ВСЕРОССИЙСКИЙ
ЗАОЧНЫЙ ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ
ИНФОРМАЦИИ
КУРСОВВАЯ
РАБОТА
по дисциплине «Информатика»
на тему «Модульное
и объектно-ориентированное программирование»
Исполнитель:
Руководитель:
Оглавление:
Введение
1.Теоритическая часть
Введение
1.1 Модульное программирование
1.2 Объектно-ориентированное
программирование
Заключение
2. Практическая часть
2.1 Общая характеристика задачи
2.2 Описание алгоритма решения задачи
Список использованной литературы
Приложение
Введение
Данная
тема является актуальной в наше время. Так как при помощи программирования
профессиональные программисты изобретают новые программные продукты, что
позволяет упростить нашу работу.
Для рассмотрения этой темы
необходимо раскрыть суть и подробную характеристику модульного и
объектно–ориентированного программирования.
В практической части работы будут
произведены необходимые вычисления, как с помощью арифметических действий, так
и с использованием встроенных функций. На основании полученных данных будет
построена диаграмма.
1.
Теоретическая часть
Введение
В основе того или иного
языка программирования лежит некая руководящая идея, вызванная потребностями
или, чаще всего, кризисом в области программирования и создания программного
обеспечения, которая оказывает существенное влияние на стиль программирования и
помогает преодолеть кризис. Рассмотрим вкратце историю появления и развития
модульного и объектно-ориентированного программирования.
Модульное программирование. Здесь основная идея заключалась в том, чтобы "спрятать" данные и процедуры
внутри независимых программных единиц - модулей. Эту идею впервые
реализовал Н. Вирт в алгоритмическом языке Modula (1975-1979 годы), а
затем "подхватили" и остальные, распространенные в то время языки
программирования. Например, известные системы программирования Turbo Pascal и Turbo С.
Объектно-ориентированное
программирование. С середины 80-х годов объем исходного
программного кода перешел рубеж в 100 000 строк. Нужно было сделать не случайное
объединение данных и алгоритмов их обработки в единое целое, а - смысловое. То
есть необходимо было создать модульное
программирование нового уровня, когда основной акцент делается на смысловую связь структур данных и
алгоритмов их обработки. Сейчас практически все основные языки
программирования (их более 100, в том числе такие распространенные, как Object
Pascal,
C++, Smalltalk)
базируются на этой идее, а предком их является язык Simula, созданный еще в 1960 году.
Кроме того, существуют другие следующие виды программирования:
1.
машинно-ориентированное программирование
2.
процедурное программирование
3.
структурное программирование
1.1 Модульное
программирование
Приступая к разработке
каждой программы, следует иметь в виду, что она, как правило, является большой
системой, поэтому надо принять меры для ее упрощения. Для этого такую программу
разрабатывают по частям, которые называются программными модулями. А сам такой
метод разработки программ называют модульным программированием. Программный
модуль - это любой фрагмент описания процесса, оформляемый как самостоятельный
программный продукт, пригодный для использования в описаниях процесса. Это
означает, что каждый программный модуль программируется, компилируется и
отлаживается отдельно от других модулей программы, и тем самым, физически
разделен с другими модулями программы. Более того, каждый разработанный
программный модуль может включаться в состав разных программ, если выполнены
условия его использования, декларированные в документации по этому модулю.
Таким образом, программный модуль может рассматриваться и как средство борьбы
со сложностью программ, и как средство борьбы с дублированием в
программировании (т.е. как средство накопления и многократного использования программистских
знаний).
Модульное
программирование является воплощением в процессе разработки программ обоих
общих методов борьбы со сложностью: и обеспечение независимости компонент
системы и использование иерархических структур. Для воплощения первого метода
формулируются определенные требования, которым должен удовлетворять программный
модуль, т.е. выявляются основные характеристики «хорошего» программного модуля.
Для воплощения второго метода используют древовидные модульные структуры
программ (включая деревья со сросшимися ветвями).
