Фадюшин С.Г. Компьютерные технологии в судовождении

Подождите немного. Документ загружается.

Федеральное агентство морского и речного транспорта РФ

Морской государственный университет им. адм. Г. И. Невельского

С. Г. Фадюшин

КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СУДОВОЖДЕНИИ

Часть 2

Учебное пособие

Рекомендовано методическим советом

Морского государственного университета

в качестве учебного пособия

для специальности 240200 «Судовождение»

Владивосток

2005

УДК 656.61 + 639.2.053

Фадюшин С. Г. Компьютерные технологии в судовождении: Учеб.

пособие. Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2005. 79 с.

Рассматриваются основные принципы решения задач судовождения на

персональных компьютерах с использованием таких пакетов программ, как Mi-

crosoft Access, Easy Trace; языка программирования Visual Basic и языка разметки

гипертекста HTML. Материал излагается в виде лекций и поясняется на примере

программы-приложения ЭКС «Кадет». Пособие завершается заданиями на прак-

тические занятия.

Предназначено для курсантов и студентов специальности 240200 «Судовож-

дение» и судоводителей морского флота.

Ил. 11, табл. 2, прил. 2, библиогр. 20 назв.

Рецензенты:

А. Н. Солодянкин, канд. техн. наук, доцент

кафедры судовождения ДВГТРУ;

Е. Н. Бакланов, начальник УТЦ кафедры

АПС и ТСС ДВГТРУ

Фадюшин С. Г., 2005

Морской государственный университет

им. адм. Г. И. Невельского, 2005

ПРЕДИСЛОВИЕ

Техническая культура современного производства, использование

высоких технологий на базе персональных электронных вычисли-

тельных машин (ПЭВМ) остро потребовали от инженера компьютер-

ную грамотность и умение решать с помощью ПЭВМ различные про-

изводственные задачи.

С появлением ПЭВМ возникла человеко-компьютерная система

практически с неограниченными возможностями. Однако решение

технических задач в рамках этой системы, например, задач навигации

с помощью электронных картографических систем, требует тщатель-

ной предварительной подготовки и творческого подхода. В этой связи

начали разрабатываться специальные технологии, в том числе и в су-

довождении. Так появились компьютерные технологии в судовожде-

нии, и назрела необходимость обучения курсантов и студентов по но-

вой дисциплине «Компьютерные технологии в судовождении».

Настоящее учебное пособие является продолжением одноимѐнно-

го пособия «Компьютерные технологии в судовождении. Часть 1»

[20], где в основном рассматривается работа с текстовыми судовыми

документами на компьютере. В этом учебном пособии основное вни-

мание уделено вопросам использования готовых программ и разра-

ботки программ-приложений для решения задач из области навига-

ции.

При работе над учебным пособием учитывались следующие ас-

пекты развития информационных технологий:

Основой компьютерных технологий является язык программи-

рования. Для компьютерных технологий в судовождении таким

языком может служить Basic. В учебном пособии рассматрива-

ется одна из современных разновидностей этого языка Visual

Basic.

К настоящему времени накоплен огромный объѐм информации

по судовождению в электронном виде, и для его хранения и пе-

реработки нужны базы данных. В этой работе рассматривается

база данных Access.

На сегодняшний день актуальным вопросом в судовождении

является разработка электронных навигационных карт. В учеб-

ном пособии этому вопросу также уделено внимание.

Бурное развитие Internet привело к широкому применению для

информационного обмена технологии World Wide Web. Ин-

формация играет важную роль для обеспечения безопасности

плавания судна. Вот почему один из разделов настоящего

учебного пособия посвящѐн Web-технологии.

Современные морские суда представляют собой сложные техни-

ческие системы. Решить многие задачи, связанные с расчетом и про-

ектированием процессов управления судном, можно только используя

персональный компьютер, математические модели этих процессов и

специально разработанные прикладные программы.

Разработка прикладных программ для компьютерного моделиро-

вания судовых процессов очень трудоемкий процесс, его невозмож-

но осилить без современных интегрированных сред разработки при-

ложений, например, Visual Basic (VB). Однако эта среда до сих пор

мало используется в учебном процессе, так как пособий по еѐ изуче-

нию недостаточно.

