C#

1. Класс Array и новые возможности массивов

1.1. Класс Array Нельзя понять многие детали работы с массивами в C#, если не знать устройство класса Array из библиотеки FCL, потомками которого являются все классы-массивы. Рассмотрим следующие объявления: //Класс Array int[] ar1 = new int[5]; double[] ar2 ={5.5, 6.6, 7.7}; int[,] ar3 = new Int32[3,4];

1.1.1. Вот как выглядит создание массивов и вызов процедуры печати: public void TestCommonPrint() { //Класс Array int[] ar1 = new int[5]; double[] ar2 ={5.5, 6.6, 7.7}; int[,] ar3 = new Int32[3,4]; Arrs.CreateOneDimAr(ar1);Arrs.PrintAr("ar1", ar1); Arrs.PrintAr("ar2", ar2); Arrs.CreateTwoDimAr(ar3);Arrs.PrintAr("ar3", ar3); }//TestCommonPrint

1.2. Массивы как коллекции

1.2.1. В ряде задач массивы C# целесообразно рассматривать как коллекции, не используя систему индексов для поиска элементов. Это, например, задачи, требующие однократного или многократного прохода по всему массиву - нахождение суммы элементов, нахождение максимального элемента, печать элементов. В таких задачах вместо циклов типа For по каждому измерению достаточно рассмотреть единый цикл For Each по всей коллекции. Эта возможность обеспечивается тем, что класс Array наследует интерфейс IEnumerable. Обратите внимание, этот интерфейс обеспечивает только возможность чтения элементов коллекции (массива), не допуская их изменения. Применим эту стратегию и построим еще одну версию процедуры печати. Эта версия будет самой короткой и самой универсальной, поскольку подходит для печати массива, независимо от его размерности и типа элементов. Вот ее код: public static void PrintCollection(string name,Array A) { Console.WriteLine(name); foreach (object item in A ) Console.Write("\t {0}", item); Console.WriteLine(); }//PrintCollection

1.2.1.1. Вариант процедуры CreateCollection: public static void CreateCollection(Array A) { int i=0; foreach (object item in A ) //item = rnd.Next(1,10); //item read only A.SetValue(rnd.Next(1,10), i++); }//CreateCollection

1.3. Сортировка и поиск. Статические методы класса Array

1.3.1. Статические методы класса Array позволяют решать самые разнообразные задачи: Copy - позволяет копировать весь массив или его часть в другой массив. IndexOf, LastIndexOf - определяют индексы первого и последнего вхождения образца в массив, возвращая -1, если такового вхождения не обнаружено. Reverse - выполняет обращение массива, переставляя элементы в обратном порядке. Sort - осуществляет сортировку массива. BinarySearch - определяет индекс первого вхождения образца в отсортированный массив, используя алгоритм двоичного поиска.

1.3.1.1. public void TestCollection() { //операции над массивами int nc = 7; int[] col1 = new int[nc], col2 = new int[nc]; double[] col3 = new double[nc]; int[,] col4 = new int[2,2]; Arrs.CreateCollection(col1); Arrs.PrintCollection("col1",col1); Arrs.CreateCollection(col2); Arrs.PrintCollection("col2",col2); Arrs.CreateCollection(col3); Arrs.PrintCollection("col3",col3); Arrs.CreateTwoDimAr(col4); Arrs.PrintCollection("col4",col4); //сортировка, поиск, копирование // поиск элемента int first = Array.IndexOf(col1, 2); int last = Array.LastIndexOf(col1,2); if (first == -1) Console.WriteLine("Нет вхождений 2 в массив col1"); else if (first ==last) Console.WriteLine("Одно вхождение 2 в массив col1"); else Console.WriteLine("Несколько вхождений 2 в массив col1"); //first = Array.IndexOf(col4, 4); //только одномерный массив Array.Reverse(col1); Console.WriteLine("Обращение массива col1:"); Arrs.PrintCollection("col1",col1); //Копирование Array.Copy(col1, col3, col1.Length); Console.WriteLine(" Массив col3 после копирования массива col1:"); Arrs.PrintCollection("col3",col3); Array.Copy(col1,1,col2,1,2); Console.WriteLine("копирование двух элементов col1 в col2:"); Arrs.PrintCollection("col1",col1); Arrs.PrintCollection("col2",col2); //быстрая сортировка Хоара Array.Sort(col1); Console.WriteLine("Отсортированный массив col1:"); Arrs.PrintCollection("col1",col1); first = Array.BinarySearch(col1, 2); Console.WriteLine("Индекс вхождения 2 в col1: {0}",first); //Создание экземпляра (массива) Array my2Dar = Array.CreateInstance(typeof(double), 2,3); Arrs.PrintCollection("my2Dar",my2Dar); //клонирование my2Dar = (Array)col4.Clone(); Console.WriteLine("Массив my2Dar после клонирования col4:"); Arrs.PrintCollection("my2Dar",my2Dar); //копирование CopyTo col1.CopyTo(col2,0); Console.WriteLine("Массив col2 после копирования col1:"); Arrs.PrintCollection("col2",col2); }

1.4. Класс Object и массивы

1.4.1. public static void PrintObj(object A) { Console.WriteLine("A.GetType()={0})", A.GetType()); if (A.GetType()==typeof(System.Int32[])) { int[] temp; temp = (int[])A; for(int i = 0; i<temp.GetLength(0);i++) Console.Write("\t temp[{0}]={1}", i,temp[i]); Console.WriteLine(); } else Console.WriteLine("Аргумент не является массивом целых"); }//PrintObject

1.4.1.1. //работа с процедурой PrintObject //Корректный и некорректный вызовы Arrs.PrintObj(col1); Arrs.PrintObj(col3);

1.5. Массивы объектов

1.5.1. Свойство name описывает имя победителя, а свойство price - величину его премии. Свойство rnd необходимо при работе со случайными числами. Метод SetVals выполняет инициализацию. Он присваивает полю name значение, переданное в качестве аргумента, и полю price - случайное значение. Метод PrintWinner - метод печати свойств класса. Без подобного метода не обходится ни один класс. В классе появится еще один статический метод InitAr, но о нем скажу чуть позже.

1.5.1.1. /// <summary> /// Класс победителей с именем и премией /// </summary> public class Winners { //поля класса string name; int price; //статическое или динамическое поле rnd? //static Random rnd = new Random(); Random rnd = new Random(); // динамические методы public void SetVals(string name) { this.name = name; this.price = rnd.Next(5,10)* 1000; }//SetVals public void PrintWinner(Winners win) { Console.WriteLine("Имя победителя: {0}," + " его премия - {1}", win.name, win.price); }//PrintWinner }//class Winners

1.6. Массивы. Семантика присваивания

1.6.1. классы S и T должны быть ссылочного типа; размерности массивов должны совпадать; должно существовать неявное преобразование элементов класса S в элементы класса T.

1.6.1.1. если T - это родительский класс, а S - его потомок, то для массивов одной размерности остальные условия выполняются. Вернемся теперь к примеру с классами Int[], String[] и Object[]. Класс Int не относится к ссылочным классам, и потому преобразования класса Int[] в Object[] не существует. Класс string является ссылочным классом и потомком класса Object, а потому существует неявное преобразование между классами String[] и Object[]. Правило для явного преобразования можно сформулировать, например, так. Если существует неявное преобразование массива с элементами класса S в массив с элементами класса T, то существует явное преобразование массива с элементами класса T в массив с элементами класса S.

1.6.1.1.1. Для демонстрации преобразований между массивами написана еще одна процедура печати. Вот ее текст: public static void PrintArObj(string name,object[] A) { Console.WriteLine(name); foreach (object item in A ) Console.Write("\t {0}", item); Console.WriteLine(); }//PrintArObj Как видите, формальный аргумент этой процедуры принадлежит классу Object[]. При ее вызове фактическими аргументами могут быть массивы, удовлетворяющие выше указанным условиям. Вот пример кода, в котором вызывается эта процедура. В этом же фрагменте показаны и присваивания массива одного класса другому, где выполняются явные и неявные преобразования массивов. public void TestMas() { string[] winames = {"Т. Хоар", "Н. Вирт", "Э. Дейкстра"}; Arrs.PrintArObj("winames", winames); object[] cur = new object[5]; cur = winames; Arrs.PrintArObj("cur", cur); winames = (string[])cur; Arrs.PrintArObj("winames", winames); }//TestMas

2. 04.04.2020

2.1. Корректность методов. Рекурсия

2.1.1. Корректность методов Написать метод, задающий ту или иную функциональность, нетрудно. Это может сделать каждый. Значительно сложнее написать метод, корректно решающий поставленную задачу. Корректность метода - это не внутреннее понятие, подлежащее определению в терминах самого метода. Корректность определяется по отношению к внешним спецификациям метода. Если нет спецификаций, то говорить о корректности "некорректно".

2.1.2. Инварианты и варианты цикла Циклы, как правило, являются наиболее сложной частью метода - большинство ошибок связано именно с ними. При написании корректно работающих циклов крайне важно понимать и использовать понятия инварианта и варианта цикла. Без этих понятий не обходится и формальное доказательство корректности циклов.

2.1.3. Рекурсия Рекурсия является одним из наиболее мощных средств в арсенале программиста. Рекурсивные структуры данных и рекурсивные методы широко используются при построении программных систем. Рекурсивные методы, как правило, наиболее всего удобны при работе с рекурсивными структурами данных - списками, деревьями. Рекурсивные методы обхода деревьев служат классическим примером.

2.1.4. Быстрая сортировка Хоара Продолжая тему рекурсии, познакомимся с реализацией на C# еще одного известного рекурсивного алгоритма, применяемого при сортировке массивов. Описанный ранее рекурсивный алгоритм сортировки слиянием имеет один существенный недостаток - для слияния двух упорядоченных массивов за линейное время необходима дополнительная память. Разработанный Ч. Хоаром метод сортировки, получивший название быстрого метода сортировки - QuickSort, не требует дополнительной памяти. Хотя этот метод и не является самым быстрым во всех случаях, но на практике он обеспечивает хорошие результаты. Нужно отметить, что именно этот метод сортировки встроен в класс System.Array.

2.2. Процедуры и функции - методы класса

2.2.1. Процедуры и функции. Отличия Функция отличается от процедуры двумя особенностями: всегда вычисляет некоторое значение, возвращаемое в качестве результата функции ; вызывается в выражениях. Процедура C# имеет свои особенности: возвращает формальный результат void, указывающий на отсутствие результата ; вызов процедуры является оператором языка; имеет входные и выходные аргументы, причем выходных аргументов - ее результатов - может быть достаточно много.