1.1.1Основные
характеристики программного модуля
Не всякий программный
модуль способствует упрощению программы [. Выделить хороший с этой точки зрения
модуль является серьезной творческой задачей. Для оценки приемлемости выделенного
модуля используются некоторые критерии. Так, Хольт предложил следующие два общих таких критерия:
·
хороший
модуль снаружи проще, чем внутри;
·
хороший
модуль проще использовать, чем построить.
Майерс предлагает для
оценки приемлемости программного модуля использовать более конструктивные его
характеристики:
·
размер
модуля;
·
прочность
модуля;
·
сцепление
с другими модулями;
·
рутинность
модуля (независимость от предыстории обращений к нему).
Размер модуля измеряется
числом содержащихся в нем операторов или строк. Модуль не должен быть слишком
маленьким или слишком большим. Маленькие модули приводят к громоздкой модульной
структуре программы и могут не окупать накладных расходов, связанных с их
оформлением. Большие модули неудобны для изучения и изменений, они могут
существенно увеличить суммарное время повторных трансляций программы при
отладке программы. Обычно рекомендуются программные модули размером от
нескольких десятков до нескольких сотен операторов.
Прочность модуля - это
мера его внутренних связей. Чем выше прочность модуля, тем больше связей он
может спрятать от внешней по отношению к нему части программы и, следовательно,
тем больший вклад в упрощение программы он может внести. Для оценки степени
прочности модуля Майерс предлагает упорядоченный по степени прочности набор из
семи классов модулей. Самой слабой степенью прочности обладает модуль, прочный
по совпадению. Это такой модуль, между элементами которого нет осмысленных
связей. Такой модуль может быть выделен, например, при обнаружении в разных местах
программы повторения одной и той же последовательности операторов, которая и
оформляется в отдельный модуль. Необходимость изменения этой последовательности
в одном из контекстов может привести к изменению этого модуля, что может
сделать его использование в других контекстах ошибочным. Такой класс
программных модулей не рекомендуется для использования. Вообще говоря,
предложенная Майерсом упорядоченность по степени прочности классов модулей не
бесспорна. Однако, это не очень существенно, так как только два высших по
прочности класса модулей рекомендуются для использования. Эти классы я
рассмотрю подробнее.
Функционально прочный
модуль - это модуль, выполняющий (реализующий) одну какую-либо определенную
функцию. При реализации этой функции такой модуль может использовать и другие
модули. Такой класс программных модулей рекомендуется для использования.
Информационно прочный
модуль - это модуль, выполняющий (реализующий) несколько операций (функций) над
одной и той же структурой данных (информационным объектом), которая считается
неизвестной вне этого модуля. Для каждой из этих операций в таком модуле
имеется свой вход со своей формой обращения к нему. Такой класс следует
рассматривать как класс программных модулей с высшей степенью прочности.
Информационно прочный модуль может реализовывать, например, абстрактный тип
данных.
В модульных языках
программирования как минимум имеются средства для задания функционально прочных
модулей (например, модуль типа FUNCTION в языке ФОРТРАН). Средства же для
задания информационно прочных модулей в ранних языках программирования
отсутствовали. Эти средства появились только в более поздних языках. Так в
языке программирования Ада средством задания информационно прочного модуля
является пакет .
Сцепление модуля - это
мера его зависимости по данным от других модулей. Характеризуется способом
передачи данных. Чем слабее сцепление модуля с другими модулями, тем сильнее
его независимость от других модулей. Для оценки степени сцепления Майерс
предлагает упорядоченный набор из шести
видов сцепления модулей. Худшим видом сцепления модулей является сцепление по
содержимому. Таким является сцепление двух модулей, когда один из них имеет
прямые ссылки на содержимое другого модуля (например, на константу,
содержащуюся в другом модуле). Такое сцепление модулей недопустимо. Не
рекомендуется использовать также сцепление по общей области - это такое
сцепление модулей, когда несколько модулей используют одну и ту же область
памяти. Такой вид сцепления модулей реализуется, например, при программировании
на языке ФОРТРАН с использованием блоков COMMON. Единственным видом сцепления
модулей, который рекомендуется для использования современной технологией
программирования, является параметрическое сцепление (сцепление по данным по
Майерсу ) - это случай, когда данные передаются модулю либо при обращении к
нему как значения его параметров, либо как результат его обращения к другому
модулю для вычисления некоторой функции. Такой вид сцепления модулей
реализуется на языках программирования при использовании обращений к процедурам
(функциям).
