КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплене «Программирование на языке высокого уровня»
Разработка программного средства для долговременного хранения и обработки информации на примере игры «Скачки»
ОГУ 27.03.03.0316.000ПЗ
Руководитель
преподаватель
В. В. Чекрыгина «___»_____________ 2016 г.
Студент группы 14САУ(ба)САУИТ _______ _________И.О. Фамилия
«___»_____________ 2016 г.
Оренбург 2016
Аннотация
Курсовая работа содержит 18 страницы, в том числе 4 рисунка, 5 источников и листинг программы.
В данной курсовой работе подробно рассмотрена технология создание программного продукта с использованием системы объектно-ориентированного программирования Delphi . Кратко рассмотрены существующие языки объектно-ориентированного программирования. Произведено описание технического задания и сам алгоритм программа. В конце работы представлено тестирование программного продукта и его листинг.
Введение. 5
1 Техническое задание. 6
2 Описание программы.. 7
3 Руководство пользователю.. 9
4 Тестирование программы.. 10
Заключение. 11
Список использованных источников. 12
Приложение А.. 13
Введение
В настоящее время среди широкого круга пользователей популярна система объектно-ориентированного программирования Delphi, основу которой составляет язык Оbject Pascal, который изначально был разработан Н. Виртом в начале 60–х годов прошлого века специально как язык обучения программированию. Delphi позволяет быстро создавать приложения различной степени сложности на основе технологии визуального программирования.
Система Delphi воплощает в себе лучшие достижения современной теории программирования. Эта интегрированная среда объединяет в себе множество полезных инструментов и готовых компонентов, из которых собираются пользовательские программы – проекты. Delphi – это визуальная среда разработки программ. Это означает, что внешний вид каждой программы (интерфейс) создаётся простым перемещением компонентов.
Базовым языком программирования служит язык Object Pascal – объектно-ориентированный Паскаль. Принципиальное различие систем программирования Delphi и Turbo Pascal (Turbo – торговая марка разработчика системы фирмы Borland International, Inc.(США)) состоит в использовании экранного режима монитора: Turbo Pascal – ориентирован на текстовый режим системы DOS, а Delphi, как и Windows – на графический. Поэтому одна из последних версий Delphi 7 уже может создавать приложения для новейшей среды.NET. Причём последние версии позволяет программировать и для операционной системы Linux.
Система Delphi реализует технологию объектно-ориентированного виртуального программирования (ООП). От всех других языков программирования его отличают строгость в определении всех переменных и констант, модульность программирования, широкие возможности в создании собственных структур данных, использование объектно-ориентированного программирования, отсутствие машинно-ориентированных конструкций. Корпорация Borland, которая является родоначальником Delphi, с самого начала сделала ставку на визуальное объектно–ориентированное программирование с предоставлением возможности работы с любыми базами данных. В настоящее время система программирования Delphi ни в чем не уступает по своим возможностям таким языкам программирования, как C++, С#, Visual C++, C–Builder, Visual Basic и др.
1 Техническое задание
Была поставлена задача: разработать игру на тему скачек на ипподроме в среде Delphi с организованным тотализатором.
В процессе решения данной задачи получили следующее приложение:
Имеется 5 лошадей, которые должны пробежать по прямой, с организованной анимацией движения, состоящей из 2-хкартинок, так же должен присутствовать тотализатор. Лошади должны выигрывать в разном порядке.
Задача играющего: выиграть как можно больше «денег» на тотализаторе.
Минимальные требования для работы с программой: IBM-совместимый 486dx или выше, 5 мб. свободного пространства на жестком диске, ОС Win9x/Me, Win2000/XP/Vista/Seven.
В программе предусмотрено:
Возможность при нулевом балансе можно взять долг;
Лошади движутся с разными скоростями и узнать победителя заранее невозможно.
2 Описание программы
Структурная схема программы
На рисунке 1 показано, расположение основных элементов программы, так выглядит основное окно программного продукта.
Рисунок 1 – Основное окно программы
Цель лекции: ознакомиться с проектированием ПО при структурном подходе.
Процесс проектирования сложного программного обеспечения начинают с уточнения его структуры, т. е. определения структурных компонентов и связей между ними. Результат уточнения структуры может быть представлен в виде структурной и/или функциональной схем и описания (спецификаций) компонентов.
