Действия над комплексными числами

 

3. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА

 

После того, как был спроектирован  программный продукт, необходимо выбрать  аппаратную и программную платформы, а также средства его программной реализации. Это немаловажно, поскольку от выбранной платформы будет зависеть область распространения и надёжность созданного программного средства, а от средства программной реализации простота дальнейшего сопровождения и модернизации, это может стать серьёзной проблемой, если в дальнейшем сопровождением и модернизацией будет заниматься человек, не имевший отношения к разработке.

1. Выбор аппаратной и программной платформ

Сегодня рынок программного обеспечения  предъявляет большие требования к создаваемым проектам. Для современных программных средств важными требованиями являются переносимость, мультиплатформенность и масштабируемость. Под переносимостью здесь подразумевается возможность использовать программное средство на разных программно-аппаратных платформах без существенной переработки кода. А масштабируемость подразумевает добавление новых функций и свойств программного средства с минимальным изменением всего кода в целом. Идеальным является вариант, который позволяет наращивать мощность ПС без изменения основного кода, лишь добавляя новые модули.

Поэтому при разработке учитывались  оба этих требования. Естественно, создать  более или менее сложное ПС, которое работало бы на всех известных  платформах, практически невозможно, но следует стремиться обеспечить его  функциональность хотя бы на самых распространенных.

При исследовании программно-аппаратной обеспеченности КПОИиП (а именно на него в первую очередь и ориентирован программный продукт) было выявлено, что 100 процентов аппаратного обеспечения составляют IBM PC совместимые машины. Исходя из этого результата, а также из того, что платформа IBM PC вообще является наиболее распространенной в России, было принято решение разрабатывать электронное средство учебного назначения по теме высшей математики «Комплексные числа» именно под эту аппаратную платформу. Выбор программной платформы базировался по результатам анализа системного программного обеспечения, использующегося в КПОИиП. Было принято решение разрабатывать ПС с таким расчетом, чтобы обеспечить функционирование как его отдельных компонентов, так и всего комплекса в целом на основной программной платформе, которая используется на всех компьютерах в КПОИиП – ОС семейства Windows.

2. Средства разработки модулей проекта

На данный момент на рынке  фирм-производителей ПО можно наблюдать  большое количество сред разработок программ, анонсируемых в качестве RAD-средств быстрой разработки приложений.

RAD – это комплект специальных  средств быстрой разработки прикладных  информационных систем (ИС), позволяющих  оперировать с определенным набором  графических объектов, функционально  отображающих отдельные информационные  компоненты приложений.

Средства RAD дают возможность реализовать весьма удобную технологию создания приложений: информационные объекты формируются как некие действующие модели (прототипы), чье функционирование согласовывается с пользователем, а затем разработчик может переходить непосредственно к формированию законченных приложений, не теряя из виду общей картины проектируемой системы. Поэтому средства RAD являются в определенном смысле ключом к успеху в разработке ИС.

Разработка приложений с  помощью средств RAD ведется на основе использования множества готовых  объектов, сохраняемых в общедоступном  архиве. При этом важно, чтобы инструменты RAD в полной мере были объектно-ориентированными, что становится возможным тогда, когда используемый для их написания  язык программирования сам является объектно-ориентированным.

Объектно-ориентированные  языки оперируют в первую очередь  со стандартными информационными объектами  – окнами, списками, текстами, которые  можно довольно просто связать с  данными из БД и отобразить на экране монитора. Другая группа объектов представляет собой элементы управления (графические  кнопки, «радиокнопки», меню, линейки  скроллинга и т.д.), с помощью которых  можно легко осуществлять управление отображаемыми данными. Все эти  объекты могут быть стандартным  образом описаны средствами языка, а сами описания сохранены для  дальнейшего повторного использования.

Для каждого из стандартных  объектов заданы: предопределенный внешний  облик, свойства и поведение в  конкретных ситуациях путем инкапсулирования внутренних процедур и методов. Но стандартные описания объектов можно расширять, дополняя их новыми строками кода, и тем самым создавая  новые объекты, выполняющие более сложные виды обработки информации. Каждый из уже существующих или вновь созданных объектов может встраиваться в окна и экраны конкретных приложений. Оперируя с множеством объектов разных классов, можно связывать их в объекты более высокого уровня, легко интерпретируемые в качестве реальных объектов прикладных ИС.

