Визуальное программирование
Визуальное программирование –что это?
Визуальное программирование-это создание компьютерной программы с использованием графических элементов.
визуальное программирование
Традиционно, программа представляет собой последовательность текстовых инструкций, используемых для достижения определенного результата или решения различных проблем.
Языки программирования часто имеют определенные способы представления работы, которая должна быть выполнена, что приводит к сложности. Визуальное программирование пытается упростить создание программ. Но пока текстовое программирование является основным видом программирования.
Визуальное программирование и его возможности
Графическое программирование позволяет людям описывать процессы с помощью иллюстраций. Типичный текстовый язык программирования заставляет программиста думать, как компьютер. Визуальный язык программирования позволяет программисту описать процесс в терминах, которые имеют смысл для людей.
текстовое программирование
Насколько велик разрыв между визуальным программированием и традиционным программированием, зависит от инструмента визуального программирования. С одной стороны, инструмент почти полностью защищает программиста от разрыва между человеческим мышлением и компьютерами, перемещающими биты по памяти.
Например, чтобы создать список дел в инструменте визуального программирования, программист рисует поток приложения. Результирующая блок-схема описывает экраны, взаимодействия пользователей и то, что происходит с данными на каждом этапе. Затем инструмент превращает это в программное обеспечение.
Текстовые языки программирования полностью сосредоточены на реализации — это точные шаги, которые компьютер должен предпринять, чтобы создать продукт, который мы хотим предоставить пользователю. Конечно, языки более высокого уровня и современные фреймворки дают нам удобные ярлыки. Но задача разработчика — перевести человеческие потребности в процессы, которые соответствуют ограниченным возможностям компьютера.
Визуального программирование следуют тем же процессам и парадигмам, что и текстовое программирование. Представьте, что вы рисуете класс и его связь с объектами, которые вы создаете, а не печатаете все это в текстовом редакторе. Все это звучит здорово! Но, спросите вы, где все визуальные программисты? Почему мы все еще пишем код вручную? Чтобы понять почему, давайте поймем истоки визуального программирования.
Рождение блок-схемы как прообраза визуального программирования
Начало 20-го века было временем утопических усилий по продвижению человечества вперед. Бурно развивалось производство и это вызвало необходимость документирования технологических процессов. В результате мы получили схему технологического процесса.
блок-схема
То, что станет современной блок-схемой, дало нам визуальный язык для описания процессов. На протяжении тысячелетий люди использовали диаграммы для передачи сложных идей. Но этот формализованный язык быстро распространился, чтобы стать стандартизированным в промышленности.
В 1949 году пионеры информатики Герман Гольдстайн и Джон фон Нейман стали первыми, кто применил блок-схемы для описания компьютерных программ, работая на компьютере ENIAC. Такой визуальный язык был необходим, когда программирование было вопросом правильной установки тысяч десятипозиционных переключателей кольцевого счетчика.
ЭНИАК
По мере развития вычислительной техники в последующие годы ученые впервые использовали языки ассемблера. Затем они перешли на языки более высокого уровня, такие как FORTRAN и COBOL, которые задают стандарты для языков, которые мы используем и сегодня. В каком-то смысле каждый новый язык был одним и тем же.
Роль программиста состояла в том, чтобы разбить проблемы человеческого масштаба на алгоритмы, способные работать на компьютерном оборудовании. Алгоритмы принято было рисовать в виде блок-схем, где каждый элемент блок-схемы мог включать в себя отдельные большие блоки программ. В связи с ограниченными возможностями компьютеров графическое программирование не получило большого развития.
Визуальное программирование в современности
Рост мощности компьютерного оборудования позволил программному обеспечению решать все более сложные проблемы. Эта возросшая сложность привела к некоторому изменению роли визуального программирования и текстового программирования. Простую систему управления персоналом или технологическим процессом легко представить визуально.