Структурной называют схему, отражающую состав и взаимодействие по управлению частей разрабатываемого ПО. Структурные схемы пакетов программ не информативны, поскольку организация программ в пакеты не предусматривает передачи управления между ними. Поэтому структурные схемы разрабатывают для каждой программы пакета, а список программ пакета определяют, анализируя функции, указанные в техническом задании.
Разработку структурной схемы самого простого вида ПО - программы, включающей в качестве структурных компонентов только подпрограммы и библиотеки ресурсов, выполняют методом пошаговой детализации. Структурными компонентами программной системы (комплекса) служат программы, библиотеки ресурсов, подсистемы, базы данных. Структурная схема программного комплекса демонстрирует передачу управления от программы-диспетчера соответствующей программе (рисунок 11.1а).
Рисунок 11.1 - Пример схем программного комплекса: а) структурной;
б) функциональной
Структурная схема программной системы показывает наличие подсистем или других структурных компонентов. В отличие от программного комплекса отдельные части (подсистемы) программной системы интенсивно обмениваются данными между собой и с основной программой. Структурная схема программной системы этого не показывает (рисунок 11.2а).
Рисунок 11.2 – Пример схем программной системы: а) структурной;
б) функциональной
Более полное представление о проектируемом ПО с точки зрения взаимодействия его компонентов между собой и с внешней средой дает функциональная схема. Функциональная схема (схема данных , ГОСТ 19.701-90) - схема взаимодействия компонентов ПО с описанием информационных потоков, состава данных в потоках и указанием используемых файлов и устройств. Для изображения функциональных схем используют специальные обозначения, установленные стандартом. Основные обозначения схем данных приведены в таблице Г.1. Функциональные схемы более информативны, чем структурные. На рисунках 11.1б и 11.2б приведены функциональные схемы программных комплексов и систем. Все компоненты структурных и функциональных схем должны быть описаны. Следует тщательно прорабатывать спецификации межпрограммных интерфейсов, так как от качества их описания зависит количество самых дорогостоящих ошибок, к которым относятся ошибки, обнаруживаемые при комплексном тестировании.
Структурный подход к программированию изначально предлагал осуществлять декомпозицию программ методом пошаговой детализации. Результат - структурная схема программы, т.е. многоуровневая иерархическая схема взаимодействия подпрограмм по управлению. Минимально такая схема отображает два уровня иерархии (показывает общую структуру программы). Тот же метод позволяет получить структурные схемы с большим количеством уровней. Разбиение на модули выполняется эвристически, исходя из рекомендуемых размеров модулей (20-60 строк) и сложности структуры (2-3 вложенных управляющих конструкции). Для анализа технологичности иерархии модулей используют методики Константайна или Джексона .
На структурной карте Константайна отношения между модулями представляют в виде графа, вершинам которого соответствуют модули и общие области данных, а дугам - межмодульные вызовы и обращения к общим областям данных. Различают четыре типа вершин: модуль – подпрограмма; подсистема – программа; библиотека - совокупность подпрограмм, размещенных в отдельном модуле; область данных - специальным образом оформленная совокупность данных, к которой возможно обращение извне. При этом отдельные части программной системы могут вызываться последовательно, параллельно или как сопрограммы.
Практически одновременно появились методики проектирования ПО Джексона и Варнье-Орра , также основанные на декомпозиции данных. Обе методики предназначены для создания «простых» программ, работающих со сложными, но иерархически организованными структурами данных. При разработке программных систем предлагается вначале разбить систему на отдельные программы, а затем использовать эти методики. Они могут использоваться только в том случае, если данные разрабатываемых программ могут быть представлены в виде иерархии или совокупности иерархий.
Методика Джексона основана на поиске соответствий структур исходных данных и результатов. Однако при ее применении возможны ситуации, когда на каких-то уровнях соответствия отсутствуют. Например, записи исходного файла сортированы не в том порядке, в котором соответствующие строки должны появляться в отчете. Такие ситуации были названы «столкновениями ».
