Офисные пакеты программ

ХАРАКТЕРИСТИКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ

 

Программные продукты, предназначенные для поддержки разработки других программных продуктов, называют программными инструментами разработки программных продуктов.

Инструменты разработки ПП могут использоваться в течение всего жизненного цикла ПП для работы с разными программными документами. Так текстовый редактор может использоваться для разработки практически любого программного документа.

С точки зрения функций, которые инструменты выполняют при разработке ПП, их можно разбить на следующие четыре группы:

1) редакторы,

2) анализаторы,

3) преобразователи,

4) инструменты, поддерживающие процесс выполнения программ.

 

Редакторы поддерживают конструирование (формирование) тех или иных программных документов на различных этапах жизненного цикла.

Как уже упоминалось, для этого можно использовать один какой-нибудь универсальный текстовый редактор.

Однако более сильную поддержку могут обеспечить специализированные редакторы: для каждого вида документов - свой редактор. В частности, на ранних этапах разработки в документах могут широко использоваться графические средства описания (диаграммы, схемы и т.п.). В таких случаях весьма полезными могут быть графические редакторы.

На этапе программирования (кодирования) вместо текстового редактора может оказаться более удобным синтаксически управляемый редактор, ориентированный на используемый язык программирования.

Анализаторы производят либо статическую обработку документов, осуществляя различные виды их контроля, выявление определенных их свойств и накопление статистических данных (например, проверку соответствия документов указанным стандартам), либо динамический анализ программ (например, с целью выявление распределения времени работы программы по программным модулям).

Преобразователи позволяют автоматически приводить документы к другой форме представления или переводить документ одного вида к документу другого вида (например, конверторы или компиляторы), синтезировать какой-либо документ из отдельных частей и т.п.

Инструменты, поддерживающие процесс выполнения программ, позволяют выполнять на компьютере описания процессов или отдельных их частей, представленных в виде, отличном от машинного кода, или машинный код с дополнительными возможностями его интерпретации.

Примером такого инструмента является эмулятор кода другого компьютера. К этой группе инструментов следует отнести и различные отладчики.

 

В настоящее время с каждой системой программирования связываются не отдельные инструменты (например, компилятор), а некоторая логически связанная совокупность программных и аппаратных инструментов, поддерживающих разработку и сопровождение программного продукта на данном языке программирования или ориентированных на какую-либо конкретную предметную область. Такую совокупность называют инструментальной средой разработки и сопровождения программного продукта.

Для таких инструментальных сред характерно:

1) использование как программных, так и аппаратных инструментов,

2) определенная ориентация либо на конкретный язык программирования, либо на конкретную предметную область.

 

Различают три основных класса инструментальных сред разработки и сопровождения ПП:

1) среды программирования;

2) рабочие места компьютерной технологии;

3) инструментальные системы технологии программирования.

 

Среда программирования предназначена для поддержки процессов программирования (кодирования), тестирования и отладки программного продукта.

Рабочее место компьютерной технологии ориентировано на поддержку ранних этапов разработки ПП (спецификаций) и автоматической генерации программ по спецификациям.

Инструментальная система технологии программирования предназначена для поддержки всех процессов разработки и сопровождения в течение всего жизненного цикла ПП и ориентирована на коллективную разработку больших программных систем с длительным жизненным циклом.

 

Контрольные вопросы

 

1. Сформулировать понятие «инструментальное средство разработки ПП».

2. Группы инструментальных средств разработки ПП.

3. Охарактеризовать анализаторы.

4. Охарактеризовать преобразователи.

5. Охарактеризовать инструменты, поддерживающие процесс выполнения программ.

6. Охарактеризовать понятие инструментальной среды разработки и сопровождения программного продукта.

7. Перечислить и охарактеризовать классы инструментальных сред разработки и сопровождения ПП.

 

РЕДАКТОРЫ

 

Редактором называется продукт, служащий для создания и изменения целевого документа, при этом документ записывается в файл для последующего использования.

В понятие документа входят такие объекты, как программы на каком-либо языке программирования, данные для них, тексты, таблицы, диаграммы, чертежи, рисунки и т.п., то есть все, что может содержаться в типографском издании.