В 1990-е годы визуальное программирование разделилось на три ветви, каждая из которых занималась определенной проблемной областью:
Не сегодняшний день есть много языков, которые позволяют программировать визуально. Как правило, визуальные языки программирования включают в себя:
Визуальное программирование критикуют за то, что оно делает программы игрушечными. Также количество визуальных элементов, которые могут быть показаны на экране одновременно ограничено. Предел Дойча указывает, что может быть показано примерно 50 элементов.
Поэтому нет возможности писать очень сложные и разветвленные программы. Но программирование развивается и есть надежда, что визуальные языки также могут решать проблемы, как и текстовые.
Образовательные среды визуального программирования
Визуальное программирование Scratch или Lego активно используются в системах образования. Проект Lego Mindstorms предлагает визуальный язык программирования, основанный на LabVIEW, для взаимодействия с программируемыми блоками Lego.
Scratch
Рассмотрим более подробно программируемые блоки Lego EV3. Блоки находятся в нижней части окна среды программирования Lego. Эта группа блоков носит название палитра блоков. Всего есть шесть типов блоков у которых для удобства в верхней части расположена полоса разного цвета:
На начальном этапе изучения Lego EV3 используются в основном блоки действия, управления операторами и блоки датчиков. Остальные типы блоков используются для сложных проектов, для конкурсов и соревнований.
Визуальное программирование — будущее программистов?
Реферат «Основы визуального программирования»
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
педагогический УНИВЕРСИТЕТ имени М. Е. евсевьева»
Кафедра информатики и вычислительной техники
ОСНОВЫ ВИЗУАЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Направление подготовки 44.03.05 Педагогическое образование.
Профиль Математика. Информатика
канд. физ.-мат. наук, доцент__________________________Т. В. Кормилицына
Средствами визуального программирования обычно решают задачи построения пользовательского интерфейса и упрощения разработки приложения путем замены метода «написания программы» на метод конструирования.
Концепция визуального программирования реализована во многих современных средах разработки программных систем. Все ведущие фирмы, создающие средства для программирования и конструирования имеют системы, поддерживающие технологию визуального программирования.
Основы визуального программирования
Сегодня принято визуализировать интерфейсы программного обеспечения. Визуализация снимает проблемы «общения» пользователем с программным продуктом. Графические изображения на элементах управления позволяют пользователю интуитивно разбираться в назначении этих элементов.
Возможно, именно наличие визуальных средств построения интерфейсов в таких языках, как Microsoft Visual Basic и Delphi, а также создаваемые с помощью этих языков визуальные программные интерфейсы, закрепили за ними термин «визуальное программирование». Безусловно, существует много других аналогичных продуктов (Visual C++, Borland C++ начиная с версии 4, Symantec Visual Cafe, C++ Builder и др.), но они не смогли завоевать такой популярности, как Visual Basic и Delphi. Именно благодаря Visual Basic, мир узнал о возможности визуального построения интерфейсов программ для Windows.
В Visual Basic и Delphi выполняется визуальное построение интерфейса программы, но не самого кода. Определяющими элементами процесса визуализации являются:
Визуализируемой моделью в Visual Basic и Delphi является окно (форма, диалог) Windows, а не код программы.
Обычной практикой является визуализация работы с элементами интерфейса, когда в качестве объектов визуализации рассматриваются визуальные компоненты, из которых состоят формы (окна и диалоги) интерфейса программы. Но и операторы программы можно рассматривать как объекты визуализации. В этом случае параметры операторов и функций программы можно настраивать при помощи окна свойств (PropertyBox), а сами операторы и функции хранится в списковой форме (табличной форме).
Рис.8.1 . Визуализация разработки кода программы
Рис.8.2. Средства визуального программирования
Другим примером визуализации создания кода программы может служить процесс создания макро программ в Microsoft Excel (рис.8.3).
Рис.8.3. Диалог MS Excel при автоматической записи действий пользователя
Визуализируемой моделью в данном случае является рабочий лист Excel, в котором программист выполняет действия по обработке данных. Программный код пишется автоматически в фоновом режиме, при этом происходит описание в операторах языка VBA (Visual Basic for Application) всех визуальных действий пользователя.
