Презентация на тему: Основы объектно-ориентированного программирования

Основы объектно-ориентированного программирования

Содержание Этапы развития программированияПрограммная инженерияФундаментальные понятия ООПЭтапы разработки программ с использованием ООПОсновополагающие концепции ООПИнкапсуляцияНаследованиеПолиморфизмОбъектыАнатомия классаУправление доступом к элементам классаОбъявление класса в программе. Пример1. «Класс TPerson»Контрольные вопросыМини-тестСписок литературы

Этапы развития программирования Технология программирования – это система методов, способов и приемов обработки и выдачи информации.Написание программ в машинных кодахПоявление языков низкого уровняЯзыки высокого уровня. Технология нисходящего структурного программированияПоявление ООП

Предпосылки и история Первый кризис программированияПовторное использование кодаМодульное программированиеРост сложности программСтруктурное программированиеМодификация программОбъектно-ориентированное программирование Продолжение кризиса программирования

Повторное использование кода ПроблемаДублирование фрагментов кодаМодульное программированиеВыделение фрагментов в модулиПовторное использование модулейСоздание библиотек модулей

Рост сложности программ ПроблемаСложные программные комплексыОбъем кода, к-во связей, к-во разработчиков, к-во пользователейЖизненный цикл: стадии внедрения и сопровожденияСтруктурное программирование«Правильное» проектирование и кодированиеОсновные принципы:Нисходящее проектированиеПрименение специальных языков проектированияДисциплина проектирования и разработки: планирование и документирование проектаподдержка соответствие кода проектной документацииСтруктурное кодирование (линейный блок, If-then-else, цикл)

Модификация программ Проблемаизменения в проекте и программе без изменения ранее написанного кодаОбъектно-ориентированное программированиеКласс – модуль со свойствами, поведением, обязанностямиПарадигмы ООП:Инкапсуляция и сокрытие деталейНаследованиеПолиморфизм

Некоторые итоги Главная цель программной инженерии - сокращение стоимости ПОСформировались основные принципы и методы проектирования ПО:Жизненный цикл ПОМодульное программированиеСтруктурное проектирование и программированиеОбъектно-ориентированное проектирование и программирование

Продолжение кризиса Кризис программирования принимает хронические формы: США тратит более $200 млрд. на более чем 170 тыс. проектовпотери от недополученного эффекта измеряются триллионами. Успешные проекты не часты (30000 проектов) Источник: The Standish Group International, Inc., Extreme Chaos, 2000http://www1.standishgroup.com//sample_research/PDFpages/extreme_chaos.pdf

Определения Программная инженерия – этоустановление и использование обоснованных инженерных принципов (методов) для экономного получения ПО, которое надежно и работает на реальных машинах. [Bauer 1972]. та форма инженерии, которая применяет принципы информатики (computer science) и математики для рентабельного решения проблем ПО. [CMU/SEI-90-TR-003] применение систематического, дисциплинированного, измеряемого подхода к разработке, использованию и сопровождению ПО [IEEE 1990]. дисциплина, целью которой является создание качественного ПО, которое завершается вовремя, не превышает выделенных бюджетных средств и удовлетворяет выдвигаемым требованиям [Schach, 99]

Абстрактные и реальные объекты Абстрактный объект это описание реального объекта минус подробностиПример 1:Абстрактные человек-это описание человека, которое содержит атрибуты и варианты поведения:ИмяФамилияРостВесРеальный человек определяет значения атрибутов:МайклДжексон180 см80 кг

Почему объекты? Фокусирование на объектах упрощает для нас понимание сложных вещей.Уделяем внимание лишь важным аспектамПример : преподаватель - студент

Объекты в деловом мире Бизнес процесс: Заказ товара.Объекты: Форма заказа Список товаровТоварная накладнаяОрдер на отгрузкуМетка отгрузки

Концепция Класс и ОбъектКласс - принципиально новый тип данных. Класс представляет собой множество объектовимеющих общую структуру обладающих одинаковым поведением. Класс является дальнейшим развитием типа структура (запись)

Концепция Объект является представителем (экземпляром) какого-либо класса. Объект обладает состоянием поведениемидентичностью. Состояние объекта характеризуется набором его свойств (атрибутов) текущими значениями каждого из этих свойств.Поведение объекта - выполнения определенной последовательности характерных для него действий.Идентичность объекта – это свойство (или набор свойств) объекта, которое позволяет отличить его от всех прочих объектов того же типа (класса).