Большинство средств RAD в  удобно интерпретируемом режиме в интегрированной  среде разработки (Integrated Development Environment IDE) дает возможность разработчикам тестировать все созданные компоненты приложений, как по отдельности, так и во взаимосвязи с остальными. При обнаружении ошибок кодирования инструментарий RAD обычно предоставляет разработчику полнофункциональные средства отладки и модификации [13].

Среди большого многообразия средств  RAD, для реализации данного модуля, была выбрана среда разработки Embarcadero® Delphi® XE3. Использование этого продукта обеспечивает единую среду разработки. Delphi – одна из самых мощных систем, позволяющих на самом современном уровне создавать как отдельные прикладные программы, так и разветвленные комплексы, предназначенные для работы в корпоративных сетях и в Internet. В качестве основного языка программирования в Delphi применяется Object Pascal. Это объектно-ориентированный язык программирования позволяющий организовать современный подход к построению программ и систем разного уровня сложности.

С помощью Embarcadero Embarcadero® Delphi® XE3 можно:

• создавать законченные приложения от вычислительных, до мультимедиа (включая компьютерные игры на основе DirectX и OpenGL);
• быстро создавать профессиональный, мультиязычный оконный интерфейс для любых приложений;
• создавать многозвенные распределенные приложения, основанные на различных технологиях;
• создавать приложения, которые управляют другими приложениями, в частности, такими программами, как Word и Excel;
• создавать кросс-платформенные приложения;
• создавать приложения различных классов для работы в Internet;
• создавать профессиональные программы установки для приложений, учитывающие все требования и специфику операционной системы;
• поддерживать мультиязычные интерфейсы [14].

Это список только самых основных возможностей Embarcadero® Delphi® XE3. Большинство  из них соответствует поставленной перед нами задаче о разработке мультифункционального приложения, взаимодействующего с гипертекстовым языком разметок.

3. Программная реализация модулей проекта

После выбора средств разработки начинается этап кодирования.

Модуль «Учебный материал»

Принимая во внимание требования, предъявляемые к модулю, предоставляющему учебный материал, такие как: небольшой объем, возможность сохранять изображения, текст, и другие элементы, было принято решение реализовать его в формате HTML (Hypertext Mark-Up Language). Данный модуль представляет собой окно с деревом элементов (TTreeView), при выборе которого в компоненте TWebBrowser отображается соответствующий ему теоретический материал по теме высшей математики «Действия над комплексными числами», представленный в виде HTML-страниц.

Листинг 3.1

if TreeView1.Selected.SelectedIndex=1 then

begin

panel1.Visible:=true;

WebBrowser1.Silent:= true;

WebBrowser1.Navigate(ExtractFilePath(Application.ExeName)+'1.html');

end;

 

Редактирование теоретического материала возможно средствами текстового процессора MS Word, который установлен на всех компьютерах данного образовательного учреждения.

Модуль «Тестирование»

Важной частью ЭСУН является модуль тестирования. Для организации процесса тестирования используется программное средство Indigo. Если оно установлено на компьютер, то остается только начать тестирование, а если нет, то автоматически запускается его установка.

Листинг 3.2

if FileExists ('C: \Program Files \INDIGO 2.0 beta \winapp \ имя_приложения.exe') then открываем selectedindex в браузере

else ShellExecute(Handle, 'open', PChar(путь_к_файлу_установки'), nil, nil, SW_SHOWMAXIMIZED);

 

После завершения установки пользователь переходит на сайт, на котором ему предстоит зарегистрироваться, после чего, он выбирает тест, вопросы и ответы выбираются из предложенных автоматически случайным образом.

Листинг 3.3

if TreeView1.Selected.SelectedIndex=37 then

begin

WebBrowser2.Align:=Alclient;

WebBrowser2.Navigate('http://127.0.0.1:85/');

end;

 

С помощью данного кода осуществляется переход на сайт, для  прохождения выбранного тестирования.

