Проектирование объектно – ориентированного приложения. Создание интерфейса пользователя

Методы проектирования алгоритмов и программ очень разнообразны, их можно классифицировать по различным признакам, важнейшими из которых являются:
степень автоматизации проектных работ;
принятая методология процесса разработки.
По степени автоматизации проектирования алгоритмов и программ можно выделить:
Методы традиционного (неавтоматизированного) проектирования;
методы автоматизированного проектирования (CASE-технология и ее элементы).

Неавтоматизированное проектирование алгоритмов и программ преимущественно используется при разработке небольших по трудоемкости и структурной сложности программных продуктов, не требующих участия большого числа разработчиков.
Автоматизированное проектирование алгоритмов и программ возникло с необходимостью уменьшить затраты на проектные работы, сократить сроки их выполнения, создать типовые "заготовки" алгоритмов и программ, многократно тиражируемых для различных разработок, координации работ большого коллектива разработчиков, стандартизации алгоритмов и программ.

Проектирование алгоритмов и программ может основываться на различных подходах, среди которых наиболее распространены:
структурное проектирование программных продуктов;
информационное моделирование предметной области и связанных с ней приложений;
объектно-ориентированное проектирование программных продуктов.

В основе структурного проектирования лежит последовательная декомпозиция, целенаправленное структурирование на отдельные составляющие.
Типичными методами структурного проектирования являются:
нисходящее проектирование, кодирование и тестирование программ; Нисходящим - называют проектирование, в котором решение задач высоких иерархических уровней предшествует решению задач более низких иерархических уровней. Система разрабатывается, в условиях, когда ее элементы не определены и, следовательно, сведения об их возможных свойствах носят предположительный характер.
модульное программирование;
структурное проектирование (программирование) и др.
В зависимости от объекта структурирования различают:
функционально-ориентированные методы - последовательное разложение задачи или целостной проблемы на отдельные, достаточно простые составляющие, обладающие функциональной определенностью;
методы структурирования данных.

Структурный подход использует:
диаграммы потоков данных (информационно-технологические схемы) - показывают процессы и информационные потоки между ними с учетом "событий", инициирующих процессы обработки;
интегрированную структуру данных предметной области (инфологическая модель, ER- диаграммы);
диаграммы декомпозиции - структура и декомпозиция целей, функций управления, приложений;
структурные схемы - архитектура программного продукта в виде иерархии взаимосвязанных программных модулей с идентификацией связей между ними, детальная логика обработки данных программных модулей (блок-схемы).

Один из основоположников информационной инженерии - Дж. Мартин - выделяет следующие составляющие данного подхода:
информационный анализ предметных областей (бизнес - областей);
информационное моделирование - построение комплекса взаимосвязанных моделей данных;
системное проектирование функций обработки данных;
детальное конструирование процедур обработки данных.

Первоначально строятся информационные модели различных уровней представления:
информационно-логическая модель, не зависящая от средств программной реализации хранения и обработки данных, отражающая интегрированные структуры данных предметной области;
даталогические модели, ориентированные на среду хранения и обработки данных.
Даталогические модели имеют логический и физический уровни представления. Физический уровень соответствует организации хранения данных в памяти компьютера. Логический уровень данных применительно к СУБД реализован в виде:
концептуальной модели базы данных - интегрированные структуры данных под управлением СУБД;
внешних моделей данных - подмножество структур данных для реализации приложений.

Объектно-ориентированный подход к проектированию программных продуктов основан на:
выделении классов объектов;
установлении характерных свойств объектов и методов их обработки;
создании иерархии классов, наследовании свойств объектов и методов их обработки.
Объектный подход при разработке алгоритмов и программ предполагает:
объектно-ориентированный анализ предметной области;
объектно-ориентированное проектирование.

Объектно-ориентированный анализ - анализ предметной области и выделение объектов, определение свойств и методов обработки объектов, установление их взаимосвязей.
Объектно-ориентированное проектирование соединяет процесс объектной декомпозиции и представления с использованием моделей данных проектируемой системы на логическом и физическом уровнях, в статике и динамике.

ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ
При традиционной неавтоматизированной разработке программ независимо от принятого метода проектирования и используемого инструментария выполняют следующие работы.
1. Составление технического задания на программирование
Данная работа соответствует этапу анализа и спецификации программ жизненного цикла программных продуктов.
При составлений технического задания требуется:
определить платформу разрабатываемой программы - тип операционной системы;
оценить необходимость сетевого варианта работы программы;
определить необходимость разработки программы, которую можно переносить на различные платформы;
обосновать целесообразность работы с базами данных под управлением СУБД.

2. Технический проект
На данном этапе выполняется комплекс наиболее важных работ, а именно:
с учетом принятого подхода к проектированию программного продукта разрабатывается детальный алгоритм обработки данных или уточняется состав объектов и их свойств, методов обработки, событий, запускающих методы обработки;
определяется состав общесистемного программного обеспечения, включающий базовые средства;
разрабатывается внутренняя структура программного продукта, образованная отдельными программными модулями;
осуществляется выбор инструментальных средств разработки программных модулей.

3. Рабочая документация (рабочий проект)
На данном этапе осуществляется адаптация базовых средств программного обеспечения.
Выполняется разработка программных модулей или методов обработки объектов - собственно программирование или создание программного кода.
Проводятся автономная и комплексная отладка программного продукта, испытание работоспособности программных модулей и базовых программных средств.
Для комплексной отладки готовится контрольный пример, который позволяет проверить соответствие возможностей программного продукта заданным спецификациям.

Основной результат работ этого этапа - также создание эксплуатационной документации на программный продукт:
описание применения - дает общую характеристику программного изделия с указанием сферы его применения, требований к базовому программному обеспечению, комплексу технических средств;
руководство пользователя - включает детальное описание функциональных возможностей и технологии работы с программным продуктом. Данный вид документации ориентирован на конечного пользователя и содержит необходимую информацию для самостоятельного освоения и нормальной работы пользователя (с учетом требуемой квалификации пользователя);
руководство программиста (оператора) - указывает особенности установки (инсталляции) программного продукта и его внутренней структуры - состав и назначение модулей, правила эксплуатации и обеспечения надежной и качественной работы программного продукта.

4. Ввод в действие
Готовый программный продукт сначала проходит опытную эксплуатацию (пробный рынок продаж), а затем сдается в промышленную эксплуатацию (тиражирование и распространение программного продукта).

СТРУКТУРА ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ
В большей степени программные продукты не являются монолитом и имеют конструкцию (архитектуру) построения - состав и взаимосвязь программных модулей.
Модуль - это самостоятельная часть программы, имеющая определенное назначение и обеспечивающая заданные функции обработки автономно от других программных модулей.
Таким образом, программный продукт обладает внутренней организацией, или внутренней структурой, образованной взаимосвязанными программными модулями.
Это справедливо для сложных и многофункциональных программных продуктов, которые часто называются программными системами.

Таким образом, структуризация программных продуктов преследует основные цели:
распределить работы по исполнителям, обеспечив приемлемую их загрузку и требуемые сроки разработки программных продуктов;
построить календарные графики проектных работ и осуществлять их координацию в процессе создания программных изделий;
контролировать трудозатраты и стоимость проектных работ и др.

СТРУКТУРА ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА

Среди множества модулей различают:
головной модуль - управляет запуском программного продукта (существует в единственном числе);
управляющий модуль - обеспечивает вызов других модулей на обработку;
рабочие модули - выполняют функции обработки;
сервисные модули и библиотеки, утилиты - осуществляют обслуживающие функции.

