Wykład 5

1. Informatyka MPZI Wykład 5 Typ obiektowy Struktury dynamiczne

2. Podstawowe cechy programowania obiektowego

3. Programowanie strukturalne (proceduralne) – koncepcja tradycyjna. Główną jego cechą są instrukcje działające na danych. Złożone programy korzystają z funkcji, procedurw celu uproszczenia zarządzania i kontroli nad programem, lecz nie zmienia to podstawowej koncepcji.

4. Wady programowania strukturalnego ■dane są powszechnie dostępne – łatwo o błędy, ■sekwencyjność wykonywania programu, ■wszystkie sytuacje trzeba przewidywaći obsługiwać, ■konieczność testowania po każdej zmianie, ■wiele instrukcji, obszerny kod, trudność zrozumienia algorytmu

5. Zauważono „kryzys oprogramowania” – programowanie strukturalne utrudnia panowanie nad bardzo złożonymi systemami informatycznymi (SI) - rozwój sprzętu wyprzedzał techniki budowania SI Potrzebne były metody zwiększające wydajność i systematyczność tworzeniaSI, a następnie ich wydajność. Poza tym powstały interfejsy graficzne (Windows)!

6. Korzenie technologii obiektowej – lata 60-te, Nygaard i Dohl, języki Simula 1, Simula67 (1967). OBIEKTOWOŚĆ – filozofia tworzenia na podstawie rzeczywistych zjawisk otaczającego świata (nie tylko język programowania). Obiekty (świata rzeczywistego a także systemu operacyjnego komputera – plik, ikona, przycisk, okno) – mają swoje właściwości statyczne (nazwa, kolor itp.) a także zbiory operacji (możliwych do wykonania na nich czy przez nie wykonywanych).

7. Np. typ tablica ma swoje cechy – atrybuty: ■wymiar ■rozmiar ■typ przechowywanych danych nie określa się jednak sposobów operacji na tablicach (np. dodawanie tablic), trzeba do tej operacji tworzyć własne kody lub korzystaćz bibliotecznych procedur, których użycie wymaga szczegółowego zapoznania się z zestawem parametrów formalnych (sposób użycia).

8. Stworzono tzw. ADT – abstrakcyjny typ danych – podążanie w kierunku naturalnego języka (zbliżenie do rzeczywistości), nazwano modułem (język Modula) lub klasą (język Simula). System reaguje na zdarzenia („siły sprawcze”), efektem są procesy: • funkcje przetwarzania parametrów obiektów • przesyłu informacji między obiektami • oddziaływania jednych obiektów na inne

9. PROGRAMOWANIE OOP – podstawowe pojęcia Programowanie zorientowane obiektowo (OOP – Object Oriented Programming) umożliwia przedstawienie problemu w postaci logicznie powiązanych ze sobą struktur danych zwanych obiektami, wymieniających informacje między sobą. „Obiektowość” opiera się na koncepcyjnym (intuicyjnym) klasyfikowaniu rzeczywistości. Na świat składają się obiekty i procesy w nich zachodzące. KLASA= typ obiektowy = encja (entity) OBIEKT =reprezentacja w klasie =instancja w klasie Podobnie jak typ zmiennej i zmienna

10. Definicje KLASA - zbiór obiektów „przefiltrowanych” przez definicję typu obiektowego - sklasyfikowanych do tego typu. KLASA - zbiór właściwości i funkcji (METOD) charakterystycznych dla pewnego zbioru obiektów

11. Koncepcja (pojęcie) jest wyobrażeniem lub oznaczeniem stosowanym do rzeczy lub obiektów w naszej świadomości (Martin) (Encja = byt pojęciowy, konceptualny) Przykład 1: klasyfikacja obiektów materialne: osoba, samochód niematerialne (abstrakcyjne): firma, czas, role: pacjent, nauczyciel, relacyjne: małżeństwo, posiadanie zdarzeniowe: sprzedaż, wysłanie inne: zestaw, ikona, sygnał, proces

12. W DELPHI – obiekty użytkowe są zazwyczaj komponentami graficznymi: okna, kontrolki itp., ale nie tylko. Istnieje pewna grupa klas zdefiniowanych w Delphi – hierarchia klas

13. TObject TPersistent TGraphic TComponent TCanvas TPicture TStrings TScreen TMenuItem TMenu TControl TGlobalComponent TGraphicControl TWinControl TApplication TCustomEdit TCustomComboBox TCustomListBox TButtonControl TCustomControl TScrollingWinControl TForm rodzic potomek formularz - "okno" Windows

14. Własność polegająca na dostępie do pól jedynie przy użyciu metod nazywa się hermetyzacją. Tworzy to dyscyplinę programowania, w jednym miejscu mamy dane i dozwolone operacje na nich. Ułatwia kontrolę poprawności złożonych programów.