Рутинность модуля - это
его независимость от предыстории обращений к нему. Модуль называется рутинным,
если результат (эффект) обращения к нему зависит только от значений его
параметров (и не зависит от предыстории обращений к нему). Модуль называется
зависящим от предыстории, если результат (эффект) обращения к нему зависит от
внутреннего состояния этого модуля, изменяемого в результате предыдущих
обращений к нему. Майерс не рекомендует
использовать зависящие от предыстории (непредсказуемые) модули, так как они
провоцируют появление в программах хитрых (неуловимых) ошибок. Однако такая
рекомендация является неконструктивной, так как во многих случаях именно
зависящий от предыстории модуль является лучшей реализаций информационно
прочного модуля. Поэтому более приемлема следующая (более осторожная)
рекомендация:
·
всегда
следует использовать рутинный модуль, если это не приводит к плохим (не
рекомендуемым) сцеплениям модулей;
·
зависящие
от предыстории модули следует использовать только в случае, когда это
необходимо для обеспечения параметрического сцепления;
·
в
спецификации зависящего от предыстории модуля должна быть четко сформулирована
эта зависимость таким образом, чтобы было возможно прогнозировать поведение
(эффект выполнения) данного модуля при разных последующих обращениях к нему.
В связи с последней
рекомендацией может быть полезным определение внешнего представления
(ориентированного на информирование человека) состояний зависящего от
предыстории модуля. В этом случае эффект выполнения каждой функции (операции),
реализуемой этим модулем, следует описывать в терминах этого внешнего
представления, что существенно упростит прогнозирование поведения данного
модуля.
1.2
Объектно-ориентированное программирование
Концепция
объектно-ориентированного
программирования подразумевает, что основой управления процессом
реализации программы является передача сообщений объектам. Поэтому объекты
должны определяться совместно с сообщениями, на которые они должны реагировать
при выполнении программы. В этом состоит главное отличие ООП от процедурного
программирования, где отдельно определённые структуры данных передаются в
процедуры (функции) в качестве параметров. Таким образом,
объектно-ориентированная программа состоит из объектов – отдельных фрагментов
кода, обрабатывающего данные, которые взаимодействуют друг с другом через
определённые интерфейсы.
Объектно-ориентированный
язык программирования должен обладать следующими свойствами:
1.
абстракции – формальное о качествах или свойствах предмета путем
мысленного удаления некоторых частностей или материальных объектов;
2.
инкапсуляции – механизма, связывающего вмести код и данные, которыми он
манипулирует, и защищающего их от внешних помех и некорректного использования;
3.
наследования – процесса, с помощью которого один объект приобретает
свойства другого, т.е. поддерживается иерархической классификации;
4.
полиморфизма – свойства, позволяющего использовать один и тот же интерфейс
для общего класса действий.
Разработка
объектно-ориентированных программ состоит из следующих последовательных работ:
-
определение
основных объектов, необходимых для решения данной задачи;
-
определение
закрытых данных (данных состояния) для выбранных объектов;
-
определение
второстепенных объектов и их закрытых данных;
-
определение
иерархической системы классов, представляющих выбранные объекты;
-
определение
ключевых сообщений, которые должны обрабатывать объекты каждого класса;
-
разработка
последовательности выражений, которые позволяют решить поставленную задачу;
-
разработка
методов, обрабатывающих каждое сообщение;
-
очистка
проекта, то есть устранение всех вспомогательных промежуточных материалов,
использовавшихся при проектировании;
-
кодирование,
отладка, компоновка и тестирование.