2.2.2. Процедуры и функции - функциональные модули Первыми формами модульности, появившимися в языках программирования, были процедуры и функции. Они позволяли задавать определенную функциональность и многократно выполнять один и тот же параметризованный программный код при различных значениях параметров. Поскольку функции в математике использовались издавна, то появление их в языках программирования было совершенно естественным. Уже с первых шагов процедуры и функции позволяли решать одну из важнейших задач, стоящих перед программистами, - задачу повторного использования программного кода. Встроенные в язык функции давали возможность существенно расширить возможности языка программирования. Важным шагом в автоматизации программирования было появление библиотек процедур и функций, доступных из используемого языка.

2.2.3. Процедуры и функции - методы класса Долгое время процедуры и функции играли не только функциональную, но и архитектурную роль. Весьма популярным при построении программных систем был метод функциональной декомпозиции "сверху вниз", и сегодня еще играющий важную роль. Но с появлением ООП архитектурная роль функциональных модулей отошла на второй план. Для ООП-языков, к которым относится и язык C#, в роли архитектурного модуля выступает класс. Программная система строится из модулей, роль которых играют классы, но каждый из этих модулей имеет содержательную начинку, задавая некоторую абстракцию данных.

2.2.4. Описание методов (процедур и функций). Синтаксис Синтаксически в описании метода различают две части - описание заголовка и описание тела метода: заголовок_метода тело_метода Рассмотрим синтаксис заголовка метода: [атрибуты][модификаторы]{void| тип_результата_функции} имя_метода([список_формальных_аргументов])

3. 06.04.2020

3.1. Строки C#. Классы String и StringBuilder

3.1.1. Класс String В предыдущей лекции мы говорили о символьном типе char и строках постоянной длины, задаваемых массивом символов. Основным типом при работе со строками является тип string, задающий строки переменной длины. Класс String в языке C# относится к ссылочным типам. Над строками - объектами этого класса - определен широкий набор операций, соответствующий современному представлению о том, как должен быть устроен строковый тип.

3.1.1.1. Объявление строк. Конструкторы класса string Объекты класса String объявляются как все прочие объекты простых типов - с явной или отложенной инициализацией, с явным или неявным вызовом конструктора класса. Чаще всего, при объявлении строковой переменной конструктор явно не вызывается, а инициализация задается строковой константой. Но у класса String достаточно много конструкторов. Они позволяют сконструировать строку из: символа, повторенного заданное число раз; массива символов char[] ; части массива символов.

3.1.1.1.1. public void TestDeclStrings() { //конструкторы string world = "Мир"; //string s1 = new string("s1"); //string s2 = new string(); string sssss = new string('s',5); char[] yes = "Yes".ToCharArray(); string stryes = new string(yes); string strye = new string(yes,0,2); Console.WriteLine("world = {0}; sssss={1}; stryes={2};"+ " strye= {3}", world, sssss, stryes, strye); } Объект world создан без явного вызова конструктора, а объекты sssss, stryes, strye созданы разными конструкторами класса String.

3.1.1.2. Операции над строками Над строками определены следующие операции: присваивание ( = ); две операции проверки эквивалентности ( == ) и ( != ); конкатенация или сцепление строк ( + ); взятие индекса ( [] ).

3.1.1.2.1. public void TestOpers() { //операции над строками string s1 ="ABC", s2 ="CDE"; string s3 = s1+s2; bool b1 = (s1==s2); char ch1 = s1[0], ch2=s2[0]; Console.WriteLine("s1={0}, s2={1}, b1={2}," + "ch1={3}, ch2={4}", s1,s2,b1,ch1,ch2); s2 = s1; b1 = (s1!=s2); ch2 = s2[0]; Console.WriteLine("s1={0}, s2={1}, b1={2}," + "ch1={3}, ch2={4}", s1,s2,b1,ch1,ch2); //Неизменяемые значения s1= "Zenon"; //s1[0]='L'; }

3.1.1.3. Строковые константы Без констант не обойтись. В C# существуют два вида строковых констант: обычные константы, которые представляют строку символов, заключенную в кавычки; @-константы, заданные обычной константой c предшествующим знаком @.

3.1.1.3.1. //Два вида констант s1= "\x50"; s2=@"\x50"""; b1= (s1==s2); Console.WriteLine("s1={0}, s2={1}, b1={2}", s1,s2,b1); s1 = "c:\\c#book\\ch5\\chapter5.doc"; s2 = @"c:\c#book\ch5\chapter5.doc"; b1= (s1==s2); Console.WriteLine("s1={0}, s2={1}, b1={2}", s1,s2,b1); s1= "\"A\""; s2=@"""A"""; b1= (s1==s2); Console.WriteLine("s1={0}, s2={1}, b1={2}", s1,s2,b1);

3.1.2. Класс StringBuilder - построитель строк Класс string не разрешает изменять существующие объекты. Строковый класс StringBuilder позволяет компенсировать этот недостаток. Этот класс принадлежит к изменяемым классам и его можно найти в пространстве имен System.Text. Рассмотрим класс StringBuilder подробнее.

3.1.2.1. Объявление строк. Конструкторы класса StringBuilder Объекты этого класса объявляются с явным вызовом конструктора класса. Поскольку специальных констант этого типа не существует, то вызов конструктора для инициализации объекта просто необходим. Конструктор класса перегружен, и наряду с конструктором без параметров, создающим пустую строку, имеется набор конструкторов, которым можно передать две группы параметров. Первая группа позволяет задать строку или подстроку, значением которой будет инициализироваться создаваемый объект класса StringBuilder. Вторая группа параметров позволяет задать емкость объекта - объем памяти, отводимой данному экземпляру класса StringBuilder. Каждая из этих групп не является обязательной и может быть опущена. Примером может служить конструктор без параметров, который создает объект, инициализированный пустой строкой, и с некоторой емкостью , заданной по умолчанию, значение которой зависит от реализации. Приведу в качестве примера синтаксис трех конструкторов: public StringBuilder (string str, int cap). Параметр str задает строку инициализации, cap - емкость объекта ; public StringBuilder (int curcap, int maxcap). Параметры curcap и maxcap задают начальную и максимальную емкость объекта ; public StringBuilder (string str, int start, int len, int cap). Параметры str, start, len задают строку инициализации, cap - емкость объекта.

3.1.2.1.1. Операции над строками Над строками этого класса определены практически те же операции с той же семантикой, что и над строками класса String: присваивание ( = ); две операции проверки эквивалентности ( == ) и ( != ); взятие индекса ( [] ).

3.1.2.2. Основные методы У класса StringBuilder методов значительно меньше, чем у класса String. Это и понятно - класс создавался с целью дать возможность изменять значение строки. По этой причине у класса есть основные методы, позволяющие выполнять такие операции над строкой как вставка, удаление и замена подстрок, но нет методов, подобных поиску вхождения, которые можно выполнять над обычными строками. Технология работы обычно такова: конструируется строка класса StringBuilder ; выполняются операции, требующие изменение значения; полученная строка преобразуется в строку класса String ; над этой строкой выполняются операции, не требующие изменения значения строки. Давайте чуть более подробно рассмотрим основные методы класса StringBuilder:

3.1.2.2.1. public StringBuilder Append (<объект>). К строке, вызвавшей метод, присоединяется строка, полученная из объекта, который передан методу в качестве параметра. Метод перегружен и может принимать на входе объекты всех простых типов, начиная от char и bool до string и long. Поскольку объекты всех этих типов имеют метод ToString, всегда есть возможность преобразовать объект в строку, которая и присоединяется к исходной строке. В качестве результата возвращается ссылка на объект, вызвавший метод. Поскольку возвращаемую ссылку ничему присваивать не нужно, то правильнее считать, что метод изменяет значение строки; public StringBuilder Insert (int location,<объект>). Метод вставляет строку, полученную из объекта, в позицию, указанную параметром location. Метод Append является частным случаем метода Insert ; public StringBuilder Remove (int start, int len). Метод удаляет подстроку длины len, начинающуюся с позиции start ; public StringBuilder Replace (string str1,string str2). Все вхождения подстроки str1 заменяются на строку str2 ; public StringBuilder AppendFormat (<строка форматов>, <объекты>). Метод является комбинацией метода Format класса String и метода Append. Строка форматов, переданная методу, содержит только спецификации форматов. В соответствии с этими спецификациями находятся и форматируются объекты. Полученные в результате форматирования строки присоединяются в конец исходной строки.

3.1.2.3. Емкость буфера Каждый экземпляр строки класса StringBuilder имеет буфер, в котором хранится строка. Объем буфера - его емкость - может меняться в процессе работы со строкой. Объекты класса имеют две характеристики емкости - текущую и максимальную. В процессе работы текущая емкость изменяется, естественно, в пределах максимальной емкости, которая реально достаточно высока. Если размер строки увеличивается, то соответственно автоматически растет и текущая емкость. Если же размер строки уменьшается, то емкость буфера остается на том же уровне. По этой причине иногда разумно уменьшать емкость. Следует помнить, что попытка уменьшить емкость до величины, меньшей длины строки, приведет к ошибке.

3.1.2.3.1. свойство Capacity - возвращает или устанавливает текущую емкость буфера; свойство MaxCapacity - возвращает максимальную емкость буфера. Результат один и тот же для всех экземпляров класса; метод int EnsureCapacity (int capacity) - позволяет уменьшить емкость буфера. Метод пытается вначале установить емкость, заданную параметром capacity ; если это значение меньше размера хранимой строки, то емкость устанавливается такой, чтобы гарантировать размещение строки. Это число и возвращается в качестве результата работы метода.

4. 08.04.2020

4.1. Классы

4.1.1. Классы и ООП Объектно-ориентированное программирование и проектирование построено на классах. Любую программную систему, выстроенную в объектном стиле, можно рассматривать как совокупность классов, возможно, объединенных в проекты, пространства имен, решения, как это делается при программировании в Visual Studio .Net.

4.1.1.1. Две роли классов У класса две различные роли: модуля и типа данных. Класс - это модуль, архитектурная единица построения программной системы. Модульность построения - основное свойство программных систем. В ООП программная система, строящаяся по модульному принципу, состоит из классов, являющихся основным видом модуля. Модуль может не представлять собой содержательную единицу - его размер и содержание определяется архитектурными соображениями, а не семантическими. Ничто не мешает построить монолитную систему, состоящую из одного модуля - она может решать ту же задачу, что и система, состоящая из многих модулей.

