Файл: «Система программирования».pdf

Lazarus. Открытая среда разработки программного обеспечения на языке Object Pascal для компилятора Free Pascal. Интегрированная среда разработки предоставляет возможность кроссплатформенной разработки приложений в Delphi-подобном окружении.

Для дальнейшей работы выберем некоторые из систем программирование для более детального рассмотрения, а именно:

- Delphi;

- Microsoft Visual Studio;

-Jet Brains PyCharm;

Последняя в свою очередь была выбрана в связи с тем, что в ней используется язык программирования Python и планируется именно его использование в параграфе с примером реализации проекта с помощью систем программирования.

• 1. Delphi

Среда предназначена для быстрой (RAD) разработки прикладного ПО для операционных систем Windows, Mac OS X, а также iOS и Android. Благодаря уникальной совокупности простоты языка и генерации машинного кода позволяет непосредственно, и, при желании, достаточно низкоуровнево взаимодействовать с операционной системой, а также с библиотеками, написанными на C/C++.

Созданные программы независимы от стороннего ПО, как то Microsoft .NET Framework или Java Virtual Machine. Выделение и освобождение памяти управляется в основном пользовательским кодом, что, с одной стороны, ужесточает требования к качеству кода, а с другой — делает возможным создание сложных приложений с высокими требованиями к отзывчивости (работа в реальном времени).

В кросс-компиляторах для мобильных платформ предусмотрен автоматический подсчёт ссылок на объекты, облегчающий задачу управления их временем жизни. Ниже приведен примера интерфейса Delphi(рис.3).

Рисунок 3 – Интерфейс среды разработки Delphi

Delphi состоит из следующих основных составных частей:

1. Дизайнер форм
2. Окно редактора исходного кода
3. Палитра компонентов
4. Инспектор объектов
5. Справочник

Есть, конечно, и другие важные составляющие Delphi, вроде линейки инструментов, системного меню и многие другие, нужные Вам для точной настройки программы и среды программирования.

Программисты на Delphi проводят большинство времени переключаясь между Дизайнером Форм и Окном Редактора Исходного Текста (которое для краткости называют Редактор).

Дизайнер Форм в Delphi интуитивно понятен и прост в использовании. Дизайнер Форм первоначально состоит из одного пустого окна, которое Вы заполняете всевозможными объектами, выбранными на Палитре Компонентов.

Палитра Компонент (см. рис.3) позволяет Вам выбрать нужные объекты для размещения их на Дизайнере Форм. Для использования Палитры Компонент просто первый раз щелкните мышкой на один из объектов и потом второй раз - на Дизайнере Форм. Выбранный Вами объект появится на проектируемом окне и им можно манипулировать с помощью мыши.

---

Палитра Компонент(рис.4) использует постраничную группировку объектов. Внизу Палитры находится набор закладок - Standard, Additional, Dialogs и т.д. Если Вы щелкнете мышью на одну из закладок, то Вы можете перейти на следующую страницу Палитры Компонент. Принцип разбиения на страницы широко используется в среде программирования Delphi и его легко можно использовать в своей программе. (На странице Additional есть компоненты для организации страниц с закладками сверху и снизу).

Рисунок 4 – Палитра компонентов Delphi

В дополнение к инструментам, обсуждавшимся выше, существуют пять средств, поставляемых вместе с Delphi. Эти инструментальные средства:

• встроенный отладчик;
• внешний отладчик(поставляется отдельно);
• компилятор командной строки;
• WinSight;
• WinSpector;

Отладчик позволяет Вам пройти пошагово по исходному тексту программы, выполняя по одной строке за раз, и открыть просмотровое окно (Watch), в котором будут отражаться текущие значения переменных программы.

Встроенный отладчик, который наиболее важен из пяти вышеперечисленных инструментов, работает в том же окне, что и Редактор. Внешний отладчик делает все, что делает встроенный и кое-что еще. Он более быстр и мощен, чем встроенный. Однако он не так удобен в использовании, главным образом из-за необходимости покидать среду Delphi.

Внешний компилятор, называется DCC.EXE, полезен, в основном, если Вы хотите скомпилировать приложение перед отладкой его во внешнем отладчике. Большинство программистов, наверняка, посчитают, то гораздо проще компилировать в среде Delphi, нежели пытаться создать программу из командной строки. 