Объектно-ориентированное
программирование позволяет программисту моделировать объекты определённой
предметной области путем программирования их содержания и поведения в пределах
класса. Конструкция «класс» обеспечивает механизм инкапсуляции для реализации
абстрактных типов данных. Инкапсуляция как бы скрывает и подробности внутренней
реализации типов, и внешние операции и функции, допустимые для выполнения над
объектами этого типа.
Элементы
объектно-ориентированного программирования (ООП) появились в начале 70-х годов
в языке моделирования Симула, затем получили свое развитие, и в настоящее время
ООП принадлежит к числу ведущих технологий программирования.
Основная цель ООП, как и большинства других
подходов к программированию – повышение эффективности разработки программ. Идеи
ООП оказались плодотворными и нашли применение не только в языках программирования,
но и в других областях Computer Science, например, в области разработки
операционных систем.
Появление ООП было связано с тем наблюдением,
что компьютерные программы представляют собой описание действий, выполняемых над различными объектами. В роли последних могут выступать, например,
графические объекты, записи в базах данных или совокупности числовых значений.
В традиционных методах программирования изменение данных или правил и методов обработки
часто приводило к необходимости значительного изменения программы. Всякое
существенное изменения программы – это большая неприятность для программиста,
так как при этом увеличивается вероятность ошибок, вследствие чего возрастает
время, необходимое для «доводки» программы. Использование ООП позволяет выйти
из такой ситуации с минимальными потерями, сводя необходимую модификацию
программы к её расширению и дополнению. Необходимо заметить, что ООП не
является панацеей от всех программистских бед, но его ценность как передовой
технологии программирования несомненна. Изучение идей и методов ООП может
существенно упростить разработку и отладку сложных программ.
Мы уже привыкли использовать в своих
программах процедуры и функции для программирования тех сложных действий по
обработке данных, которые приходится выполнять многократно. Использование
подпрограмм в своё время было важным шагом на пути к увеличению эффективности
программирования. Подпрограмма может иметь формальные предметы, которые при
обращении к ней заменяются фактическими предметами. В этом случае есть
опасность вызова подпрограммы с неправильными данными, что может привести к
сбою программы и её аварийному завершению при выполнении. Поэтому естественным
обобщением традиционного подхода к программированию является объединение данных
и подпрограмм (процедур и функций), предназначенных для их обработки.
Заключение
.
Подводя итог, хочу сказать, что концепция модульного программирования полностью
удовлетворяет поставленным целям. Несмотря на «эру» объектно-ориентированного
программирования, эта технология активно используется и по сей день. Средства
создания модулей заложены практически во всех языках высокого уровня. Модули
применяются также и в низкоуровневом программировании, где понятность кода
особенно актуальна.
Использование
программных модулей значительно упрощает отладку кода, дает значительные
преимущества при локализации ошибок, позволяет быстро и безболезненно внести
необходимые изменения в нужные части программы. Также, при создании крупных
проектов, данная технология позволяет задействовать большое количество
специалистов, которые в свою очередь разобьются на более мелкие группы и будут
решать конкретную узко поставленную задачу, доводя ее до «совершенства». При
этом структурированность и иерархичность данного процесса является большим
плюсом, т.к. скорость разработки приложения повышается в несколько раз.
Взаимодействие между различными группами специалистов сводиться к минимуму, тем
самым снимая возможные недопонимания.
Еще
одним несомненным преимуществом является борьба с дублированием в
программировании, что тоже значительно повышает скорость разработки.
Объектно-ориентированные
системы (ООС), под которыми понимаются все языки программирования,
инструментарии и методологии, поддерживающие технологию
объектно-ориентированного программирования, пользуются огромной популярностью в
мире. Это обусловлено рядом их преимуществ:
1.
ООС
позволяют справляться со сложностью.
2.
ООС
предназначены для изменений.
3.
Объекты
могут использоваться несколько раз.