4.1.2. Синтаксис класса

4.1.2.1. [атрибуты][модификаторы]class имя_класса[:список_родителей] {тело_класса} Атрибутам будет посвящена отдельная лекция. Возможными модификаторами в объявлении класса могут быть модификаторы new, abstract, sealed, о которых подробно будет говориться при рассмотрении наследования, и четыре модификатора доступа, два из которых - private и protected - могут быть заданы только для вложенных классов. Обычно класс имеет атрибут доступа public, являющийся значением по умолчанию. Так что в простых случаях объявление класса выглядит так: public class Rational {тело_класса}

4.1.2.1.1. В теле класса могут быть объявлены: константы ; поля ; конструкторы и деструкторы ; методы ; события; делегаты; классы (структуры, интерфейсы, перечисления).

4.1.3. Поля класса

4.1.3.1. поля класса синтаксически являются обычными переменными (объектами) языка. Их описание удовлетворяет обычным правилам объявления переменных, о чем подробно говорилось в лекции 5. Содержательно поля задают представление той самой абстракции данных, которую реализует класс. Поля характеризуют свойства объектов класса.

4.1.3.1.1. Доступ к полям Каждое поле имеет модификатор доступа, принимающий одно из четырех значений: public, private, protected, internal. Атрибутом доступа по умолчанию является атрибут private. Независимо от значения атрибута доступа, все поля доступны для всех методов класса. Они являются для методов класса глобальной информацией, с которой работают все методы, извлекая из полей нужные им данные и изменяя их значения в ходе работы.

4.1.4. Методы класса

4.1.4.1. Методы класса синтаксически являются обычными процедурами и функциями языка.

4.1.4.1.1. Доступ к методам Каждый метод имеет модификатор доступа, принимающий одно из четырех значений: public, private, protected, internal. Атрибутом доступа по умолчанию является атрибут private. Независимо от значения атрибута доступа, все методы доступны для вызова при выполнении метода класса.

4.1.4.2. Индексаторы Свойства являются частным случаем метода класса с особым синтаксисом. Еще одним частным случаем является индексатор. Метод-индексатор является обобщением метода-свойства. Он обеспечивает доступ к закрытому полю, представляющему массив. Объекты класса индексируются по этому полю.

4.1.5. Статические поля и методы класса

4.1.5.1. Статические поля доступны всем методам класса. Независимо от того, какой объект вызвал метод, используются одни и те же статические поля, позволяя методу использовать информацию, созданную другими объектами класса. Статические поля представляют общий информационный пул для всех объектов классов, позволяя извлекать и создавать общую информацию. Например, у класса Person может быть статическое поле message, в котором каждый объект может оставить сообщение для других объектов класса.

4.1.6. Константы

4.1.6.1. Константы фактически являются статическими полями, доступными только для чтения, значения которых задаются при инициализации. Однако задавать модификатор static для констант не только не нужно, но и запрещено. В нашем классе Person была задана константа Child_Max, характеризующая максимальное число детей у персоны.

4.1.7. Конструкторы класса

4.1.7.1. Конструктор - неотъемлемый компонент класса. Нет классов без конструкторов. Конструктор представляет собой специальный метод класса, позволяющий создавать объекты класса. Одна из синтаксических особенностей этого метода в том, что его имя должно совпадать с именем класса. Если программист не определяет конструктор класса, то к классу автоматически добавляется конструктор по умолчанию - конструктор без аргументов. Заметьте, что если программист сам создает один или несколько конструкторов, то автоматического добавления конструктора без аргументов не происходит.

4.1.8. Деструкторы класса

4.1.8.1. Если задача создания объектов полностью возлагается на программиста, то задача удаления объектов, после того, как они стали не нужными, в Visual Studio .Net снята с программиста и возложена на соответствующий инструментарий - сборщик мусора. В классическом варианте языка C++ деструктор так же необходим классу, как и конструктор. В языке C# y класса может быть деструктор, но он не занимается удалением объектов и не вызывается нормальным образом в ходе выполнения программы. Так же, как и статический конструктор, деструктор класса, если он есть, вызывается автоматически в процессе сборки мусора. Его роль - в освобождении ресурсов, например, файлов, открытых объектом.

4.1.9. Проектирование класса Rational

4.1.9.1. /// <summary> /// Класс Rational /// определяет новый тип данных - рациональные числа и /// основные операции над ними - сложение, умножение, /// вычитание и деление. Рациональное число задается парой /// целых чисел (m,n) и изображается обычно в виде дроби m/n. /// Число m называется числителем,n - знаменателем. Для /// каждого рационального числа существует множество его /// представлений, например, 1/2, 2/4, 3/6, 6/12 - задают /// одно и тоже рациональное число. Среди всех представлений /// можно выделить то, в котором числитель и знаменатель /// взаимно несократимы. Такой представитель будет храниться /// в полях класса. Операции над рациональными числами /// определяются естественным для математики образом /// </summary> public class Rational { // Описание тела класса Rational }//Rational

4.1.9.1.1. Свойства класса Rational Два целых числа - m и n представляют рациональное число. Они и становятся полями класса. Совершенно естественно сделать эти поля закрытыми. Разумная стратегия доступа к ним - "ни чтения, ни записи", поскольку пользователь не должен знать, как представлено рациональное число в классе, и не должен иметь доступа к составляющим рационального числа. Поэтому для таких закрытых полей не будут определяться методы-свойства. Вот объявление полей класса: //Поля класса. Числитель и знаменатель рационального числа. int m,n;

4.1.9.2. Конструкторы класса Rational Инициализация полей конструктором по умолчанию никак не может нас устраивать, поскольку нулевой знаменатель - это нонсенс. Поэтому определим конструктор с аргументами, которому будут передаваться два целых: числитель и знаменатель создаваемого числа.

4.1.9.2.1. /// <summary> /// Конструктор класса. Создает рациональное число /// m/n, эквивалентное a/b, но со взаимно несократимыми /// числителем и знаменателем. Если b=0, то результатом /// является рациональное число 0 -пара (0,1). /// </summary> /// <param name="a">числитель</param> /// <param name="b">знаменатель</param> public Rational(int a, int b) { if(b==0) {m=0; n=1;} else { //приведение знака if( b<0) {b=-b; a=-a;} //приведение к несократимой дроби int d = nod(a,b); m=a/d; n=b/d; } }

4.1.9.3. Методы класса Rational Если поля класса почти всегда закрываются, чтобы скрыть от пользователя представление данных класса, то методы класса всегда имеют открытую часть - те сервисы (службы), которые класс предоставляет своим клиентам и наследникам.

4.1.9.3.1. Закрытый метод НОД Метод, вычисляющий наибольший общий делитель пары чисел, понадобится не только конструктору класса, но и всем операциям над рациональными числами. Алгоритм нахождения общего делителя хорошо известен со времен Эвклида. Я приведу программный код метода без особых пояснений: /// <summary> /// Закрытый метод класса. /// Возвращает наибольший общий делитель чисел a,b /// </summary> /// <param name="a">первое число</param> /// <param name="b">второе число, положительное</param> /// <returns>НОД(a,b)</returns> int nod(int m, int n) { int p=0; m=Math.Abs(m); n =Math.Abs(n); if(n>m){p=m; m=n; n=p;} do { p = m%n; m=n; n=p; }while (n!=0); return(m); }//nod

5. 10.04.2020

5.1. Отношения между классами. Клиенты и наследники

5.1.1. Отношения между классами Каждый класс, как не раз отмечалось, играет две роли: он является модулем - архитектурной единицей, и он имеет содержательный смысл, определяя некоторый тип данных. Но классы программной системы - это ансамбль, в котором классы, играя свои роли, не являются независимыми - все они находятся в определенных отношениях друг с другом.

5.1.2. Расширение определения клиента класса

5.1.2.1. Расширение определения клиента класса До сих пор мы говорили, что клиент содержит поле, представляющее объект класса поставщика. Это частая, но не единственная ситуация, когда класс является клиентом другого класса. Возможна ситуация, когда метод клиентского класса локально создает объект поставщика, вызывает его методы в собственных целях, но по завершении метода локальный объект заканчивает свою жизнь.

5.1.3. Отношения между клиентами и поставщиками

5.1.3.1. Что могут делать клиенты и что могут делать поставщики? Класс-поставщик создает свойства (поля) и сервисы (методы), предоставляемые своим клиентам. Клиенты создают объекты поставщика. Вызывая доступные им методы и поля объектов, они управляют работой созданных объектов поставщика. Клиенты не могут ни повлиять на поведение методов поставщика, ни изменить состав предоставляемых им полей и методов, они не могут вызывать закрытые поставщиком поля и методы класса.

5.1.4. Наследование

5.1.4.1. Мощь ООП основана на наследовании. Когда построен полезный класс, то он может многократно использоваться. Повторное использование - это одна из главных целей ООП.

5.1.4.1.1. Добавление полей потомком Ничего не делающий самостоятельно потомок не эффективен, от него мало проку. Что же может делать потомок? Прежде всего, он может добавить новые свойства - поля класса. Заметьте, потомок не может ни отменить, ни изменить модификаторы или типы полей, наследованных от родителя - он может только добавить собственные поля.

5.1.5. Конструкторы родителей и потомков

5.1.5.1. Каждый класс должен позаботиться о создании собственных конструкторов. Он не может в этом вопросе полагаться на родителя, поскольку, как правило, добавляет собственные поля, о которых родитель ничего не может знать. Конечно, если не задать конструкторов класса, то будет добавлен конструктор по умолчанию, инициализирующий все поля значениями по умолчанию, как это мы видели в предыдущем примере. Но это редкая ситуация. Чаще всего, класс создает собственные конструкторы и, как правило, не один, задавая разные варианты инициализации полей.

5.1.5.1.1. Добавление методов и изменение методов родителя Потомок может создать новый собственный метод с именем, отличным от имен наследуемых методов. В этом случае никаких особенностей нет. Вот пример такого метода, создаваемого в классе Derived: public void DerivedMethod() { Console.WriteLine("Это метод класса Derived"); }

5.1.6. Статический контроль типов и динамическое связывание

5.1.6.1. Рассмотрим семейство классов A1, A2, ... An, связанных отношением наследования. Класс Ak+1 является прямым потомком класса Ak. Пусть создана последовательность объектов x1, x2, ... xn, где xk - это объект класса Ak. Пусть в классе A1 создан метод M с модификатором virtual, переопределяемый всеми потомками, так что в рамках семейства классов метод M существует в n -формах, каждая из которых задает реализацию метода, выбранную соответствующим потомком. Рассмотрим основную операцию, инициирующую объектные вычисления - вызов объектом метода класса: x1.M(arg1, arg2, ... argN)

5.1.6.2. Статическим связыванием называется связывание цели вызова и вызываемого метода на этапе компиляции, когда с сущностью связывается метод класса, заданного при объявлении сущности.

5.1.6.3. Динамическим связыванием называется связывание цели вызова и вызываемого метода на этапе выполнения, когда с сущностью связывается метод класса объекта, связанного с сущностью в момент выполнения.