Окно свойств Properties присутствуют, но не в самом рабочем листе, а в среде VBA (рис.8.4). Окно инструментов при выборе объекта Module выключается, но в случае редактирования программного кода для каждого программного объекта появляется раскрывающийся список со свойствами, методами и событиями, т.е. в каждой строке записи макроса в отдельности имеется возможность выбора или смены текущей команды макроса.
Пример получаемой программы, вызов которой в рабочем листе Excel можно организовать по командной кнопке или непосредственно по имени записанного макроса, приведен на рис.8.4.
Рис.8.4. Результат автоматической записи программного кода как протокола действий пользователя
Применение визуального программирования при построении интерфейса приложения в Visual Studio.Net
Рис.8.5. Визуальное программирование средствами Visual Studio.NET
Методы элементов программируются пользователем «вручную», но и тут имеются визуальные помощники: после двойного щелчка по элементу управления в конструкторе автоматически открывается окно редактора кода и автоматически пишется заголовок процедуры обработки события. Боле того, после набора имени объекта автоматически появляется список свойств и методов объекта (рис.8.6). Таким образом, процесс написания программного кода также частично визуализирован.
Рис.8.6. Визуализация свойств и методов объекта
Кроме элементов управления, как правило, в интерфейсе приложения присутствуют и другие стандартные компоненты, реализация которых также поддержана средствами визуального программирования, например, стандартные диалоговые окна.
Рис.8.7. Пример стандартного диалога
Рис.8.8. Программирование стандартных элементов средствами Visual Studio
Концепция.NET Framework и Visual Studio.NET предоставляют в распоряжение программистов огромную библиотеку объектов, ускоряющую процесс разработки приложений. Многие объекты в этой библиотеке имеют визуальное представление и дают возможность назначения свойств объекта в режиме конструирования с помощью окна Properties или диалогов с мастером-построителем.
Визуальное программирование предусматривает создание приложений с помощью наглядных средств.
Средства визуального программирования обычно решают задачи построения пользовательского интерфейса и упрощения разработки приложения путем замены метода «написания программы» на метод конструирования.
Визуальное программирование обладает достоинством наглядного представления информации и гораздо лучше соответствует природе человеческого восприятия, чем методы традиционного, текстового программирования. Однако практически все визуальные средства нуждаются в дополнении функциями, которые не могут быть представлены в виде графических конструкций и требуют текстового выражения.
Концепция визуального программирования реализована во многих современных средах разработки программных систем. Все ведущие фирмы, создающие средства для программирования и конструирования имеют системы, поддерживающие технологию визуального программирования.
Тема 8.Основы визуального программирования
Цель
Познакомиться с принципами и основами технологии визуального программирования.
Задачи
Оглавление
Средствами визуального программирования обычно решают задачи построения пользовательского интерфейса и упрощения разработки приложения путем замены метода «написания программы» на метод конструирования.
Концепция визуального программирования реализована во многих современных средах разработки программных систем. Все ведущие фирмы, создающие средства для программирования и конструирования имеют системы, поддерживающие технологию визуального программирования.
Так, например, фирма IBM наиболее полно реализовала концепцию визуального программирования в среде VisualAge Smalltalk.
VisualAge представляет собой объектно-ориентированное средство разработки, включающее набор визуальных интерактивных инструментов, библиотеку готовых компонент и набор средств для построения клиент-серверной среды.
Поддержка графического интерфейса, предоставляемая готовыми компонентами, отвечает CUA (Common User Access) спецификациям и содержит ряд расширений для организации гибкого ввода-вывода в сложных формах и таблицах. Библиотека готовых компонент предоставляет также поддержку устройств мультимедиа, коммуникаций через протоколы APPC, TCP/IP, NetBIOS, программных интерфейсов CICS External Call Interface, EHLLAPI, Message Queue Interface (MQI), работу с реляционными базами данных семейств DB2, Oracle, Sybase и многое другое.
Фирма Microsoft, разрабатывая концепцию.NET Framework, создала Visual Studio.NET Enterprise Architect 2003, в которой реализовала все последние достижения в области программирования и в частности, в технологии визуального программирования.