Методика Варнье-Орра базируется на том же положении, что и методика Джексона, но основными при построении программы считаются структуры выходных данных и, если структуры входных данных не соответствуют структурам выходных, то их допускается менять. Таким образом, ликвидируется основная причина столкновений. Однако на практике не всегда существует возможность пересмотра структур входных данных: эти структуры уже могут быть строго заданы, например, если данные получены при выполнении других программ, поэтому эту методику применяют реже.
Под проектированием структур данных понимают разработку их представлений в памяти . Основными параметрами, которые необходимо учитывать при проектировании структур данных, являются:
вид хранимой информации каждого элемента данных - определяет тип соответствующего поля памяти;
связи элементов данных и вложенных структур, а также совокупность операций над ними - определяют структуры памяти, используемые для представления данных;
время хранения данных структуры («время жизни») - учитывается при размещении данных в статической или динамической памяти, а также во внешней памяти.
Различают две базовые структуры организации данных в оперативной памяти: векторную и списковую . Векторная структура - последовательность байт памяти, которые используются для размещения полей данных. Последовательное размещение организованных структур данных позволяет осуществлять прямой доступ к элементам: по индексу (в массивах или строках) или по имени поля (в записях или объектах). Однако выполнение операций добавления и удаления элементов для размещения элементов массивов требует осуществления многократных сдвигов элементов. Расположение векторных представлений в динамической памяти позволяет существенно увеличить эффективность использования оперативной памяти. Списковые структуры строят из специальных элементов, включающих помимо информационной части один или несколько указателей - адресов элементов или вложенных структур, связанных с этим элементом. Размещая их в динамической памяти, организуют различные внутренние структуры. Обычно векторное представление используют для хранения статических множеств, таблиц (одномерных и многомерных: матриц, строк, записей), а также графов, представленных матрицей смежности, матрицей инцидентности или аналитически . Списковое представление удобно для хранения динамических (изменяемых) структур и структур со сложными связями.
Современные операционные системы поддерживают два способа организации данных во внешней памяти: последовательный и с прямым доступом . При последовательном доступе к данным возможно выполнение только последовательного чтения элементов данных или последовательная их запись (работа с клавиатурой или дисплеем, обработка текстовых файлов или файлов, формат записей которых меняется в процессе работы). Прямой доступ возможен только для дисковых файлов, обмен информацией с которыми осуществляется записями фиксированной длины (двоичные файлы С или типизированные файлы Pascal). Адрес записи такого файла можно определить по ее номеру, что и позволяет напрямую обращаться к нужной записи. В оперативной памяти размещают данные, к которым необходим быстрый доступ как для чтения, так и для их изменения; во внешней - данные, которые должны сохраняться после завершения программы.
Возможно, что во время работы данные целесообразно хранить в оперативной памяти для ускорения доступа к ним, а при ее завершении - переписывать во внешнюю память для длительного хранения. Именно этот способ используют большинство текстовых редакторов: во время работы с текстом он весь или его часть размещается в оперативной памяти, откуда по мере надобности переписывается во внешнюю память. В подобных случаях разрабатывают два представления данных: в оперативной и во внешней памяти.
Правильный выбор структур во многом определяет эффективность разрабатываемого ПО и его технологические качества, поэтому при проектировании этому вопросу следует уделять достаточно внимания.
Дополнительную информацию по теме можно получить в .
