Отчет по лабораторной работе по дисциплине "Технологии программирования" на тему "
1 чел. помогло. страницы: 1 2
| скачать Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)» Факультет информатики Кафедра программных систем ОТЧЕТ по лабораторной работе по дисциплине "Технологии программирования" на тему " Автоматизированная система поиска оптимального пути по заданному критерию " Выполнили: студенты гр.6401. Артамонов Ю. С., Ульбеков А. Д. Руководитель проекта: доцент каф. ПС Зеленко Л.С. Дата сдачи: Оценка: Самара 2011 РЕФЕРАТ Пояснительная записка: 58 страниц, 22 рисунка, 17 таблиц, 11. источников, 2 приложения. ^ Разработан алгоритм, составлена и отлажена программа конструирования участка транспортной сети. Сохранение производится сразу в базу данных, при любом действии с участком ГТС. Реализованы функции добавления узла, дуги, сотрудника ДПС, дорожных знаков, работа со словарями, удаление составляющих ГТС. Программа реализована на языке Java в среде Intellij Idea 10 и функционирует под управлением операционных систем Windows или Linux, с установленной платформой Java6. СОДЕРЖАНИЕ Введение 5 1 Системотехническая часть 6 i. Описание и анализ предметной области 6 1.1.1 Определение городской транспортной сети 6 1.1.2 Элементы городской транспортной сети 7 1.1.3 Правила дорожного движения 14 1.1.4 Формализация задачи. Теория графов 15 1.1.5 Алгоритм Дейкстры 16 1.1.6 Описание систем – аналогов 17 ii. Постановка задачи 18 iii. Построение структурной схемы программной системы 20 iv. Функциональная спецификация 20 1.4.1 Перечень функций, выполняемых системой 22 1.4.2 Перечень исключительных ситуаций и информационных сообщений 22 v. Разработка структур данных и классов объектов 22 vi. Выбор и обоснование алгоритмов обработки данных 31 vii. Выбор и обоснование комплекса программных средств 32 1.7.1 Выбор операционной системы 32 1.7.2 Выбор языка программирования 34 1.7.3 Выбор СУБД 34 2 Конструкторско-технологическая часть 36 2.1 Разработка и описание интерфейса пользователя 36 2.2 Разработка и описание пользовательского меню 36 2.2.1 Разработка панели инструментов 37 2.2.2 Описание контрольного примера 38 2.3 Реализация классов и структур данных 40 2.4 Разработка и описание модулей 41 2.5 Выбор и обоснование комплексно-технических средств 41 2.5.1 Расчет требуемых ресурсов 41 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45 ^ Приложение А 47 Приложение Б 49 Б.1 Введение 49 Б.2 Необходимые условия применения 49 Б.3 Подготовка к работе 49 Б.4 Описание операций 49 ВведениеВследствие растущей загруженности автомагистралей, возрастающей интенсивности автомобильных перевозок в условиях современных мегаполисов остро ощущается необходимость регулирования транспортных потоков. Для обеспечения комфорта участникам дорожного движения и их информирования о текущем состоянии транспортной сети, для снижения материальных и финансовых издержек были созданы системы управления дорожным движением, получившие название Intelligent Transportation Systems (Интеллектуальные Транспортные Системы - ИТС), которые уже долгое время успешно функционируют во всем мире. В системе управления городской транспортной сетью также широко применяются ГИС. В настоящее время существуют ГИС, такие как OpenStreetMap, Marble, 2Gis, Navitel. Хотя приведённые системы более функциональны, разработка данной системы полезна для образовательной деятельности. Для решения задач оптимизации в геоинформационных системах (ГИС) находит активное применение теория графов. Существующие или вновь проектируемые дома, сооружения, кварталы и т. п. рассматриваются как вершины, а соединяющие их дороги, инженерные сети, линии электропередачи и т. п. — как рёбра. Применение различных вычислений, производимых на таком графе, позволяет, например, найти кратчайший объездной путь или ближайший продуктовый магазин, спланировать оптимальный маршрут. В рамках лабораторного практикума необходимо разработать систему нахождения пути по заданным критериям времени, расстояния, денежных затрат. Проектирование системы производится по технологии быстрой разработки приложений (RAD), которая поддерживается методологией структурного проектирования и включает элементы объектно-ориентированного проектирования и анализа предметной области [1]. ^
Проектирование любой программной системы начинается с описания и анализа предметной области. Интенсивное развитие информационных технологий с каждым годом делает разработку информационных систем (ИС) одним из определяющих факторов успеха в каждой области бизнеса, промышленности, также и в сфере научных исследований. Основной компонентой любой информационной системы является предметная область. Под предметной областью понимают ту часть реального мира, которая имеет существенное значение или непосредственное отношение к процессу функционирования программы. Предметная область включает в себя только те объекты и взаимосвязи между ними, которые необходимы для описания требований и условий решения некоторой задачи [2].
