Основные теоретические положения обьектно-ориентированной методики

ВВЕДЕНИЕ

Эффективная и рациональная организация  учебного процесса – одна из важнейших  задач любого учебного заведения. Поэтому  все более актуальным становится вопрос об автоматизации этого процесса.

Если использовать при организации  процесса обучения ЭВМ, в частности  различного рода программные продукты, то можно сделать этот процесс  гораздо более точным и быстрым, лишенным множества накладок, которые  возникают при его организации  вручную.

Выявлять и устранять недостатки в организации учебного процесса можно с помощью объектной  модели предметной области. Подобные модели особенно полезны для организации  учебного процесса в ВУЗе, так как  моделирование этой предметной области  дает возможность рассмотреть объект со всех сторон и благодаря этому  предусмотреть все возможные  проблемы. Например, при составлении  расписания объектная модель организации  учебного процесса позволяет избежать накладок, возникающих при распределении  академических групп по аудиториям, так как этот момент будет предусмотрен при разработке.

Объектную модель предметной области  можно построить с помощью  визуального объектного языка моделирования UML или в виде программного продукта на некотором языке программирования, поддерживающем объектную технологию программирования, примером которого является язык Delphi.

Целью настоящей курсовой работы, является изучение объектно – ориентированной методологии и технологии программирования на примере языка Delphi, методов и инструментов построения объектных моделей предметных областей, применение полученных знаний для построения объектной модели предметной области «Организация учебного процесса в ВУЗе», а также разработка приложения на Delphi, позволяющего собирать и накапливать сведения об организации и диспетчеризации учебного процесса в ВУЗе.

Объектом исследования настоящей  курсовой работы является объектно –  ориентированная методология проектирования, объектная модель предметной области  «Организация учебного процесса в ВУЗе»  и её основные свойства.

Предметом исследования настоящей  курсовой работы является проблема организации  учебного процесса в ВУЗе, инструменты, реализующие объектно – ориентированную  технологию программирования и моделирования, а именно, визуальная среда Delphi 7, язык UML.

Информационной базой исследования является учебная и оригинальная литература, техническая документация по языку программирования Delphi 7, языку моделирования UML, Internet - источники.

... 

 

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ  ПОЛОЖЕНИЯ ОБЪЕКТНО - ОРИЕНТИРОВАННОЙ  МЕТОДОЛОГИИ

1.1. Основные теоретические  положения объектно – ориентированной  технологии программирования

Концептуальной основой объектно-ориентированного подхода является объектная модель. Основными ее элементами являются:

- абстрагирование (abstraction);

- инкапсуляция (encapsulation);

- модульность (modularity);

- иерархия (hierarchy).

Кроме основных имеются еще три  дополнительных элемента, не являющихся в отличие от основных строго обязательными:

- типизация (typing);

- параллелизм (concurrency);

- устойчивость (persistence).

Абстрагирование - это выделение  существенных характеристик некоторого объекта, которые отличают его от всех других видов объектов и, таким образом, четко определяют его концептуальные границы относительно дальнейшего рассмотрения и анализа. Абстрагирование концентрирует внимание на внешних особенностях объекта и позволяет отделить самые существенные особенности его поведения от деталей их реализации. Выбор правильного набора абстракций для заданной предметной области представляет собой главную задачу объектно-ориентированного проектирования.

Инкапсуляция — это процесс  отделения друг от друга отдельных  элементов объекта, определяющих его  устройство и поведение. Инкапсуляция служит для того, чтобы изолировать интерфейс объекта, отражающий его внешнее поведение, от внутренней реализации объекта. Объектный подход предполагает, что собственные ресурсы, которыми могут манипулировать только методы самого класса, скрыты от внешней среды. Абстрагирование и инкапсуляция являются взаимодополняющими операциями: абстрагирование фокусирует внимание на внешних особенностях объекта, а инкапсуляция (или, иначе, ограничение доступа) не позволяет объектам-пользователям различать внутреннее устройство объекта.

Модульность — это свойство системы, связанное с возможностью ее декомпозиции на ряд внутренне связных, но слабо  связанных между собой модулей. Инкапсуляция и модульность создают  барьеры между абстракциями.

Иерархия - это ранжированная или  упорядоченная система абстракций, расположение их по уровням. Основными видами иерархических структур применительно к сложным системам являются структура классов (иерархия по номенклатуре) и структура объектов (иерархия по составу). Примерами иерархии классов являются простое и множественное наследование (один класс использует структурную или функциональную часть соответственно одного или нескольких других классов), а иерархии объектов - агрегация.

... 

 

1.2. Основные понятия  объектно-ориентированного подхода

Основными понятиями объектно –  ориентированного подхода являются объект и класс.

Класс – это интегрированная  структура данных, содержащая в себе поля (переменные) и процедуры их обработки (методы).

Класс – это объединение однотипных объектов.

Наиболее важным в понятии класса является то, что он определяет новый  тип данных. После определения  новый тип можно использовать для создания объектов этого типа. Таким образом, класс — это  шаблон для объекта, а объект —  это экземпляр класса. Поскольку  объект — экземпляр класса, два  слова объект и экземпляр используются как взаимозаменяемые.

Для создания классов можно использовать только ключевое слово class. Пользуясь  ключевыми словами static можно определять внутри классов глобальные константы. В Java нет шаблонов. Можно создавать  классы только на базе других классов. Все классы в Java наследуются от класса Object, поэтому для любого объекта  вы можете использовать методы этого  класса.

...

