Реферат "Обзор сред визуального программирования"

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОРДОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ М. Е. ЕВСЕВЬЕВА»

Физико-математический факультет

Кафедра физики, информационных технологий и методик обучения

реферат

ОБЗОР СРЕД ВИЗУАЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Подготовил студент группы МДМ-219___________________ А. А. Журавлёва

Направление подготовки 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки)

Профиль Математика. Информатика

Проверила

канд. физ.-мат. наук, доцент _________________________ Т. В. Кормилицына

Оценка ________

Саранск 2022

Содержание

Введение 3

Глава 1 Основы визуального программирования 4

Глава 2 Обзор сред визуального программирования 8

2.1 Microsoft Visual Studio 8

2.2 Интегрированная среда программирования NetBeans 8

2.3 PyCharm - лучшая среда разработки для Python 9

2.4 IntelliJ IDEA 9

2.5 Eclipse 10

2.6 Code:Blocks 11

2.7 Scratch 11

Заключение 13

Список используемой литературы 14

Введение

Визуальное программирование (от лат visualis - зрительный) – это технология программирования, предусматривающая создание приложений с помощью наглядных средств.

Средствами визуального программирования обычно решают задачи построения пользовательского интерфейса и упрощения разработки приложения путем замены метода "написания программы" на метод конструирования.

Визуальное программирование, бесспорно, обладает достоинством наглядного представления информации и гораздо лучше соответствует природе человеческого  восприятия, чем методы традиционного, текстового программирования. Однако практически все визуальные средства нуждаются в дополнении функциями, которые не могут быть представлены в виде графических конструкций и требуют текстового выражения. Визуальные средства дополняются специальными программами – "скриптами", написанными на различных языках программирования.

Концепция визуального программирования реализована во многих современных средах разработки программных систем. Все ведущие фирмы, создающие средства для программирования и конструирования имеют системы, поддерживающие технологию визуального программирования.

Глава 1 Основы визуального программирования

Визуализация – это процесс графического отображения сложных процессов или понятий на экране компьютера в виде графических примитивов. Визуализировать можно многие процессы: управления, построения, рисования и т.д.

Пользователи приложений привыкли к графическому интерфейсу приложений и зачастую даже не задумываются, что привычные элементы интерфейса представляют собой визуальные графические примитивы. Например, простейший вариант визуализации – линейка прогресса (прямоугольник, процент заполнения которого прямо пропорционален времени выполнения какой-либо операции). Глядя на нее, вы можете приблизительно оценить время окончания операции. Но, если бы было выведено значение времени исполнения в виде числа или процента без линейки прогресса, то такой вывод явился бы лишь отображением текущего значения, но не визуализацией процесса.

Сегодня принято визуализировать интерфейсы программного обеспечения. Визуализация снимает проблемы "общения" пользователем с программным продуктом. Графические изображения на элементах управления позволяют пользователю интуитивно разбираться в назначении этих элементов.

Для визуализации интерфейсов программного обеспечения существует целый ряд специально разработанных элементов интерфейса – визуальных компонент, позволяющих отображать различную информацию и осуществлять управление программой в целом. Простейший пример - визуальная кнопка на экране компьютера. Программная кнопка имитирует поведение обычной кнопки на пульте управления любого прибора. Кнопку можно "нажимать" как настоящую.

Возможно, именно наличие визуальных средств построения интерфейсов в таких языках, как Microsoft Visual Basic и Delphi, а также создаваемые с помощью этих языков визуальные программные интерфейсы, закрепили за ними термин "визуальное программирование". Безусловно, существует много других аналогичных продуктов (Visual C++, Borland C++ начиная с версии 4, Symantec Visual Cafe, C++ Builder и др.), но они не смогли завоевать такой популярности, как Visual Basic и Delphi. Именно благодаря Visual Basic, мир узнал о возможности визуального построения интерфейсов программ для Windows.

В Visual Basic и Delphi выполняется визуальное построение интерфейса программы, но не самого кода. Определяющими элементами процесса визуализации являются:

– Визуализируемая модель – модель, которая подвергается отображению с целью возможности изменения ее структуры или ее параметров (либо параметров ее отдельных частей).

– Окно инструментов (ToolBox) – окно, содержащее набор элементов, из которых строится визуальная модель. Обычно элементы разделяются по их назначению на отдельные группы, размещающиеся на отдельных закладках окна инструментов.

– Окно свойств (PropertyBox) – окно, в котором отображаются параметры (свойства) выбранного элемента визуальной модели. Термин "свойство" пришел из объектно-ориентированного программирования и обозначает параметр объекта (элемента).

Визуализируемой моделью в Visual Basic и Delphi является окно (форма, диалог) Windows, а не код программы.