Транспортной сетью (ТС) называется совокупность транспортных связей, в системе которых осуществляются городские пассажирские и грузовые перевозки. Городскую транспортную сеть (ГТС) образует совокупность улиц и транспортных проездов, обслуживаемых различными видами городского транспорта, а также подземные, наземные и надземные транспортные линии, связанные с уличной сетью лишь частично или не связанные с ней вообще (городские железные дороги, эстакадные автомагистрали, метрополитен, монорельсовые дроги). Транспортная сеть неразрывно связана с обслуживаемым городом, его населением, застройкой, рельефом местности, климатическими условиями. В общем, виде ТС - это некоторая неявная функция планировочных, социально-экономических, демографических, климатических и других характеристик города. В общем виде данная функция может быть предоставлена имитационной моделью ТС. Особенности формирования ТС многих городов связаны с их историческим развитием. ТС городов современной застройки проектируется с учетом комплексного решения градостроительных и транспортных проблем [3].
В состав ГТС входят множество элементов, притом они могут быть одушевлёнными и неодушевлёнными. Дороги Основным элементом ГТС являются дороги, которые служат в качестве транспортных связей. Дорога - путь сообщения для передвижения людей и транспорта, составная часть дорожной инфраструктуры. Согласно Федеральному закону от 10.12.1995 № 196-ФЗ «О безопасности дорожного движения», дорога — обустроенная или приспособленная и используемая для движения транспортных средств полоса земли либо поверхность искусственного сооружения. Дорога включает в себя одну или несколько проезжих частей, а также трамвайные пути, тротуары, обочины и разделительные полосы при их наличии [4]. По направлению движения различают дороги с односторонним движением и дороги с двусторонним движением. Также различаются по ограничению скоростного режима в зависимости от знаков и местонахождения (город, загород, автомагистраль). Существует множество типов покрытия дорог, такие как асфальт, грунтовка и т.д. Пример дороги приведён на рисунке 1.  Рисунок 1 – Пример городской автодороги Перекрёстки Перекрёсток — пересечение дорог или полос движения на одном уровне. В соответствии с Правилами дорожного движения Российской Федерации перекрёсток определяется как «место пересечения, примыкания или разветвления дорог на одном уровне, ограниченное воображаемыми линиями, соединяющими соответственно противоположные, наиболее удаленные от центра перекрёстка начала закруглений проезжих частей». Встречаются равнозначные и неравнозначные перекрёстки, с круговым движением и с примыкающей дорогой, управляемые (регулируемые) и неуправляемые (нерегулируемые) [3]. Виды перекрёстков приведены на рисунке 2. На рисунке 3 приведён пример кругового перекрёстка.  Рисунок 2 – Виды перекрёстков  Рисунок 3 – Пример перекрёстка ^ Транспорт — совокупность средств, предназначенных для перемещения людей, грузов из одного места в другое. Транспорт делится на три категории: транспорт общего пользования, транспорт специального пользования и личный или индивидуальный транспорт. Транспорт общего пользования обслуживает торговлю (перевозит товары) и население (пассажирские перевозки). Транспорт специального пользования — внутрипроизводственный и внутриведомственный транспорт. Наконец, личный транспорт — это легковые автомобили, велосипеды, яхты, частные самолёты. Персональный автоматический транспорт образует новую категорию, так как соединяет в себе черты городского общественного транспорта и личного автотранспорта [3]. Автомобильный транспорт сейчас самый распространённый вид транспорта. Автомобильный транспорт моложе железнодорожного и водного, первые автомобили появились в самом конце XIX века. После Второй мировой войны автомобильный транспорт начал составлять конкуренцию железной дороге. Преимущества автомобильного транспорта - маневренность, гибкость, скорость. Грузовые автомобили перевозят ныне практически все виды грузов, но даже на больших расстояниях (до 5 и более тыс. км) автопоезда (грузовик-тягач и прицеп или полуприцеп) успешно конкурируют с железной дорогой при перевозке ценных грузов, для которых критична скорость доставки, например, скоропортящихся продуктов [3]. Абсолютное большинство ныне существующих автомобилей — автомобили индивидуального пользования (легковые). Их используют, как правило, для поездок на расстояния до двухсот километров. На рисунке 4 изображены средства передвижения, различающиеся по типу, массе и назначению.  