Блинков Ю.А., Месянжин В.В. (сост) Основы объектно-ориетнированного программирования. Саратовский Государственный университет, механико-математический факультет

Подождите немного. Документ загружается.

объектной технологии. Хотя в изложении и используется нотация языка программирования Python,

данный курс не является учебником по программированию на Python или каком либо конкретном

языке программирования. Он дает фундаментальное описание объектной технологии разработки и в

равной степени полезна всем, кто создает программные системы в объектном стиле независимо от

того, в какой рабочей среде и на каком языке программирования эти системы создаются. Курс лекций

в первую очередь адресуется будущим профессионалам, создающим качественный программный

продукт.

Практическое задание содержит варианты заданий и пример решения.

В первом разделе рассматривается качество ПО. Качество - это цель инженерной деятельности;

построение качественного ПО (software) - цель программной инженерии (software engineering). В

данном пособии рассматриваются средства и технические приемы, позволяющие значительно улуч-

шить качество ПО. Прежде чем приступить к изучению этих средств и приемов, следует хорошо

представлять цель. Качество ПО лучше всего описывается комбинацией ряда факторов.

Критериям объектной ориентации посвящена следующая глава. Здесь будет дано лаконичное по-

яснение того, что делает систему объектно-ориентированной.

В четвертом разделе будут рассмотрены требования к разработке программного продукта. Буде

построен переход от понятия модуля к объектной технологии.

В пятом разделе будут рассмотрены некоторые из проблем, направленных на широкомасштабное

внедрение повторного использования программных компонентов.

Расширяемость, возможность повторного использования и надежность требуют выполнения ряда

условий, определенных в предыдущих разделах. Для их достижения требуется систематический

метод декомпозиции системы на модули. В этой разделе представлены основные элементы такого

метода, основанного на простой идее: строить каждый модуль на базе некоторого типа объектов.

Здесь эта идея объясняется, логически обосновывается и из нее выводятся некоторые следствия.

Чтобы объекты играли лидирующую роль в архитектуре ПО, нужно их адекватно описывать. В

седьмом разделе показывается, как это делать на примере абстрактных типов данных.

В восьмом разделе делается переход от теоретической основы ОО-подхода - абстрактного типы

данных к классам.

Следующий раздел посвящен экземплярам классов, которые называются объектами. Объекты фор-

мируют объекты модель ОО-вычислений времени выполнения. Будут также рассмотрены некоторые

аспектам реализации.

Факторы качества - повторное использование, расширяемость, совместимость - не должны до-

стигаться ценой надежности (корректность и устойчивость). В десятом разделе рассматривается

концепция надежности.

В случае нарушения контракта стандартным средством ОО-технологии является обработка исклю-

чений. В этом разделе представлена технология исключений и ее применение.

В двенадцатом разделе рассмотрено одна из главных ОО-технологий – наследование. Почти всегда

новые программы являются расширениями предыдущих разработок, лучший способ создания нового

- это подражание старым образцам, их уточнение и комбинирование.

Полноценное применение наследования требует важного расширения этого механизма. Множе-

ственное наследование рассматривается в тринадцатом разделе.

В следуюшей главе рассматривается техника наследования. Наследование - ключевая составляю-

щая ОО-подхода к повторному использованию и расширяемости.

Эффективное применение объектной технологии требует четкого описания в тексте системы типов

всех объектов, с которыми она работает на этапе выполнения. Это правило, известное как статиче-

ская типизация (static typing), делает наше ПО: более надежным, позволяя компилятору и другим

инструментальным средствам устранять несоответствия прежде, чем они смогут нанести вред; более

понятным, обеспечивая точной информацией читателей: авторов клиентских систем и тех, кто будет

сопровождать систему; более эффективным, поскольку информация о типах данных позволит ком-

пилятору сгенерировать оптимальный код. Хотя вопросами типизации данных активно занимались и

вне объектной среды, да и сама статическая типизация применяется в языках, не поддерживающих

ООП, особенно ярко эти идеи проявили себя именно при объектном подходе, во многом основанном

на понятии типа, которое, сливаясь с понятием модуля, образует базовую ОО-конструкцию - класс.

Этому посвящена пятнадцатый раздел.