Обычной практикой является визуализация работы с элементами интерфейса, когда в качестве объектов визуализации рассматриваются визуальные компоненты, из которых состоят формы (окна и диалоги) интерфейса программы. Но и операторы программы можно рассматривать как объекты визуализации. В этом случае параметры операторов и функций программы можно настраивать при помощи окна свойств (PropertyBox), а сами операторы и функции хранится в списковой форме (табличной форме).

В качестве возможного варианта реализации такой визуальной разработки кода программы можно рассматривать табличную форму записи макросов в Microsoft Access (рис.1.1). В этом случае визуализируемая модель – макрос-программа управления данными в базе данных или управления процессом отображения данных. Команды макроса находятся в разных строчках записи макроса. Окно свойств находится непосредственно под списком команд. Окна инструментов в привычном виде нет, но оно реализовано в виде раскрывающегося списка с командами, т.е. в каждой строке записи макроса в отдельности имеется возможность выбора или смены текущей команды макроса. Это и есть визуализированная форма записи программы.

Рис. 1.1. Визуализация разработки кода программы

Присоединение модуля, созданного средствами визуального программирования выполняется также визуальными средствами – в режиме конструирования (рис.1.2).

Рис.1.2. Средства визуального программирования

Другим примером визуализации создания кода программы может служить процесс создания макро программ в Microsoft Excel (рис.1.3).

Рис.1.3. Диалог MS Excel при автоматической записи действий пользователя

Визуализируемой моделью в данном случае является рабочий лист Excel, в котором программист выполняет действия по обработке данных. Программный код пишется автоматически в фоновом режиме, при этом происходит описание в операторах языка VBA (Visual Basic for Application) всех визуальных действий пользователя.

Окно свойств Properties присутствуют, но не в самом рабочем листе, а в среде VBA (рис.1.4). Окно инструментов при выборе объекта Module выключается, но в случае редактирования программного кода для каждого программного объекта появляется раскрывающийся список со свойствами, методами и событиями, т.е. в каждой строке записи макроса в отдельности имеется возможность выбора или смены текущей команды макроса.

Пример получаемой программы, вызов которой в рабочем листе Excel можно организовать по командной кнопке или непосредственно по имени записанного макроса, приведен на рис.1.4.

Рис.1.4. Результат автоматической записи программного кода как протокола действий пользователя

Глава 2 Обзор сред визуального программирования 2.1 Microsoft Visual Studio

Microsoft Visual Studio - это интегрированная среда разработки/ Множество версий этой IDE способны создавать все типы программ, начиная от веб-приложений и заканчивая мобильными приложениями, видеоиграми. Эта линейка программного обеспечения включает в себя множество инструментов для тестирования совместимости. Благодаря своей гибкости Visual Studio является отличным инструментом для студентов и профессионалов.

Поддерживаемые языки: Ajax, ASP.NET, DHTML, JavaScript, JScript, Visual Basic, Visual C#, Visual C++, Visual F#, XAML и другие.

Особенности:

• Огромная библиотека расширений, которая постоянно увеличивается;

• IntelliSense;

• Настраиваемая панель и закрепляемые окна;

• Простой рабочий процесс и файловая иерархия;

• Статистика мониторинга производительности в режиме реального времени;

• Инструменты автоматизации;

• Легкий рефакторинг и вставка фрагментов кода;

• Поддержка разделенного экрана;

• Список ошибок, который упрощает отладку;

• Проверка утверждения при развертывании приложений с помощью ClickOnce, Windows Installer или Publish Wizard.

Недостатки: поскольку Visual Studio IDE является супертяжелой, для открытия и запуска приложений требуются значительные ресурсы. Поэтому на некоторых устройствах внесение простых изменений может занять много времени. Для простых задач целесообразно использовать компактный редактор или средство разработки PHP.

2.2 Интегрированная среда программирования NetBeans

Бесплатная IDE для C (и многих других языков программирования) с открытым исходным кодом. Подходит для редактирования существующих проектов или создания новых. NetBeans предлагает простой drag-and-drop интерфейс, который поставляется с большим количеством удобных шаблонов проектов. Среда в основном используется для разработки Java приложений, но можно устанавливать пакеты, поддерживающие другие языки.

Поддерживаемые языки программирования: C, C++, C++ 11, Fortran, HTML 5, Java, PHP и другие.

Особенности:

• Интуитивный drag-and-drop интерфейс;

• Динамические и статические библиотеки;

• Интеграция нескольких сессий GNU-отладчика с поддержкой кода;

• Возможность осуществлять удаленное развертывание;

• Совместимость с платформами Windows, Linux, OS X и Solaris;

• Поддержка Qt Toolkit;

• Поддержка Fortran и Assembler;

• Поддержка целого ряда компиляторов, включая CLang / LLVM, Cygwin, GNU, MinGW и Oracle Solaris Studio.