Рисунок 4 – Средства передвижения ^ Дорожный знак — техническое средство безопасности дорожного движения, стандартизированный графический рисунок, устанавливаемый у дороги для сообщения определённой информации участникам дорожного движения. С 1 января 2006 года в России вступили в силу новые стандарты на дорожные знаки, светофоры и разметку. На дорогах, в связи с этим, появились 24 новых и 18 изменённых знаков. Все они соответствуют конвенции ООН о дорожных знаках и сигналах, а также последним европейским стандартам [9]. Некоторые дорожные знаки приведены на рисунке 5. В данной работе особое значение будет иметь знак ограничения скорости, используемый для контроля скоростного режима, изображение приведено на рисунке 6. Светофоры Светофор — устройство оптической сигнализации, предназначенное для регулирования движения людей, велосипедов, автомобилей и иных участников дорожного движения, поездов железной дороги и метрополитена, речных и морских судов [3]. ^ Существует несколько типов светофоров, рассмотрим некоторые из них.  Рисунок 5 - Дорожные знаки  Рисунок 6 – Знак ограничения скорости ^ . Наиболее распространены светофоры с сигналами (обычно круглыми) трёх цветов: красного, жёлтого и зелёного. В некоторых странах в том числе и в России вместо жёлтого используется оранжевый цвет. Сигналы могут быть расположены как вертикально (при этом красный сигнал всегда располагается сверху, а зелёный — снизу), так и горизонтально (при этом красный сигнал всегда располагается слева, а зелёный — справа). При отсутствии других, специальных светофоров они регулируют движение всех видов транспортных средств и пешеходов (но на перекрёстке может быть бессветофорное движение последних). Иногда сигналы светофора дополняют специальным табло обратного отсчёта времени, которое показывает сколько времени ещё будет гореть сигнал. Чаще всего табло обратного отсчёта делают для зелёного сигнала светофора, но в ряде случаев табло отображает и оставшееся время красного сигнала. Практически повсеместно красный сигнал светофора запрещает движение, жёлтый запрещает выезд на охраняемый светофором участок, но допускает завершение его проезда, а зелёный — разрешает движение. Распространено, но не повсеместно использование сочетания красного и жёлтого сигналов, обозначающее предстоящее включение зелёного сигнала. Иногда зелёный сигнал включается сразу после красного без промежуточного жёлтого, но не наоборот. Детали применения сигналов различаются в зависимости от принятых в той или иной стране Правил дорожного движения. Существуют светофоры из двух секций — красной и зелёной. Такие светофоры обычно устанавливаются на пунктах, где пропуск автомобилей производится в индивидуальном порядке, например, на пограничных переходах, при въезде или выезде с автостоянки, охраняемой территории и т. п. Пример светофора на рисунке 7.  Рисунок 7 – Светофор ^ На светофорах могут быть дополнительные секции в виде стрелок или контуров стрелок, регулирующие движение в том или ином направлении. Правила (в странах бывшего СССР) таковы: Контурные стрелки на красном (жёлтом, зелёном) фоне — это обычный светофор, действующий только в заданном направлении. Сплошная зелёная стрелка на чёрном фоне разрешает проезд, но не даёт преимущества при разъезде. Светофор с мигающим красным сигналом. Красный мигающий сигнал (как правило, на светофорах с мигающей одной или попеременно мигающими двумя красными секциями) используется для ограждения пересечений с трамвайными линиями при приближении трамвая, мостов при разводке, участков дорог вблизи взлётно-посадочных полос аэропортов при взлёте и посадке самолётов на опасной высоте. Эти светофоры аналогичны тем, что используются на железнодорожных переездах. ^ Реверсивный светофор. Для регулирования движения по полосам проезжей части (особенно там, где возможно реверсивное движение), применяют специальные светофоры контроля полосы (реверсивные) [5]. ^ Для регулирования движения маршрутных транспортных средств (трамваев, автобусов, троллейбусов) используют специальные светофоры, вид которых отличается от страны к стране.
