні програми у вигляді сукупності об'єктів, кожен з яких є екземпляром певного типу (класу), а класи утворюють ієрархію зі спадкуванням властивостей. Основна перевага ООП - скорочення кількості міжмодульних викликів і зменшення обсягів інформації, що передається між модулями, в порівнянні з модульним програмуванням. Це досягається за рахунок більш повної локалізації даних та інтегрування їх з підпрограмами обробки, що дозволяє вести практично незалежну розробку окремих частин (об'єктів) програми. Крім цього, об'єктний підхід пропонує нові технологічні засоби розробки, такі як успадкування, поліморфізм, композиція, наповнення, що дозволяють конструювати складні об'єкти з більш простих. У результаті істотно збільшується показник повторного використання кодів, з'являється можливість створення бібліотек об'єктів для різних застосувань, і розробникам надаються додаткові можливості створення систем підвищеної складності. Основний недолік ООП - деяке зниження швидкодії за рахунок більш складної організації програмної системи. В основу ООП покладено такі принципи: абстрагування, обмеження доступу, модульність, ієрархічність, типізація, паралелізм, стійкість. Розглянемо, що являє собою кожний принцип. Абстрагування - процес виділення абстракцій в предметній області завдання. Абстракція - сукупність істотних характеристик деякого об'єкта, які відрізняють його від всіх інших видів об'єктів і, таким чином, чітко визначають особливості даного об'єкту з погляду подальшого розгляду і аналізу. У відповідності з визначенням застосовувана абстракція реального предмета істотно залежить від розв'язуваної задачі: водному випадку нас буде цікавити форма предмета, в іншому вагу, в третьому - матеріали, з яких він зроблений, в четвертому - закон руху предмета і т.д. Сучасний рівень абстракції припускає об'єднання всіх властивостей абстракції (як що стосуються стану аналізованого об'єкта, так і визначають його поведінку) в єдину програмну одиницю якийсь абстрактний тип (клас). 13 Обмеження доступу - приховування окремих елементів реалізації абстракції, не зачіпають суттєвих характеристик її як цілого. Необхідність обмеження доступу припускає розмежування двох частин в описі абстракції: інтерфейс - сукупність доступних ззовні елементів реалізації абстракції (основні характеристики стану і поведінки); реалізація - сукупність недоступних ззовні елементів реалізації абстракції (внутрішня організація абстракції і механізми реалізації її поведінки). Обмеження доступу в ООП дозволяє розробнику: виконувати конструювання системи поетапно, не відволікаючись на особливості реалізації використовуваних абстракцій; легко модифікувати реалізацію окремих об'єктів, що в правильно організованій системі не зажадає зміни інших об'єктів. Поєднання об'єднання всіх властивостей предмета (складових його стану і поведінки) в єдину абстракцію та обмеження доступу до реалізації цих властивостей отримало назву інкапсуляції. Модульність - принцип розробки програмної системи, що передбачає реалізацію її у вигляді окремих частин (модулів). При виконанні декомпозиції системи на модулі бажано об'єднувати логічно пов'язані частини, по можливості забезпечуючи скорочення кількості зовнішніх зв'язків між модулями. Принцип успадкований від модульного програмування, проходження йому спрощує проектування і налагодження програми. Ієрархія - ранжируваних або впорядкована система абстракцій. Принцип ієрархічності передбачає використання ієрархії при розробці програмних систем. У ООП використовуються два види ієрархії. Ієрархія «ціле / частина» - показує, що деякі абстракції включені у розглянуту абстракцію як її частини, наприклад, лампа складається з цоколя, нитки розжарювання і колби. Цей варіант ієрархії використовується в процесі розбиття системи на різних етапах проектування (на логічному рівні - при декомпозиції предметної області на об'єкти, на фізичному рівні - при декомпозиції системи на модулі і при виділенні окремих процесів в мультіпроцессной системі). 14 Ієрархія «загальне / приватне» - показує, що деяка абстракція є окремим випадком інший абстракції, наприклад, «обідній стіл-конкретний вид столу, а «столи - конкретний вид меблів». Використовується при розробці структури класів, коли складні класи будуються на базі більш простих шляхом додавання до них нових характеристик і, можливо, уточнення наявних. Один з найважливіших механізмів ООП - успадкування властивостей, в ієрархії загальне / приватне. Спадкування - таке співвідношення між абстракціями, коли одна з них використовує структурну або функціональну частину іншої або кількох інших абстракцій (відповідно просте і множинне спадкоємство). Типізація - обмеження, що накладається на властивості об'єктів і перешкоджає взаємозамінності абстракцій різних типів (або сильно звужує можливість такої заміни). У мовах з жорсткою типізацією ¬ їй для кожного програмного об'єкта (змінної, підпрограми, параметра і т. д) оголошується тип, який визначає безліч операцій над відповідним програмним об'єктом. Розглянуті нижче мови програмування наоснові Паскаля використовують строгу, а на основі С-середній ступінь типізації. Використання принципу типізації забезпечує: раннє виявлення помилок, пов'язаних з неприпустимими операціями над програмними об'єктами (помилки виявляються на етапі компіляції програми при перевірці допустимості виконання даної операції над програмним об'єктом); спрощення документування; можливість генерації більш ефективного коду. Тип може зв'язуватися з програмним об'єктом статично (тип об'єкта ¬ та визначений на етапі компіляції - раннє зв'язування) та динамічно (тип об'єкта визначається тільки під час виконання програми - пізнє скріплення). Реалізація пізнього зв'язування в мові програмування дозволяє створювати змінні - покажчики на об'єкти, що належать різним класам (поліморфні об'єкти), що істотно розширює можливості мови. Паралелізм - властивість декількох абстракцій одночасно перебувати в активному стані, тобто виконувати деякі операції. 15 Існує цілий ряд завдань, вирішення яких вимагає одночасного виконання деяких послідовностей дій. До таких завдань, наприклад, належать задачі автоматичного управління декількома процесами. Реальний паралелізм досягається лише при реалізації завдань такого типуна багатопроцесорних системах, коли є можливість виконання кожного процесу окремим процесором. Системи з одним процесором імітують паралелізм за рахунок поділу часу процесора між задачами управління різними процесами. Залежно від типу використовуваної операційної системи (одно-або мультипрограмній) поділ часу може виконуватися або розроблюваної системою (як в М DOS), або використовуваної ОС (як в системах Windows). Стійкість - властивість абстракції існувати в часі незалежно від процесу, що народив даний програмний об'єкт, і / або в просторі, переміщаючись з адресного простору, в якому він був створений. Розрізняють: тимчасові об'єкти, що зберігають проміжні результати деяких дій, наприклад обчислень; локальні об'єкти, що існують усередині підпрограм, час життя яких обчислюється від виклику підпрограми до її завершення; глобальні об'єкти, що існують поки програма завантажена в память зберігаються об'єкти, дані яких зберігаються в файлах зовнішньої пам'яті між сеансами роботи програми. Всі зазначені вище принципи в тій чи іншій мірі реалізовані в різних версіях об'єктно-орієнтованих мов. 16 |