Фирма Borland Software Corporation является первой компанией, открывшей независимый путь к.NET с Delphi 7, межплатформенной средой быстрой разработки приложений (RAD) для платформы Windows. Характерной чертой Delphi 7 является возможность разработки и развертывания корпоративных приложений. Это позволяет разработчикам создавать корпоративные приложения, от концепции к готовому продукту, еще быстрее с использованием нового UML™-дизайнера и технологии Model Driven Architecture™ (MDA™).
Мы рассмотрели роль и место визуального программирования в области современного программирования. Теперь перейдем к рассмотрению конкретных приемов и методов, относящихся к визуальному программированию. Рассмотрим использование компонентов и приемов визуального программирования в рамках Visual Studio.NET Framework фирмы Microsoft.
Основы визуального программирования
Сегодня принято визуализировать интерфейсы программного обеспечения. Визуализация снимает проблемы «общения» пользователем с программным продуктом. Графические изображения на элементах управления позволяют пользователю интуитивно разбираться в назначении этих элементов.
Возможно, именно наличие визуальных средств построения интерфейсов в таких языках, как Microsoft Visual Basic и Delphi, а также создаваемые с помощью этих языков визуальные программные интерфейсы, закрепили за ними термин «визуальное программирование». Безусловно, существует много других аналогичных продуктов (Visual C++, Borland C++ начиная с версии 4, Symantec Visual Cafe, C++ Builder и др.), но они не смогли завоевать такой популярности, как Visual Basic и Delphi. Именно благодаря Visual Basic, мир узнал о возможности визуального построения интерфейсов программ для Windows.
Визуализируемой моделью в Visual Basic и Delphi является окно (форма, диалог) Windows, а не код программы.
Обычной практикой является визуализация работы с элементами интерфейса, когда в качестве объектов визуализации рассматриваются визуальные компоненты, из которых состоят формы (окна и диалоги) интерфейса программы. Но и операторы программы можно рассматривать как объекты визуализации. В этом случае параметры операторов и функций программы можно настраивать при помощи окна свойств (PropertyBox), а сами операторы и функции хранится в списковой форме (табличной форме).
Рис.8.1. Визуализация разработки кода программы
Рис.8.2. Средства визуального программирования
Другим примером визуализации создания кода программы может служить процесс создания макро программ в Microsoft Excel (рис.8.3).
Рис.8.3. Диалог MS Excel при автоматической записи действий пользователя
Визуализируемой моделью в данном случае является рабочий лист Excel, в котором программист выполняет действия по обработке данных. Программный код пишется автоматически в фоновом режиме, при этом происходит описание в операторах языка VBA (Visual Basic for Application) всех визуальных действий пользователя.
Окно свойств Properties присутствуют, но не в самом рабочем листе, а в среде VBA (рис.8.4). Окно инструментов при выборе объекта Module выключается, но в случае редактирования программного кода для каждого программного объекта появляется раскрывающийся список со свойствами, методами и событиями, т.е. в каждой строке записи макроса в отдельности имеется возможность выбора или смены текущей команды макроса.
Пример получаемой программы, вызов которой в рабочем листе Excel можно организовать по командной кнопке или непосредственно по имени записанного макроса, приведен на рис.8.4.
Рис.8.4. Результат автоматической записи программного кода как протокола действий пользователя
Применение визуального программирования при построении интерфейса приложения в Visual Studio.Net
Рис.8.5. Визуальное программирование средствами Visual Studio.NET
Методы элементов программируются пользователем «вручную», но и тут имеются визуальные помощники: после двойного щелчка по элементу управления в конструкторе автоматически открывается окно редактора кода и автоматически пишется заголовок процедуры обработки события. Боле того, после набора имени объекта автоматически появляется список свойств и методов объекта (рис.8.6). Таким образом, процесс написания программного кода также частично визуализирован.
Рис.8.6. Визуализация свойств и методов объекта
Кроме элементов управления, как правило, в интерфейсе приложения присутствуют и другие стандартные компоненты, реализация которых также поддержана средствами визуального программирования, например, стандартные диалоговые окна.