Субъекты Водитель — человек, управляющий своим транспортным средством. Пешеход — участник дорожного движения, находящийся вне транспортного средства. К пешеходам приравниваются лица, передвигающиеся в инвалидных колясках без двигателя, ведущие велосипед, мопед, мотоцикл, везущие санки, тележку, детскую или инвалидную коляску. Правилами дорожного движения определяются права и обязанности пешеходов. В дорожной инфраструктуре для пешеходов предназначены пешеходные дорожки (тротуары), регулируемые и нерегулируемые наземные пешеходные переходы, а также надземные и подземные пешеходные переходы. Пешеходы должны двигаться по тротуарам или пешеходным дорожкам, а при их отсутствии — по обочинам. Пешеходы, перевозящие или переносящие громоздкие предметы, а также лица, передвигающиеся в инвалидных колясках без двигателя, могут двигаться по краю проезжей части, если их движение по тротуарам или обочинам создаёт помехи для других пешеходов. При отсутствии тротуаров, пешеходных дорожек или обочин, а также в случае невозможности двигаться по ним пешеходы могут двигаться по велосипедной дорожке или идти в один ряд по краю проезжей части (на дорогах с разделительной полосой — по внешнему краю проезжей части) [3]. ^ (ДПС). Дорожно-патрульная служба — структурное подразделение Государственной инспекции безопасности дорожного движения Министерства внутренних дел Российской Федерации, входящее в состав полиции Российской Федерации. Появилось в 1918 году. Основными задачами ДПС являются: сохранение жизни, здоровья и имущества участников дорожного движения, защита их законных прав и интересов, а также интересов общества и государства; обеспечение безопасного и бесперебойного движения транспортных средств; предупреждение и пресечение преступлений и административных правонарушений в области дорожного движения. Выполнение других обязанностей, возложенных на подразделения милиции общественной безопасности [6]. На рисунке 9 изображён контроль дорожного движения сотрудником ДПС.  Рисунок 9 – Сотрудник ДПС
Правила дорожного движения (сокращенно ПДД) — свод правил, регулирующих обязанности водителей транспортных средств и пешеходов, а также технические требования, предъявляемые к транспортным средствам для обеспечения безопасности дорожного движения. История современных правил дорожного движения берёт своё начало в Лондоне. 10 декабря 1868 года на площади перед Парламентом был установлен механический железнодорожный семафор с цветным диском. Его изобретатель — Дж. П. Найт — был специалистом по железнодорожным семафорам. Устройство управлялось вручную и имело два семафорных крыла. Крылья могли занимать разные положения: горизонтальное — сигнал «стоп»; и опущенные под углом 45 градусов — можно двигаться с осторожностью. С наступлением темноты включали вращающийся газовый фонарь, который подавал сигналы красным и зелёным светом. К семафору был приставлен слуга в ливрее, в обязанности которого входило поднимать и опускать стрелу и поворачивать фонарь. Однако техническая реализация устройства оказалась неудачной: скрежет цепи подъёмного механизма был настолько сильным, что проезжавшие лошади шарахались и вставали на дыбы. Не проработав и месяца, 2 января 1869 года семафор взорвался, находившийся при нём полицейский был ранен. Прототипами современных дорожных знаков можно считать таблички, на которых указывалось направление движения к населённому пункту и расстояние до него. Решение о создании единых европейских правил дорожного движения было принято в 1909 году на всемирной конференции в Париже, ввиду увеличения числа автомобилей, роста скоростей и интенсивности движения на городских улицах. Следующим важным шагом стало принятие «Конвенции о введении единообразия в сигнализацию на дорогах» в 1931 году в Женеве, на Конференции по дорожному движению, в которой среди прочих стран принял участие и Советский Союз [3].