Настоящее пособие ставит задачу ликвидировать этот пробел и

дать курсантам специальности «Судовождение» современный мощ-

ный инструментарий для разработки приложений. Среда Visual Basic

состоит из интегрированной среды разработки IDE (Integrating Devel-

opment Environment), языка программирования, текстового редактора,

библиотеки. В пособии даны элементы языка программирования Vis-

ual Basic и изложены основные принципы программирования с ис-

пользованием методов и событий.

В пособии на примере учебной программы, условно названной

ЭКС «Кадет», показаны принципы разработки VB-программ моде-

лирования процессов управления движением судна и их элементов.

Листинги программы курсанты могут использовать как для приобре-

тения навыков программирования в интегрированной среде VB, так и

для их модернизации, а модули программ можно применять при раз-

работке новых.

Должен ли современный судоводитель уметь составлять компью-

терные программы для решения задач, которые ставит перед ним

практика? Этот вопрос, зародившись ещѐ в ту пору, когда появились

первые программируемые микрокалькуляторы, остаѐтся актуальным и

по сей день. Для современного инженера-судоводителя владение хотя

бы одним языком программирования – это не только производствен-

ная необходимость, но и часть его культурного развития.

Компьютерные языки программирования необходимы для обще-

ния и передачи информации. Их знание и владение ими требуются со-

временному человеку, как знание обычных языков: русского, англий-

ского…, как знание языка музыки – нот. И, конечно же, общение на

языке программирования невозможно без компьютера. ПЭВМ –

«скрипка», на которой искусный программист, как профессиональный

музыкант, создаѐт свои мелодии-программы.

В этой связи интересно отметить, что первым персональным ком-

пьютером считается машина под названием «Альтаир-8800». Еѐ раз-

работала в 1974 году небольшая фирма Micro Instrumentation and

Telemetry System (MITS), расположенная в городе Альбукерке, кото-

рую возглавлял отставной офицер ВВС США энтузиаст электроники

Эдвард Робертс. По современным понятиям это была довольно при-

митивная машина. Собранная на процессоре Intel 8080, с объѐмом па-

мяти 256 байт, она не имела ни клавиатуры, ни экрана. Данные вводи-

лись в двоичном коде с помощью выключателей, результаты (в дво-

ичном коде) считывались по мигающим лампочкам. Однако эта ма-

шина имела ошеломляющий коммерческий эффект, настолько лю-

дям хотелось иметь собственную вычислительную машину и зани-

маться программированием.

Владелец Microsoft Билл Гейтс также начал свою карьеру про-

граммистом в MITS, разрабатывая программу, которая реализовывала

язык Бейсик для компьютера «Альтаир».

Таким образом, ускорить решение многих задач судовождения

так, чтобы идти в ногу со временем, всегда находясь на гребне волны,

можно, лишь научив инженера-судоводителя самостоятельно разраба-

тывать математические модели систем судовождения, алгоритмы и

программы их расчѐта, используя при этом вычислительную технику

и свой творческий потенциал, т. е. обучив компьютерным технологи-

ям в судовождении. В этом и заключается цель настоящего учебного

пособия.

Содержание работы соответствует учебной программе дисципли-

ны «Компьютерные технологии в судовождении» и излагается в виде

лекций, раскрывающих теоретические занятия. Задания на лаборатор-

ные работы приведены в последнем разделе.

Автор выражает признательность рецензентам: доценту кафедры

судовождения ДВГТРУ А. Н. Солодянкину, начальнику УТЦ кафедры

АПС и ТСС ДВГТРУ Е. Н. Бакланову и сотрудникам кафедры судо-

вождения Морского государственного университета имени адмирала

Г. И. Невельского за полезные критические замечания и дружеские

пожелания по совершенствованию изложения материала при работе

над рукописью учебного пособия.

Замечания и предложения можно направлять по электронному ад-

ресу fadushinsg@yandex.ru или обращаться на учебный Web-сайт ав-

тора: www.sv-navigator.narod.ru.