Класспростое объяснение Класс – это шаблон который определяет атрибуты и методы реального мира.Пример: форма для печенья в виде буквы «А» - это не буква А, она лишь определяет , как буква А выглядит.Если вам необходим объект, представляемый классом, создаете экземпляр.Каждый экземпляр содержит те же самые атрибуты и методы, которые определены в классе. У каждого экземпляра своя копия.Метод – поведение объекта. (опять про печенье, но в форме собаки)

Этапы разработки программ с использованием ООП ООП представляет собой систематизированный подход к алгоритмической формализации сложных предметных областей. ООП предполагает этапы разработки программ:Первый этап: абстрагированиеВторой этап: инкапсуляцияТретий этап: модульностьЧетвертый этап: иерархия

Этапы разработки программ с использованием ООП АбстрагированиеВыделение абстракций. Это - анализ предметной области, для которой составляется программа, с целью определения основных объектов этой предметной области, их свойств, отношений между объектами, возможных операций над объектами или их составляющими. Различие:Процедурное программирование нацелено на моделирование действий, выполняемых компьютером. ООП нацелено на моделирование предметной области решаемой задачи.

Этапы разработки программ с использованием ООП ИнкапсуляцияТипизация объектов и синтез абстрактных типов данных. Определение новых типов данных и наборов специфических функций и операций, применяемых к этим типам данных.МодульностьОбъектная декомпозиция. Выделение подтипов (подобъектов) для каждого из типов и их составляющих.ИерархияКомпозиционная иерархизация объектов. Т.е. выделение родовитых и композиционных отношений над объектами.

Парадигмы ООП: инкапсуляциянаследование полиморфизм

Инкапсуляция (encapsulation) - это объединение производного типа данных с набором функций, используемых при работе с этим типом данных, в единый класс. Функции, включенные в класс, называют методами классаДанные – элементами или полями класса, Конкретные представители класса – объекты, экземпляры. Класс (объект) - это то, что поддерживает инкапсуляциюИнкапсуляция позволяет сделать класс «самодостаточным» для решения конкретной задачи. Класс всегда несет в себе некоторую функциональность. Это мощное средство обмена готовыми к работе программными заготовками

Инкапсуляция и ограничение доступа к данным Инкапсуляция предполагает возможность ограничения доступа к данным (полям) класса. Это позволяет упростить интерфейс класса, показав наиболее существенные для внешнего пользователя данные и методы. обеспечить возможность внесения изменений в реализацию класса без изменения других классов (важно для дальнейшего сопровождения и модернизации программного кода). При сокрытии полей объекта доступ к ним осуществляется только посредством методов класса. Это защищает данные от внешнего вмешательства или неправильного использования

Инкапсуляция

Управление доступом Ключи доступаprivate- элементы данных могут использоваться только функциями-методами класса, к которому принадлежат эти элементы данныхpublic- элементы данных могут использоваться любыми функциями программыprotected - элементы данных могут использоваться функциями-методами того же класса, к которому принадлежат эти элементы данных, а также функциями-методами производных классов (классов-потомков)По умолчанию ключ доступа private. Т.е. если ключи доступа не указаны, то все элементы класса являются скрытыми (недоступными). Попытка обратиться в программе к скрытым данным или методам вызывает сообщение:<имя элемента класса> is not accessible