Для решения задачи можно представить участок ГТС как граф, узлами которого являются перекрёстки, а дугами — улицы (рисунок 10).  Рисунок 10 – Представление участка в виде графа ^ — раздел дискретной математики, изучающий свойства графов. В общем смысле граф представляется как множество вершин (узлов), соединённых рёбрами. В строгом определении графом называется такая пара множеств G=(V,E), где V есть подмножество любого счётного множества, а E - подмножество V×V. Теория графов находит применение, например, в геоинформационных системах (ГИС). Существующие или вновь проектируемые дома, сооружения, перекрёстки, кварталы и т. п. рассматриваются как вершины, а соединяющие их дороги, инженерные сети, линии электропередачи и т. п. — как рёбра. Применение различных вычислений, производимых на таком графе, позволяет, например, найти кратчайший объездной путь или ближайший продуктовый магазин, спланировать оптимальный маршрут. Родоначальником теории графов считается Леонард Эйлер. В 1736 году в одном из своих писем он формулирует и предлагает решение задачи о семи кёнигсбергских мостах, ставшей впоследствии одной из классических задач теории графов [7]. ^ Граф — базовое понятие. Включает множество вершин и множество рёбер, являющееся подмножеством декартова квадрата множества вершин (то есть каждое ребро соединяет ровно две вершины). Участок ГТС будет представлен в виде графа. ^ , Узел — базовое понятие: точка, где могут сходиться/выходить рёбра и/или дуги. Множество вершин графа G обозначается V(G). Перекрёсток - вершина. ^ — базовое понятие. Ребро соединяет две вершины графа. Дорога – ребро. Дуга — это ориентированное ребро. Взвешенный граф — граф, каждому ребру которого поставлено в соответствие некое значение (вес ребра). ^ — значение, поставленное в соответствие данному ребру взвешенного графа. Обычно, вес - вещественное число, в таком случае его можно интерпретировать как «длину» ребра. Длина дороги — вес ребра [7].
Алгоритм Дейкстры (Dijkstra’s algorithm) — алгоритм на графах, изобретённый нидерландским ученым Э. Дейкстрой в 1959 году. Находит кратчайшее расстояние от одной из вершин графа до всех остальных. Алгоритм работает только для графов без рёбер отрицательного веса. Алгоритм широко применяется в программировании и технологиях. Каждой вершине из V сопоставим метку - минимальное известное расстояние от этой вершины до a. Алгоритм работает пошагово - на каждом шаге он «посещает» одну вершину и пытается уменьшать метки. Работа алгоритма завершается, когда все вершины посещены. Инициализация. Метка самой вершины a полагается равной 0, метки остальных вершин — бесконечности. Это отражает то, что расстояния от a до других вершин пока неизвестны. Все вершины графа помечаются как непосещённые. Шаг алгоритма. Если все вершины посещены, алгоритм завершается. В противно случае, из ещё не посещённых вершин выбирается вершина u, имеющая минимальную метку. Мы рассматриваем всевозможные маршруты, в которых u является предпоследним пунктом. Вершины, в которые ведут рёбра из u, назовем соседями этой вершины. Для каждого соседа вершины u, кроме отмеченных как посещённые, рассмотрим новую длину пути, равную сумме значений текущей метки u и длины ребра, соединяющего u с этим соседом. Если полученное значение длины меньше значения метки соседа, заменим значение метки полученным значением длины. Рассмотрев всех соседей, пометим вершину u как посещенную и повторим шаг алгоритма [8].
