Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Визуальные средства программирования

Введение

визуальный программирование приложение алгоритм

Цель и задачи дисциплины

Цель курса: Исследование средств и методов визуального программирования, позволяющими студентам овладеть навыками работы с современным набором инструментальных средств визуального программирования.Ознакомить с методами наладки, анализа, безопасности и надежности ПО.

· привить обучаемому прочные навыки использования программных конструкций, применяемых в современных языках программирования;

· сформировать у студентов начальные понятия в области применения интегрированных сред быстрой разработки программ для решения широкого круга задач;

· научить студентов применять широкие возможности среды программирования по созданию интерфейса пользователя с использованием стандартных компонент.

Основная задача курса: получить фундаментальные знания в области основных направлений проектирования, разработки программных продуктов и набора инструментальных средств, обеспечивающих их жизненный цикл, знании теоретических основ построения инструментального программного обеспечения;

Пререквизиты: Информатика, Алгоритмы, структуры данных и программирование, Технология программирования.

Постреквизиты: Проектирование реляционных баз данных, Информационная безопасность и защита информации, интернет - технологии

При изучении дисциплины студент должен

знать:

· принципы работы технических и программных средств в информационных системах;

· состав и назначение систем программирования, программных продуктов, языков программирования и способов их описания;

· методологию разработки алгоритмов и конструирования основных информационных структур;

· основные принципы разработки, написания и отладки программ различной степени сложности на языке программирования с использованием современных инструментальных средств разработки;

· применение инструментальных программных средств;

· концепцию объектно-ориентированного программирования (ООП) и методику построения программных продуктов на основе ООП;

· принципы использования современных информационных технологий и инструментальных средств для решения различных задач в своей профессиональной деятельности.

уметь:

· выбирать инструментальные средства, обеспечивающие этапы жизненного цикла программ, при практическом использовании - разработке и реализации программных продуктов;

· анализировать характеристики качества и оценки эффективности использования инструментария

· разработать программный интерфейс в интегрированной среде Delphi, С++, Lazarus.

a. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

a. Темы лекционных занятий

b. Темы практических (семинарских) занятий

c. Темы лабораторных занятий

d. Темы СРОП

· e. Примерные темы СРO

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

a. Основная литература

1. Леффингуал, Дин, Ундри, Дон Принципы работы с требованиями к ПО. Унифицированный подход. М., 2002г.

2. Сэм Канер и др. Тестирования программного обеспечения. Киев, 2000 г.

3. А. Якобсон, Г. Буч, Дж. Рамбо Унифицированный процесс разработки ПО, М., 2000 г.

4. Крэг Ларман, Применение UML и шаблонов проектирования. М.,Вильямс, 2001 г.

5Д. Шниер, Толковый словарь компьютерных технологий. М:, 2002 г.

6. Стив Тексейра и Ксавье Пачеко, Delphi 7, Руководство разработчика Т 1, 2 . Вильямс 2006г.

7. Дж. Шмуллер, Освой самостоятельно UML 2.0. М., 2006 г.

b. Дополнительная литература

1. Орлов С. А., Технологии разработки программного обеспечения. Питер, 2002г.

2. Р. Денис Гиббс, Управление проектами с помощью IBMRationalUnifiedProcess, М.: КУДИЦ-ПРЕСС, 2007 г.

3. Терри Кватрани, Джим Палистрант Визуальное моделирование с помощью IBM Rational Sofware Architectиr UML. М.: КУДИЦ-ПРЕСС, 2007 г.

4. Луиза Тампе, Введение в тестирование программного обеспечения. М.: Вильямс, 2003 г.

5. Иан Соммервилл, Инженерия программного обеспечения. М.: Вильямс, 2002 г.

6. Информация в электронной форме на сервере лаборатории «Системы безопасности», (ауд.207) - Far, MS Visual Studio, С++ Builder, Delphi и др.

1. Краткое описание дисциплины

Цель изучения дисциплины: знание классификации программного инструментария; определение направления применения, состава, методов и средств инструментального программного обеспечения;

основных направлений проектирования, разработки программных продуктов и набора инструментальных средств, обеспечивающих их жизненный цикл, знании теоретических основ построения инструментального программного обеспечения.

