otvety (Билеты и ответы по Информатике за 11-й класс), страница 2

Вопрос 2

Объектно-ориентированный подход в информационных технологиях.

Инкапсуляцией называется объединение в объекте его свойств и возможных над ним операций (методов).

Инкапсуляция. Объект, с одной стороны, обладает определенными свойствами, которые характеризуют его состояние в данный момент времени, а, с другой стороны, над ним возможны операции, которые приводят к изменению этих свойств.

Объектно-ориентированный подход позволяет объединить статическую модель, описывающую свойства объекта и динамическую модель, описывающую их изменения.

При этом подходе доступ к изменению свойств объекта возможен только через принадлежащие этому объекту методы. Методы «окружают» свойства объекта; говорят, что свойства «инкапсулированы» в объект.

Таким образом, в объектно-ориентированном программировании центральное место занимают объекты, которые объединяют в одно целое (инкапсулируют) свойства объекта и возможные над ним операции (методы).

Если говорить образно, то объекты—это существительные. Объектом являются, например, графический примитив Окружность. Свойства объекта, т.е. его качества и характеристики (например, координаты, цвет, радиус)-это прилагательные. Методы объекта, т.е. набор операций, которой он может выполнять (например, переместить, изменить цвет)-это глаголы объекты, инкапсулирующие одинаковый перечень свойств операций, объединяются в классы. Каждый отдельный объект является экземпляром класса. Экземпляры класса могут иметь отличающиеся значение свойств.

Например, файловая система компьютера может содержать сотни и тысячи файлов. Все файлы обладают одним и тем же набором свойств (имя, положение в файловой системе и др.) и операций (переименование, перемещение или копирование и др.) и образуют класс объектов файлы.

Каждый отдельный файл является экземпляром этого класса и имеет конкретные значения свойств (имя, местоположение и др.)

Наследование определяет отношение между классами, объекты класса- потомок обладают всеми свойствами и операциями объектов класса- родитель.

Наследование. В векторных графических редакторах изображение строится из графических примитивов (точка, линия, окружность др.).

Свойства операции (методы)

Координаты (x, y) перемещение

Цвет изменение цвета

Одним из графических примитивов является класс объектов точка. В классе точка каждый объект обладает определенными свойствами (координаты, цвет), над которыми возможны соответствующие операции (перемещение, изменение цвета). Класс объектов точка можно задать таблицей,

Из класса объектов точка можно получить новые класс объектов окружность, добавив новое свойство радиус и операцию изменения радиуса.

Все объекты класса Окружность наследуют свойства и операции класса .Точка называется класс-родитель, а класс Окружность – класс-потомок.

Полиморфизм в переводе с греческого означает «много форм» .одна и та же операция над объектами различных классов может выполняться различными методами.

Полиморфизм. Часто встречается ситуация, когда над объектами различных классов можно совершать одинаковые операции.

Так, в рассмотренном выше примере над объектами различных классов Точка и Окружность можно совершать одну и ту же операцию Переместить.

Для большинства классов объектов в среде Windows &Office (папки, документы, символы и др.) также характерен набор одних и тех же операций ( переименование, перемещение, копирование, удаление и т. д..).Такое единообразие очень удобно для пользователя.

Однако очевидно, что механизмы реализации этих операций неодинаковы для различных классов/.Например, для копирования папки необходимо совершить последовательность действий по изменению файловой системы, а для копирования символа внести изменения в документ. Эти операции будут выполняться различными программами, которые имеются, соответственно, в операционной системе Windows и в текстовом редакторе Word/

Таким образом реализуется полиморфизм, т. е. возможность проведения одних и тех же операций над объектами, принадлежащими различным классам, при сохранении индивидуальных методов их реализации для каждого класса.

Практическая реализация объектно-ориентированного подхода будет рассмотрена при изучении технологии объектно-ориентированного программирования на языке Visual Basic

Объектно-ориентированные языки програмирования.

Объектно-ориентированное програмирование является в настоящее время наиболее популярной технологией программирования. Объектно-ориентированное прогамирование является развитием технологии структурного программирования, однако имеет свои характерные черты.

Основной единицей в объектно-ориентированном программировании является объект, который заключает в себе, инкапсулирует как описывающие его данные (свойства), так и средства обработки этих данных (методы).

Объектно-ориентированное программироние по своей сути – это создание, приложений из объектов, подобно тому, как из блоков и различных деталей строятся дома. Одни объекты приходится полностью создавать самостоятельно, тогда как другие можно позаимствовать в готовом виде из разнообразных библиотек.

Важное место в технологии объектно-ориентированного программирования занимает событие. В качестве событий могут рассматриваться щелчок кнопкой мыши на объекте, нажатие определенной клавиши, открытие документа и т.д. В качестве реакции на события вызывает определенная процедура, которая может изменить свойства объекта, вызывать его методы и т.д.

В системах объектно-ориентированного программирования обычно используется графический интерфейс, который позволяет визуализировать процесс программирования. Появляется возможность создавать объекты, задавать им свойства и поведение с помощью мыши.

Наиболее распространенными системами объектно-ориентированного визуального программирования являются Microsoft Visual Basic и Borland Delphi.

В среде Windows &Office в качестве программных объектов могут выступать приложения, документы и т.д. Каждый из этих объектов может является исполнителем алгоритмов. Команды объекту (исполнителю) могут дать либо другие объекты, функционирующие в данной системе, либо пользователь компьютера.

Для того чтобы объект в среде Windows &Office (например, приложение Word) мог автоматически выполнить алгоритм, необходимо записать его на том формальном языке, который этот объект «понимает». Таким языком является язык программирования Visual Basic for Application (VBA), который является ядром объектно-ориентированного языка программирования Visual Basic.