В настоящее время существует немало систем, реализующих процесс нахождения пути и навигации, такие как 2Gis, Navitel, Open Street Map. Интерфейс программы Open Street Map приведён на рисунке 11, программы 2ГИС – на рисунке 12. Программа имеет множество функций: масштабирование, специализированные слои, метки, пути, отображение погоды, улиц, зданий, поиск объектов, навигация и т.д.  Рисунок 11 - Интерфейс Open Street Map  Рисунок 12 – Интерфейс программы 2ГИС
В рамках поставленной задачи необходимо разработать программную систему, позволяющую моделировать нахождение оптимального пути на участке ГТС. Пользователь должен иметь возможность загрузить уже имеющийся участок ГТС, или составить новый с помощью специального редактора, встроенного в разрабатываемую систему. При составлении участка ГТС пользователь должен использовать следующие шаблоны: узлы (перекрестки), дуги (дороги), знаки запрещения движения (не более одного на дугу), знаки ограничения скорости (в соответствии с правилами дорожного движения ПДД), сотрудников ДПС, светофоры. При этом данным объектам необходимо задавать некоторые характеристики. Каждый инструмент должен иметь свои характеристики: Ребро: тип покрытия, длина (положительное число) и имя, наличие сотрудника ДПС, поставить на дугу знак ограничения скорости, знак запрещения движения. ^ необходимо задать коэффициент строгости (положительное число). Узел: К узлу можно привязать не более одного светофора и сотрудника ДПС. Также узлу необходимо задать время его прохождения. Пользователю необходимо задать начальную фазу светофора (красный, зеленый), длительность зеленой и красной фазы (положительное число). После выбора участка ГТС пользователь должен выбрать объекты, участвующие в движении (автомобиль и водитель), а также выбрать критерии нахождения оптимального пути. К характеристикам автомобиля относятся: максимальная скорость движения (натуральное число), объем бака (натуральное число), расход топлива на условную единицу пути (положительное число), тип топлива. Пользователь может указать также марку и модель автомобиля. К характеристикам водителя относятся: имя, тип (нарушитель, добропорядочный). Все данные и настройки при составлении участка ГТС должны храниться в базе данных (БД). В системе должны вестись следующие справочники: типов топлива, названий улиц, типов сотрудника ДПС, названий улиц, типов дорожного покрытия, типов дорожных знаков. Необходимо предусмотреть целостность таблиц БД. При возникновении вопросов у пользователя должна иметься возможность обратиться к справочной информации по системе. Таким образом, система моделирования должна выполнять следующие функции:
На основании проведенного выше анализа предметной области формируются общие требования к функциям, которые должна выполнять система. Проектируемую систему разобьем на подсистемы и определим взаимосвязи между ними. Система – это совокупность объектов, компонентов или элементов произвольной природы, образующих некоторую целостность. Структура системы – это устойчивая во времени совокупность взаимосвязей между ее элементами или компонентами. Структура системы предполагает вложенность элементов одной системы в другую. Более мелкая система – это подсистема. Проектируемую систему разобьем на подсистемы и определим взаимосвязи между ними. В проектируемую систему входят пять подсистем:
Структурная схема автоматизированной системы поиска оптимального пути по заданному критерию приведена на рисунке 13.