1. ИНТЕГРИРОВАННАЯ СРЕДА

РАЗРАБОТКИ ПРИЛОЖЕНИЙ VISUAL BASIC

Что такое Visual Basic? Принципы и преимущества

структурного программирования, этапы программирования,

интегрированная среда разработки IDE, элементы управления,

выбор информативных имен для элементов управления,

процедуры и функции, переменные, массивы и константы,

управляющие структуры программы

Что такое Visual Basic?

Visual Basic (VB) это система программирования для создания

приложений, работающих под Microsoft Windows.

Первая часть этого словосочетания, Visual, относится к методу

создания графического интерфейса пользователя (Graphical User Inter-

face, GUI). Вместо того чтобы составлять большие программы для

описания элементов интерфейса, в Visual Basic достаточно поместить

заранее созданные объекты в соответствующие места экрана.

Слово «Basic» относится к языку программирования BASIC (Be-

ginners All-Purpose Symbolic Instruction Code Универсальный симво-

лический программный код для новичков), языку, пользующемуся

наибольшей популярностью среди других языков программирования

за всю историю вычислительной техники. Visual Basic вырос из ис-

ходного языка BASIC и в настоящее время состоит из нескольких со-

тен операторов, функций и ключевых слов. С помощью VB начи-

нающий пользователь может разработать полезное приложение, изу-

чив лишь небольшое количество ключевых слов. Однако VB – доста-

точно мощный язык программирования: с его помощью можно ре-

шить любую задачу программирования, какую только можно вообра-

зить.

Язык программирования Visual Basic является универсальным

языком. Версия Visual Basic для приложений, Applications Edition,

включена в Microsoft Excel, Microsoft Access и многие другие Win-

dows-приложения. Для написания скриптов (сценариев) также широко

используется язык Visual Basic Scripting Edition (VBScript).

Принципы и преимущества структурного программирования

Язык Basic ориентирован на структурное программирование.

Структура программы состоит из отдельных модулей, следующих

один за другим. У каждого модуля один вход и один выход закон-

ченная конструкция для решения определенной задачи. Цель созда-

ваемой программы достигается составлением композиции из отдель-

ных модулей, разработанных применительно к поставленной задаче.

Преимущества структурного программирования заключаются в

следующем:

отдельные блоки могут разрабатываться и проходить тестиро-

вание независимо от остальной части программы;

несколько программистов могут работать над разными частями

программы независимо друг от друга;

модули, написанные для одной программы, могут быть исполь-

зованы в другой;

существенно упрощается построение программы и еѐ отладка.

Этапы программирования

Решение задачи с использованием ЭВМ включает в себя следую-

щие этапы:

1. Чѐткая формулировка задачи с выделением достигаемой це-

ли и вида получаемого результата.

2. Разработка алгоритма решения задачи.

3. Разработка интерфейса программы.

4. Установление свойств элементов управления.

5. Выбор обозначений и объявление переменных величин про-

граммы. Рекомендуется присваивать переменным значащие

названия. В судовождении официально установлен перечень

символов и сокращений для используемых величин, кото-

рым следует руководствоваться при наименовании перемен-

ных в программе.

6. Написание кодов программы.

После появления на свет операционной системы Microsoft Win-

dows оконный интерфейс стал общепринятым стандартом для разра-

ботки прикладных программ (приложений).

Разработка соответствующего интерфейса «вручную» имеет ряд

трудностей и требует от программиста больших затрат времени. При-

менение визуальных сред позволяет легко и быстро конструировать

экранные формы и управляющие элементы, даже не являясь экспер-

том в области C++ или другого языка программирования. Срок разра-

ботки готового приложения сокращается от многих месяцев до недель

и даже дней.

Интегрированная среда разработки IDE

Интегрированная среда разработки, или IDE (Integrating Develop-

ment Environment) (рис. 1) это важная составная часть Visual Basic.

Именно здесь выполняется основная работа над приложением.

Рис. 1. Интегрированная среда разработки приложений VB

IDE состоит из следующих компонентов:

1. Строка меню. Обеспечивает доступ к командам, управ-

ляющим средой программирования.

2. Панель инструментов. Ускоряет доступ к некоторым ко-

мандам меню.

3. Окно дизайнера форм. Служит для визуального конструи-

рования макета формы и размещения на нѐм управляющих

элементов, кроме того, в этом окне производятся ввод и ре-

дактирование текста программы.