Локальных знаний не достаточно - компонентам ПО необходима глобальная информация: разде-

ляемые данные, общее окно для вывода ошибок, шлюз для подключения к базе данных или сети. В

классическом подходе достаточно объявить такой объект глобальной переменной главной програм-

мы. В ОО-системах нет ни главной программы, ни глобальных переменных. Но разделяемые (shared)

объекты по-прежнему нужны. Этим разделом заканчивается пособие.

Практическое задание

0.1 Оценка

Для получения зачета по практике (оценка ’3’) необходимо полностью владеть кодом примера реше-

ния задачи «Телефонный справочник» и для своей предметной области разработать и описать

• Первоначальная постановка задачи

– Диаграмму прецедентов.

– Структуру классов.

• Развитие постановки задачи

– Диаграмму прецедентов.

– Структуру классов.

Для получения по практике оценки ’4’, в дополнении к зачету по практике, необходимо сделать

реализацию первоначальной постановки задачи и развития постановки задачи в объеме примера

«Телефонный справочник».

Для получения по практике оценки ’5’ необходимо реализовать набор запросов предоставляемых

преподавателем.

В следующем семестре такие же «Описания предметной области» будут использованы на практи-

ческих занятиях за курсом “Базы данных”.

0.2 Пример решения задачи «Телефонный справочник»

0.2.1 Описание предметной области

Вашей задачей является создание телефонного справочника организации.

Организация имеет различные подразделения. Каждое из них может иметь собственные подотде-

лы. Один сотрудник может иметь несколько телефонных номеров и, наоборот, один телефон могут

иметь несколько сотрудников. Необходимо создать справочник для поиска по подразделениям (под-

отделам), сотрудникам и телефонам.

Классы объектов

Сотрудники (Фамилия, Имя, Отчество).

Подразделения (Наименование, Сотрудники, Подотделы).

Типы телефонов (Наименование).

Телефоны (Телефон, Типа телефона, Сотрудник).

Развитие постановки задачи

Нужно учесть, что один сотрудник может работать в разных подразделениях. Например сотрудники в

подразделении «ответственные за пожарную безопасность» работают и в других подразделениях (по

основному месту работы).

0.2.2 Первоначальная постановка задачи

Диаграмма прецедентов содержит только один прецедент “Поиск в телефонном справочнике”. Поиск

должен осуществляться по подразделениям (подотделам), сотрудникам и телефонам.

Диаграмма классов значительно сложнее.

Класс Collaborator имеет атрибуты:

code — код сотрудника, это необходимо при одинаковых “ФИО” сотрудников или, например, при

изменении фамилии сотрудника;

family — фамилия;

name — имя;

patronym — отчество.

Операции класса это:

__init__ — конструктор класса, в данном случае он необходим поскольку его атрибуты нужно

инициализировать;

__hash__ — определение этой функции позволяет использовать объект класса в качестве элемента

словарей и множеств;

__eq__ — поскольку хэш представляет отображение элементов некоторого множества в конечное

множество чисел, обычно это числа умещающиеся в машинное слово, то необходимо разрешать

так называемые коллизии. В случае коллизии два разных объекта имеют одинаковое значение

функции __hash__ и __eq__ позволяет различить эти объекты.

Подразделения представлены классом Subdivision, который имеет следующие атрибуты:

name — название подразделения;

collaborators — множество его сотрудников;

subdivisions — множество его собственных подразделений.

Операции класса это также состоят из конструктора, операций __hash__ и __eq__ поскольку под-

разделение может быть в качестве элемента множества subdivisions, а также других операций:

__iter__ — итератор для просмотра всех сотрудников подразделения, включая и сотрудников его

собственных подразделений;

add — для добавления сотрудника к подразделению;

addSubdivision — для добавления к подразделению другого подразделения в качестве его собствен-

ного подразделения;

iterSubdivision — итератор для просмотра его собственных подразделений.

Оставшиеся элементы диаграммы классов могут быть описаны кратко. TelephoneType определяется

своим названием. TelephoneTypes представляет собой множество из объектов класса TelephoneType.

Класс Telephone состоит из номера и его типа. Телефоны содержаться в множестве задаваемым

классом Telephones. Телефонный справочник содержит TelephoneRecord ссылающийся на телефоны

и подразделения.

Рассмотрим реализацию телефонного справочника . Для усвоения использованного ниже мате-

риала необходимо усвоить 1-4 лекции и часть лекции 7 курса “Учебный курс - Язык программиро-

вания Python” [

3] Сузи Романа Арвиевича.

1 # -*- coding: utf-8 -*-

3 """