Рис.8.7. Пример стандартного диалога
Рис.8.8. Программирование стандартных элементов средствами Visual Studio
Концепция.NET Framework и Visual Studio.NET предоставляют в распоряжение программистов огромную библиотеку объектов, ускоряющую процесс разработки приложений. Многие объекты в этой библиотеке имеют визуальное представление и дают возможность назначения свойств объекта в режиме конструирования с помощью окна Properties или диалогов с мастером-построителем.
Выводы
Визуальное программирование предусматривает создание приложений с помощью наглядных средств.
Средства визуального программирования обычно решают задачи построения пользовательского интерфейса и упрощения разработки приложения путем замены метода «написания программы» на метод конструирования.
Визуальное программирование обладает достоинством наглядного представления информации и гораздо лучше соответствует природе человеческого восприятия, чем методы традиционного, текстового программирования. Однако практически все визуальные средства нуждаются в дополнении функциями, которые не могут быть представлены в виде графических конструкций и требуют текстового выражения.
Концепция визуального программирования реализована во многих современных средах разработки программных систем. Все ведущие фирмы, создающие средства для программирования и конструирования имеют системы, поддерживающие технологию визуального программирования.
Понятие визуального программирования
Визуализация – это процесс графического отображения сложных процессов на экране компьютера в виде графических примитивов. Простейший вариант визуализации – линейка прогресса. Визуализировать можно интерфейсы программного обеспечения. Это позволяет упростить «общение» программного продукта с пользователем.
Визуальное программирование – способ создания программы для ЭВМ путём манипулирования графическими объектами вместо написания её текста.
Для визуализации интерфейсов программного обеспечения существует целый ряд специально разработанных элементов интерфейса.
С изобретением визуального программирования, первой ласточкой которого была среда разработки Visual Basic, создание графического пользовательского интерфейса стало под силу даже новичку. В среде Visual Basic можно было быстро создать приложение для операционной системы Windows, в котором были все присущие графическому пользовательскому интерфейсу элементы. Проектирование пользовательского интерфейса упростилось на порядок, однако, для профессиональных программистов язык Basic оказался явно слабоват. Отсутствие в нем контроля типов данных и механизма их расширения оказалось камнем преткновения на пути создания серьезных программ. Аналогичную функциональность предлагают Visual C++, Borland C++ начиная с версии 4, Symantec Visual Cafe, C++ Builder, однако эти среды лишены недостатков Basic.
Все перечисленные среды являются визуализирующими надстройками над обычными языками программирования – например, визуализируемой моделью в Visual Basic и Delphi является окно (форма, диалог) Windows, а не код программы.
Проблему визуализации кода призваны решать графические языки программирования, представителем которых является ДРАКОН. ДРАКОН используется для программирования в ракетно-космической технике и имеет наиболее строгое теоретическое обоснование. Императивная (процедурная) часть языка ДРАКОН опирается на новый метод — двумерное (графическое) структурное программирование. Текстовые управляющие структуры (ключевые слова if, then, else, case, switch, break, while, do, repeat, until, for и т. д.) в двумерном программировании заменяются на управляющую графику.
Слабое место классического структурного программирования и текстового представления алгоритмов и программ заключается в недостатке выразительных средств. Следствием являются ограничения и запреты. В рамках текстового представления управляющих структур устранить эти ограничения и запреты невозможно. По мнению разработчиков языка ДРАКОН, чтобы добиться улучшения, надо перейти к двумерному структурному программированию. Многие ограничения и запреты, неизбежные при текстовом структурном программировании, во многих случаях противоречат здравому смыслу, затрудняют понимание алгоритмов и программ, искажают нормальный ход человеческой мысли. Шампур-метод и язык ДРАКОН устраняют этот недостаток.