5.1.7. Три механизма, обеспечивающие полиморфизм

5.1.7.1. одностороннее присваивание объектов внутри семейства классов; сущность, базовым классом которой является класс предка, можно связать с объектом любого из потомков. Другими словами, для введенной нами последовательности объектов xk присваивание xi = xj допустимо для всех j >=i; переопределение потомком метода, наследованного от родителя. Благодаря переопределению, в семействе классов существует совокупность полиморфных методов с одним именем и сигнатурой; динамическое связывание, позволяющее в момент выполнения вызывать метод, который принадлежит целевому объекту.

6. 14.04.2020

6.1. Функциональный тип в C#. Делегаты

6.1.1. Как определяется функциональный тип и как появляются его экземпляры

6.1.1.1. Слово делегат (delegate) используется в C# для обозначения хорошо известного понятия. Делегат задает определение функционального типа (класса) данных. Экземплярами класса являются функции. Описание делегата в языке C# представляет собой описание еще одного частного случая класса. Каждый делегат описывает множество функций с заданной сигнатурой. Каждая функция (метод), сигнатура которого совпадает с сигнатурой делегата, может рассматриваться как экземпляр класса, заданного делегатом. Синтаксис объявления делегата имеет следующий вид: [<спецификатор доступа>] delegate <тип результата > <имя класса> (<список аргументов>)

6.1.1.1.1. Этим объявлением класса задается функциональный тип - множество функций с заданной сигнатурой, у которых аргументы определяются списком, заданным в объявлении делегата, и тип возвращаемого значения определяется типом результата делегата. Спецификатор доступа может быть, как обычно, опущен. Где следует размещать объявление делегата? Как и у всякого класса, есть две возможности: непосредственно в пространстве имен, наряду с объявлениями других классов, структур, интерфейсов; внутри другого класса, наряду с объявлениями методов и свойств. Такое объявление рассматривается как объявление вложенного класса.

6.1.2. Функции высших порядков

6.1.2.1. Одно из наиболее важных применений делегатов связано с функциями высших порядков. Функцией высшего порядка называется такая функция (метод) класса, у которой один или несколько аргументов принадлежат к функциональному типу. Без этих функций в программировании обойтись довольно трудно. Классическим примером является функция вычисления интеграла, у которой один из аргументов задает подынтегральную функцию. Другим примером может служить функция, сортирующая объекты. Аргументом ее является функция Compare, сравнивающая два объекта. В зависимости от того, какая функция сравнения будет передана на вход функции сортировки, объекты будут сортироваться по-разному, например, по имени, или по ключу, или по нескольким полям. Вариантов может быть много, и они определяются классом, описывающим сортируемые объекты.

6.1.3. Вычисление интеграла

6.1.3.1. Давайте более подробно рассмотрим ситуацию с функциями высшего порядка на примере задачи вычисления определенного интеграла с заданной точностью. С этой целью создадим класс, в котором будет описан делегат, определяющий контракт, коему должны удовлетворять подынтегральные функции. В этом же классе определим метод, вычисляющий интеграл. По сути самой задачи этот метод представляет собой функцию высшего порядка. Приведу программный код, описывающий класс

6.1.3.1.1. public class HighOrderIntegral { //delegate public delegate double SubIntegralFun(double x); public double EvalIntegral(double a, double b, double eps,SubIntegralFun sif) { int n=4; double I0=0, I1 = I( a, b, n,sif); for( n=8; n < Math.Pow(2.0,15.0); n*=2) { I0 =I1; I1=I(a,b,n,sif); if(Math.Abs(I1-I0)<eps) break; } if(Math.Abs(I1-I0)< eps) Console.WriteLine("Требуемая точность достигнута! "+ " eps = {0}, достигнутая точность ={1}, n= {2}", eps,Math.Abs(I1-I0),n); else Console.WriteLine("Требуемая точность не достигнута! "+ " eps = {0}, достигнутая точность ={1}, n= {2}", eps,Math.Abs(I1-I0),n); return(I1); } private double I(double a, double b, int n, SubIntegralFun sif) { //Вычисляет частную сумму по методу трапеций double x = a, sum = sif(x)/2, dx = (b-a)/n; for (int i= 2; i <= n; i++) { x += dx; sum += sif(x); } x = b; sum += sif(x)/2; return(sum*dx); } }//class HighOrderIntegral

6.1.4. Построение программных систем методом "раскрутки". Функции обратного вызова

6.1.4.1. Метод "раскрутки" является одним из основных методов функционально-ориентированного построения сложных программных систем. Суть его состоит в том, что программная система создается слоями. Вначале пишется ядро системы - нулевой слой, реализующий базовый набор функций. Затем пишется первый слой с новыми функциями, которые интенсивно вызывают в процессе своей работы функции ядра. Теперь система обладает большим набором функций. Каждый новый слой расширяет функциональность системы. Процесс продолжается, пока не будет достигнута заданная функциональность.

6.1.5. Наследование и полиморфизм - альтернатива обратному вызову

6.1.5.1. Сегодня многие программные системы проектируются и разрабатываются не в функциональном, а в объектно-ориентированном стиле. Такая система представляет собой одно или несколько семейств интерфейсов и классов, связанных отношением наследования. Классы-потомки наследуют методы своих родителей, могут их переопределять и добавлять новые методы. Переопределив метод родителя, потомки без труда могут вызывать как собственный метод, так и метод родителя; все незакрытые методы родителя им известны и доступны. Но может ли родитель вызывать методы, определенные потомком, учитывая, что в момент создания родительского метода потомок не только не создан, но еще, скорее всего, и не спроектирован? Тем не менее, ответ на этот вопрос положителен. Достигается такая возможность опять-таки благодаря контрактам, заключаемым при реализации полиморфизма.

6.1.6. Делегаты как свойства

6.1.6.1. В наших примерах рассматривалась ситуация, при которой в некотором классе объявлялись функции, удовлетворяющие контракту с делегатом, но создание экземпляров делегата и их инициирование функциями класса выполнялось в другом месте, там, где предполагалось вызывать соответствующие функции. Чаще всего, создание экземпляров удобнее возложить на класс, создающий требуемые функции. Более того, в этом классе делегат можно объявить как свойство класса, что позволяет "убить двух зайцев". Во-первых, с пользователей класса снимается забота создания делегатов, что требует некоторой квалификации, которой у пользователя может и не быть. Во-вторых, делегаты создаются динамически, в тот момент, когда они требуются. Это важно как при работе с функциями высших порядков, когда реализаций, например, подынтегральных функций, достаточно много, так и при работе с событиями класса, в основе которых лежат делегаты.

6.1.6.1.1. Рассмотрим пример, демонстрирующий и поясняющий эту возможность при работе с функциями высших порядков. Идея примера такова. Спроектируем два класса: класс объектов Person с полями: имя, идентификационный номер, зарплата. В этом классе определим различные реализации функции Compare, позволяющие сравнивать два объекта по имени, по номеру, по зарплате, по нескольким полям. Самое интересное, ради чего и строится данный пример: для каждой реализации Compare будет построена процедура-свойство, которая задает реализацию делегата, определенного в классе Persons ; класс Persons будет играть роль контейнера объектов Person.

6.1.7. Операции над делегатами. Класс Delegate

6.1.7.1. Давайте просуммируем то, что уже известно о функциональном типе данных. Ключевое слово delegate позволяет задать определение функционального типа (класса), фиксирующее контракт, которому должны удовлетворять все функции, принадлежащие классу. Функциональный класс можно рассматривать как ссылочный тип, экземпляры которого являются ссылками на функции. Заметьте, ссылки на функции - это безопасные по типу указатели, которые ссылаются на функции с жестко фиксированной сигнатурой, заданной делегатом. Следует также понимать, что это не простая ссылка на функцию. В том случае, когда экземпляр делегата инициирован динамическим методом, то экземпляр хранит ссылку на метод и на объект X, вызвавший этот метод.

6.1.8. Пример "Комбинирование делегатов"

6.1.8.1. Рассмотрим следующую ситуацию. Пусть есть городские службы: милиция, скорая помощь, пожарные. Каждая из служб по-своему реагируют на события, происходящие в городе. Построим примитивную модель жизни города, в которой случаются события и сообщения о них посылаются службам. В последующей лекции эта модель будет развита. Сейчас она носит формальный характер, демонстрируя, главным образом, работу с делегатами, заодно поясняя ситуации, в которых разумно комбинирование делегатов.

7. 16.04.2020

7.1. Универсальность. Классы с родовыми параметрами

7.1.1. Наследование и универсальность

7.1.1.1. Необходимость в универсализации возникает с первых шагов программирования. Одна из первых процедур, появляющихся при обучении программированию - это процедура свопинга:обмен значениями двух переменных одного типа. Выглядит она примерно так: public void Swap(ref T x1, ref T x2) { T temp; temp = x1; x1 = x2; x2 = temp; }

7.1.2. Синтаксис универсального класса

7.1.2.1. Объявить класс C# универсальным просто: для этого достаточно указать в объявлении класса, какие из используемых им типов являются параметрами. Список типовых параметров класса, заключенный в угловые скобки, добавляется к имени класса: class MyClass<T1, ... Tn> {...}

7.1.3. Класс с универсальными методами

7.1.3.1. Специальным частным случаем универсального класса является класс, не объявляющий сам параметров, но разрешающий делать это своим методам. Давайте начнем рассмотрение универсальности с этого частного случая. Вот как выглядит класс, содержащий универсальный метод swap: class Change { static public void Swap<T>(ref T x1, ref T x2) { T temp; temp = x1; x1 = x2; x2 = temp; } }

7.1.4. Два основных механизма объектной технологии

7.1.4.1. Наследование и универсальность являются двумя основными механизмами, обеспечивающими мощность объектной технологии разработки. Наследование позволяет специализировать операции класса, уточнить, как должны выполняться операции. Универсализация позволяет специализировать данные, уточнить, над какими данными выполняются операции.