Разработка П/С начинается с формулировки требований, в которой, исходя из пожеланий к ней, должен быть получен документ, в котором должно быть достаточно точно определены требования к разработчикам. Этот документ называется спецификацией требований. Он играет роль точной постановки задачи и включает две составные части:
Разработка спецификации качества предшествует функциональной спецификации. В нее включаются требования к технологическим процессам, перечисляющиеся основными показателями качества П/С (надежность, функциональность, эффективность).  Рисунок 13 – Структурная схема системы ^ включает в себя описание всех функций, которые должна выполнять П/С с указанием обрабатываемых результирующих данных. Она строится на естественном языке, но может включать в себя и математические модели, записанные на формализованном языке и диаграммы, выполненные в том или ином стандарте. Функциональная спецификация:
^ служит уточнением структурной схемы, где определяются все функции, которые выполняет система (с разбивкой на подсистемы), исключительные ситуации, возникающие в каждой из подсистем, а также и информационная среда (входные и выходные параметры) каждой из функций всех подсистем.
При детальном проектировании вводятся обозначения для всех функций, специфицируются все входные данные и результаты каждой определенной функции, включая указание их типов и задания всех ограничений, которые должны удовлетворять эти данные и результаты. В таблице 1 приведен перечень функций, выполняемых системой.
В рамках функциональной спецификации необходимо указать исключительные ситуации, возникновение которых возможно в процессе работы программы. Исключительная ситуация - это наиболее существенная с точки зрения пользователя ситуация, при которой П/С не может нормально выполнить ту или иную функцию. Перечень исключительных ситуаций представлен в таблице 2.
Структура - это набор данных, где данные могут быть разного типа. Например, структура может содержать несколько переменных различных типов. Переменные, которые содержатся в структуре, называются членами или полями структуры. Структура данных «класс», представляющая собой объектный тип данных, внешне похожа на типы данных процедурно-ориентированных языков. При этом есть возможность сокрытия внутреннего устройства объекта и его поведения. Такая возможность называется инкапсуляцией. Инкапсуляция — свойство языка программирования, позволяющее пользователю не задумываться о сложности реализации используемого программного компонента (то, что у него внутри), а взаимодействовать с ним посредством предоставляемого интерфейса (публичных методов и членов), а также объединить и защитить жизненно важные для компонента данные. При этом
Продолжение таблицы 2
пользователю предоставляется только спецификация объекта. Наличие инкапсуляции не означает объектной ориентированности языка программирования — для этого требуется наличие наследования. Наследование — механизм объектно-ориентированного программирования (наряду с инкапсуляцией, полиморфизмом и абстракцией), позволяющий описать новый класс на основе уже существующего (родительского), при этом свойства и функциональность родительского класса заимствуются новым классом. В нашей системе выделяются классы BaseEntity и PersonEntity как базовые, BaseEntity – базовый класс всех сущностей, PersonEntity – сущности хранящие информацию о людях. UML (англ.Unified Modeling Language– унифицированный язык моделирования) – язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения. UML является языком широкого профиля, это открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы, называемой UML-моделью. UML был создан для определения, визуализации, проектирования и документирования в основном программных систем. UML не является языком программирования, но в средствах выполнения UML-моделей как интерпретируемого кода возможна кодогенерация. В UML диаграмма классов описывает структуру системы, показывая её классы, их атрибуты и операторы, а также взаимосвязи этих классов. На рисунке 14 представлена UML-диаграмма классов. Таблица 3 – Описание класса «Базовая сущность»
Таблица 4 – Описание класса «Карта ГТС»
Таблица 5 – Описание класса «Узел»
Таблица 6 – Описание класса «Ребро»
Таблица 7 – Описание класса «Топливо»
Таблица 8 – Описание класса «Улица»
Таблица 9 – Описание класса «Машина»