4.
ООС
легко поддерживаются.
Вследствие этих
преимуществ, а также еще ряда причин, ООП является в настоящее время самым
перспективным, распространенным и эффективным направлением в программировании.
2.
Практическая часть
2.1Общая характеристика задачи
Рассмотрим следующую задачу.
Предприятие ООО
«Красный Октябрь» осуществляет деятельность, связанную с выпуском
различных видов деталей для промышленного оборудования. Для повышения
эффективности функционирования предприятия ежемесячно производится анализ
плановых и фактических показателей выпуска продукции. Данные фактических и
плановых показателей выпуска продукции приведены на рис. 1 и 2
1. Построить таблицы по приведённым ниже данным.
2. Выполнить расчёт отклонения фактических показателей от
плановых в абсолютной и относительной форме, подвести итоги за месяц.
3. Результаты вычислений представить в виде консолидированной
таблицы, содержащей сводные данные о выпущенной продукции.
4. Сформировать и заполнить форму сводной ведомости по учёту
выпущенной продукции за квартал (рис.3)
5. Результаты плановых и фактических показателей выпуска
продукции за квартал по каждой бригаде представить в графическом виде.
|
Ведомость учёта выпущенной продукции за январь 2006 г.
|
|
Номер
бригады
|
По плану
|
Фактически
|
Абсолютное
отклонение
от плановых
показателей
|
Относительное
отклонение
от плановых
показателей
|
|
1
|
|
225
|
|
|
|
2
|
|
158
|
|
|
|
3
|
|
200
|
|
|
|
ИТОГО
|
|
|
|
|
|
Ведомость учёта выпущенной продукции за февраль 2006 г.
|
|
Номер
бригады
|
По плану
|
Фактически
|
Абсолютное
отклонение
от плановых
показателей
|
Относительное
отклонение
от плановых
показателей
|
|
1
|
|
245
|
|
|
|
2
|
|
140
|
|
|
|
3
|
|
200
|
|
|
|
ИТОГО
|
|
|
|
|
|
Ведомость учёта выпущенной продукции за март 2006 г.
|
|
Номер
бригады
|
По плану
|
Фактически
|
Абсолютное
отклонение
от плановых
показателей
|
Относительное
отклонение
от плановых
показателей
|
|
1
|
|
280
|
|
|
|
2
|
|
160
|
|
|
|
3
|
|
230
|
|
|
|
ИТОГО
|
|
|
|
|
Рис. 1. Фактические данные выпуска
продукции по месяцам
|
Плановые показатели выпуска продукции
|
|
Номер
бригады
|
План выпуска продукции
|
|
январь
|
февраль
|
март
|
|
1
|
250
|
240
|
270
|
|
2
|
160
|
150
|
180
|
|
3
|
210
|
200
|
215
|
Рис.2.
Плановые показатели выпуска продукции
|
|
ООО "Красный Октябрь"
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчётный
период
|
|
|
|
|
|
|
с
|
по
|
|
|
|
|
|
|
__.__.20__
|
__.__.20__
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СВОДНАЯ
ВЕДОМОСТЬ УЧЁТА ВЫПУСКА ПРОДУКЦИИ
|
|
|
|
|
|
за _квартал 20__ г.
|
|
|
|
|
Номер
бригады
|
По плану
|
Фактически
|
Абсолютное
отклонение
от плановых
показателей
|
Относительное
отклонение
от плановых
показателей
|
|
|
|
1
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
|
|
|
ИТОГО
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Экономист
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3 Сводная ведомость учёта выпуска
продукции за квартал
2.2 Описание алгоритма решения задачи
1. Запустить табличный процессор MS Excel.
2. Создать книгу с именем
«Красный Октябрь».
3. Лист 1 переименовать в
лист с названием Плановые показатели.
4. На рабочем листе Плановые показатели MS Excel создать таблицу плановых показателей
выпуска продукции.