7.1.5. Стек. От абстрактного, универсального класса к конкретным версиям

7.1.5.1. Возьмем классическую задачу определения стека. Следуя схеме, определим абстрактный универсальный класс, описывающий всевозможные представления стеков: /// <summary> /// Абстрактный класс GenStack<T> задает контейнер с /// доступом LIFO: /// Функции: /// конструктор new: -> GenStack<T> /// запросы: /// item: GenStack -> T /// empty: GenStack -> Boolean /// процедуры: /// put: GenStack*T -> GenStack /// remove: GenStack -> GenStack /// Аксиомы: /// remove(put(s,x)) = s /// item(put(s,x)) = x /// empty(new)= true /// empty(put(s,x)) = false /// </summary> abstract public class GenStack<T> { /// <summary> /// require: not empty(); /// </summary> /// <returns>элемент вершины(последний пришедший)</returns> abstract public T item(); /// <summary> /// require: not empty(); /// ensure: удален элемент вершины(последний пришедший) /// </summary> abstract public void remove(); /// <summary> /// require: true; ensure: elem находится в вершине стека /// </summary> /// <param name="elem"></param> abstract public void put(T t); /// <summary> /// require: true; /// </summary> /// <returns>true если стек пуст, иначе false </returns> abstract public bool empty(); }// class GenStack

7.1.6. Ограниченная универсальность

7.1.6.1. Хорошо, когда есть свобода. Еще лучше, когда свобода ограничена. Аналогичная ситуация имеет место и с универсальностью. Универсальность следует ограничивать. На типы универсального класса, являющиеся его параметрами, следует накладывать ограничения. Звучит парадоксально, но, наложив ограничения на типы, программист получает гораздо большую свободу в работе с объектами этих типов.

7.1.6.1.1. В языке C# допускаются три вида ограничений, накладываемых на родовые параметры. Ограничение наследования. Это основной вид ограничений, указывающий, что тип T является наследником некоторого класса и ряда интерфейсов. Следовательно, над объектами типа T можно выполнять все операции, заданные базовым классом и интерфейсами. Эти операции статический контроль типов будет разрешать и обеспечивать для них интеллектуальную поддержку, показывая список разрешенных операций. Ограничение наследования позволяет выполнять над объектами больше операций, чем в случае неограниченной универсальности. Синтаксически ограничение выглядит так: where T: BaseClass, I1, ...Ik. Ограничение конструктора. Это ограничение указывает, что тип T имеет конструктор без аргументов и, следовательно, позволяет создавать объекты типа T. Синтаксически ограничение выглядит так: where T: new(). Ограничение value/reference. Это ограничение указывает, к значимым или к ссылочным типам относится тип T. Для указания значимого типа задается слово struct, для ссылочных - class. Так что синтаксически этот тип ограничений выглядит так: where T: struct.

7.1.7. Список с возможностью поиска элементов по ключу

7.1.7.1. Давайте теперь рассмотрим пример построения подобного класса, где можно будет увидеть все детали. Возьмем классическую и саму по себе интересную задачу построения списка с курсором. Как и всякий контейнер данных, список следует сделать универсальным, допускающим хранение данных разного типа. С другой стороны, мы не хотим, чтобы в одном списке происходило смешение типов, - уж если там хранятся персоны, то чисел int в нем не должно быть. По этим причинам класс должен быть универсальным, имея в качестве параметра тип T, задающий тип хранимых данных. Мы потребуем также, чтобы данные хранились с их ключами. И поскольку не хочется заранее накладывать ограничения на тип ключей - они могут быть строковыми или числовыми, - то тип хранимых ключей будет еще одним параметром нашего класса. Поскольку мы хотим определить над списком операцию поиска по ключу, то нам придется выполнять проверку ключей на равенство, поэтому универсальность типа ключей должна быть ограниченной. Проще всего сделать этот тип наследником стандартного интерфейса IComparable.

7.1.8. Родовое порождение класса. Предложение using

7.1.8.1. До сих пор рассматривалась ситуация родового порождения экземпляров универсального класса. Фактические типы задавались в момент создания экземпляра. Это наглядно показывает преимущества применяемой технологии, поскольку очевидно, что не создается дублирующий код для каждого класса, порожденного универсальным классом. И все-таки остается естественный вопрос: можно ли породить класс из универсального класса путем подстановки фактических параметров, а потом спокойно использовать этот класс обычным образом? Такая вещь возможна. Это можно сделать не совсем обычным путем - не в программном коде, а в предложении using, назначение которого и состоит в выполнении подобных подстановок.

7.1.8.1.1. Давайте вернемся к универсальному классу OneLinkStack<T>, введенному в начале этой лекции, и породим на его основе вполне конкретный класс IntStack, заменив формальный параметр T фактическим - int. Для этого достаточно задать следующее предложение using: using IntStack = Generic.OneLinkStack<int>;

7.1.9. Универсальность и специальные случаи классов

7.1.9.1. Универсальность - это механизм, воздействующий на все элементы языка. Поэтому он применим ко всем частным случаям классов C# .

7.1.10. Универсальные структуры

7.1.10.1. Так же, как и обычный класс, структура может иметь родовые параметры. Синтаксис объявления, ограниченная универсальность, другие детали универсальности естественным образом распространяются на структуры. Вот типичный пример: public struct Point<T> { T x, y;//координаты точки, тип которых задан параметром // другие свойства и методы структуры }

7.1.11. Универсальные интерфейсы

7.1.11.1. Интерфейсы чаще всего следует делать универсальными, предоставляя большую гибкость для позднейших этапов создания системы. Возможно, вы заметили применение в наших примерах универсальных интерфейсов библиотеки FCL - IComparable<T> и других. Введение универсальности, в первую очередь, сказалось на библиотеке FCL - внутренних классов, определяющих поведение системы. В частности, для большинства интерфейсов появились универсальные двойники с параметрами. Если бы в наших примерах мы использовали не универсальный интерфейс, а обычный, то потеряли бы в эффективности, поскольку сравнение объектов потребовало бы создание временных объектов типа object, выполнения операций boxing и unboxing.

7.1.12. Универсальные делегаты

7.1.12.1. Делегаты также могут иметь родовые параметры. Чаще встречается ситуация, когда делегат объявляется в универсальном классе и использует в своем объявлении параметры универсального класса. Давайте рассмотрим ситуацию с делегатами более подробно. Вот объявление универсального класса, не очень удачно названного Delegate, в котором объявляется функциональный тип - delegate: class Delegate<T> { public delegate T Del(T a, T b); }

7.1.13. Framework .Net и универсальность

7.1.13.1. Универсальность принадлежит к основным механизмам языка. Ее введение в язык C# не могло не сказаться на всех его основных свойствах. Как уже говорилось, классы и все частные случаи стали обладать этим свойством. Введение универсальности не должно было ухудшить уже достигнутые свойства языка - статический контроль типов, динамическое связывание и полиморфизм. Не должна была пострадать и эффективность выполнения программ, использующих универсальные классы.

8. 23.04.2020

8.1. Организация интерфейса и рисование в формах

8.1.1. Организация интерфейса

8.1.1.1. Практически все проекты, построенные в наших лекциях, были консольными приложениями. В реальной жизни консольные проекты - это большая редкость. Причина, по которой из 12 возможных типов проектов мы выбирали наименее используемый, понятна. Нашей целью являлось изучение свойств языка, классов библиотеки FCL, для этих целей консольный проект вполне подходит, позволяя избегать введения не относящихся к сути дела деталей. Теперь цель достигнута - основные средства языка C# рассмотрены, учебный курс завершается. Остались важные темы, требующие более подробного рассмотрения, такие, как, например, работа с атрибутами, создание собственных атрибутов, класс Reflection, работа с файлами и базами данных; но все это предмет будущего курса. Тем не менее, нельзя окончить этот курс, не посвятив две последние лекции Windows-приложениям. Мне бы хотелось, чтобы активные слушатели (читатели) все консольные проекты переделали в Windows-проекты, построив подходящий для них интерфейс.

8.1.2. Форма и элементы управления

8.1.2.1. Как населить форму элементами управления? Чаще всего, это делается вручную в режиме проектирования. Доступные элементы управления, отображаемые на специальной панели (Toolbox), перетаскиваются на форму. Этот процесс поддерживается особым инструментарием - дизайнером форм (Designer Form). Как только на этапе проектирования вы сажаете на форму элемент управления, немедленно в тексте класса появляются соответствующие строки кода (в лекции 2 об этом подробно рассказано). Конечно, все можно делать и программно - появление соответствующих строк кода приводит к появлению элементов управления на форме. Нужно понимать, что форма - это видимый образ класса Form, а элементы управления, размещенные на форме - это видимые образы клиентских объектов соответствующих классов, наследников класса Control. Так что форма с ее элементами управления есть прямое отражение программного кода.

8.1.3. Взаимодействие форм

8.1.3.1. Обычное Windows-приложение всегда содержит несколько форм. Одни открываются в процессе работы, другие закрываются. В каждый текущий момент на экране может быть открыта одна или несколько форм, пользователь может работать с одной формой или переключаться по ходу работы с одной на другую.

8.1.4. Модальные и немодальные формы

8.1.4.1. Первичным является понятие модального и немодального окна. Окно называется модальным, если нельзя закончить работу в открытом окне до тех пор, пока оно не будет закрыто. Модальное окно не позволяет, если оно открыто, временно переключиться на работу с другим окном. Выйти из модального окна можно, только закрыв его. Немодальные окна допускают параллельную работу в окнах. Форма называется модальной или немодальной в зависимости от того, каково ее окно. Метод Show открывает форму как немодальную, а метод ShowDialog - как модальную. Название метода отражает основное назначение модальных форм - они предназначены для организации диалога с пользователем, и пока диалог не завершится, покидать форму не разрешается.

8.1.5. Передача информации между формами

8.1.5.1. Часто многие формы должны работать с одним и тем же объектом, производя над ним различные операции. Как это реализуется? Обычная схема такова: объект создается в одной из форм, чаще всего, в главной. При создании следующей формы глобальный объект передается конструктору новой формы в качестве аргумента. Естественно, одно из полей новой формы должно представлять ссылку на объект соответствующего класса, так что конструктору останется только связать ссылку с переданным ему объектом. Заметьте, все это эффективно реализуется, поскольку объект создается лишь один раз, а разные формы содержат ссылки на этот единственный объект.

8.1.6. Шаблон формы для работы с классом

8.1.6.1. Одним из образцов, применимых к главной форме, является главная кнопочная форма. Такая форма состоит из текстового окна, в котором описывается приложение и его возможности, и ряда командных кнопок ; обработчик каждой кнопки открывает форму, позволяющую решать одну из задач, которые поддерживаются данным приложением. В качестве примера рассмотрим Windows-приложение, позволяющее работать с различными динамическими структурами данных.

8.1.7. Классы меню

8.1.7.1. Все, что можно делать руками, можно делать программно. Рассмотрим классы, используемые при работе с меню. Основным родительским классом является класс Menu, задающий базовую функциональность трех своих потомков - классов MainMenu, ContextMenu и MenuItem.