 Рисунок 14 – UML-диаграмма классов Таблица 10 – Описание класса «Покрытие»
Таблица 11 – Описание класса «Дорожный знак»
Таблица 12 – Описание класса «Светофор»
Таблица 13 – Описание класса «Водитель»
Таблица 14 – Описание класса «Сущность для описания человека»
Таблица 15 – Описание класса «Полицейский»
Алгоритм Дейкстры (Dijkstra) - предназначен для решения задачи Поиск кратчайших путей в графе [8]. Ниже представлен алгоритм нахождения пути минимального веса в графе G = (V, E) заданном весовой матрицей W у которой элемент wij равен весу ребра соединяющего i-ую и j-ую вершины. При этом предполагается, что все элементы wij неотрицательны. Путь ищется из вершины номер u1 к вершине номер u2 . Здесь использует алгоритм Дейкстры. Для представления веса, равного бесконечности, используется число GM, передаваемое в алгоритм. Это число можно задавать в зависимости от конкретной задачи. Алгоритм по которому происходит поиск заключается в следующем:
иначе найденную вершину c минимальным весом полагаем текущей и помечаем (m(t) := 1)
На выходе имеем переменную Length, которая определяет длину пути (length равно null если пути не существует, length равно 0, если u1 равно u2 ), переменную Weight - вес пути и массив Path содержащий последовательность номеров вершин определяющих путь. Схема алгоритма представлена на рисунке 15.
В качестве операционной системы мы не выбираем конкретную ОС поскольку используем кросплатформенные средства разработки, такие как: Java 1.6, MySQL 5.1. Эти программные инструменты позволяют вести разработку под ряд современнных ОС:  Рисунок 15 – Блок схема алгоритма семейство Linux 2.6, Unix (FreeBSD), Microsoft Windows. Кроме того, в качестве среды разработки АС «поиска оптимального пути по заданному критерию» была выбрана IntelliJ Idea, позволяющая быстро и гибко разрабатывать приложения для бизнеса на платформе Java.
Java — это язык программирования, в котором, по замыслу создателей, должны сочетаться выразительность и простота. Его цель — позволить программисту создавать сложные высокопроизводительные программы. Java позволяет исполнять программы на множестве аппаратных платформ и ОС: PC, Android, мобильные устройства (Java ME). При этом окружение разработчика Java позволяет использовать современные БД и серверные решения. Java является полностью объектно-ориентированным языком, где даже типы, встроенные в язык, представлены классами. Java является мощным объектным языком с возможностями наследования и универсализации. Для платформы Java существует целый набор языков программирования с различными парадигмами: Java – объектно-ориентированное программирование; Scala – функциональное программирование; Groovy, Jython, JRuby – динамическое окружение. В одном проекте возможно комбинировать различные языки и парадигмы для достижения гибкости и необходимого уровня абстракции. В своём проекте мы используем Groovy для быстрой разработки пользовательских интерфейсов. В Java приняты стандарты для различных подсистем приложений. Основа JCP — так называемые JSR (Java Specification Request/Запрос на Спецификацию Java), формальные документы, описывающие спецификации и технологии, которые предлагается добавить к Java платформе. Основа JCP — так называемые JSR (Java Specification Request/Запрос на Спецификацию Java), формальные документы, описывающие спецификации и технологии, которые предлагается добавить к Java платформе.
В качестве средства проектирования базы данных, была выбрана MySQL 5.1., она является широко распространённой СУБД, используется как на Linux, так и Windows серверах. Для коммуникации с сервером БД на базе MySQL имеется набор библиотек для многих языков программирования и программных платформ. СУБД MySQL имеет ряд преимуществ. Главным из них является то, что она обеспечивает создание информационных систем с архитектурой "клиент-сервер", в которой он играет роль сервера баз данных. Также можно сказать, что он удовлетворяет требованиям, предъявляемым к системам распределенной обработки информации. Эта СУБД поддерживает: тиражирование данных, параллельную обработку, создание и обработку больших баз данных на недорогих аппаратных платформах, отличается простотой управления и использования.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
которую ссылаются другие
страницы: 1 2
отлично
2 