В зависимости от вида обрабатываемого документа, редакторы делятся на:

1) текстовые редакторы, предназначенные для обработки текстовой информации;

2) электронные таблицы, предназначенные для обработки табличной информации;

3) графические редакторы, специализирующиеся на работе с графическими документами.

 

Текстовый редактор

 

Текстом называется любой документ, представленный в символьном виде.

Текстовый редактор – это программный продукт, служащий для создания и обработки текстовых документов.

 

Виды текстовых редакторов.

1. Редактор текстов программ. Предназначен для редактирования программ на каком–либо языке программирования. Обычно встроен в систему программирования и непосредственно из него можно запускать программу на компиляцию и выполнение.

Функции:

1) диалоговый просмотр текста;

2) редактирование строк;

3) копирование и перенос блоков текста;

4) копирование одной программы или её части в указанное место другой программы;

5) контекстный поиск и замена строк текста;

6) автоматический поиск строки, содержащей ошибку;

7) печать программы или её части.

2.Редактор документов. Эта программа, предназначенная для обработки документов имеющих структуру, т.е. состоящих из разделов, страниц, абзацев, предложений и т.п.

Функции:

1) возможность использования различных шрифтов;

2) возможность работы с пропорциональными шрифтами;

3) задание произвольных межстрочных промежутков;

4) автоматический перенос строк на новую строку;

5) автоматическая нумерация страниц;

6) обработка и нумерация сносок;

7) печать верхних и нижних колонтитулов;

8) форматирование абзацев;

9) набор текста в несколько столбцов;

10) создание таблиц;

11) проверка правописания и подбор синонимов;

12) построение оглавлений и т.д.

 

3.Издательские системы. Предназначены для подготовки к печати рекламных буклетов, журналов, книг. Различают два вида издательских систем:

1) системы для подготовки небольших материалов с иллюстрациями, графиками. Применяются для набора газет, рекламных буклетов и небольших журналов. Эти системы построены по принципу WYSIWYG (What You See Is What You Get – что вы видите, то и получаете). Пример: Adobe Page Maker (классическая система вёрстки);

2) системы для больших документов. Предназначены для набора больших журналов и книг. Они обладают всеми возможностями первых систем и, кроме этого, имеют развитый аппарат размещения текста. Это позволяет легко изменить оформление документа, сохраняя единство стиля, а также автоматизировать процесс вёрстки. Здесь также использует принцип WYSIWYG.

Основная операция, для которой используются издательские системы – это вёрстка, т.е. размещение текста на страницах документа, вставка рисунков, оформление текста различными шрифтами и т.д.

В режиме ввода и редактирования эти системы значительно уступают редакторам документов. Они медленнее работают и менее удобны, поэтому чаще всего тексты набирают в редакторе документов, а в издательской системе осуществляют его окончательную подготовку.

Следует отметить, что некоторые редакторы документов значительно приблизились по своим возможностям к издательским системам. Например: Word построен по принципу WYSIWYG и позволяет выполнять многие функции издательских систем.   

Функции:

1) использование около сотни видов шрифтов, которые на экране отображаются так же как при печати;

2) размещение, изменение рисунков и диаграмм;

3) растягивание букв в тексте и их сжатие;

4) удобная подготовка таблиц;

5) выравнивание нижнего края листа на странице по заданной границе;

6) полное оформление страницы и т.д.

 

4. Редактор научных документов.

Эти редакторы предназначены для подготовки документов с большим количеством математических и химических формул, специальных символов и матриц.

Например, система ТЕХ, разработанная Кнутом.

Она не использует принцип WYSIWIG. Здесь документ набирается как обычный текстовый файл со встроенными командами форматирования, которые образуют весьма богатый язык. Этими командами можно описать любые используемые стили документов, виды форматирования, формулы, таблицы и т.д.

Например, вставка в текст формулы

будет описана строкой

 $$ \ var phi(t) = {1\over\sqrt{2\pi}} in t_o^t e^{-x^2/2}\dx $$

 

Некоторые операции, например вставку рисунков, в ТЕХ делать неудобно.

Его используют для набора книг и журналов по математике, физике, химии, технике. ТЕХ позволяет просматривать текст на экране с помощью входящих в систему программ предварительного просмотра. В этом случае текст выглядит как на бумаге, но исправления в нём делать нельзя. В ТЕХ предусмотрена возможность создания макрокоманд, автоматизирующих все необходимые действия по оформлению документа. ТЕХ написан на обычном Pascal.