4. Панель элементов. Содержит интерфейсные элементы для

создаваемого приложения.

5. Окно проводника проекта. Показывает список форм и мо-

дулей текущего проекта. (Проект – это набор файлов, ис-

пользуемых для построения приложения).

6. Окно свойств. Позволяет изменять характеристики интер-

фейсных элементов.

7. Окно макета формы. Показывает, как выглядит форма и

где она находится во время выполнения программы.

8. Кнопка для перехода к окну кодов.

9. Кнопка для перехода к окну дизайнера формы.

Элементы управления

Основным элементом Windows-интерфейса является «окно». В

Visual Basic этот объект называется формой. Это контейнер, на кото-

ром располагаются все остальные элементы управления. Таким обра-

зом, создание интерфейса сводится к размещению на форме управ-

ляющих элементов. К ним относятся: кнопки, текстовые поля, надпи-

си, переключатели, флажки, рамки, списки, комбинированные поля,

рисунки, изображения и т. д.

Кнопки (CommandButton) используются для решения самых раз-

ных задач от простейшего ввода информации до вызова специаль-

ных функций.

Текстовые поля (TextBox) применяются для ввода данных или по-

лучения информации от пользователя, а также в некоторых случаях

для вывода информации.

Надписи (Label) служат для размещения на форме текста, чисел и

символов, а также, как и текстовые поля, для вывода информации.

Главное отличие надписей от текстовых полей заключается в том, что

пользователь (не программист) не может изменить текст надписи по

своему усмотрению.

Переключатели (OptionButton) позволяют выбрать один (и только

один) вариант из группы. Обычно переключатели группируются в

рамках, однако их можно группировать прямо на форме, если ис-

пользуется только одна группа переключателей.

Флажки (CheckBox) отчасти похожи на переключатели, однако

работают независимо друг от друга.

Рамки (Frame) используются в сочетании с другими элементами.

Внутри рамки можно разместить любые элементы. Они группируются

и в случае перемещения рамки двигаются вместе с ней.

Списки (ListBox) это идеальное средство для работы с перечнем

из нескольких вариантов. Пользователь может просмотреть содержи-

мое списка и выбрать одну или несколько строк для последующей об-

работки. Прямое редактирование содержимого списка невозможно.

Комбинированные поля (ComboBox) сочетают возможности тек-

стового поля и списка. Они позволяют выбрать из списка заранее оп-

ределенную строку или ввести значение, которого нет в списке. Важ-

ной особенностью комбинированного поля является то, что оно может

быть раскрывающимся. Это дает возможность экономить место на

форме.

Графические поля (PictureBox) часто используются для отображе-

ния графических файлов. Кроме того, во время выполнения програм-

мы в поле рисунка можно выводить текст и рисовать с помощью раз-

личных методов. Но самое главное заключается в том, что рисунок

может выполнять функции контейнера, т. е. в него можно поместить

кнопку или другой элемент.

Изображения (Image) являются упрощенным вариантом рисун-

ков. В отличие от рисунков изображения не могут выполнять функции

контейнера и подходят только для простейшего вывода картинок на

форме, однако занимают гораздо меньше памяти, чем рисунки.

Полосы прокрутки (VScrollBar, HScrollBar) обычно применяются

для изменения величины в пределах непрерывной шкалы. Элемент

полосы прокрутки представляет собой совершенно независимый объ-

ект, не привязанный к другим элементам (текстовым полям или спи-

скам). Горизонтальная и вертикальная полосы прокрутки ничем не от-

личаются друг от друга, кроме ориентации.

Описанные выше управляющие элементы являются стандартны-

ми они всегда присутствуют на панели элементов. Кроме того, су-

ществует еще много управляющих элементов, которые можно вызвать

на панель элементов, щелкнув на ней правой кнопкой мыши и выбрав

из контекстного меню команду Components. Далее на вкладке Controls

диалогового окна Components необходимо установить флажки рядом с

нужными элементами. Так, например, очень удобными являются диа-

логовые блоки с закладками (SSTab). Они могут служить контейнером

для других элементов управления и позволяют в значительной мере

экономить место на форме.

Каждый элемент управления имеет определенный набор свойств,

которые можно изменять как с помощью окна свойств, так и про-

граммно.