8.1.8. Создание инструментальной панели с командными кнопками

8.1.8.1. Панель с командными кнопками дополняет меню. Панель устроена проще, поскольку здесь нет иерархии. На панели располагаются кнопки, щелчок по каждой из которых запускает на выполнение соответствующую команду, заданную обработчиком события Click. Как правило, команды, задаваемые кнопками панелей, соответствуют наиболее часто используемым командам меню и являются альтернативным способом их запуска. Но это не обязательно, и команды, задаваемые кнопками панели, могут не пересекаться с командами меню.

8.1.9. Рисование в форме

8.1.9.1. Графика необходима при организации пользовательского интерфейса. Образы информативнее текста. Framework .Net реализует расширенный графический интерфейс GDI+, обладающий широким набором возможностей. Но для рисования в формах достаточно иметь три объекта - перо, кисть и, хочется сказать, бумагу, но третий нужный объект - это объект класса Graphics, методы которого позволяют в формах заниматься графикой - рисовать и раскрашивать.

8.1.10. Класс Graphics

8.1.10.1. Класс Graphics - это основной класс, необходимый для рисования. Класс Graphics, так же, как и другие рассматриваемые здесь классы для перьев и кистей, находятся в пространстве имен Drawing, хотя классы некоторых кистей вложены в подпространство Drawing2D.

8.1.10.2. Методы класса Graphics

8.1.10.2.1. У класса Graphics большое число методов и свойств. Упомяну лишь о некоторых из них. Группа статических методов класса позволяет создать объект этого класса, задавая, например, описатель (handle) контекста устройства. Для рисования наиболее важны три группы методов. К первой относится перегруженный метод DrawString, позволяющий выводить тексты в графическом режиме. Вторую группу составляют методы Draw - DrawEllipse, DrawLine, DrawArc и другие, позволяющие цветным пером (объектом класса Pen ) рисовать геометрические фигуры: линии, различные кривые, прямоугольники, многоугольники, эллипсы и прочее. К третьей группе относятся методы Fill - FillEllipse, FillPie, FillRectangle и другие, позволяющие нарисовать и закрасить фигуру кистью. Кисти (объекты классов, производных от Brush ), могут быть разные - сплошные, узорные, градиентные.

8.1.11. Класс Pen

8.1.11.1. Методам группы Draw класса Graphics, рисующим контур фигуры, нужно передать перо - объект класса Pen. В конструкторе этого класса можно задать цвет пера и его толщину (чаще говорят "ширину пера"). Цвет задается объектом класса (структурой) Color. Для выбора подходящего цвета можно использовать упоминавшееся выше диалоговое окно Color либо одно из многочисленных статических свойств класса Color, возвращающее требуемый цвет. Возможно и непосредственное задание элементов структуры в виде комбинации RGB - трех цветов - красного, зеленого и голубого. Вместо создания нового пера с помощью конструктора можно использовать специальный класс предопределенных системных перьев.

8.1.12. Класс Brush

8.1.12.1. Класс Brush, задающий кисти, устроен более сложно. Начну с того, что класс Brush является абстрактным классом, так что создавать кисти этого класса нельзя, но можно создавать кисти классов-потомков Brush. Таких классов пять - они задают кисть: SolidBrush - для сплошной закраски области заданным цветом; TextureBrush - для закраски области заданной картинкой (image); HatchBrush - для закраски области предопределенным узором; LinearGradientBrush - для сплошной закраски с переходом от одного цвета к другому, где изменение оттенков задается линейным градиентом; PathGradientBrush - для сплошной закраски с переходом от одного цвета к другому, где изменение оттенков задается более сложным путем.

9. Конспект Голуно Вадим 26.03.2020

9.1. Массивом называют упорядоченную совокупность элементов одного типа. Каждый элемент массива имеет индексы, определяющие порядок элементов. Число индексов характеризует размерность массива. Каждый индекс изменяется в некотором диапазоне [a,b]

9.1.1. В языке C#, как и во многих других языках, индексы задаются целочисленным типом. В других языках, например, в языке Паскаль, индексы могут принадлежать счетному конечному множеству, на котором определены функции, задающие следующий и предыдущий элемент. Диапазон [a,b] называется граничной парой, a - нижней границей, b - верхней границей индекса.

9.1.1.1. При объявлении массива границы задаются выражениями. Если все границы заданы константными выражениями, то число элементов массива известно в момент его объявления и ему может быть выделена память еще на этапе трансляции. Такие массивы называются статическими.

9.1.1.1.1. Если же выражения, задающие границы, зависят от переменных, то такие массивы называются динамическими, поскольку память им может быть отведена только динамически в процессе выполнения программы, когда становятся известными значения соответствующих переменных. Массиву, как правило, выделяется непрерывная область памяти.

10. Конспект Голунов Вадим 27.03.2020

10.1. В языке C# нет специальных ключевых слов - procedure и function, но присутствуют сами эти понятия. Синтаксис объявления метода позволяет однозначно определить, чем является метод - процедурой или функцией.

10.1.1. Процедуры и функции. Отличия Функция отличается от процедуры двумя особенностями: всегда вычисляет некоторое значение, возвращаемое в качестве результата функции ; вызывается в выражениях. Процедура C# имеет свои особенности: возвращает формальный результат void, указывающий на отсутствие результата ; вызов процедуры является оператором языка; имеет входные и выходные аргументы, причем выходных аргументов - ее результатов - может быть достаточно много.

10.1.1.1. Описание методов (процедур и функций). Синтаксис Синтаксически в описании метода различают две части - описание заголовка и описание тела метода: заголовок_метода тело_метода Рассмотрим синтаксис заголовка метода: [атрибуты][модификаторы]{void| тип_результата_функции} имя_метода([список_формальных_аргументов])

10.1.1.1.1. Обязательным при описании заголовка является указание типа результата, имени метода и круглых скобок, наличие которых необходимо и в том случае, если сам список формальных аргументов отсутствует. Формально тип результата метода указывается всегда, но значение void однозначно определяет, что метод реализуется процедурой. Тип результата, отличный от void, указывает на функцию. Вот несколько простейших примеров описания методов: void A() {...}; int B(){...}; public void C(){...}; Методы A и B являются закрытыми, а метод С - открыт. Методы A и С реализованы процедурами, а метод B - функцией, возвращающей целое значение.

11. 07.04.2020

11.1. Регулярные выражения

11.1.1. Пространство имен RegularExpression и классы регулярных выражений Стандартный класс String позволяет выполнять над строками различные операции, в том числе поиск, замену, вставку и удаление подстрок. Существуют специальные операции, такие как Join, Split, которые облегчают разбор строки на элементы. Тем не менее, есть классы задач по обработке символьной информации, где стандартных возможностей явно не хватает. Чтобы облегчить решение подобных задач, в Net Framework встроен более мощный аппарат работы со строками, основанный на регулярных выражениях. Специальное пространство имен RegularExpression, содержит набор классов, обеспечивающих работу с регулярными выражениями. Все классы этого пространства доступны для C# и всех языков, использующих каркас Net Framework. В основе регулярных выражений лежит хорошая теория и хорошая практика их применения. Полное описание, как теоретических основ, так и практических особенностей применения этого аппарата в C#, требует отдельной книги. Придется ограничиться введением в эту интересную область работы со строками, не рассматривая подробно все классы, входящие в пространство имен RegularExpression.

11.1.1.1. Определим класс языков, задаваемых регулярными множествами. Регулярное множество определяется рекурсивно следующими правилами: пустое множество, а также множество, содержащее пустое слово, и одноэлементные множества, содержащие символы алфавита, являются регулярными базисными множествами; если множества P и Q являются регулярными, то множества, построенные применением операций объединения, конкатенации и итерации - P>>Q, PQ, P*, Q* - тоже являются регулярными. Регулярные выражения представляют удобный способ задания регулярных множеств. Аналогично множествам, они определяются рекурсивно: регулярные базисные выражения задаются символами и определяют соответствующие регулярные базисные множества, например, выражение f задает одноэлементное множество {f} при условии, что f - символ алфавита T ; если p и q - регулярные выражения, то операции объединения, конкатенации и итерации - p+q, pq, p*, q* - являются регулярными выражениями, определяющими соответствующие регулярные множества.

11.1.2. Синтаксис регулярных выражений Регулярное выражение на C# задается строковой константой. Это может быть обычная или @ -константа. Чаще всего, следует использовать именно @ -константу. Дело в том, что символ " \ " широко применяется в регулярных выражениях как для записи escape-последовательностей, так и в других ситуациях. Обычные константы в таких случаях будут выдавать синтаксическую ошибку, а @ -константы не выдают ошибок и корректно интерпретируют запись регулярного выражения.

11.1.2.1. Синтаксис регулярного выражения простой формулой не описать, здесь используются набор разнообразных средств: символы и escape-последовательности; символы операций и символы, обозначающие специальные классы множеств; имена групп и обратные ссылки; символы утверждений и другие средства.

11.1.3. Класс Regex Это основной класс, всегда создаваемый при работе с регулярными выражениями. Объекты этого класса определяют регулярные выражения. Конструктор класса, как обычно, перегружен. В простейшем варианте ему передается в качестве параметра строка, задающая регулярное выражение. В других вариантах конструктора ему может быть передан объект, принадлежащий перечислению RegexOptions и задающий опции, которые действуют при работе с данным объектом. Среди опций отмечу одну: ту, что позволяет компилировать регулярное выражение. В этом случае создается программа, которая и будет выполняться при каждом поиске соответствия. При разборе больших текстов скорость работы в этом случае существенно повышается.

11.1.3.1. Метод Match запускает поиск соответствия. В качестве параметра методу передается строка поиска, где разыскивается первая подстрока, которая удовлетворяет образцу, заданному регулярным выражением.В качестве результата метод возвращает объект класса Match, описывающий результат поиска. При успешном поиске свойства объекта будут содержать информацию о найденной подстроке. Метод Matches позволяет разыскать все вхождения, то есть все подстроки, удовлетворяющие образцу. У алгоритма поиска есть важная особенность - разыскиваются непересекающиеся вхождения подстрок. Можно считать, что метод Matches многократно запускает метод Match, каждый раз начиная поиск с того места, на котором закончился предыдущий поиск. В качестве результата возвращается объект MatchCollection, представляющий коллекцию объектов Match. Метод NextMatch запускает новый поиск, начиная с того места, на котором остановился предыдущий поиск. Метод Split является обобщением метода Split класса String. Он позволяет, используя образец, разделить искомую строку на элементы. Поскольку образец может быть устроен сложнее, чем простое множество разделителей, то метод Split класса Regex эффективнее, чем его аналог класса String.

11.1.4. Классы Match и MatchCollection Как уже говорилось, объекты этих классов создаются автоматически при вызове методов Match и Matches. Коллекция MatchCollection, как и все коллекции, позволяет получить доступ к каждому ее элементу - объекту Match. Можно, конечно, организовать цикл foreach для последовательного доступа ко всем элементам коллекции.