 

Электронные таблицы

 

Электронная таблица – это программный продукт, предназначенный для создания и обработки табличной информации. Электронная таблица входит в состав инструментального обеспечения специалистов, чья деятельность связанна с обработкой большого количества числовой информации. С помощью электронных таблиц можно эффективно выполнять работу в таких областях, как инженерно-технические расчёты, проектно-сметные расчёты, планирование и распределение ресурсов, бухгалтерский учёт и обработка больших массивов данных.

 Первые электронные таблицы появились во второй половине семидесятых годов. Первой программной системой, появившейся на персональных компьютерах, стала программа 1-2-3 Lotus.

Современные электронные таблицы, такие как MS Excel, представляют собой таблицу с данными и формулами, производящими элементарные вычисления. Это универсальные системы обработки данных, которыми можно пользоваться для анализа и представления данных в наглядной форме (построение графиков и диаграмм).

Электронные таблицы можно использовать для решения задач программирования итерационных вычислений, решения оптимизационных задач, линейного и нелинейного программирования, а так же можно использовать внешние данные и программы из других приложений.

Электронные таблицы – это множество элементарных ячеек, каждая из которых принадлежит некоторому столбцу и одновременно некоторой строке. Строки и столбцы каким-то образом идентифицируются. Например, столбцы именуются буквами латинского алфавита, а строки арабскими цифрами. Таким образом, получается структура данных, называемая электронной таблицей.

Электронные таблицы имеют прямоугольную форму, все строки имеют одинаковое количество ячеек и все столбцы имеют одинаковое количество ячеек. Имя столбца и строки в совокупности однозначно интерпретируют ячейку, которая им одновременно принадлежит. Этот идентификатор называется адресом ячейки. Например, “С4” – это ячейка, расположенная на пересечении строки “4” и столбца “С”.

Ячейки электронной таблицы предназначены для того, чтобы хранить различные значения. Таким образом, ячейка может играть такую же роль, как переменная в математике. Она имеет обозначение и может иметь и менять значение.

Основная идея электронных таблиц заключается в том, что одни ячейки используются как зависимые переменные, которые содержат формулы, ссылающиеся на независимые переменные. Пользователь вводит исходные данные в независимые ячейки, автоматически производятся вычисления по формулам, находящимся в зависимых ячейках. Пользователь видит готовый результат вычислений в зависимых ячейках.

В ячейках могут храниться данные следующих типов:

1) текст;

2) дата;

3) логическое значение;

4) число;

5) формула.

Над этими данными можно выполнять присущие им операции, например, форматирование текста.

Графические редакторы

 

Графические редакторы – это продукт, предназначенный для создания и обработки графической информации.

Под графической информацией понимают:

- рисунки;

- фотографии;

- чертежи и т.п.

Выделяют следующие типы графических редакторов:

1) пакеты деловой графики, предназначенные для построения схем, диаграмм, чертежей;

2) иллюстративная графика, предназначенная для работы с рисунками, фотографиями;

3) графические возможности языков программирования, используемые для построения математических объектов.

В настоящее время применяются два основных принципа построения графических изображений: точечная (растровая) графика и векторная графика.

В основе этих методов лежат разные математические модели.

Для растровой графики – это матрица чисел, описывающая цветовые параметры каждой точки.

Для векторной – это математические формулы, используя которые программа каждый раз пересчитывает все точки контура.

 

Растровая графика

 

Растровая графика формирует графические изображения в виде картинок, состоящих из набора отдельных элементов - picsel. Каждый пиксел соответствует отдельной точке на экране.

Пиксел характеризуется значением в битовой карте (один - включено, ноль - выключено) и цветовыми характеристиками.

Основным принципом является то, что цвет и форма неотделимы. Причем цвет первичен, а форма является производной от цвета.

В чистом виде формы не существует. Изменение формы получается в результате изменения цвета.

 

Достоинства:

1) простота и, как следствие, техническая реализуемость автоматизации ввода изобразительной информации. Существует развитая система внешних устройств для таких изображений (сканеры, видеокамеры и т.д.);

2) фотореалистичность. Можно получать живописные эффекты, размытости, акварельности и т.д.