15. Typ obiektowy jest to złożona struktura danych o określonej liczbie atrybutów. Atrybuty dzielimy na pola i metody. pola(fields) – atrybuty (właściwości opisane wartościami dowolnych typów, także strukturalnych) Pole jest to zmienna, która może być różnego typu. metody(methods) – procedury i funkcje wykonywane na polach. Metoda jest czynnością wykonywaną na obiekciew postaci procedury lub funkcji. Metoda obiektu operuje na polach (danych) obiektu, przy ich pomocy mamy dostęp do pól. Czyli typ obiektowy to typ rekordowy poszerzony o metody

16. DZIEDZICZENIE Typ obiektowy może on być: • niezależny, (zdefiniowany podobnie jak typ rekordowy) – rodzic drzewa • jako potomek istniejącego. Wtedy mówimy, że obiekt dziedziczy wszystkie elementy (pola i metody) swojego przodka lub jest typem potomnym. • Obiekty potomne mogą mieć własnego potomka (lub wielu).

17. POLIMORFIZM Potomek może mieć zdefiniowaną metodę o takiej samej nazwie metody jak przodek, „przykrywa” ona wówczas metodę przodka. Definiując metodę potomka(rozwijając ją lub modyfikując, np. gdy jest ona rozszerzeniem metody nadrzędnej), można odwołać się do metody dziedziczonej od przodka. Jest to tzw. POLIMORFIZM Polimorfizm (wielopostaciowość) - wykorzystanie tzw. metod wirtualnych.

18. Wzajemne zależności obiektów układają się w drzewo hierarchii obiektów. Dziedziczność bezpośrednia – przodek jest niezależny (sam nie ma przodka) Dziedziczność pośrednia – przodek już dziedziczy (sam ma przodka) Przykład: typepolozenie = class{obiekt niezależny} x:integer; y:integer; end; punkt = class (polozenie) {obiekt potomny} widocznosc: Boolean; end;

19. Metoda jest to procedura lub funkcja mająca deklarację w ramach typu obiektowego (sam nagłówek procedury lub funkcji). Definicja metody występuje poza definicją typu obiektowego i po niej. W nagłówku definicji nazwa jest kwalifikowana, czyli wskazuje na obiekt, którego dotyczy i ma postać: nazwa_typu_obiektowego . nazwa_metody identycznie jak w zmiennych rekordowych

20. Przykład: typepolozenie = class{obiekt niezależny} x:integer; y:integer; procedure przesun (nx, ny: Integer); end; procedurepolozenie.przesun(nx, ny: Integer); begin x:=nx; y:=ny; end;

21. Konstruktor – specjalna metoda używana przy tworzeniu (instancji) obiektu danej klasy – zmienna typu obiektowego Destruktor – specjalna metoda wywoływana automatycznie tuż przed zakończeniem istnienia obiektu

22. Poziomy dostępu do składników klasy Private – pola i metody ukryte, niewidzialne poza klasą, chyba, że w tym samym module Public – pola i metody dostępne, nawet jeśli w innym module, umieszczonym na liście USES Protected - pola i metody dostępne tylko dla potomków

23. W programach komputerowych Wykonywanie metod obiektowych z reguły– jako reakcja na pewne zdarzenia (Events) Obiekty wizualne posiadają pewne zbiory zdarzeń np. OnClick, OnPress, OnDrag itp. Inicjacja metod obiektowych powinna być związana z wystąpieniem zdarzeń

24. Przykład Tworzenie własnego typu obiektowego (klasy) Definicja klasy type TPunkt = class x:Integer; y:Integer; procedureprzesun(dx,dy:Integer); constructorCreate(Sender: TObject); destructorDestroy;override; end; //koniec definicji typu var p: TPunkt; //zmienna typu obiektowego

25. constructorTPunkt.create(Sender:TObject);//konstruktor begin inheritedcreate; end; destructorTPunkt.destroy; //destruktor begin inheriteddestroy; end; procedureTPunkt.przesun(dx, dy: Integer); begin x:=x+dx; y:=y+dy; end;

26. procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject); begin p:=TPunkt.create(self); p.x:=30; p.y:=40; edit1.Text:=IntToStr(p.x); edit2.Text:=IntToStr(p.y); end; procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject); begin p.przesun(4,4); edit1.Text:=IntToStr(p.x); edit2.Text:=IntToStr( p.y); end;