WinSight и WinSpector интересны преимущественно для опытных программистов в Windows. Это не значит, что начинающий не должен их запускать и экспериментировать с ними по своему усмотрению. Но эти инструменты вторичны и используются для узких технических целей.

Из этих двух инструментов WinSight определенно более полезен. Основная его функция - позволить Вам наблюдать за системой сообщений Windows. Хотя Delphi делает много для того, чтобы спрятать сложные детали данной системы сообщений от неопытных пользователей, тем не менее Windows является операционной системой, управляемой событиями. Почти все главные и второстепенные события в среде Windows принимают форму сообщений, которые рассылаются с большой интенсивностью среди различными окнами на экране. Delphi дает Вам полный доступ к сообщениям Windows и позволяет отвечать на них, как только будет нужно. В результате, опытным пользователям WinSight становится просто необходим.

---

WinSpector сохраняет запись о текущем состоянии машины в текстовый файл; Вы можете просмотреть этот файл для того, чтобы узнать, что неправильно идет в программе. Данный инструмент полезен, когда программа находится в опытной эксплуатации - можно получить важную информацию при крушении системы.

• 1. Microsoft Visual Studio

Интегрированная среда разработки Visual Studio — это оригинальная среда запуска, которая позволяет редактировать, отлаживать и создавать код, а затем публиковать приложения. Интегрированная среда разработки (IDE) — это многофункциональная программа, которую можно использовать для различных аспектов разработки программного обеспечения. Помимо стандартного редактора и отладчика, которые существуют в большинстве сред IDE, Visual Studio включает в себя компиляторы, средства выполнения кода, графические конструкторы и многие другие функции для упрощения процесса разработки программного обеспечения.

Visual Studio включает один или несколько компонентов из следующих:

- Visual Basic .NET;

- Visual C++;

- Visual C#;

- Visual F#;

- Microsoft SQL Server или Microsoft SQL Server Express;

Visual Studio построена на архитектуре, поддерживающей возможность использования встраиваемых дополнений — плагинов от сторонних разработчиков, что позволяет расширять возможности среды разработки.

Например существуют языковые дополнения:

- Ада;

- CodeDrive для разработки ActionScript 3 приложений;

- Boo;

- Oxygene;

- Phalanger для сборки приложений ASP.NET при помощи PHP;

- VS.php для сборки PHP-приложений;

- Python за счет Python Tools;

На рис.5 показана среда Visual Studio с открытыми проектом и несколькими окнами основных инструментов, которые вам, скорее всего, понадобятся:

- Обозреватель решений позволяет просматривать файлы кода, перемещаться по ним и управлять ими. Обозреватель решений позволяет упорядочить код путем объединения файлов в решения и проекты.

- В окне редактора отображается содержимое файла. Здесь можно редактировать код или разрабатывать пользовательский интерфейс, например окно с кнопками или текстовые поля.

- Team Explorer позволяет отслеживать рабочие элементы и использовать код совместно с другими пользователями с помощью технологий управления версиями, например таких как Git.

Рисунок 5 – Интерфейс Visual Studio

IntelliSense — это набор функций, отображающих сведения о коде непосредственно в редакторе и в некоторых случаях автоматически создающих небольшие отрывки кода. По сути, это базовая документация, встроенная в редактор, с которой вам не приходится искать информацию где-то еще. Функции IntelliSense зависят от языка. Дополнительные сведения см. в руководствах по IntelliSense для C#, IntelliSense для Visual C++, IntelliSense для JavaScript и IntelliSense для Visual Basic. 

---

На рисунке 6 показано, как IntelliSense отображает список членов.

Рисунок 6 – Пример использования IntelliSense

• 1. Jet Brains PyCharm

PyCharm — интегрированная среда разработки для языка программирования Python. Предоставляет средства для анализа кода, графический отладчик, инструмент для запуска юнит-тестов и поддерживает веб-разработку на Django. PyCharm разработана компанией JetBrains на основе IntelliJ IDEA.

PyCharm это кросс-платформенная среда разработки, которая совместима с: Windows, MacOS, Linux. PyCharm Community Edition(бесплатная версия) находится под лицензией Apache License, а PyCharm Professional Edition(платная версия) является проприетарным ПО.