 

Недостатки:

1) до начала рисования требуется ввести конкретное значение для разрешения (количество пикселов на единицу длины) и глубины цвета (количество цветовых бит на пиксел). Эти значения потом можно изменять, но, как правило, это приводит к погрешности;

2) объем файла для хранения точечного изображения определяется произведением его площади на разрешение и глубину цвета, поэтому не имеет значения, что изображено;

3) при особых трансформациях (наклон, поворот, масштабирование) происходит искожение рисунка, появляется зернистость или ступенчатость. Это объясняется дискретной природой изображения.

Примеры пакетов растровой графики: PhotoShop, Paint.

Векторная графика

 

Векторные изображения хранятся в виде математических формул для векторов, которые составляют соответствующее изображение. Таким образом, изображение состоит из векторных контуров, которым присваиваются параметры обводок и заливок.

Формулы, описывающие контуры, должны быть достаточно просты, универсальны и геометрически наглядны. Чаще всего используется кривая Безье, названная в честь французского математика Пьера Безье, который применил математические кривые и поверхности в процессе конструирования автомобиля Renoult.

Существует целое семейство кривых Безье, но на практике используется частный случай с кубической степенью, то есть кривая, описываемая следующим уравнением:

 0 £ t £ 1

Такую кривую можно построить, если известны координаты четырёх точек, две из них лежат на самой кривой и называются опорными точками (узлами). Они связывают элементарные кривые друг с другом, чтобы образовать сложный единый контур. Две другие точки лежат на касательной, проведенных к элементарной кривой в узлах. Эти касательные называются управляющими линиями или рычагами. Расположение этих двух точек определяет кривизну кривой.

Свойства кривой Безье:

1) кривая Безье является гладкой, то есть она непрерывна и дифференцируема, что позволяет гладко соединить две кривые друг с другом;

2) симметрична, то есть она сохраняет свою форму, если изменить направление вектора кривой на противоположное, то есть поменять местами начальную и конечную опорные точки;

3) кривая стабильна, то есть лежит в выпуклой оболочке, создаваемой управляющими линиями;

4) кривая Безье сохраняет свою форму при масштабировании, на чем основана вся свобода векторной графики.

Если рычаги лежат на одной прямой, кривая Безье превращается в прямой отрезок. Изменение положения хотя бы одной из контрольных точек приводит к изменению всей формы кривой, что позволяет получить бесконечно много объектов.

Основой векторной графики является то, что каждый контур представляет собой независимый объект, который можно изменять до бесконечности.

В этой графике первична форма, а цвет является заполнителем формы. Цвет и форма независимы, причем в чистом виде цвет не существует.

Векторное изображение используется для отображения объектов с четкой границей и ясными деталями, например, шрифты, логотипы, орнаменты и т. п.

 

Достоинства векторной графики:

1) экономия объема памяти для хранения изображения. Это объясняется тем, что хранится не само изображение, а формулы по которым программа каждый раз воссоздает рисунок заново;

2) объекты легко трансформируются и ими просто манипулировать, что не оказывает никакого влияния на качество изображения;

3) максимально используются возможности разрешающей способности устройства вывода, то есть изображение всегда будет настолько качественно, насколько способно данное устройство;

4) может включать в себя изображения растровой графики;

5) имеются развернутые средства интеграции изображения и текста и единообразный к ним подход.

 

Недостатки векторной графики:

1) практически невозможно создавать фотореалистичные изображения;

2) не позволяет автоматизировать ввод графической информации.

Офисные пакеты программ

Любой полнофункциональный офисный пакет включает в себя несколько программ, предназначенных для решения стандартных офисных задач. Хотя единого стандартного офиса не существует, любой пакет такого рода должен содержать редактор текстовых документов и электронных таблиц, средства работы с Internet.

Другим требованием является необходимость в комплексной работе всех офисных программ. Например, любой документ текстового редактора можно вставить в электронную таблицу.