11.1.4.1. Класс Match является непосредственным наследником класса Group, который, в свою очередь, является наследником класса Capture. При работе с объектами класса Match наибольший интерес представляют не столько методы класса, сколько его свойства, большая часть которых унаследована от родительских классов. Рассмотрим основные свойства: свойства Index, Length и Value наследованы от прародителя Capture. Они описывают найденную подстроку- индекс начала подстроки в искомой строке, длину подстроки и ее значение; свойство Groups класса Match возвращает коллекцию групп - объект GroupCollection, который позволяет работать с группами, созданными в процессе поиска соответствия; свойство Captures, наследованное от объекта Group, возвращает коллекцию CaptureCollection. Как видите, при работе с регулярными выражениями реально приходится создавать один объект класса Regex, объекты других классов автоматически появляются в процессе работы с объектами Regex.

11.1.5. Классы Group и GroupCollection Коллекция GroupCollection возвращается при вызове свойства Group объекта Match. Имея эту коллекцию, можно добраться до каждого объекта Group, в нее входящего. Класс Group является наследником класса Capture и, одновременно, родителем класса Match. От своего родителя он наследует свойства Index, Length и Value, которые и передает своему потомку. при обнаружении одной подстроки, удовлетворяющей условию поиска, создается не одна группа, а коллекция групп ; группа с индексом 0 содержит информацию о найденном соответствии; число групп в коллекции зависит от числа круглых скобок в записи регулярного выражения. Каждая пара круглых скобок создает дополнительную группу, которая описывает ту часть подстроки, которая соответствует шаблону, заданному в круглых скобках; группы могут быть индексированы, но могут быть и именованными, поскольку в круглых скобках разрешается указывать имя группы.

11.1.6. Классы Capture и CaptureCollection Коллекция CaptureCollection возвращается при вызове свойства Captures объектов класса Group и Match. Класс Match наследует это свойство у своего родителя - класса Group. Каждый объект Capture, входящий в коллекцию, характеризует соответствие, захваченное в процессе поиска, - соответствующую подстроку. Но поскольку свойства объекта Capture передаются по наследству его потомкам, то можно избежать непосредственной работы с объектами Capture. По крайней мере, в моих примерах не встретится работа с этим объектом, хотя "за кулисами" он непременно присутствует.

11.1.7. Перечисление RegexOptions Объекты этого перечисления описывают опции, влияющие на то, как устанавливается соответствие. Обычно такой объект создается первым и передается конструктору объекта класса Regex. В вышеприведенной таблице, в разделе, посвященном символам группирования, говорится о том, что опции можно включать и выключать, распространяя, тем самым, их действие на участок шаблона, заданный соответствующей группой. Об одной из этих опций - Compiled, влияющей на эффективность работы регулярных выражений, уже упоминалось. Об остальных говорить не буду - при необходимости можно посмотреть справку.

11.1.8. Класс RegexCompilationInfo При работе со сложными и большими текстами полезно предварительно скомпилировать используемые в процессе поиска регулярные выражения. В этом случае необходимо будет создать объект класса RegexCompilationInfo и передать ему информацию о регулярных выражениях, подлежащих компиляции, и о том, куда поместить оттранслированную программу. Дополнительно в таких ситуациях следует включить опцию Compiled. К сожалению, соответствующих примеров на эту тему не будет.

12. 09.04.2020

12.1. Структуры и перечисления

12.1.1. Структуры

12.1.1.1. Классы и структуры

12.1.1.1.1. Структура - это частный случай класса. Исторически структуры используются в языках программирования раньше классов. В языках PL/1, C и Pascal они представляли собой только совокупность данных (полей класса), но не включали ни методов, ни событий. В языке С++ возможности структур были существенно расширены и они стали настоящими классами, хотя и c некоторыми ограничениями. В языке C# - наследнике С++ - сохранен именно такой подход к структурам. Чем следует руководствоваться, делая выбор между структурой и классом? Полагаю, можно пользоваться следующими правилами: если необходимо отнести класс к развернутому типу, делайте его структурой ; если у класса число полей относительно невелико, а число возможных объектов относительно велико, делайте его структурой. В этом случае память объектам будет отводиться в стеке, не будут создаваться лишние ссылки, что позволит повысить эффективность работы; в остальных случаях проектируйте настоящие классы.

12.1.1.2. Синтаксис структур

12.1.1.2.1. Синтаксис объявления структуры аналогичен синтаксису объявления класса: [атрибуты][модификаторы]struct имя_структуры[:список_интерфейсов] {тело_структуры}

12.1.1.3. Класс Rational или структура Rational

12.1.1.3.1. public struct Rational { public Rational(int a, int b) { if(b==0) {m=0; n=1;} else { //приведение знака if( b<0) {b=-b; a=-a;} //приведение к несократимой дроби int p = 1, m1=a, n1 =b; m1=Math.Abs(m1); n1 =Math.Abs(n1); if(n1>m1){p=m1; m1=n1; n1=p;} do { p = m1%n1; m1=n1; n1=p; }while (n1!=0); p=m1; m=a/p; n=b/p; } }//Конструктор //поля и методы класса }

12.1.1.4. Встроенные структуры

12.1.1.4.1. Как уже говорилось, все значимые типы языка реализованы структурами. В библиотеке FCL имеются и другие встроенные структуры. Рассмотрим в качестве примера структуры Point, PointF, Size, SizeF и Rectangle, находящиеся в пространстве имен System.Drawing и активно используемые при работе с графическими объектами. Первые четыре структуры имеют два открытых поля X и Y ( Height и Width ), задающие для точек - структур Point и PointF - координаты, целочисленные или в форме с плавающей точкой. Для размеров - структур Size и SizeF - они задают высоту и ширину, целочисленными значениями или в форме с плавающей точкой. Структуры Point и Size позволяют задать прямоугольную область - структуру Rectangle. Конструктору прямоугольника можно передать в качестве аргументов две структуры - точку, задающую координаты левого верхнего угла прямоугольника, и размер - высоту и ширину прямоугольника.

12.1.2. Перечисления

12.1.2.1. Перечисление - это частный случай класса, класс, заданный без собственных методов. Перечисление задает конечное множество возможных значений, которые могут получать объекты класса перечисление. Поскольку у перечислений нет собственных методов, то синтаксис объявления этого класса упрощается - остается обычный заголовок и тело класса, содержащее список возможных значений. Вот формальное определение синтаксиса перечислений: [атрибуты][модификаторы]enum имя_перечисления[:базовый класс] {список_возможных_значений}

12.1.2.1.1. Примеры объявлений классов-перечислений: public enum Profession{teacher, engineer, businessman}; public enum MyColors {red, blue, yellow, black, white}; public enum TwoColors {black, white}; public enum Rainbow {красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый}; public enum Sex: byte {man=1, woman}; public enum Days:long {Sun,Mon,Tue,Wed,Thu, Fri, Sat};

12.1.2.2. Персоны и профессии

12.1.2.2.1. Profession prof; public Profession Prof { get {return (prof);} set {prof = value;} }

13. 11.04.2020

13.1. Интерфейсы. Множественное наследование

13.1.1. Интерфейсы

13.1.1.1. Две стратегии реализации интерфейса Давайте опишем некоторый интерфейс, задающий дополнительные свойства объектов класса: public interface IProps { void Prop1(string s); void Prop2 (string name, int val); } У этого интерфейса два метода, которые и должны будут реализовать все классы - наследники интерфейса. Заметьте, у методов нет модификаторов доступа.

13.1.1.2. Класс ClainP

13.1.1.2.1. public class ClainP:IProps { public ClainP(){ } void IProps.Prop1(string s) { Console.WriteLine(s); } void IProps.Prop2(string name, int val) { Console.WriteLine("name = {0}, val ={1}", name, val); } }//class ClainP

13.1.1.2.2. Класс ClainP реализовал методы интерфейса IProps, но сделал их закрытыми и недоступными для вызова клиентами и наследниками класса. Как же получить доступ к закрытым методам? Есть два способа решения этой проблемы: Обертывание. Создается открытый метод, являющийся оберткой закрытого метода. Кастинг. Создается объект интерфейсного класса IProps, полученный преобразованием ( кастингом ) объекта исходного класса ClainP. Этому объекту доступны закрытые методы интерфейса.

13.1.1.3. Преобразование к классу интерфейса

13.1.1.3.1. public void TestClainIProps() { Console.WriteLine("Объект класса Clain вызывает открытые методы!"); Clain clain = new Clain(); clain.Prop1(" свойство 1 объекта"); clain.Prop2("Владимир", 44); Console.WriteLine("Объект класса IProps вызывает открытые методы!"); IProps ip = (IProps)clain; ip.Prop1("интерфейс: свойство"); ip.Prop2 ("интерфейс: свойство",77); Console.WriteLine("Объект класса ClainP вызывает открытые методы!"); ClainP clainp = new ClainP(); clainp.MyProp1(" свойство 1 объекта"); clainp.MyProp2("Владимир", 44); Console.WriteLine("Объект класса IProps вызывает закрытые методы!"); IProps ipp = (IProps)clainp; ipp.Prop1("интерфейс: свойство"); ipp.Prop2 ("интерфейс: свойство",77); }

13.1.1.4. Встроенные интерфейсы

13.1.1.4.1. Упорядоченность объектов и интерфейс IComparable Часто, когда создается класс, желательно задать отношение порядка на его объектах. Такой класс следует объявить наследником интерфейса IComparable. Этот интерфейс имеет всего один метод CompareTo (object obj), возвращающий целочисленное значение, положительное, отрицательное или равное нулю, в зависимости от выполнения отношения "больше", "меньше" или "равно".

13.1.1.5. Интерфейс ISerializable

13.1.1.5.1. При необходимости можно самому управлять процессом сериализации. В этом случае наш класс должен быть наследником интерфейса ISerializable. Класс, наследующий этот интерфейс, должен реализовать единственный метод этого интерфейса GetObjectData и добавить защищенный конструктор. Схема сериализации и десериализации остается и в этом случае той же самой. Можно использовать как бинарный форматер, так и soap-форматер. Но теперь метод Serialize использует не стандартную реализацию, а вызывает метод GetObjectData, управляющий записью данных. Метод Deserialize, в свою очередь, вызывает защищенный конструктор, создающий объект и заполняющий его поля сохраненными значениями.