Задачи проектирования включают в себя две составляющие: логическое и физическое проектирование программных продуктов. Логическое проектирование заключается в разработке классов для реализации их экземпляров - объектов. Для этого требуется подробное описание полей и методов классов, а также связей между...(Технология разработки программного обеспечения)
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Существуют два стиля проектирования: эволюционное и предварительное проектирование . Методология Extreme Programming (ХР) бросила вызов многим устоявшимся представлениям о разработке программного обеспечения. Пожалуй, наиболее противоречивой идеей является отказ от предварительного проектирования...(Технология разработки программного обеспечения)
Разработка структуры программного обеспечения при объектном подходе
На этапе проектирования уточняются поля и методы классов, а также отношения между классами. Все это находит отражение на диаграмме классов. Для уточнения содержания некоторых классов на диаграмме используют следующие обозначения: управляющий класс (control class) отвечает за координацию действий...(Технология разработки программного обеспечения)
Структурный метод разработки программного обеспечения
Сущность структурного подхода к разработке АИС заключается в ее декомпозиции (разбиении) на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые, в свою очередь, делятся на подфункции, подразделяемые на задачи, и т.д. - вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая...(Информационные системы в экономике)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. Этапы разработки программного обеспечения при структурном подходе к программированию. Стадия «Техническое задание»
Цель работы: ознакомиться с правилами написания технического задания. Лабораторная работа рассчитана на 4 академических часа. Подготовка к лабораторной работе 1. Ознакомиться с лекционным материалом по теме «Этапы разработки программного обеспечения. Постановка задачи» учебной дисциплины «Технология...(Технология разработки программного обеспечения)
МОДЕЛЬ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ
Если систему представить тремя указанными выше моделями, то мы будем иметь представление о том: что поступает в систему из внешней среды и что система передает во внешнюю среду; из каких частей и элементов состоит система; как части системы между собой связаны. Существует и четвертая модель, которая...(Теория организаций)
Шаг 1. Определяем структуру управляющей программы, которая для нашего случая реализует работу с меню через клавиатуру: Программа
Шаг 2. Детализируем операцию Выполнить команду: Выполнить Команду
Подобный материал:
- Н. Э. Баумана Факультет Информатики и систем управления Кафедра Компьютерные системы , 254.77kb.
- Н. Э. Баумана Кафедра Компьютерные системы и сети Г. С. Иванова, Т. Н. Ничушкина Оформление , 109.65kb.
- Н. Э. Баумана Факультет "Инженерный бизнес и менеджмент" Кафедра "Менеджмент" , 786.11kb.
- Примерная программа наименование дисциплины Проектирование и архитектура программных , 182.2kb.
- С. В. Чувиков Метрология и сертификация программного обеспечения Учебное пособие , 1298.56kb.
- Электронное гиперссылочное учебное пособие по дисциплине «Основы теории управления» , 57.71kb.
- Н. Э. Баумана Факультет "Информатика и системы управления" Кафедра "Системы обработки , 128.07kb.
- М. В. Красильникова проектирование информационных систем раздел: Теоретические основы , 1088.26kb.
- Программа вступительных испытаний (собеседования) для поступающих в магистратуру , 87.89kb.
- Учебное пособие, 2003 г. Учебное пособие разработано ведущим специалистом учебно-методического , 454.51kb.
4.Проектирование программного обеспечения при структурном подходе
4.1.Разработка структурной и функциональной схем
Процесс проектирования сложного ПО начинают с уточнения его структуры, т.е. определения структурных компонентов и связей между ними. Результат уточнения структуры может быть представлен в виде структурной и/или функциональной схем.Структурная схема разрабатываемого ПО. Структурной называют схему, отражающую состав и взаимодействие по управлению частей разрабатываемого ПО.
Самый простой вид ПО – программа в качестве структурных компонентов может включать только подпрограммы и библиотеки ресурсов. Разработка структурной схемы программы обычно выполняется методом пошаговой детализации (см. § 4.2).
Структурными компонентами программной системы или программного комплекса могут служить программы, подсистемы, базы данных, библиотеки ресурсов и т. п. Так структурная схема программной системы, как правило, показывает наличие подсистем или других структурных компонентов (рис. 4.1).
Более полное представление о проектируемом ПО с точки зрения взаимодействия его компонентов между собой и с внешней средой дает функциональная схема.
Функциональная схема. Функциональная схема или схема данных (ГОСТ 19.701–90) – схема взаимодействия компонентов ПО с описанием информационных потоков, состава данных в потоках и указанием используемых файлов и устройств. Для изображения функциональных схем используют специальные обозначения, установленные стандартом.
Функциональные схемы более информативны, чем структурные. Так функциональные схемы программных комплексов и систем наглядно демонстрируют различие между ними (рис. 4.2).
Все компоненты структурных и функциональных схем должны быть описаны. При структурном подходе особенно тщательно необходимо прорабатывать спецификации межпрограммных интерфейсов, так как от качества их описания зависит количество самых дорогостоящих ошибок. К самым дорогим при структурном подходе относятся ошибки, обнаруживаемые при комплексном тестировании, так как для их устранения могут потребоваться серьезные изменения уже отлаженных текстов.