Наследование (inheritance) - это возможность определять новые классы посредством добавления полей, свойств и методов к уже существующим классам. Такой механизм получения новых классов называется порождением. При этом новый, порожденный, класс (потомок) наследует все поля, методы и свойства своего базового, родительского класса.Наследование поддерживает концепцию иерархии классов (hierarchical classification). Применение иерархии классов делает управляемыми большие потоки информации. Наследование обеспечивает поэтапное создание сложных классов и разработку собственных библиотек классов

Полиморфизм (polymorphism)

Полиморфизм (polymorphism) Это возможность заменить в классе потомке метод класса родителя, сохранив при этом имя метода. Это свойство классов решать схожие по смыслу проблемы разными способами. Цель полиморфизма - использование одного имени для задания общих для класса действий. Для изменения метода необходимо перекрыть его в потомке, т.е. объявить в потомке одноименный метод и реализовать в нем нужные действия. В результате объекте-родителе и объекте-потомке будут действовать два одноименных метода, имеющие разную алгоритмическую основу.Концепция полиморфизма - идея «один интерфейс - множество методов». Полиморфизм позволяет манипулировать объектами различной степени сложности путем создания общего для них стандартного интерфейса для реализации похожих действий.

Описание класса в Delphi type < имя класса > = class(< имя класса-родителя >) public < описание общедоступных элементов > published < описание элементов, доступных в Инспекторе Объектов > protected < описание элементов, доступных в классах-потомках > private < описание элементов, доступных только в модуле >end;

Пример описания класса TControl = class(TComponent) privateFOnDblClick: TNotifyEvent; FOnHouseDown: TMouseEvent; FOnHouseHove: TMouseMoveEvent;protectedproperty OnDblClick: TNotifyEvent read FOnDblClick write FOnDblClick;property OnMouseDown: TMouseEvent read FOnMouseDown write FOnMouseDown;property OnMouseMove: TMouseMoveEvent read FOnMouseMove write FOnMouseMove;end;

Пример описания класса typeTStudent = classFAge : integer;function GetAge : integer;procedure SetAge(Value : integer);property Age : integer read GetAge write SetAge;end;

Пример 1. Объявление класса в программе. Постановка задачи Пусть необходимо создать класс, описывающий некоторые характеристики человека. Будем хранить о человеке следующие данные: фио, рост в cм, вес в кг. Для работы с этими данными предусмотрим следующие методы:методы инициализации полей (названия таких методов имеют префикс Set); назначение этих методов - присваивать новые значения полям класса; новые значения полей будут предаваться через параметры функций-методов;метод, позволяющий получить информацию о текущем состоянии объекта (значении всех его полей).

Пример 1. Объявление класса в программе. Программная реализация #include <stdio.h>#include <string.h>//описание структуры классаclass TPerson{ private: char fname[15]; int frost; float fwes; public: char * Show() ; void SetName (char* value); void SetRost (int value); void SetWes (float value);} ;

Пример 1. Объявление класса в программе. Реализация методов класса //реализация методов класса char* TPerson::Show() {static char S[100]; sprintf (S,"Это %s; его рост - %d см, вес - %3.2f кг", fname, frost, fwes); return S; }void TPerson::SetName(char* value) { strcpy(fname,value); return; }void TPerson::SetRost(int value) { frost=value; return; } void TPerson::SetWes(float value) { fwes=value; return; }

ИтогиКонтрольные вопросы Перечислите основные этапы развития технологии программирования.Определите понятие и назначение классаОпределите понятие и характеристики объектаПеречислите и охарактеризуйте этапы разработки программ с использованием ООПНазовите и охарактеризуйте основные концепции ООПИз каких элементов состоит класс?Как ограничить доступ к составляющим класса?

вопрос 1 1. Что такое класс?Это модуль, сохраненный в файлеЭто функцияЭто библиотекаЭто тип данныхЭто специальная программа

вопрос 2 2. Что такое методы класса?Это инкапсулированные в классе данныеЭто функции для работы с полями классаЭто специальные функции в составе ОС Windows

вопрос 3 2. Что такое полиморфизм?Это переключательЭто спец.функция для работы с полями классаЭто одно имя – разный функционал