Самым известным на сегодняшний день является MS Office. Комплект MS Office включает:

1) MS Word – многофункциональный текстовый редактор;

2) MS Excel – редактор электронных таблиц;

3) MS Access – СУБД;

4) MS Power Point – редактор презентаций, позволяющий обрабатывать графические, текстовые и видео документы;

5) MS Outlook – программа-планировщик работ, позволяющая работать с электронной почтой, планировать встречи, вести записную книжку и др.;

6) MS Publisher – это система вёрстки для домашнего использования. Позволяет создавать макеты небольших буклетов, объявлений, публикаций, визиток, открыток.

 

Основным преимуществом пакета является полнота комплекта, обеспечивающая решение всех основных задач автоматизации делопроизводства на одном рабочем месте, и строго проведённая унификация интерфейса продукта, позволяющая пользователю не тратить время на освоение непривычных терминов и команд. Всё что можно сделать единообразным, таким и сделано. Кроме этого, компоненты MS Office не только унифицированы, но и хорошо интегрированы между собой.

Важным интегрирующим компонентом MS Office является язык VBA, позволяющий быстро и эффективно создавать пользовательские приложения для решения типовых задач, на основе использования входящих в пакет программных продуктов. При этом, обладая единым синтаксисом, VBA отличается в различных продуктах функциональными возможностями, базирующимися на средствах соответствующих программ.

Одним из главных достоинств этого пакета является последовательное использование графического интерфейса пользователя.

 

Единица данных самого верхнего уровня, с которой работают программы MS Office, носит название документа.

Разные программы обрабатывают документы разных типов.

В MS Office приняты определённые стандарты на расширения файлов, в которых хранятся документы.

Придерживаться их не обязательно, но данный механизм используется в Office при распределении документов различных типов по различным документам.

Преимуществом MS Office, которое иногда стаёт его недостатком, является его объёмность и многофункциональность. Мощность этого пакета зачастую остаётся не востребованной. По статистике свыше 90% пользователей работают с Word, около 50% - с Excel, а все остальные компоненты практически не востребованы.

 

Внутреннее устройство MS Office отличает, с одной стороны, полная независимость компонент, а с другой стороны, высокая степень унифицированности и модульности. Можно удалить или переустановить любой компонент пакета и это почти не повлияет на его работу.

В это же время многие блоки являются общими для нескольких компонент (поиск файлов), а другие блоки, хотя общими и не являются, максимально согласованы по интерфейсу (особенно это относится к Word и Excel).

Структура пакета:

1) в основе лежит программный код (ядро), обеспечивающий выполнение основных функций каждого продукта. Он принимается пользователем целиком при установке пакета и не может быть им изменён. Пользователю разрешается только менять параметры настройки в заранее определённых пределах, причём это касается интерфейсных элементов, но не основной функциональности;

2) дополнения и шаблоны, которые поставляются вместе с продуктом, и которые пользователь может устанавливать или отвергать по своему желанию. Дополнения приносят довольно сложные новые функции, которые выразимы через функции ядра. Шаблоны в значительной степени открыты для изменений пользователям;

3) на верхнем уровне находятся отдельные макросы и приложения, создаваемые пользователем на основе двух первых уровней, и хранящиеся в документах соответствующих типов. Здесь набор функций целиком определяется самим пользователем.

 

Самая главная черта архитектуры MS Office состоит в том, что входящие в состав пакета приложения способны взаимодействовать при решении той или иной задачи. Они создают единую информационную среду и позволяют обмениваться объектами.

MS Office называют документоориентированной средой, так как здесь первичными элементами являются не активные программы, а объекты, которые соединяют в себе как данные, так и возможные методы их обработки.

 

Контрольные вопросы

 

1. Сформулировать понятие «редактор». Привести примеры.

2. Перечислить виды текстовых редакторов и охарактеризовать редактор текстов программ. Привести примеры.

3. Перечислить виды текстовых редакторов и охарактеризовать редактор документов. Привести примеры.

4. Перечислить виды текстовых редакторов и охарактеризовать издательские системы. Привести примеры.

5. Перечислить виды текстовых редакторов и охарактеризовать редактор научных документов. Привести примеры.

6. Охарактеризовать редактор электронных таблиц. Привести примеры.

7. Охарактеризовать графические редакторы. Привести примеры.

8. Охарактеризовать растровую графику. Привести примеры.

9. Охарактеризовать векторную графику. Привести примеры.

10. Охарактеризовать пакет MS Office.

