Файл: Разработка объектной программы для обработки данных о авторах издательства.docx

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЯ «ТИСБИ»

Факультет «Информационные технологии»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Программная инженерия»

на тему: «Разработка объектной программы для обработки данных о авторах издательства»
Выполнил: студент гр. ПИ-812

Габдуллин И.Л.

Проверил: ст. преподаватель

Якунина Е.А.


Казань 2020

Содержание

Постановка задачи

Книжное издательство ведет список своих авторов с указанием уникальной фамилии автора и номера его мобильного телефона. Для каждого автора создается список книг с названием книги и ее тиража.

Разработка программы включает в себя: определение необходимых объектов и способов их взаимодействия, формальное описание объектов в виде классов, программную реализацию всех необходимых методов включая подсчет суммарного тиража как по каждому автору, так и в целом по всему издательству, всестороннее тестирование методов с помощью консольного (при разработке) и оконного (в окончательном варианте) приложения.

Для объединения авторов используется структура данных в виде очереди на основе динамического массива со сдвигом элементов. Для объединения книг каждого автора используется структура данных в виде адресного разомкнутого неупорядоченного однонаправленного списка с заголовком.

Разработка выполняется с учетом следующих требований:

• 
  Имена классов, свойств и методов должны носить содержательный смысл и соответствовать информационной задаче
  
• 
  Обязательное соблюдение принципа инкапсуляции – использование в классах, только закрытых свойств и реализация необходимого набора методов доступа
  
• 
  Наличие двух методов для сохранения и всей объектной структуры во внешнем файле и обратной загрузки, при этом стандартные механизмы сериализации разрешается использовать только как дополнение к самостоятельно реализованным методам
  
• 
  Тестовое оконное приложение должно обладать удобным пользовательским интерфейсом с контролем вводимых данных и отображением текущего состояния объектной структуры с помощью списковых или табличных компонентов.
  
• 
  Стандартные контейнеры/коллекции (включая обобщенные классы) разрешается использовать только как дополнение к самостоятельно разработанным классам.
  
• 
  В качестве языка разработки используется Object Pascal и среда разработки Lazarus.
  

---

1. Описание используемых структур данных

Реализация списковых структур.

Линейный список – это набор связанных однотипных элементов, в котором каждый элемент каким-то образом определяет следующий за ним элемент. Добавление нового элемента возможно в любом месте списка, также можно удалить любой элемент списка. Списковые структуры являются более гибкими, но и немного более сложными в реализации.

Стандартный набор операций со списком включает:

• 
  поиск в списке заданного элемента
  
• 
  добавление нового элемента после заданного или перед заданным элементом
  
• 
  удаление заданного элемента
  
• 
  проход по списку от первого элемента к последнему с выполнением заданных действий
  

Динамическая реализация линейных списков, основана на динамическом выделении и освобождении памяти для элементов списка. Каждый элемент списка имеет адресное поле-указатель на следующий, а для двунаправленного еще и предыдущий элемент, т.е. адресные связи выстраиваются от первого элемента к последнему, последний элемент в адресном поле имеет нулевой адрес. Логически последовательные элементы списка физически могут размещаться в любых областях памяти.

Для управления списком необходимо знать размещение в памяти его заголовочного элемента, для чего вводится основная переменная-указатель Head.



Рис.1 Структура списка с заголовком

Заголовочный элемент:

• 
  всегда находится в начале списка
  
• 
  никогда не удаляется из списка
  
• 
  содержит адрес первого реального элемента списка
  
• 
  адресуется неизменяемым указателем (например – Head)
  

Рассмотрим алгоритмы основных операций:

• 
  Инициализация пустого списка
  

1. 
   Выделение памяти для заголовочного элемента с использованием указателя Head
   

Head := TBook.Create();

При добавлении и удалении элементов часто приходится выполнять операцию поиска. Рассмотрим алгоритм этой операции. Поиск оформляется как функцию, принимающую входной параметр – искомое значение информационного поля и возвращающую результат поиска – либо адрес найденного элемента, либо пустой адрес:

1. 
   Search(aLastName: string): TBook
   
2. 
   Объявление вспомогательного указателя temp
   
3. 
   Установка указателя в адрес первого элемента:
   

---

temp:= Head.GetNext;

4. 
   Организация цикла по условию достижения последнего элемента while (temp <> nil) do<тело цикла>
   
5. 
   В теле цикла очередной элемент списка сравнивается с искомым значением и в случае если элемент найден, цикл прерывается, с выводом адреса найденного элемента, либо происходит переход к следующему: temp:= temp.GetNext;
   