Модуль «Калькулятор»

Здесь реализованы автоматические вычисления при решении задач по выполнению действий над комплексными числами. Так, например, осуществляется перевод алгебраической формы записи комплексного числа в тригонометрическую.

Листинг 3.4

a:=StrToFloat(Edit29.Text);

b:=StrToFloat(Edit30.Text);

r0:=sqrt(sqr(a)+sqr(b));

if a>0 then F:=arctan(b/a)

else

      begin

        if (a<0) and (b>0) then F:=arctan(b/a)-3.14;

         if (a<0) and (b<0) then F:=3.14-arctan(b/a);

      end;

Memo1.Clear;

Memo1.Lines.Add('Алгебраическая форма');

Memo1.Lines.Add('Z=a+b*i = '+FloatToStr(a)+' + '+FloatToStr(b)+'*i');

Memo1.Lines.Add('');

Memo1.Lines.Add('Тригонометрическая форма');

Memo1.Lines.Add('Z=r*cos(F)+sin(F)*i ='+FloatToStrF(r,ffFixed,2,3)+' cos('+FloatToStrF(F,ffFixed,2,3)+')+sin('+FloatToStrF(F,ffFixed,2,3)+')*i');

end;

 

Модуль «Тренажер»

Для отработки навыков  выполнения действий над комплексными числами организованы наборы соответствующих  упражнений. Пользователь, выполнив упражнение, записывает полученный результат в специальные ячейки (компонент TEdit). После нажатия кнопки «Проверить» в поле компонента TMemo выводится соответствующее сообщение: «Ответ введен правильно» или «Ответ введен неправильно».

Листинг 3.5

case h of

1:if (edit64.text<>'8') or (edit65.text<>'-2') then  Memo3.Lines.Add('Ответ введен не правильно') else Memo3.Lines.Add('Ответ введен правильно');

2:if (edit64.text<>'7') or (edit65.text<>'-7') then  Memo3.Lines.Add('Ответ введен не правильно') else Memo3.Lines.Add('Ответ введен правильно');

…

end;

 

4. Реализация пользовательского  интерфейса ЭСУН «Комплексные числа»

На главной форме приложения представлено содержание электронного учебного пособия «Комплексные числа», организованное в виде дерева (рис. 3.1). Весь учебный материал сгруппирован в четыре раздела: «Алгебраическая форма записи», «Тригонометрическая форма записи» и «Показательная форма записи». С целью оценки качества усвоения материала можно выбрать раздел «Тест».

Для каждой формы записи комплексного числа перечислены  допустимые арифметические операции, материал по каждой операции разделен на три части: «Теория», «Задачи» (тренажер), «Калькулятор».

Алгебраическая  форма записи комплексного числа

Модуль предоставления теоретического и практического материала (рис. 3.2).

Тригонометрическая  форма записи комплексного числа

Модуль предоставления калькулятора по данному разделу и подразделу (рис. 3.3.)

Показательная форма  записи комплексного числа

Модуль предоставления тренировочных упражнений для выработки навыка выполнения практических действий над комплексными числами (рис. 3.4).

Тест

Модуль для проведения контроля и самоконтроля приобретенных  знаний и умений при изучении темы «Комплексные числа». На рисунке 3.5 представлена страница для регистрации пользователя в модуле тестирования.

 

 

Рис.3.1. Главная форма ЭСУН «Комплексные числа»

 

Рис.3.2. Форма модуля «Теория»

 

 

 

Рис.3.3. Форма модуля «Калькулятор»

 

Рис.3.4. Форма модуля «Тренажер»

Рис.3.5. Форма регистрации  в модуле «Тестирование»

 

 

 

 

Выводы

1. Выбрана аппаратная и программная платформа реализации ЭСУН по теме курса высшей математики «Комплексные числа».
2. Проведен анализ существующих средств разработки и их возможностей. В качестве средства разработки ПП была выбрана единая среда программирования Embarcadero® Delphi® XE3, для работы с модулем предоставления лекционного материала – Web Page Maker 10.
3. Разработан дизайн и пользовательский интерфейс электронного средства учебного назначен<span class="List_0020Paragraph__Char" style=" font-family: 'Times New Roman',