 

CASE-ТЕХНОЛОГИИ

 

CASE (англ. computer- aided software engineering) — набор инструментов и методов программной инженерии для проектирования программного обеспечения, который помогает обеспечить высокое качество программ, отсутствие ошибок и простоту в обслуживании программных продуктов. Также под CASE понимают совокупность методов и средств проектирования информационных систем с использованием CASE-инструментов.

CASE-системами или CASE-технологиями называют реализованные в виде программных продуктов технологические системы, ориентированные на создание сложных программных систем и поддержку их полного жизненного цикла или его основных этапов.

В настоящее время CASE-технологии прочно вошли в практику программной индустрии. При этом они используются не только для производства ПП, но и как мощный инструмент решения исследовательских и проектных задач. Такие задачи включают структурный анализ предметной области, моделирование деловых предложений с целью решения задач оперативного и стратегического планирования и управления ресурсами.

CASE-технологии являются естественным продолжением эволюции всей отрасли разработки ПО. CASE-технологии начали развиваться с целью преодоления ограничений методологии структурного программирования. Эта методология, несмотря на формализацию в составлении программ, характеризуется все же сложностью понимания, большой трудоемкостью и стоимостью использования, трудностью внесения изменений в проектные спецификации. Однако заложенные в ней принципы позволили развивать эту методологию и повысить ее эффективность за счет автоматизации наиболее рутинных этапов.

CASE обладают следующими основными достоинствами:

1) улучшают качество создаваемого ПО за счет средств автоматического контроля, прежде всего, контроля проекта;

2) позволяют за короткое время создавать прототип будущей системы, что позволяет на ранних этапах оценить ожидаемый результат;

3) ускоряют процесс коллективного проектирования и разработки;

4) позволяют разработчику больше времени уделять творческой работе по созданию ПО, освобождая его от рутинной работы;

5) поддерживают развитие и сопровождение разработки;

6) поддерживают технологии повторного использования компонент разработки.

 

CASE-технология базируется на спиральной модели жизненного цикла программного продукта.

Основным принципом CASE-технологии является тот факт, что функционирование объекта (в рассматриваемом случае разрабатываемого ПО) отражается в различных схемах, таблицах, диаграммах, матрицах, картах и т.п. Можно смело утверждать, что девизом разработчиков CASE-технологий является фраза «одна картинка стоит тысячи слов».

CASE-средства позволяют создавать не только продукт, практически готовый к применению, но и обеспечить «правильный» процесс его разработки. Основная цель технологии – отделить проектирование программного обеспечения от его кодирования, сборки, тестирования и максимально «скрыть» от будущих пользователей все детали разработки и функционирования ПО.

Появлению CASE-технологии способствовали и такие факторы, как:

1) подготовка аналитиков и программистов, восприимчивых к концепциям модульного и структурного программирования;

2) широкое внедрение и постоянный рост производительности компьютеров, позволившие использовать эффективные графические средства и автоматизировать большинство этапов проектирования;

3) внедрение сетевой технологии, которая предоставила возможность объединения усилий отдельных исполнителей в единый процесс проектирования путем использования разделяемой базы данных, содержащей необходимую информацию о проекте.

 

Большинство CASE-средств основано на парадигме «методология/метод/нотация/структура/средство».

Методология задает руководящие указания для оценки и выбора проекта разработки ПО, этапы и последовательность работ, правила применения тех или иных методов.

Метод – систематическая процедура или технология генерации описаний компонент ПО (например, описание потоков и структур данных).

Нотации предназначены для описания системы в целом, ее элементов, таких как графы, диаграммы, таблица, блок-схемы, алгоритмы, формальные языки и языки программирования.

Структуры являются средством для реализации структурного анализа и построения структуры конкретной системы.

Средства – технологические и программные инструменты для поддержки и усиления методов.

 

Контрольные вопросы

 

1. Сформулировать понятие «CASE».

2. Сформулировать понятие «CASE-технологии».

3. Где используются CASE-технологии?

4. На базе какой модели жизненного цикла развивались CASE-технологии?

5. Какие проблемы структурной методологии дали развитие CASE-технологиям?

6. Достоинства CASE.

7. Основной принцип CASE-технологии.

8. Основная цель CASE-технологии.

9. Какие факторы способствовали появлению CASE-технологии?

10. Парадигма CASE-средств.