Компетенции (результаты обучения)

В результате изучения дисциплины студент должен

знать:

· Выбор инструментального средства, обеспечивающего этапы жизненного цикла программ, при практическом использовании - разработке и реализации программных продуктов;

· оценку экономической эффективности внедрения инструментального программного средства; анализа характеристик качества и оценки эффективности использования инструментария:

уметь:

· Использовать стандарты построения программного инструментария;

иметь навыки:

· применения инструментальных программных средств;

· разработки программного инструментария;

· сравнительного анализа при выборе инструментов использования инструментальных программных средств;

Быть компетентным в практической реализации структурного и объектно-ориентированного подхода в работе с инструментарием

1. Основы визуального программирования

Краткие тезисы лекции

Визуальное программирование - одна из технологий в современном программировании

Визуальное программирование (от лат. visualis - зрительный) - это технология программирования, предусматривающая создание приложений с помощью наглядных средств.

К визуальному программированию можно отнести также Rapid Application Development (RAD) - быструю разработку программ. RAD - технология программирования, обеспечивающая ускоренную разработку и модификацию приложений за счет использования объектно-ориентированного и визуального программирования.

Средствами визуального программирования обычно решают задачи построения пользовательского интерфейса и упрощения разработки приложения путем замены метода «написания программы» на метод конструирования.

Визуальное программирование, бесспорно, обладает достоинством наглядного представления информации и гораздо лучше соответствует природе человеческого восприятия, чем методы традиционного, текстового программирования. Однако практически все визуальные средства нуждаются в дополнении функциями, которые не могут быть представлены в виде графических конструкций и требуют текстового выражения. Визуальные средства дополняются специальными программами - «скриптами», написанными на различных языках программирования.

Концепция визуального программирования реализована во многих современных средах разработки программных систем. Все ведущие фирмы, создающие средства для программирования и конструирования имеют системы, поддерживающие технологию визуального программирования.

Так, например, фирма IBM наиболее полно реализовала концепцию визуального программирования в среде VisualAge Smalltalk.

VisualAge - это мощная среда разработки приложений для архитектуры клиент-сервер. Среда ориентирована, прежде всего, на разработки бизнес-приложений, включая системы для онлайновой обработки транзакций и системы поддержки решений. VisualAge позволяет профессиональным разработчикам строить клиентские части прикладных систем со сложным графическим интерфейсом, проектировать деловую логику работы приложений с доступом к локальным и удаленным ресурсам.

VisualAge представляет собой объектно-ориентированное средство разработки, включающее набор визуальных интерактивных инструментов, библиотеку готовых компонент и набор средств для построения клиент-серверной среды.

Поддержка графического интерфейса, предоставляемая готовыми компонентами, отвечает CUA (Common User Access) спецификациям и содержит ряд расширений для организации гибкого ввода-вывода в сложных формах и таблицах. Библиотека готовых компонент предоставляет также поддержку устройств мультимедиа, коммуникаций через протоколы APPC, TCP/IP, NetBIOS, программных интерфейсов CICS External Call Interface, EHLLAPI, Message Queue Interface (MQI), работу с реляционными базами данных семейств DB2, Oracle, Sybase и многое другое.

Фирма Microsoft, разрабатывая концепцию .NET Framework, создала Visual Studio .NET Enterprise Architect 2003, в которой реализовала все последние достижения в области программирования и в частности, в технологии визуального программирования.

Visual Studio .NET - полная многоязычная среда разработки для платформы Microsoft .NET. Visual Studio .NET предоставляет набор технологий, упрощающих создание, развертывание и последующее усовершенствование безопасных, масштабируемых и высокодоступных веб-приложений и веб-служб XML.

Фирма Borland Software Corporation традиционно развивает интегрированную среду программирования, имеющую несомненный успех на рынке профессиональных программных продуктов. Эта среда всегда поддерживала методы визуального программирования, предлагала разработчику мощные библиотеки, интерактивные мастера-построители, готовые элементы графического интерфейса.

На сегодняшний день Borland Developer Studio -- программный продукт от Borland Software Corporation, представляющий собой среду быстрой разработки приложений (RAD) для платформ Win32 и .NET на языках Delphi (Object Pascal), C++ и C#.

Еще один пакет от фирмы Borland - Delphi Enterprise Edition 7.0. Этот пакет обеспечивает поддержку новейших перспективных технологий Веб-служб, включает предварительную версию средств работы с Microsoft .NET Framework.

При помощи пакета Delphi 7 разработчики, использующие Delphi, могут приобрести навыки программирования для .NET, готовить свои приложения к работе под управлением .NET, не теряя при этом имеющихся наработок и навыков работы на платформе Windows.

Среда разработки Delphi 7 - это проектирование; развертывание архитектуры, управляемой моделью (MDA); интегрирующее моделирование, разработка и развертывание приложений и систем электронного бизнеса для платформы Windows.

