Контрольная работа по "Информатика"

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермская государственная академия имени Д. Н. Прянишникова»

 

 

 

 

 

Кафедра информатики

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

 

 

 

 

Выполнил студент 1 курса  факультета заочного обучения Направления  подготовки «Экономика» Колпакова Юлия Владимировна Шифр: Эб-2011-1-1969   Проверил: Альмухаметов Валерий Федорович

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Пермь, 2012 г.

Основные понятия  объективно-ориентированного программирования. Элементы объектно-ориентационного программирования. Инкапсуляция, наследование, полиморфизм. Виртуальное программирование: среда систем, элементы систем (форма, панель свойств, панель инструментов). Компоненты программ. Свойства, события, методы.

 

Объектно-ориентированный (ОО) подход к разработке программного обеспечения, основан на моделировании объектов реального мира и фокусирующему внимание на объекте, представляющем собой целостную модель и естественную имитацию деятельности некоторого элемента реального мира.  
Систематическое применение объектно-ориентированного подхода позволяет разрабатывать хорошо структурированные, надежные в эксплуатации, достаточно просто модифицируемые программные системы. Этим объясняется интерес программистов к объектно-ориентированному подходу и объектно-ориентированным языкам программирования. Объектно-ориентированный подход является одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений теоретического и прикладного программирования.  
Деловые компьютерные программы, используемые в бизнесе и научных исследованиях, строятся на основе моделей реального мира. В таких моделях реальным процессам и системам ставится в соответствие совокупность величин, называемых переменными состояния. Изменение состояния исследуемого процесса или системы отображается изменением переменных состояния модели. В общем случае математическая модель описывается набором переменных состояния и отношениями (связями) между этими переменными. Переменные состояния могут быть как числовыми, так и не числовыми, в том числе словами и предложениями естественного языка. Проектирование и разработка программ, реализующих модели сложных процессов и явлений достаточно сложны и трудоемки. Одним из подходов, обеспечивающих структурирование математической модели и упрощение ее программирования, является объектный подход, в котором реальный процесс или система представляются совокупностью объектов, взаимодействующих друг с другом.  
Объектно-ориентированная разработка (ООР) - это новый способ мышления в программировании, основанный на абстракциях, существующих в реальном мире, идентификации и организации понятий прикладной области, независимой от их конечного воплощения в языке программирования.  
ООР является процессом логического проектирования, независимого от средств реализации до финальной стадии разработки. Это фундаментально новый способ мышления, а не техники программирования. Наибольшие выгоды ООР заключаются в помощи аналитикам, разработчикам и заказчикам выражать абстрактные понятия более ясно и тем самым облегчить им общение друг с другом. Она может служить средой для спецификации, анализа, документирования и интерфейса, так же как для программирования.  
При объектно-ориентированном подходе анализ требований к системе сводится к разработке моделей этой системы. Моделью системы (или какого-либо другого объекта или явления) называется формальное описание системы, в котором выделены основные объекты, составляющие систему, и отношения между этими объектами. Построение моделей - широко распространенный способ изучения сложных объектов и явлений. В модели опущены многочисленные детали, усложняющие понимание. Моделирование широко распространено и в науке, и в технике.  
 
Модели помогают:

- проверить работоспособность разрабатываемой системы на ранних этапах ее разработки;

- общаться с заказчиком системы, уточняя его требования к системе;

- вносить (в случае необходимости) изменения в проект системы (как в начале ее проектирования, так и на других фазах ее жизненного цикла).  
 
Основные идеи объектно-ориентированного подхода опираются на следующие положения:

- Программа представляет собой модель некоторого реального процесса, части реального мира.

- Модель реального мира или его части может быть описана как совокупность взаимодействующих между собой объектов.

- Объект описывается набором параметров, значения которых определяют состояние объекта, и набором операций (действий), которые может выполнять объект.  

Взаимодействие между  объектами осуществляется посылкой специальных сообщений от одного объекта к другому. Сообщение, полученное объектом, может потребовать выполнения определенных действий, например, изменения  состояния объекта.

 
Объекты, описанные одним и тем  же набором параметров и способные  выполнять один и тот же набор  действий, представляют собой класс  однотипных объектов.  
 
Объектная модель описывает структуру объектов, составляющих систему, их атрибуты, операции, взаимосвязи с другими объектами. В объектной модели должны быть отражены те понятия и объекты реального мира, которые важны для разрабатываемой системы. В объектной модели отражается прежде всего прагматика разрабатываемой системы, что выражается в использовании терминологии прикладной области, связанной с использованием разрабатываемой системы.  
 