Недостатки: эта бесплатная среда разработки потребляет много памяти, поэтому может работать медленно на некоторых ПК.

2.3 PyCharm - лучшая среда разработки для Python

PyCharm разработан командой Jet Brains. Пользователям предоставляется бесплатная версия Community Edition, 30-дневная бесплатная ознакомительная версия Professional Edition и годовая подписка за $213 - $690 на версию Professional Edition. Комплексная поддержка кода и анализ делают PyCharm лучшей IDE для Python-программистов.

Поддерживаемые языки: AngularJS, Coffee Script, CSS, Cython, HTML, JavaScript, Node.js, Python, TypeScript.

Особенности:

• Совместимость с операционными системами Windows, Linux и Mac OS;

• Поставляется с Django IDE;

• Легко интегрируется с Git, Mercurial и SVN;

• Настраиваемый интерфейс с эмуляцией VIM;

• Отладчики JavaScript, Python и Django;

• Поддержка Google App Engine.

Недостатки: пользователи жалуются, что эта среда разработки Python содержит некоторые ошибки, такие как периодически не работающая функция автоматического заполнения, что может доставить определенные неудобства.

2.4 IntelliJ IDEA

Еще одна IDE, разработанная Jet Brains. Она предлагает пользователям бесплатную версию Community Edition, 30-дневную бесплатную ознакомительную версию Ultimate Edition и годовую подписку на версию Ultimate Edition за $533 - $693. IntelliJ IDEA поддерживает Java 8 и Java EE 7, обладает обширным инструментарием для разработки мобильных приложений и корпоративных технологий для различных платформ. Если говорить о цене, IntelliJ является прекрасным вариантом из-за огромного списка функций.

Поддерживаемые языки программирования: AngularJS, CoffeeScript, HTML, JavaScript, LESS, Node JS, PHP, Python, Ruby, Sass, TypeScript и другие.

Особенности:

• Расширенный редактор баз данных и дизайнер UML;

• Поддержка нескольких систем сборки;

• Пользовательский интерфейс тестового запуска приложений;

• Интеграция с Git;

• Поддержка Google App Engine, Grails, GWT, Hibernate, Java EE, OSGi, Play, Spring, Struts и других;

• Встроенные средства развертывания и отладки для большинства серверов приложений;

• Интеллектуальные текстовые редакторы для HTML, CSS и Java;

• Интегрированный контроль версий;

• AIR Mobile с поддержкой Android и iOS.

Недостатки: эта среда разработки JavaScript требует времени и усилий на изучение, поэтому может оказаться не лучшим вариантом для начинающих. В ней есть много сочетаний горячих клавиш, которые нужно просто запомнить. Некоторые пользователи жалуются на неуклюжий интерфейс.

2.5 Eclipse

Среда программирования C (поддерживающая и многие другие языки программирования) с открытым исходным кодом. Этот инструмент может оказаться полезен, как для новичков, так и для профессионалов. Первоначально создаваемый как среда для Java-разработки сегодня Eclipse имеет широкий диапазон возможностей благодаря большому количеству плагинов и расширений. Помимо средств отладки и поддержки Git / CVS, стандартная версия Eclipse поставляется с инструментами Java и Plugin Development Tooling. Если вам этого недостаточно, доступно много других пакетов: инструменты для построения диаграмм, моделирования, составления отчетов, тестирования и создания графических интерфейсов. Клиент Marketplace Eclipse открывает пользователям доступ к хранилищу плагинов и информации.

Поддерживаемые языки: C, C++, Java, Perl, PHP, Python, Ruby и другие.

Особенности:

• Множество пакетных решений, обеспечивающих многоязычную поддержку;

• Улучшения Java IDE, такие как иерархические представления вложенных проектов;

• Интерфейс, ориентированный на задачи, включая уведомления в системном трее;

• Автоматическое создание отчетов об ошибках;

• Параметры инструментария для проектов JEE;

• Интеграция с JUnit.

Недостатки: многие параметры этой среды разработки могут запугать новичков. Eclipse не обладает всеми теми функциями, что и IntelliJ IDEA, но является IDE с открытым исходным кодом.

2.6 Code:Blocks

Еще одна среда разработки C с открытым исходным кодом. Гибкая IDE, которая стабильно работает на всех платформах, поэтому она отлично подходит для разработчиков, которые часто переключаются между рабочими пространствами. Встроенный фреймворк позволяет настраивать эту IDE под свои потребности.

Поддерживаемые языки: C, C++, Fortran.