Фирма Borland Software Corporation является первой компанией, открывшей независимый путь к .NET с Delphi 7, межплатформенной средой быстрой разработки приложений (RAD) для платформы Windows. Характерной чертой Delphi 7 является возможность разработки и развертывания корпоративных приложений. Это позволяет разработчикам создавать корпоративные приложения, от концепции к готовому продукту, еще быстрее с использованием нового UML™-дизайнера и технологии Model Driven Architecture™ (MDA™).

Мы рассмотрели роль и место визуального программирования в области современного программирования. Теперь перейдем к рассмотрению конкретных приемов и методов, относящихся к визуальному программированию. Рассмотрим использование компонентов и приемов визуального программирования в рамках Visual Studio .NET Framework фирмы Microsoft.

Основы визуального программирования

Возможно, именно наличие визуальных средств построения интерфейсов в таких языках, как Microsoft Visual Basic и Delphi, а также создаваемые с помощью этих языков визуальные программные интерфейсы, закрепили за ними термин "визуальное программирование". Безусловно, существует много других аналогичных продуктов (Visual C++, Borland C++ начиная с версии 4, Symantec Visual Cafe, C++ Builder и др.), но они не смогли завоевать такой популярности, как Visual Basic и Delphi. Именно благодаря Visual Basic, мир узнал о возможности визуального построения интерфейсов программ для Windows.

В Visual Basic и Delphi выполняется визуальное построение интерфейса программы, но не самого кода. Определяющими элементами процесса визуализации являются:

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

ѕ 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.

ѕ 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.

Обычной практикой является визуализация работы с элементами интерфейса, когда в качестве объектов визуализации рассматриваются визуальные компоненты, из которых состоят формы (окна и диалоги) интерфейса программы. Но и операторы программы можно рассматривать как объекты визуализации. В этом случае параметры операторов и функций программы можно настраивать при помощи окна свойств (PropertyBox), а сами операторы и функции хранится в списковой форме (табличной форме).

В качестве возможного варианта реализации такой визуальной разработки кода программы можно рассматривать табличную форму записи макросов в Microsoft Access (рис.8.1). В этом случае визуализируемая модель - макрос-программа управления данными в базе данных или управления процессом отображения данных. 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 раскрывающегося списка 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.

Рис.8.1. Визуализация разработки кода программы

Присоединение модуля, созданного средствами визуального программирования выполняется также визуальными средствами - в режиме конструирования (рис.8.2).

Рис.8.2. Средства визуального программирования

Другим примером визуализации создания кода программы может служить процесс создания макро программ в Microsoft Excel (рис.8.3).

Рис.8.3. Диалог MS Excel при автоматической записи действий пользователя

Визуализируемой моделью в данном случае является рабочий лист Excel, в котором программист выполняет действия по обработке данных. Программный код пишется автоматически в фоновом режиме, при этом происходит описание в операторах языка VBA (Visual Basic for Application) всех визуальных действий пользователя.

Окно свойств Properties присутствуют, но не в самом рабочем листе, а в среде VBA (рис.8.4). Окно инструментов при выборе объекта Module выключается, но в случае редактирования программного кода для каждого программного объекта появляется раскрывающийся список со свойствами, методами и событиями, т.е. в каждой строке записи макроса в отдельности имеется возможность выбора или смены текущей команды макроса.

Пример получаемой программы, вызов которой в рабочем листе Excel можно организовать по командной кнопке или непосредственно по имени записанного макроса, приведен на рис.8.4.

Рис.8.4. Результат автоматической записи программного кода как протокола действий пользователя

Применение визуального программирования при построении интерфейса приложения в Visual Studio .Net

Делают написание программ приятным и легким процессом, позволяя автоматически вносить операторы, свойства и параметры в текст программы, при наборе которого редактор отображает список подходящих операторов, прототипов функций или значений.

Объектно-ориентированное программирование (ООП) -- это метод программирования, при использовании которого главными элементами программ являются объекты.

В языках программирования понятие объекта реализовано как совокупность свойств (структур данных, характерных для данного объекта), методов их обработки (подпрограмм изменения их свойств) и событий, на которые данный объект может реагировать и, которые приводят, как правило, к изменению свойств объекта. Объединение данных и свойственных им процедур обработки в одном объекте, называется инкапсуляцией и является одним из важнейших принципов ООП.Другим фундаментальным понятием является класс.

Важнейшие принципы ООП

Класс - это шаблон, на основе которого может быть создан конкретный программный объект, он описывает свойства и методы, определяющие поведение объектов этого класса. Каждый конкретный объект, имеющий структуру этого класса, называется экземпляром класса.