27. Przykład aplikacji "okienkowej" - umieszczamy komponenty w oknie unit Unit1; interface uses Windows, Messages, SysUtils, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, StdCtrls, Menus;type TForm1 = class(TForm) Button1: TButton; Button2: TButton; Button3: TButton; Button4: TButton; Button5: TButton; Button6: TButton; Edit1: TEdit; Label1: TLabel; MainMenu1: TMainMenu; Kolor1: TMenuItem; Szeroko1: TMenuItem; Przesu1: TMenuItem; Widok1: TMenuItem; Zamknij1: TMenuItem; Label2: TLabel; PopupMenu1: TPopupMenu; Zamknij2: TMenuItem; procedure Button1Click(Sender: TObject); procedure Button2Click(Sender: TObject); procedure Button3Click(Sender: TObject); procedure Button4Click(Sender: TObject); procedure Button5Click(Sender: TObject); procedure Button6Click(Sender: TObject); end; var Form1: TForm1;

28. implementation procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject); begin Button1.Width:=400; //zmiana wartości pola innego obiektu end; procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject); begin Button1.Visible := not Button1.Visible;//zmiana widoczności end; procedure TForm1.Button4Click(Sender: TObject); begin Button1.Left:=Button1.Left+20; //zmiana wartosci pola innego obiektu end; procedure TForm1.Button5Click(Sender: TObject); begin Edit1.Clear;//wyczyszczenie pola Edit end; procedure TForm1.Button6Click(Sender: TObject); begin Form1.Close; //inicjacja metody zamknięcia end; end.

29. STRUKTURY DYNAMICZNE Cel podstawowy – oszczędność pamięci, sami decydujemy o długości struktury (np. tablice mają niestety stałą wielkość) ZASADY Do zbioru (uporządkowanego według określonej metody) możemy dołączać nowe elementy. Rozmiar zbioru nie jest zdefiniowany, każde dołączanie nowego elementu powoduje nową rezerwację pamięci. Pobieranie elementu (usuwanie), dołączanie nowego – mogą być obarczone pewnymi kryteriami dostępu.

30. Lista jednokierunkowa dane adres dane adres dane adres dane nil koniec musi być znane wskazanie (adres) p początku listy

31. type TypDanych = String[44]; Wskaznik =^ElementListy; ElementListy = record D : TypDanych; Nastepny : Wskaznik end; typ "wskaźnikowy" • Jest to definicja rekurencyjna, bo: • wcześniej jest definiowany typ wskaźnikowy, korzystający z nieznanej jeszcze definicji elementu listy • następnie jest definiowany rekord, którego jedno z pól jest wcześniej definiowanego typu wskaźnikowego

32. Lista jednokierunkowa może być "w przód" lub "wstecz", czyli element może zawierać wskaźnik na następny lub poprzedni element. Tworzenie nowego elementu polega na stworzeniu nowego początku, czyli: var q : Wskaznik; begin // tu stara lista z początkiem p New (q); { Tworzymy nowy element, na razie nie związany z listą } q^.N := p; { pole N wskazać ma na stary "początek" } p := q; { teraz początkiem jest stworzony element} q^.D := 'tekst' {wpisujemy dane, które będą w nim przechowywane } // kontynuacja end;

33. Inne struktury dynamiczne Lista dwukierunkowa liniowo uporządkowany zbiór składników, w którym dla każdego składnika, poza pierwszym i ostatnim, jest określony składnik poprzedni i następny. Dla ostatniego składnika listy dwukierunkowej jest określony tylko składnik poprzedni, a dla pierwszego tylko następny. dane wskaźnik na poprzedni wskaźnik na następny

34. Stos (stack) to struktura danych, składająca się z liniowo uporządkowanych zbiorów składników (elementów), z których tylko ostatnio dołączony jest w danej chwili dostępny. Miejsce dostępu to wierzchołek stosu. Jest to jedyne miejsce, do którego można dołączyć lub z którego można usunąć elementy. FILO lub LIFO first in – last out last in - first out

35. Kolejka (queue) jest strukturą danych, składającą się z liniowo uporządkowanych zbiorów składników, do której można dołączyć składnik tylko na jednym końcu (koniec kolejki), a usunąć tylko na drugim końcu (początek kolejki). Powiązanie między składnikami kolejki jest takie samo jak pomiędzy składnikami stosu. FIFO first in – first out

36. Drzewo binarne jest strukturą danych, składającą się nieliniowo uporządkowanych zbiorów składników. Do każdego składnika można dołączyć zero, jeden lub dwa składniki. Drzewo ma swój "korzeń" z którego wyrasta struktura. dane wsk_lewe wsk_prawe dane dane wsk_lewe wsk_lewe nil wsk_prawe dane dane dane nil nil nil nil nil nil Drzewo binarne, w którym liczba synów każdego wierzchołka wynosi albo zero albo dwa, nazywane jest drzewem regularnym