Особенности:

• Простой интерфейс с вкладками открытых файлов;

• Совместимость с Linux, Mac и Windows;

• Написана на C++;

• Не требует интерпретируемых или проприетарных языков программирования;

• Множество встроенных и настраиваемых плагинов;

• Поддерживает несколько компиляторов, включая GCC, MSVC ++, clang и другие;

• Отладчик с поддержкой контрольных точек;

• Текстовый редактор с подсветкой синтаксиса и функцией автоматического заполнения;

• Настраиваемые внешние инструменты;

• Простые средства управления задачами, идеально подходящие для совместной работы.

Недостатки: относительно компактная IDE для СИ, поэтому она не подходит для крупных проектов. Это отличный инструмент для новичков, но продвинутые программисты могут быть разочарованы ее ограничениями.

2.7 Scratch

Scratch – визуальная событийно-ориентированная среда программирования для обучения школьников младших и средних классов. Основной идей проекта является развитие навыков программирования, а также творческих способностей и логического мышления.

Среда программирования имеет собственный редактор текста программы, построенный на идее конструкторов Lego: все операторы языка и другие его элементы представлены разноцветными блоками, которые могут соединяться один с другим, образуя скрипт (фрагмент кода). При этом блоки сделаны так, что их можно совмещать только в синтаксически верные конструкции, что исключает ошибки. Различные типы данных имеют разные формы блоков, подчеркивая совместимость или несовместимость объектов между собой. В результате выполнения простых команд создаётся сложная модель, в которой взаимодействуют множество объектов, наделенных различными свойствами. После того как проект создан в Scratch, есть возможность его разместить на официальном сайте.

Основные возможности среды Scratch:

1. разработка проекта с нуля;

2. добавление, удаление и редактирование программных компонентов;

3. использование готовых объектов;

4. написание скриптов;

5. сохранение проекта в виде локального файла;

6. размещение результата программирования в сети

Заключение

В заключение можно сказать, что визуальное программирование является перспективной сферой в разработке программного обеспечения.

Благодаря визуальному программированию создание программного обеспечения более доступным для разработчиков.

Визуализация программного обеспечения позволяет упростить и значительно ускорить работу программистов.

Для визуализации интерфейсов программного обеспечения существует ряд специально разработанных элементов интерфейса – визуальных компонентов, которые позволяют отображать различную информацию и осуществляют управление самой программой. Одним из простейших примеров визуального компонента является визуальная кнопка на экране компьютера. Данная кнопка имитирует поведение обычной кнопки и ее можно «нажимать» как настоящую.

Наличие визуальных объектов, а также создаваемое им визуальное программное обеспечение закрепили за ним термин «визуальное программирование».

Концепция визуального программирования реализована во многих современных средах разработки программных систем. Все ведущие фирмы, создающие средства для программирования и конструирования имеют системы, поддерживающие технологию визуального программирования.

Список используемой литературы

1. Визуальное программирование : методические указания / составители А. Р. Мангушева. – Казань : КНИТУ, 2017. – 16 с. – Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. – URL: https://e.lanbook.com/book/138353.

2. Зыков, С. В. Программирование : учебник и практикум для вузов / С. В. Зыков. – Москва : Издательство Юрайт, 2022. – 320 с. – (Высшее образование). – ISBN 978-5-534-02444-9. – Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. – URL: https://urait.ru/bcode/489754.

3. Казанский, А. А. Программирование на Visual C# : учебное пособие для среднего профессионального образования / А. А. Казанский. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Издательство Юрайт, 2022. – 192 с. – (Профессиональное образование). – ISBN 978-5-534-14130-6. – Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. – URL: https://urait.ru/bcode/491341.

4. Маслянкин, В. И. Визуальное программирование : учебно-методическое пособие / В. И. Маслянкин. – Сочи : РосНОУ, 2015. – 40 с. – Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. – URL: https://e.lanbook.com/book/162131 (дата обращения: 30.11.2022). – Режим доступа: для авториз. пользователей.

5. Нагаева, И. А. Программирование: Delphi : учебное пособие для вузов / И. А. Нагаева, И. А. Кузнецов ; под редакцией И. А. Нагаевой. – Москва : Издательство Юрайт, 2022. – 302 с. – (Высшее образование). – ISBN 978-5-534-07098-9. – Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. – URL: https://urait.ru/bcode/493669.

6. Тюгашев, А. А. Визуальное программирование : учебное пособие / А. А. Тюгашев. – Самара : СамГУПС, 2020. – 147 с. – ISBN 978-5-98941-325-6. – Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. – URL: https://e.lanbook.com/book/161313.

7. Федоров, Д. Ю. Программирование на языке высокого уровня Python : учебное пособие для вузов / Д. Ю. Федоров. – 4-е изд., перераб. и доп. – Москва : Издательство Юрайт, 2022. – 214 с. – (Высшее образование). – ISBN 978-5-534-15733-8. – Текст : электронный // Образовательная платформа Юрайт [сайт]. – URL: https://urait.ru/bcode/509562.