4.2.Использование метода пошаговой детализации для проектирования структуры программного обеспечения
Структурный подход предлагает осуществлять декомпозицию программ методом пошаговой детализации. Результат декомпозиции – структурная схема программы – представляет собой многоуровневую иерархическую схему взаимодействия подпрограмм по управлению. Минимально такая схема отображает два уровня иерархии, т.е. показывает общую структуру программы. Однако тот же метод позволяет получить структурные схемы с большим количеством уровней.Метод пошаговой детализации реализует нисходящий подход и базируется на основных конструкциях структурного программирования. Он предполагает пошаговую разработку алгоритма. Каждый шаг при этом включает разложение функции на подфункции. Так на первом этапе описывают решение поставленной задачи, выделяя общие подзадачи. На следующем аналогично описывают решение подзадач, формулируя уже подзадачи следующего уровня. Таким образом, на каждом шаге происходит уточнение функций проектируемого ПО. Процесс продолжают, пока не доходят до подзадач, алгоритмы решения которых очевидны.
Декомпозируя программу методом пошаговой детализации следует придерживаться основного п р а в и л а структурной декомпозиции, следующего из принципа вертикального управления: в первую очередь детализировать управляющие процессы декомпозируемого компонента, оставляя уточнение операций с данными напоследок.
Кроме этого целесообразно придерживаться следующих рекомендаций:
- не отделять операции инициализации и завершения от соответствующей обработки, так как модули инициализации и завершения имеют плохую связность (временную) и сильное сцепление (по управлению);
- не проектировать слишком специализированных или слишком универсальных модулей, так как проектирование излишне специальных модулей увеличивает их количество, а проектирование излишне универсальных модулей – увеличивает их сложность;
- избегать дублирования действий в различных модулях, так как при их изменении исправления придется вносить во все места, где они выполняются – в этом случае целесообразно просто реализовать эти действия в отдельном модуле;
- группировать сообщения об ошибках в один модуль по типу библиотеки ресурсов, тогда будет легче согласовать формулировки, избежать дублирования сообщений, а также перевести сообщения на другой язык.
Пример 4.2. Разработать алгоритм программы построения графиков функций одной переменной на заданном интервале изменения аргумента при условии непрерывности функции на всем интервале определения.
В общем виде задача построения графика функции ставится как задача отображения реального графика (рис. 4.3, а ), выполненного в некотором масштабе, в соответствующее изображение в окне на экране (рис. 4.3, б ).
Для того чтобы построить график необходимо задать функцию, интервал изменения аргумента , на котором функция непрерывна, количество точек графика n, размер и положение окна экрана, в котором необходимо построить график: wx1, wy1, wx2, wy2 и количество линий сетки по горизонтали и вертикали nlx, nly. Значения wx1, wy1, wx2, wy2, nlx, nly можно задать, исходя из размера экрана, а интервал и число точек графика надо вводить.
Разработку алгоритма выполняем методом пошаговой детализации, используя для его документирования псевдокод.
Примем, что программа будет взаимодействовать с пользователем через традиционное иерархическое меню, которое содержит пункты: «Формула», «Отрезок», «Шаг», «Вид результата» и «Выход». Для каждого пункта этого меню необходимо реализовать сценарий, предусмотренный в техническом задании.
Шаг 1. Определяем структуру управляющей программы, которая для нашего случая реализует работу с меню через клавиатуру:
Программа.
Инициализировать глобальные переменные
Вывести заголовок и меню
Выполнять
Если выбрана Команда
то Выполнить Команду
иначе
Все-если
до Команда=Выход
Конец.
Очистка экрана, вывод заголовка и меню, а также выбор Команды – операции сравнительно простые, следовательно, их можно не детализировать.