Структурно-сложные программные продукты разрабатываются как пакеты программ, и чаще всего они имеют прикладной характер - пакеты прикладных программ, или ППП.
ППП (application program package) - это система программ, предназначенных для решения задач определенного класса.
Компоненты ППП объединены общими данными (базой данных), информационно и функционально связаны между собой и обладают свойством системности, т.е. объединению программ присуще новое качество, которое отсутствует для отдельного компонента ППП. Структура ППП, как правило, многомодульная.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕРФЕЙСА ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ
Диалоговый режим
Системы, поддерживающие диалоговые процессы, классифицируются на:
системы с жестким сценарием диалога - стандартизированное представление информации обмена;
дескрипторные системы - формат ключевых слов сообщений;
тезаурусные системы - семантическая сеть дескрипторов, образующих словарь системы (аналог - гипертекстовые системы);
системы с языком деловой прозы - представление сообщений на языке, естественном для профессионального пользования.

Наиболее просты для реализации и распространены диалоговые системы с жестким сценарием диалога, которые предоставлены в виде:
меню- диалог инициируется программой; пользователю предлагается выбор альтернативы функций обработки из фиксированного перечня; предоставляемое меню может быть иерархическим и содержать вложенные подменю следующего уровня;
действия запрос-ответ - фиксирован перечень возможных значений, выбираемых из списка, или ответы типа Да/Нет;
запрос по формату - с помощью ключевых слов, фраз или путем заполнения экранной формы с регламентированным по составу и структуре набором реквизитов осуществляется подготовка сообщений.

Диалоговый процесс управляется согласно созданному сценарию, для которого определяются:
точки (момент, условие) начала диалога;
инициатор диалога - человек или программный продукт;
параметры и содержание диалога - сообщения, состав и структура меню, экранные формы и т.п.;
реакция программного продукта на завершение диалога.
Описание сценария диалога выполняют:
блок-схема, в которой предусмотрены блоки выдачи сообщений и обработки полученных ответов;
ориентированный граф, вершины которого - сообщения и выполняемые действия, дуги - связь сообщений; словесное описание;
специализированные объектно-ориентированные языки построения сценариев.

В ряде СУБД и электронных таблиц, текстовых редакторов существуют различные типы диалоговых окон содержащих разнообразные объекты управления:
тексты сообщения;
поля ввода информации пользователя;
списки возможных альтернатив для выбора;
кнопки и т.п.
В среде электронных таблиц и текстовых редакторов имеются возможности настройки главных меню (удаление ненужных, добавление новых режимов и команд ), создания системы подсказок с помощью встроенных средств и языков программирования.

Графический интерфейс пользователя
Графический интерфейс пользователя (Graphics User Interface - GUI) - ГИП является обязательным компонентом большинства современных программных продуктов, ориентированных на работу конечного пользователя.
К графическому интерфейсу пользователя предъявляются высокие требования как с чисто инженерной, так и с художественной стороны разработки, при его разработке ориентируются на возможности человека.

К числу типовых объектов управлении графического интерфейса относятся:
метка (label) - постоянный текст, не подлежащий изменению при работе пользователя с экранной формой (например, слова Фамилия Имя Отчество);
текстовое окно (text box) - используется для ввода информации произвольного вида, отображения хранимой информации в базе данных (например, для ввода фамилии студента);
рамка (frame) - объединение объектов управления в группу по функциональному или другому принципу (например, для изменения их параметров);
командная кнопка (command button) - обеспечивает передачу управляющего воздействия, например, кнопки «Сanсе1», «ОК», «Отмена»; выбор режима обработки типa «Bвoд», «Удaлeниe», «Peдaктиpoвaниe», «Выход» и др.;

кнопка-переключатель «option button» - для альтернативного выбора кнопки из группы однотипных кнопок (например, семейное положение);
помечаемая кнопка «check button» - для аддитивного выбора несколько кнопок из группы однотипных кнопок (например, факультатив для посещения);
окно-список (list box) - содержит список альтернативных значений для выбора (например, Спортивная секция);
комбинированное окно (combo box) - объединяет возможности окна-списка и текстового окна (например, Предметы по выбору - можно указать новый предмет или выбрать один из предлагаемого списка);

линейка горизонтальной прокрутки - для быстрого перемещения внутри длинного списка или текста по горизонтали;
линейка вертикальной прокрутки - для быстрого перемещения внутри длинного списка или текста по вертикали;
окно-список каталогов;
окно-список накопителей;
окно-список файлов и др.