ДРАКОН использует два типа элементов: графические фигуры (иконы) и текстовые надписи, расположенные внутри или снаружи икон (текстоэлементы). Таким образом, ДРАКОН имеет два синтаксиса: графический и текстовый. Графический (визуальный) синтаксис охватывает алфавит икон, правила их размещения в поле чертежа и правила связи икон с помощью соединительных линий. Текстовый синтаксис задает алфавит символов, правила их комбинирования и привязку к иконам (привязка необходима потому, что внутри разных икон используются разные типы выражений). В качестве текстовой части может использоваться синтаксис любого из невизуальных языков (С, Java и др.), т.е. ДРАКОН образовывает семейство языков с единым графическим синтаксисом и текстовым синтаксисом, приспособленным под конкретные задачи.
Понятие шампура относится к графическому синтаксису. Шампур – вертикальная линия, соединяющая икону «заголовок» и икону «конец». Между этими иконами обычно помещается несколько других икон. Все они, словно кусочки мяса, оказываются нанизанными на шампур.
Правило шампура: выход иконы «заголовок» и вход иконы «конец» должны лежать на одной вертикали. Если это правило выполняется, дракон-схема становится более упорядоченной, эргономичной, легкой для чтения. И наоборот, нарушение данного правила делает схему корявой, изломанной, неудобной для глаза.
Инструментальные средства визуального компонентного программирования.
Современные библиотеки компонентов
Визуальные средства разработки — как правило, под ними подразумевают средства проектирования интерфейсов или какую-либо CASE-систему для быстрой разработки приложений или SCADA-систему для программирования микроконтроллеров.
С начала 90-х годов начинается история визуального программирования, когда простота и удобство использования программных средств стала преобладать над запутанностью кода и его конструкций, которые создаются программистами высокого уровня.
Действительно, зачем снова и снова начинать каждую программу с создания ее интерфейса, написания собственных обработчиков событий и так далее. Ведь основным в любой программе является достижение хорошего результата, качественно и эффективно запрограммировать алгоритм, отводя основную часть времени структуре программы. Благодаря этому и начали появляться программные пакеты для быстрой разработки программ.
Пожалуй, самыми известными средствами визуального программирования являются Visual Studio от Microsoft, а также Delphi и C++ Builder от Borland. Что ж, остановимся на них чуть подробнее.
Borland Delphi и C++ Builder
Среда Delphi появилась на свет в конце 1995 года. И с каждым годом выходят ее новые версии, в которых постоянно реализуются новые компоненты, мастера и модули, которые в свою очередь оснащают программистов все новыми возможностями. Delphi хорошо подходит для создания как простых приложений, создание которых занимает 2-3 часа, так и для мощных корпоративных проектов, работать в которых могут от десятков до сотен пользователей.
VCL (Visual Component Library) – является довольно богатой библиотекой готовых компонентов, причем она постоянно расширяется с выходом каждой новой версии продукта.
Borland C++ использует такую же библиотеку компонентов, однако разница заключается в том, что в C++ Builder пишут на языке C++, а в Delphi используется объектно-ориентированный Паскаль.
Microsoft Visual Studio
История Visual Studio начинается с 1997 года. Это довольно ценный набор инструментов для программиста. Visual Studio был создан разработчиками корпорации Microsoft.
Microsoft разработали свою модель компонентов MFL (Microsoft Foundation Library), которая является конкурентом модели VCL, которая используется в Delphi и Builder.
О Visual Studio можно говорить как о полнофункциональном наборе продуктов для разработки и программирования в Windows. Visual Studio может использоваться для создания обычных, традиционных клиентских приложений, так и для интернет-приложений. По возможностям Visual Studio ничем не уступает продуктам Borland. Однако каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. И для каждого программиста они индивидуальны. Кому-то важна VCL с богатым выбором функционала, а для кого-то – быстродействующая и мощная MFC.
Понятие расширяемой программы и расширяемого программирования. Принципы расширяемого программирования. Применение методологии объектно-ориентированного программирования для построения расширяемых программ. Языки программирования Никлауса Вирта: Oberon, Component Pascal.
Понятие расширяемой программы и расширяемого программирования
Расширяемое программирование – возможность конструирования таких иерархий модулей, когда каждый модуль добавляет новую функциональность в систему. Другие модули изменяться не должны, их даже не нужно перекомпилировать.