С точки зрения языка программирования класс объектов можно рассматривать как тип данного, а отдельный объект - как данное этого типа. Определение программистом собственных классов объектов для конкретного набора задач должно позволить описывать отдельные задачи в терминах самого класса задач (при соответствующем выборе имен типов и имен объектов, их параметров и выполняемых действий).  
 
Таким образом, объектно-ориентированный подход предполагает, что при разработке программы должны быть определены классы используемых в программе объектов и построены их описания, затем созданы экземпляры необходимых объектов и определено взаимодействие между ними.  
 
Как известно, проектирование прикладной программной системы начинается с анализа требований, которым она должна будет удовлетворять. Такой анализ проводится с целью понять назначение и условия эксплуатации системы настолько, чтобы суметь составить ее предварительный проект.  
 
Объектно-ориентированный анализ (ООА) - это метод отождествления важных сущностей реального мира для понимания и объяснения того, как они взаимодействуют между собой. Говорят также, что ООА - это моделирование проблемы с целью формирования словаря предметной области, определения объектов и классов.  
 
Выделено три этапа ООА:

- Построение информационной модели, абстрагирование реальных сущностей в терминах объектов и атрибутов.

- Построение модели состояний для формализации жизненных циклов объектов и отображение этой модели диаграммами и таблицами переходов, взаимодействие между объектами осуществляется путем передачи сообщений о происходящих с ними событиях.

- Разработка модели процессов, в которой действия в моделях состояний расчленяются на фундаментальные и многократно используемые процессы.  
 
Отмечаются альтернативные подходы к ООА:

·  Метод неформального описания, в котором выделяются существительные и глаголы в описании предметной области. Существительные рассматриваются как кандидаты для образования классов. а глаголы - кандидаты в операции над классами.

·  Структурный анализ, при котором на основе модели системы, представленной диаграммами потоков данных, выделяются внешние события и объекты, база данных, поток управления, преобразования потока управления. Далее, на основе анализа потока данных и потока управления, выделяются классы и методы классов.  
 
Проектирование, как мы видим, подразумевает учет множества противоречивых требований. Продуктами его являются модели и алгоритмы, позволяющие нам понять структуру и функционирование будущей системы, сбалансировать требования и наметить схему ее применения. Каждая модель описывает определенную часть рассматриваемой системы в определенном аспекте. Проектирование состоит в разработке моделей будущей системы.  
 
Объектно-ориентированное проектирование - это поступательный итеративный процесс. Граница между объектно-ориентированным анализом и проектированием расплывчата и построение проекта программного изделия состоит из ряда циклов, в которых уточняются описания классов и взаимодействия между ними, разрабатываются реализующие их программы, проводятся их отладка и тестирование и по результатам каждого этапа уточняются рабочие документы предыдущих этапов, дорабатываются описания классов и программы. Эти циклы повторяются до получения требуемого результата.  
 
Мне кажется, что при преподавании информатики в средней школе нужно перейти к объектно-ориентированному программированию и совсем отказаться от структурного.

Инкапсуляция - это механизм, объединяющий данные и обрабатывающий их код как единое целое. 
 
Многие преимущества ООП обусловлены одним из его фундаментальных принципов — инкапсуляцией. Инкапсуляцией называется включение различных мелких элементов в более крупный объект, в результате чего программист работает непосредственно с этим объектом. Это приводит к упрощению программы, поскольку из нее исключаются второстепенные детали. 
 
Инкапсуляцию можно сравнить с работой автомобиля с точки зрения типичного водителя. Многие водители не разбираются в подробностях внутреннего устройства машины, но при этом управляют ею именно так, как было задумано. Пусть они не знают, как устроен двигатель, тормоз или рулевое управление, — существует специальный интерфейс, который автоматизирует и упрощает эти сложные операции. Сказанное также относится к инкапсуляции и ООП — многие подробности "внутреннего устройства" скрываются от пользователя, что позволяет ему сосредоточиться на решении конкретных задач. В ООП эта возможность обеспечивается классами, объектами и различными средствами выражения иерархических связей между ними.  
 
Полиморфизм 
 
Полиморфизм позволяет использовать одни и те же имена для похожих, но технически разных задач. Главным в полиморфизме является то, что он позволяет манипулировать объектами путем создания стандартных интерфейсов для схожих действий. Полиморфизм значительно облегчает написание сложных программ. 
 
Наследование 
 
Наследование позволяет одному объекту приобретать свойства другого объекта, не путайте с копированием объектов. При копировании создается точная копия объекта, а при наследовании точная копия дополняется уникальными свойствами, которые характерны только для производного объекта.

Визуальное программирование – тема, в свое время обласканная  вниманием и, как обычно в таких  случаях бывает, практически полностью  утратившая популярность. Библиографии серьезных научных статей, в названии которых содержатся слова visual programming, насчитывают несколько сотен источников и демонстрируют временной барьер, за которым интерес к данной теме сошел на нет.