Объекты и их свойства

Объекты, обладающие одинаковыми наборами свойств и методов, образуют класс объектов. Так, в приложении Word существует класс объектов документ (Documents), который обладает такими свойствами как имя (Name), местоположением (File Name) и др. Объекты этого класса обладают также к определенным набором методов, например, открытие документа, печать документа, сохранение документа и т.д.

Класс объектов может содержать множество различных документов (экземпляров класса), каждый из которых имеет свое имя. Например, один из документов может иметь имя Проба. Doc

Объекты в приложении образуют некоторую иерархию. На вершине иерархии объектов находится приложение. Так, иерархия объектов приложения Word включает в себя следующие объекты, приложение, документ, фрагмент документа, символ и др.

Полная ссылка на объект состоит из ряда имен вложенных последовательно друг друга объектов. Разделителями имен объектов в этом раду являются точки, ряд начинается с объекта наиболее высокого уровня. Например, ссылка на документ проба. Doc в приложении Word будет выглядеть следующим образом,

Application. Documents («Проба. Doc»)

Однако делать каждый раз полную ссылку на объект необязательно. Ссылку на объект можно опускать, если этот объект является активным. Например, если приложение Word активно, достаточно сделать относительную ссылку на сам документ, documents («проба. doc»).

Билет 2

Вопрос 1

Информация и управление. Замкнутые и разомкнутые системы управления, назначения обратной связи.

1. в 1948 г. в США вышла книга американского математика Норберта Винера (кибернетика, или упровление и связь в животном и машине), которая провозгласила рождение новой науке – кибернетики. Не случайно время появления этого научного направления совпало с созданием первых ЭВМ. Н. Винер прадвидел, что использование ЭВМ для упровления станет одним из важнейших их приложений, а для этого потребуются глубоки теоретический анализ самого процеса упровления. С позиции кивернетики взаимо действие между упровляющим и упровляемым объектами рассматривается с информационной точки зрения. С этой позиции оказалось, что самые разнообразные процессы управления происходят сходным образом, подчиняются одним и тем же принципам.

Обсудим, что такое управленис с кибернетической точки зрения.

УПРАВЛЕНИЕ- это есть целенаправленное воздействие управляющего объекта на объект управления, осуществляемое для организации функционирования объекта управления по заданной программе.

Простейшая ситуация- два объеекта: один- управляющий, другой –управляемый. Например, человек и телевизор, хозяин и собака, светофор и автомобиль. В первом приближении взаимодйствие между такими объектами можно описать следующей схемой:

Управляющий объект

Управляемый объект

Управляющее воздействие

В приведенных программах управляющее воздействие производится в разной форме: человек нажимает клавишу или поворачивает ручку управления телевизором, хозяин голосом подает собаке команду, светофор разными цветами управляет движением автомобилей на перекрестке.

С кибернетической точки зрения все варианты управляющих воздействий следует рассматривать как управляющую информацию, передаваемую в форме команд. В примере с телевизором через технические средства управления передаются команды типа (включить – выключить), (переключить канал). Хозяин передает собаке команды голосом. Световые сигналы светофора шофер воспринимает как команды.

В данном выше определении сказано, что управление есть целенаправленный процесс, команды отдаются не случайным образом, а с вполне определенной целью. В простейшем случае цель может быть достигнута после выполнения одной команды. Для достижения более сложной цели бывает необходимо выполнить последовательность (серию) команд. Последовательность команд, приводящая к заранее поставленной цели, называется алгоритмом. В приведенных выше примерах телевизор, собака, автомобиль являются исполнителями алгоритма, направленных на вполне конкретные цели (посмотреть интересующую передачу, выполнить определенных задание хозяина, благоприятно проехать перекресток).

Итак, мы видим, что кибернетический подход объединяет как материальные, так и информационные процессы, в которых имеет место управление.

Если внимательно обдумать рассматриваемые примеры, то приходишь к выводу, что строго в соответствии со схемой на рис. 1 работает только система (светофор- автомобили). Светофор (не глядя) управляет движением машин, не обращая внимание на обстановку на перекрестке. Совсем иначе протекает процесс управлением телевизором или собакой. Прежде чем отдать очередную команду, человек смотрит на состояние объекта управления, на результат выполнения предыдущей команды. Если он не нашел нужную передачу на данном канале, то переключит телевизор на следующий канал; если собака не выполнила команду (лежать) хозяин повторит эту команду. Из этих примеров можно сделать вывод, что управляющий не только отдает команды, но и принимает информацию от объекта управления о его состоянии. Этот процесс называется обратной связью.

Обратная связь – это процесс передачи информации о состоянии объекта управления к управляющему объекту.

Управляющее воздействие

Управляющий объект

Управляемый объект

Управлению с обратной связью соответствует следующая схема:

Системы управления с обратной связью называются замкнутыми системами управления, а системы управления, не имеющие корректирующей обратной связи, - разомкнутыми.

В варианте управления без обратной связи алгоритм может представлять собой только однозначную последовательность команд. Например, алгоритм работы светофора:

Красный –желтый –зеленый –красный – желтый –зеленый и т. д.

Такой алгоритм является линейным, или последовательным.

При наличии обратной связи алгоритм может быть более гибким, допускающий альтернативы и повторения. При этом сам управляющий должен быть достаточно (интеллектуальным) для того, чтобы, получив информацию по обратной связи, проанализировать ее и принять решение о следующей команде. Во всех случаях, где управляющим является человек, это условие выполнено.