1.3. Инструментальные средства  реализации объектно-ориентированной  технологии программирования

Основные принципы объектно-ориентированной  методологии проектирования автоматизированных систем и технологии программирования - это абстрагирование, инкапсуляция данных, полиморфизм, наследование, иерархическая упорядоченность объектов и классов, создание и уничтожение объектов, перегрузка конструкторов и методов и т.д. Согласно рекомендациям специалистов они более эффективно изучаются на основе объектно-ориентированного языка программирования и соответствующей инструментальной среды, включающей элементы визуального и событийного программирования. Примером таких сред программирования является система программирования jdk1.4.1 (Sun Microsystems), инструментальная среда JBuilder 7 (Borland), включающие язык программирования JAVA – 2, Delphi 7.

... 

 

ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ ОБЪЕКТНОЙ  МОДЕЛИ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ «ОРГАНИЗАЦИЯ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА В ВУЗЕ» С ПРИМЕНЕНИЕМ  ЯЗЫКА МОДЕЛИРОВАНИЯ UML

2.1. Характеристика языка  моделирования UML

Немаловажную роль в анализе  и проектировании программного обеспечения  автоматизированных информационных систем играет объектно – ориентированный  язык моделирования, примером которого является унифицированный язык моделирования UML.

Язык UML представляет собой общецелевой  язык визуального моделирования, который  разработан для спецификации, визуализации, проектирования и документирования компонентов программного обеспечения, бизнес-процессов и других систем. Язык UML одновременно является простым  и мощным средством моделирования, который может быть эффективно использован  для построения концептуальных, логических и графических моделей сложных  систем самого различного целевого назначения.

Конструктивное использование  языка UML основывается на понимании  общих принципов моделирования  сложных систем и особенностей процесса объектно-ориентированного проектирования (ООП) в частности. Выбор выразительных  средств для построения моделей  сложных систем предопределяет те задачи, которые могут быть решены с использованием данных моделей. При этом одним из основных принципов построения моделей  сложных систем является принцип  абстрагирования, который предписывает включать в модель только те аспекты  проектируемой системы, которые  имеют непосредственное отношение  к выполнению системой своих функций  или своего целевого предназначения. При этом все второстепенные детали опускаются, чтобы чрезмерно не усложнять  процесс анализа и исследования полученной модели.

Назначение языка UML можно выразить следующими тезисами.

1. Предоставить в распоряжение  пользователей легко воспринимаемый  и выразительный язык визуального  моделирования, специально предназначенный  для разработки и документирования  моделей сложных систем самого  различного целевого назначения.

2. Снабдить исходные понятия  языка UML возможностью расширения  и специализации для более  точного представления моделей  систем в конкретной предметной  области.

3. Описание языка UML должно поддерживать  такую спецификацию моделей, которая  не зависит от конкретных языков  программирования и инструментальных  средств проектирования программных  систем.

4. Описание языка UML должно включать  в себя семантический базис  для понимания общих особенностей  ООП.

5. Поощрять развитие рынка объектных  инструментальных средств.

6. Способствовать распространению  объектных технологий и соответствующих  понятий ООП.

7. Интегрировать в себя новейшие  и наилучшие достижения практики  ООП.

... 

 

2.2. Описание функционирования  предметной области «Организация  учебного процесса в ВУЗе»

Рассмотрим функционирование предметной области «Организация учебного процесса в ВУЗе». Учебный процесс –  это процесс, который продолжается непрерывно в течение учебного года. Поэтому данный процесс требует  постоянного контроля и четкой организации.

Занятия проходят ежедневно, в том  числе и по выходным, например, подготовительные курсы. Однако могут быть в ВУЗе и  дни, когда не проводятся никакие  занятия (выходные).

В вузе существует определенное количество различных специальностей, на каждой из которых могут быть организованны  по несколько групп. У каждой группы есть ряд дисциплин, которые она  должна пройти. Каждую дисциплину ведет  определенный педагог.

Для того чтобы не происходило накладок в учебном процессе, нужно создать  четкое расписание занятий, посмотрев  в которое студент, зная свою специальность  и академическую группу, смог понять какие дисциплины он должен посетить, в каких аудиториях они проводятся, и какой преподаватель их ведет.

... 

 

2.3. Построение диаграммы  классов предметной области «Организация  учебного процесса в ВУЗе»

Отношения между классами на UML –  диаграмме (диаграммы классов - UML Class Diagram) выражаются при помощи различных  линий и дополнительных обозначений, которые ставятся над линиями  или около их концов (рис 2.1.).

 

... 

 

ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ ОБЪЕКТНОЙ  МОДЕЛИ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ «ОРГАНИЗАЦИЯ УЧЕБНОГО ПРОЦЕССА В ВУЗе» С ПРИМЕНЕНИЕМ  ЯЗЫКА ПРОГРАММИРОВАНИЯ DELPHI

3.1. Описание структуры  приложения

Данное приложение входит в состав пакета Kursovaja. Оно состоит из трёх классов: class Group, class Vivod, public class Kursovaja.

Класс «Group» позволяет создавать  и накапливать информацию об академических  группах, существующих в данном ВУЗе. Он имеет пять полей: номер группы задаётся целочисленной (int) переменной «Num»; название специальности «String Special»; название дисциплины можно хранить  в строковой переменной «String Subject»; номер аудитории задаётся целочисленной (int) переменной «Audit»; ФИО преподавателя  «String Teacher». Кроме полей в данном классе имеется метод void vvod_Group(), позволяющий  ввести с клавиатуры данные об академической  группе, необходимые для составления  расписания: ее номер, наименование специальности, название дисциплины, номер аудитории  и ФИО преподавателя, ведущего данную дисциплину.

... 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Объектно-ориентированный подход использует объектную декомпозицию, при этом статическая структура системы описывается в терминах объектов и связей между ними, а поведение системы описывается в терминах обмена сообщениями между объектами. Каждый объект системы обладает своим собственным поведением, моделирующим поведение объекта реального мира.