Наследование - предусматривает создание новых классов на базе существующих и позволяет классу потомку иметь (наследовать) все свойства класса - родителя.

Полиморфизм - означает, что рожденные объекты обладают информацией о том, какие методы они должны использовать в зависимости от того, в каком месте цепочки они находятся.

Модульность - свойство программ, при котором объекты заключают в себе полное определение их характеристик, никакие определения методов и свойств не должны располагаться вне его, это делает возможным свободное копирование и внедрение одного объекта в другие.

Современными языками объектно-ориентированного программирования являются С++ и Java. С середины 90-х годов многие объектно-ориентированные языки реализуются как системы визуального проектирования, в которых интерфейсная часть программного продукта создается в диалоговом режиме, практически без написания программных операторов. К объектно - ориентированным системам визуального проектирования относятся Visual Basic, Delphi, C++ Builder, Visual C++. Язык VBA (Visual Basic for Applications) - языкприложений Microsoft Office (Excel, Word, Access, Power Point идр). VBA соблюдает основной синтаксис языка и правила программирования языков Basic - диалектов, позволяет создавать макросы для автоматизации выполнения некоторых операций и графический интерфейс пользователя, интеграцию между различными программными продуктами

4. RAD - технология быстрого программирования

RAD, Rapid Application Development, быстрая разработка приложений - концепция создания средств разработки программных продуктов, уделяющая особое внимание быстроте и удобству программирования, созданию технологического процесса, позволяющего программисту максимально быстро создавать компьютерные программы. С конца XX века RAD получила широкое распространение и одобрение. Концепцию RAD также часто связывают с концепцией визуального программирования - 4GL.

Основные принципы RAD: Инструментарий должен быть нацелен на минимизацию времени разработки. Создание прототипа для уточнения требований заказчика. Цикличность разработки: каждая новая версия продукта основывается на оценке результата работы предыдущей версии заказчиком. Минимизация времени разработки версии, за счёт переноса уже готовых модулей и добавления функциональности в новую версию. Команда разработчиков должна тесно сотрудничать, каждый участник должен быть готов выполнять несколько обязанностей. Управление проектом должно минимизировать длительность цикла разработки.

История возникновения технологии RAD. Концепция RAD стала ответом на старые методы разработки программ 1970-х и начала 1980-х годов, такие как “модель водопада” (англ. Waterfall model). Эти методы предусматривали настолько медленный процесс создания программы, что зачастую даже требования к программе успевали измениться до окончания разработки. Основателем RAD считается сотрудник IBM Джеймс Мартин, который в 1980-х годах сформулировал основные принципы RAD, основываясь на идеях Барри Бойма и Скотта Шульца. А в 1991 году Мартин опубликовал известную книгу, в которой детально изложил концепцию RAD и возможности её применения. В настоящее время RAD становится общепринятой схемой для создания средств разработки программных продуктов.

Среды разработки, использующие принципы RAD: Axure RP, C++ Builder, Clarion, Code, Blocks, Delphi, Devel Studio , Expression Studio , IBM Lotus Domino Designer , IntelliJ IDEA , IntraWeb , Lazarus , Macromedia Flash , Macromedia Authorware , Macromedia Director , Microsoft Visual Studio , MonoDevelop , NetBeans IDE , Omnis Studio , PowerBuilder , QDevelop (всвязкесQt-Designer) , SharpDevelop , Visual DataFlex , WxDev-C++ , wxFormBuilder

5. Среда программирования Lazarus

Краткая справочная информация

Lazarus - среда быстрой разработки программного обеспечения для компилятора Free Pascal, аналогичная Delphi.Данный проект базируется на оригинальной кроссплатформенной библиотеке визуальных компонентов Lazarus Component Library (LCL).

Кроссплатформенное программное обеспечение - это программное обеспечение, работающее более чем на одной аппаратной платформе и/или операционной системе.Free Pascal - это компилятор языков Pascal и Object Pascal, работающий под Windows, Linux, Mac OS X, FreeBSD, и другими ОС.Таким образом, разработанные приложения могут функционировать практически под любой операционной системой.

Все, что вы видите на экране во время работы различных приложений, все элементы (кнопки, бегунки, меню и т.п.) можно реализовать в Lazarus.В Lazarus также используется технология визуального программирования. Пользователь для создания графического интерфейса приложения использует готовые компоненты, значки которых находятся на панели компонентов. После того как он помещает компонент на форме, программный код для него генерируется автоматически. Вручную остается запрограммировать только те действия, которые будет выполнять это приложение.