• 
  Добавление Первого элемента
  

1. 
   Создание элемента
   
2. 
   Формирование полей первого элемента: Head.SetNext(aBook);
   
3. 
   Увеличение счетчика числа элементов: BooksCount := BooksCount + 1;
   

Добавление нового элемента в список после заданного:



Рис. 2 Добавление нового элемента в список (после)

1. 
   Поиск места вставки с помощью функции поиска:
   

temp := Search(aBookName)

2. 
   Выделение памяти с помощью вспомогательного указателя aBook
   
3. 
   Формирование полей нового элемента:
   

В поле temp заносится адрес следующего элемента:

aBook.SetNext(temp.GetNext);

Изменяем адресного поля у заданного элемента с записью в него адреса нового элемента:

temp.SetNext(aBook)

• 
  Добавление нового элемента в список перед заданным:
  

Рис. 3 Добавление нового элемента в список (перед)

1. 
   Поиск заданного элемента с помощью измененной функции поиска: она должна возвращать еще и адрес элемента, который предшествует заданному. Для этого можно использовать еще одну адресную переменную (например, prev), значение которой возвращается как выходной параметр:
   

temp := Search(aBookName, prev);

2. 
   Выделение памяти с помощью вспомогательного указателя aBook
   
3. 
   Формирование полей нового элемента:
   

В поле Next заносится адрес заданного элемента:

aBook.SetNext(prev.GetNext);

4. 
   Изменяем адресное поле Next у предыдущего элемента на адрес нового элемента:
   

prev.SetNext(aBook);

• 
  Алгоритм удаления заданного элемента
  

1. 
   Проверка наличия элементов в списке
   
2. 
   Поиск удаляемого элемента с помощью измененной функции поиска:
   

temp := Search(aBookName, prev);

3. 
   Изменение адресного поля у предшественника удаляемого элемента, с занесением в него адреса элемента, следующего за удаляемым:
   

prev.SetNext(temp.GetNext);

4. 
   Обработка удаляемого элемента, используя указатель temp
   

---

Рис. 4 Обработка удаляемого элемента
Очередь (Queue) – это последовательность однотипных элементов, характерная тем, что новые элементы в нее добавляются с одного конца, а удаляются с другого.

Очередь работает по принципу «Элемент, помещенный в очередь первым, извлечен будет тоже первым». Иногда этот принцип обозначается сокращением FIFO (от английского «FirstIn – FirstOut», т.е. «Первым зашел – первым вышел»). Для очереди определяется ее начало (первый элемент в очереди) и конец (последний элемент).

Рассмотрим способ реализации очереди на основе динамического массива. Суть способа довольно проста и состоит в следующем: элементы очереди заносятся в ячейки массива последовательно, начиная с первой ячейки массива, а вот при удалении извлекается элемент из первой ячейки массива и все остальные элементы сдвигаются влево на одну ячейку, так что новый первый элемент очереди оказывается всегда в первой ячейке массива.

Особенность динамичного массива заключается в возможности изменения его размерности во время выполнения программы при помощи вызовов специальных методов для работы с массивами.

Для реализации необходимо:

• 
  Объявить динамический массив с элементами необходимого типа:
  
• 
  AuthorList: array of TAuthor;
  
• 
  Объявить одну индексную переменную для отслеживания конца очереди и одновременно – числа элементов в очереди:
  
• 
  AuthorCount: integer;
  
• 
  Инициализировать динамический массив, установив его изначальную размерность:
  

SetLength(AuthorList, aSize);

• 
  Установить начальное значение переменной счетчика 0 AuthorCount := 0;
  
• 
  Реализовать операции добавления и удаления в соответствии с их алгоритмами
  

Рис.5 Структура очереди

Алгоритм добавления элемента в очередь:



Рис.6Добавление в очередь

• 
  Проверить возможность добавления
  

if (AuthorCount = Length(AuthorList)) then

• 
  При необходимости увеличить размерность массива:
  

SetLength(AuthorList, Length(AuthorList) * 2);

• 
  Занести элемент в массив по значению индекса-счетчика:
  

---

AuthorList[AuthorCount] := aAuthor;

• 
  Увеличить значение индекса счетчика: Inc(AuthorCount);
  

Алгоритм удаления элемента из очереди



Рис.7Удаление элемента

• 
  Проверить наличие элементов
  

if (AuthorCount > 0) then

• 
  Организовать for-цикл сдвига элементов влево на одну ячейку
  

for i := 0 to Count - 2 do OfficeList[i] := OfficeList[i + 1];

• 
  Уменьшить значение индекса-счетчика
  

Dec(AuthorCount);

2.   1   2   3   4   5

---