5. Заполнить таблицу плановых
показателей выпуска продукции исходными данными (рис 4)
Рис.4 Расположение таблицы «Плановые показатели выпуска продукции» на рабочем листе Плановые показатели MS Excel
6. Лист 2 переименовать в
лист с названием Фактические данные
7. На рабочем листе Фактические данные создать таблицы
ведомостей учёта за январь, февраль и март.
8. Заполнить таблицы
ведомостей учёта выпуска продукции по месяцам(Рис.5)
9. Заполнить графы По плану таблиц «ведомостей учёта выпуска продукции по месяцам», находящихся на
листе Фактические данные выпуска
продукции по месяцам следующим образом (рис.5):
Занести в ячейку В3
формулу: ='Плановые показатели'!B4. Размножить введённую в ячейку В3 формулу
для остальных ячеек (с В4 по В5) данной графы.
Занести в ячейку В10
формулу: ='Плановые показатели'!С4. Размножить введённую в ячейку В10 формулу
для остальных ячеек (с В11 по В12) данной графы.
Занести в ячейку В17
формулу: ='Плановые показатели'!D4. Размножить введённую в ячейку B17 формулу для остальных ячеек (с В18
по В19) данной графы.
10. Заполнить графы абсолютное отклонение от плановых
показателей следующим образом (рис.5):
Занести в ячейку D3 формулу: = С3-В3. Размножить для
остальных ячеек(с С4 по С5)
Занести в ячейку D10 формулу: = С10-В10. Размножить для
остальных ячеек(с D11 по D12)
Занести в ячейку D17 формулу: = С17-В17. Размножить для
остальных ячеек(с D17 по D17)
11. Заполнить графы Относительное отклонение от плановых
показателей следующим образом (рис. 5):
Занести в ячейку Е3 формулу:
=(C3/B3)*100% .Размножить для остальных ячеек(с Е4 по Е5)
Занести в ячейку Е10 формулу:
=(C10/B10)*100% .Размножить для остальных ячеек(с Е11 по Е12)
Занести в ячейку Е17 формулу:
=(C17/B17)*100% .Размножить для остальных ячеек(с Е18 по Е19)
12. Рассчитать графу ИТОГО во всех таблицах на листе Фактические данные выпуска продукции по
месяцам с помощи функции автосумма (рис. 5)
13. Лист 3 переименовать
в лист с названием Сводная ведомость.
14.На рабочем листе Сводная ведомость MS Excel создать форму ведомости.
15. Заполнить Сводную ведомость следующим образом(рис.
6):
Занести в ячейку В9 формулу:='Фактические
данные '!B3+'Фактические данные '!B17+'Фактические данные '!B10Размножить для
остальных ячеек(с В10 по В11)
Рис.5 Расположение таблиц «ведомостей учёта по месяцам» на рабочем листе «Фактические данные выпуска продукции по месяцам»MS Excel.
Занести в ячейку С9 формулу:
='Фактические данные '!B4+'Фактические
данные '!B18+'Фактические данные '!B11Размножить для остальных ячеек(с С10 по
С11)
Занести в ячейку D9 формулу: =C9-B9 .Размножить для
остальных ячеек(с D10 по D11)
Занести в ячейку E9 формулу: =C9/B9. Поставить процентный формат.
Размножить для остальных ячеек (с E10 по E11)
Рассчитать ИТОГО путём
функции автосумма.
16. Лист 4 переименовать
в лист с названием график.
17. Результат плановых и
фактических показателе представить графически.(рис.7)
Рис. 6 Сводная ведомость
Рис. 7 Графическое предоставление плановых и фактических
показателей.
Список использованной литературы
1. Н.Г.Голубь. Искусство
программирования на Ассемблере. СПб.: ООО «ДиаСофтЮП», 2002. –89 с.
2. Дж.-Д. Каррабис
Программирование в dBASE III PLUS.-М.:Финансы
и статистика, 2003.-240 с.
3.
Патрик Нотон. Java Справочное
руководство.-М.:Восточная книжная компания, 2004.-448 с.