Возможности данной среды программирования:

• Статический анализ кода, подсветка синтаксиса и ошибок;
• Навигация по проекту и исходному коду: отображение файловой структуры проекта, быстрый переход между файлами, классами, методами и использованиями методов;
• Рефакторинг: переименование, извлечение метода, введение переменной, введение константы, подъём и спуск метода и т. д.;
• Инструменты для веб-разработки с использованием фреймворка Django;
• Встроенный отладчик для Python;
• Встроенные инструменты для юнит-тестирования;
• Разработка с использованием Google App Engine;
• Поддержка систем контроля версий: общий пользовательский интерфейс для Mercurial, Git, Subversion, Perforce и CVS с поддержкой списков изменений и слияния;

Пользователи могут сами писать свои плагины, тем самым расширять возможности PyCharm. Некоторые плагины из других JetBrains IDE могут работать с PyCharm. Существует более тысячи плагинов совместимых с PyCharm.

На рис.7 наведен интерфейс PyCharm.

Рисунок 7 - Интерфейс PyCharm

Интерфейс PyCharm включает в себя следующие компоненты:

1. Project Tool Window. Панель инструментов проекта. В этом окне отображаются файлы вашего проекта.
2. PyCharm Editor. Редактор PyCharm. Находится с правой стороны, где вы пишете свой код. В нем есть вкладки для удобной навигации между открытыми файлами.
3. Navigation Bar. Панель навигации. Находится над редактором, позволяет быстро запускать и отлаживать ваше приложение, а также выполнять процедуры контроля версий VCS.
4. Left gutter. Левый столбец, вертикальная полоса рядом с редактором, показывает брекпоинты и обеспечивает удобный способ перехода по иерархии кода. Он также отображает номера строк и историюVCS.
5. Right gutter. Правый столбец, справа от редактора. PyCharm постоянно контролирует качество вашего кода и постоянно показывает результаты проверки в правом столбце: ошибки, предупреждения и т.д. Индикатор в правом верхнем углу показывает общий статус проверки кода для всего файла.
6. PyCharm Tool Windows. Панель инструментов PyCharm. Это специальные окна, прикрепленные к низу и сторонам рабочей области, которые обеспечивают доступ к типичным задачам, таким как управление проектами, поиск и навигация по исходному коду, интеграция с системами контроля версий и т.д.
7. Status Bar.  Строка состояния. Указывает состояние вашего проекта и показывает различные предупреждения и информационные сообщения.

---

Автозаполнение кода ( Auto-Completing Code) - отличная экономия времени, независимо от типа файла, с которым вы работаете. Завершение работает по мере ввода и завершения любого имени мгновенно(рис.8).

Интеллектуальный ввод анализирует контекст, в котором вы сейчас работаете, и предлагает более точные предложения, основанные на этом анализе.

Рисунок 8 – Автозаполнение кода

• 1. Пример реализации проекта с помощью системы программирования

Для демонстрации реализации проекта было выбрано среду программирования PyCharm от JetBrains и соответствующий ей язык программирования Python.

Для начала поставим перед собой задачу разработать программу по прогнозированию цен на квартиру опираясь на изначальною выборку, где:

- есть работа с массивами и сложные вычисления в массиве;

- есть работа с файлами;

- реализован графический интерфейс;

- программа будет самообучаться опираясь на полученный результат при каждом прогнозировании;

Входные данные:

- количество комнат;

- площадь, м²;

- этаж;

- наличие лифта;

Выходные данные:

- спрогнозированная цена квартиры, тыс.руб.;

В первую очередь нужно запустить среду разработки PyCharm и создать новый проект(рис.9).

Для этого выберем File->New Project.

Рисунок 9 – Окно создания проекта

Дальше в окне создания проекта выберем путь к его месторасположению на диске. В результате было получено окно пустого проекта(рис.10).

Следующим шагом будет добавление в проект исполняемого файла в котором в дальнейшем будет располагаться наш код(рис.11).

Следуя дальнейшим подсказкам мы вводим имя файла и получаем пустой файл, куда необходимо написать наш код.

Рисунок 10 – Окно нового пустого проекта

Рисунок 11 – Добавление нового файлав проект

Полный листинг кода программы приведен в Приложении А.

Блок-схема алгоритма нашей программы приведена ниже на рис.12.

Рисунок 12 – Блок-схема алгоритма нашей программы

Изначальная выборка находится в файле database.txt, содержание которого показано в Приложении Б. В процессе работы программа самообучается и добавляет в этот файл полученные при расчете результаты.

В процессе разработки постоянно использовалось автозаполнение(рис.13).

---