Визуализация - это процесс  графического отображения сложных  процессов (в данном случае построения) на экране компьютера в виде графических  примитивов (графических фигур). Визуализировать  можно абсолютно любые процессы: управления, построения, рисования  и т.д. Вы можете не подозревать, что  простейший вариант визуализации - линейка прогресса (прямоугольник, процент заполнения которого прямо  пропорционален прогрессу выполнения какой-либо операции). Глядя на нее, вы можете четко оценить оставшийся объем невыполненных операций.

Однако если вы выводите значение прогресса в виде числа  со знаком процента - вы лишь отображаете  текущее значение, и здесь нет  никакой визуализации.

Визуализировать можно  интерфейсы программного обеспечения. Можно и нужно. Это позволяет  упростить "общение" программного продукта с пользователем. Изображения  на элементах интерфейса (внешнего вида программного обеспечения) позволяют  пользователю интуитивно разбираться  в назначении этих элементов.

Для визуализации интерфейсов  программного обеспечения существует целый ряд специально разработанных  элементов интерфейса - визуальных компонент, позволяющих отображать различную информацию и осуществлять управление программой в целом. Простейший пример - визуальная кнопка на экране компьютера.

Данная кнопка имитирует  поведение обычной кнопки на пульте управления любого прибора. Ее можно "нажимать" как настоящую. Возможно, именно наличие  визуальных средств построения интерфейсов  в Visual Basic и Delphi, а также создаваемое ими визуальное программное обеспечение закрепили за ними термин "визуальное программирование". Безусловно, существует много других аналогичных продуктов (Visual C++, Borland C++ начиная с версии 4, Symantec Visual Cafe, "сишный" вариант Delphi - C++ Builder и др.), но они не смогли завоевать такой популярности, как Visual Basic и Delphi.

Именно благодаря любимому детищу Билла Гейтса - Visual Basic, мир узнал о возможности визуального построения интерфейсов программ для Windows. Затем появился Delphi. Если Visual Basic целиком ориентируется на построение программ с визуальными интерфейсами, то Delphi ориентируется на работу с базами данных. Последние годы ходят мифы, что Basic - язык для начинающих. "Начинающие" восприняли Basic как панацею от компьютерных бед...

Есть еще один способ доказать, почему в Visual Basic и Delphi осуществляют только визуальное построение интерфейса программы, а не самого кода. Определяющими элементами процесса визуализации являются:

Визуализируемая модель - модель, которая подвергается отображению  с целью возможности изменения  ее структуры или ее параметров (либо параметров ее отдельных частей).

Окно инструментов (Toolbox) - окно, содержащее набор элементов, из которых строится визуальная модель. Обычно элементы разделяются по их назначению на отдельные группы, размещающиеся на отдельных закладках окна инструментов. Окно свойств (Propertybox) - окно, в котором отображаются параметры (свойства) выбранного элемента визуальной модели. Термин "свойство" пришел из объектно-ориентированного программирования и обозначает параметр объекта (элемента).

Визуализируемой моделью  в Visual Basic и Delphi является окно (форма, диалог) Windows, а не код программы.

Принято визуализировать  только работу с элементами интерфейса, когда в качестве объектов визуализации рассматриваются визуальные компоненты, из которых состоят формы (окна и  диалоги) интерфейса программы. Мало кому не приходит в голову мысль, что и  операторы программы можно рассматривать  как объекты визуализации.

Тогда параметры операторов и функций программы можно  будет настраивать при помощи окна свойств (Propertybox). А сами операторы и функции будут храниться в списковой форме (табличной форме).

В качестве возможного варианта реализации такой визуальной разработки кода программы можно рассматривать табличную форму записи макросов в Access. В этом случае визуализируемая модель - макрос - программа управления данными в базе или процессом их отображения. Команды макроса находятся в разных строчках записи макроса. Окно свойств находится непосредственно под списком команд. Окна инструментов в привычном виде нет, но оно реализовано в виде комбобокса с командами, т.е. в каждой строке записи макроса в отдельности имеется возможность выбора или смены текущей команды макроса.

Это и есть визуализированная  форма записи программы. В одном  из диалогов с Митасовым Андреем (ООО "Интелпарт") мы коснулись вопросов реализации алгоритмической мультиязычности (КВ №45 за 1999). Интересен факт, что этот вопрос и визуальное программирование связаны между собой.

Визуализированная форма  записи программ обладает максимальной гибкостью и переносимостью. Преобразовать  табличную форму записи в любой  известный язык программирования является "делом техники".

Список литературы