Шаг 2. Детализируем операцию Выполнить команду:
Выполнить Команду:
Выбор Команда
Функция:
Выполнить разбор формулы
Отрезок:
Ввести значения x1,x2
Ввести значение h
Вид результата:
Ввести вид_результата
Если Вид_результата=График
то Построить график
иначе Вывести таблицу
все-если
Все-выбор
Определим, какие фрагменты имеет смысл реализовать в виде подпрограмм. Во-первых, фрагмент Вывод заголовка и меню, так как это достаточно длинная линейная последовательность операторов и ее выделение в отдельную процедуру позволит сократить управляющую программу. Во-вторых, фрагменты Разбор формулы, Расчет значений функции, Построение графика и Вывод таблицы, так как это достаточно сложные операции. Это – подпрограммы первого уровня, которые в основном определяют структуру программы (рис. 4.4).
Определим для этих подпрограмм интерфейсы по данным с основной программой, т.е. в данном случае списки параметров.
Подпрограмма Вывод заголовка и меню параметров не имеет.
Подпрограмма Разбор формулы должна иметь два параметра: Fun – аналитическое задание функции, Tree – возвращаемый параметр – адрес дерева разбора.
Подпрограмма Расчет Значений функции должна получать адрес дерева разбора Tree, отрезок x1 и x2, а также шаг h. Обратно в программу она должна возвращать таблицу значений функции X(n) и Y(n), где n – количество точек функции.
Подпрограммы Вывода таблицы и Построения графика должны получать таблицу значений функции и количество точек.
После уточнения имен переменных алгоритм основной программы будет выглядеть следующим образом:
Программа.
Вывод заголовка и меню
Выполнять
Если выбрана Команда
то
Выбор Команда
Функция:
Ввести или выбрать формулу Fun
Разбор формулы (Fun; Var Tree)
Отрезок:
Ввести значения x1,x2
Ввести значения h
Вид результата:
Ввести Вид_результата
Выполнить:
Расчет таблицы(x1,x2,h,Tree; Var X, Y, n)
Если Вид_результата=График
то Построение графика(X, Y, n)
иначе Вывеод таблицы(X, Y, n)
все-если
Все-выбор
иначе Обработать нажатие клавиш управления
Все-если
до Команда=Выход
Конец.
На следующих шагах необходимо выполнить детализацию алгоритмов подпрограмм. Детализацию выполняют, пока алгоритм программы не станет полностью понятен. Один из возможных вариантов полной структурной схемы данной программы показан на рис. 4.5.
Использование метода пошаговой детализации при проектировании алгоритмов программ обеспечивает высокий уровень технологичности разрабатываемого ПО, так как метод позволяет использовать только структурные способы передачи управления.
Разбиение на модули при данном виде проектирования выполняется эвристически, исходя из рекомендуемых размеров модулей (20-60 строк) и сложности структуры (две-три вложенных управляющих конструкции). Определяющую роль при разбиении программы на модули играют принципы обеспечения технологичности модулей.
Для анализа технологичности полученной иерархии модулей целесообразно использовать структурные карты Константайна или Джексона.
Информация, которой будет оперировать информационная система, организована в виде базы данных, созданной средствами MySQL (рисунок 16).
Рисунок 16 Схема базы данных, созданной средствами MySQL
Формализация расчетов (алгоритмы расчета и решения задач)
Для получения выходной документации, входные данные преобразовываются по определенному алгоритму.
При расчёте стоимости установки натяжного потолка необходимо заполнить форму «Стоимость», которая содержит 3 поля да ввода данных: ширина потолка, длина потолка, фактура материала. После заполнения данных полей программа запрашивает из базы данных MySQL, данные о стоимости материала с данной фактурой. Стоимость рассчитывается путём умножения площади потолочного покрытия на стоимость материала за 1 м 2 .
В форме «Расходы» при нажатии на кнопку «Остатки» программный модуль рассчитывает количество материала оставшегося на складе. При заполнении двух полей в форме «Остатки»: дата прихода материала, дата расхода материала, из базы данных MySQL запросом берутся данные, о размере прихода материала в данном месяце и о размере расхода в этом месяце. Остаток материала рассчитывается разностью прихода и расхода материала за конкретный промежуток времени.
Структурная схема использования комплекса программ (дерево диалога)
Системное меню - является основной формой диалога в прикладных системах обработки данных, содержащее команды, предназначенные для выполнения конкретных задач.
Разработанное приложение имеет интуитивно понятное меню. Для работы с таблицами базы данных модуля ИС «Управление предприятием» состоит из.