13.1.2. Множественные наследования

13.1.2.1. Проблемы множественного наследования При множественном наследовании классов возникает ряд проблем. Они остаются и при множественном наследовании интерфейсов, хотя становятся проще. Рассмотрим две основные проблемы - коллизию имен и наследование от общего предка. Коллизия имен

13.1.2.1.1. Коллизия имен Проблема коллизии имен возникает, когда два или более интерфейса имеют методы с одинаковыми именами и сигнатурой. Сразу же заметим, что если имена методов совпадают, но сигнатуры разные, то это не приводит к конфликтам - при реализации у класса наследника просто появляются перегруженные методы. Но что следует делать классу-наследнику в тех случаях, когда сигнатуры методов совпадают? И здесь возможны две стратегии - склеивание методов и переименование.

13.1.2.2. Наследование от общего предка

13.1.2.2.1. Проблема наследования от общего предка характерна, в первую очередь, для множественного наследования классов. Если класс C является наследником классов A и B, а те, в свой черед, являются наследниками класса Parent, то класс наследует свойства и методы своего предка Parent дважды, один раз получая их от класса A, другой от - B. Это явление называется еще дублирующим наследованием. Для классов ситуация осложняется тем, что классы A и B могли по-разному переопределить методы родителя и для потомков предстоит сложный выбор реализации.

14. 15.04.2020

14.1. События

14.1.1. Классы с событиями

14.1.1.1. Каждый объект является экземпляром некоторого класса. Класс задает свойства и поведение своих экземпляров. Методы класса определяют поведение объектов, свойства - их состояние. Все объекты обладают одними и теми же методами и, следовательно, ведут себя одинаково.

14.1.2. Класс sender. Как объявляются события?

14.1.2.1. При проектировании класса с событиями, возможно, самое трудное - содержательная сторона дела. Какими событиями должен обладать класс, в каких методах и в какой момент зажигать то или иное событие? Содержательную сторону будем пояснять на содержательных примерах. А сейчас рассмотрим технический вопрос: как объявляются события средствами языка С#? Прежде всего, уточним, что такое событие с программной точки зрения. Начнем не с самого события, а с его обработчика. Обработчик события - это обычная процедура с аргументами. Понятно, что сообщение, посылаемое при зажигании события, является аналогом вызова процедуры. Поскольку сигнатура посылаемого сообщения должна соответствовать сигнатуре принимаемого сообщения, то объявление события синтаксически должно задавать сигнатуру процедуры.

14.1.3. Делегаты и события

14.1.3.1. В C# каждое событие определяется делегатом, описывающим сигнатуру сообщения. Объявление события - это двухэтапный процесс: Вначале объявляется делегат - функциональный класс, задающий сигнатуру. Как отмечалось при рассмотрении делегатов, объявление делегата может быть помещено в некоторый класс, например, класс Sender. Но, чаще всего, это объявление находится вне класса в пространстве имен. Поскольку одна и та же сигнатура может быть у разных событий, то для них достаточно иметь одного делегата. Для некоторых событий можно использовать стандартные делегаты, встроенные в каркас. Тогда достаточно знать только их имена. Если делегат определен, то в классе Sender, создающем события, достаточно объявить событие как экземпляр соответствующего делегата. Это делается точно так же, как и при объявлении функциональных экземпляров делегата. Исключением является добавление служебного слова event. Формальный синтаксис объявления таков: [атрибуты] [модификаторы]event [тип, заданный делегатом] [имя события]

14.1.4. Как зажигаются события

14.1.4.1. Причины возникновения события могут быть разными. Поэтому вполне вероятно, что одно и то же событие будет зажигаться в разных методах класса в тот момент, когда возникнет одна из причин появления события. Поскольку действия по включению могут повторяться, полезно в состав методов класса добавить защищенную процедуру, включающую событие. Даже если событие зажигается только в одной точке, написание такой процедуры считается признаком хорошего стиля. Этой процедуре обычно дается имя, начинающееся со слова On, после которого следует имя события. Будем называть такую процедуру On-процедурой. Она проста и состоит из вызова объявленного события, включенного в тест, который проверяет перед вызовом, а есть ли хоть один обработчик события, способный принять соответствующее сообщение. Если таковых нет, то нечего включать событие. Приведу пример: protected virtual void OnFire(int time, int build) { if (FireEvent!=null) FireEvent(this,time, build); }

14.1.5. Классы receiver. Как обрабатываются события

14.1.5.1. Объекты класса Sender создают события и уведомляют о них объекты, возможно, разных классов, названных нами классами Receiver, или клиентами. Давайте разберемся, как должны быть устроены классы Receiver, чтобы вся эта схема заработала.

14.1.5.1.1. Понятно, что класс receiver должен: иметь обработчик события - процедуру, согласованную по сигнатуре с функциональным типом делегата, который задает событие; иметь ссылку на объект, создающий событие, чтобы получить доступ к этому событию - event-объекту; уметь присоединить обработчик события к event-объекту. Это можно реализовать по-разному, но технологично это делать непосредственно в конструкторе класса, так что когда создается объект, получающий сообщение, он изначально готов принимать и обрабатывать сообщения о событиях. Вот пример, демонстрирующий возможное решение проблем

14.1.6. Классы с событиями, допустимые в каркасе .Net Framework

14.1.6.1. Если создавать повторно используемые компоненты с событиями, работающие не только в проекте C#, то необходимо удовлетворять некоторым ограничениям. Эти требования предъявляются к делегату; они носят, скорее, синтаксический характер, не ограничивая существа дела.

14.1.6.1.1. Перечислю эти ограничения: делегат, задающий тип события, должен иметь фиксированную сигнатуру из двух аргументов: delegate <Имя_делегата> (object sender, <Тип_аргументов> args); первый аргумент задает объект sender, создающий сообщение. Второй аргумент args задает остальные аргументы - входные и выходные, - передаваемые обработчику. Тип этого аргумента должен задаваться классом, производным от встроенного в .Net Framework класса EventArgs. Если обработчику никаких дополнительных аргументов не передается, то следует просто указать класс EventArgs, передавая null в качестве фактического аргумента при включении события; рекомендуемое имя делегата - составное, начинающееся именем события, после которого следует слово EventHandler, например, FireEventHandler. Если никаких дополнительных аргументов обработчику не передается, то тогда можно вообще делегат не объявлять, а пользоваться стандартным делегатом с именем EventHandler.

14.1.7. Класс sender

14.1.7.1. Рассмотрим теперь, как устроен в нашем примере класс, создающий события. Начнем со свойств класса: // Класс, создающий событие. Потомок класса ArrayList. public class ListWithChangedEvent: ArrayList { //Свойства класса: событие и его аргументы //Событие Changed, зажигаемое при всех изменениях //элементов списка. public event ChangedEventHandler Changed; //Аргументы события private ChangedEventArgs evargs = new ChangedEventArgs(); Первое свойство описывает событие Changed. Оно открыто, что позволяет присоединять к нему обработчиков событий. Второе закрытое свойство определяет аргументы события, передаваемые обработчикам. Хороший стиль требует задания в классе процедуры On, включающей событие. Так и поступим: //Методы класса: процедура On и переопределяемые методы. //Процедура On, включающая событие protected virtual void OnChanged(ChangedEventArgs args) { if (Changed != null) Changed(this, args); }

14.1.7.1.1. Процедура OnChanged полностью соответствует ранее описанному образцу, поэтому не требует дополнительных комментариев. Наш класс, являясь наследником класса ArrayList, наследует все его методы. Переопределим методы, изменяющие элементы: метод Add, добавляющий новый элемент в конец списка; индексатор this, дающий доступ к элементу списка по индексу; метод Clear, производящий чистку списка.

14.1.8. Классы receiver

14.1.8.1. Мы построим два класса, объекты которых способны получать и обрабатывать событие Changed. Получать они будут одно и то же сообщение, а обрабатывать его будут по-разному. В нашей модельной задаче различие обработчиков сведется к выдаче разных сообщений. Поэтому достаточно разобраться с устройством одного класса, названного EventReceiver1. Вот его код: class EventReceiver1 { private ListWithChangedEvent List; public EventReceiver1(ListWithChangedEvent list) { List = list; // Присоединяет обработчик к событию. OnConnect(); } //Обработчик события - выдает сообщение. //Разрешает добавление элементов, меньших 10. private void ListChanged(object sender, ChangedEventArgs args) { Console.WriteLine("EventReceiver1: Сообщаю об изменениях:" + "Item ={0}", args.Item); args.Permit = ((int)args.Item < 10); } public void OnConnect() { //Присоединяет обработчик к событию List.Changed += new ChangedEventHandler(ListChanged); } public void OffConnect() { //Отсоединяет обработчик от события и удаляет список List.Changed -= new ChangedEventHandler(ListChanged); List = null; } }//class EventReceiver1

14.1.8.1.1. Среди закрытых свойств класса есть ссылка List на объект, создающий события. Конструктору класса передается фактический объект, который и будет присоединен к List. В конструкторе же происходит присоединение обработчика события к событию. Для этого, как положено, используется созданный в классе метод OnConnect. Класс содержит метод OffConnect, позволяющий при необходимости отключить обработчик от события. Обработчик события, анализируя переданный ему входной аргумент события Item, разрешает или не разрешает изменение элемента, формируя значение выходного аргумента Permit. Параллельно обработчик выводит на консоль сообщение о своей работе.

14.1.9. Классы с большим числом событий

15. 22.04.2020

15.1. Отладка и обработка исключительных ситуаций

15.1.1. Корректность и устойчивость программных систем

15.1.1.1. Корректность и устойчивость - два основных качества программной системы, без которых все остальные ее достоинства не имеют особого смысла. Понятие корректности программной системы имеет смысл только тогда, когда задана ее спецификация. В зависимости от того, как формализуется спецификация, уточняется понятие корректности.

15.1.1.1.1. Корректность - это способность программной системы работать в строгом соответствии со своей спецификацией. Отладка - процесс, направленный на достижение корректности.

15.1.2. Жизненный цикл программной системы

15.1.2.1. Под " жизненным циклом " понимается период от замысла программного продукта до его "кончины". Обычно рассматриваются следующие фазы этого процесса: Проектирование <-> Разработка <-> Развертывание и Сопровождение Все это называется циклом, поскольку после каждой фазы возможен возврат к предыдущим этапам. В объектной технологии этот процесс является бесшовным, все этапы которого тесно переплетены. Не следует рассматривать его как однонаправленный - от проектирования к сопровождению. Чаще всего, ситуация обратная: уже существующая реализация системы, прошедшая сопровождение, и существующие библиотеки компонентов оказывают решающее влияние на то, какой будет новая система, каковы будут ее спецификации.

15.1.2.1.1. Вот некоторые типовые правила, характерные для процесса разработки ПО: Уделяйте этапу проектирования самое пристальное внимание. Успех дела во многом определяется первым этапом. Нет смысла торопиться с переходом на последующие этапы, пока не составлены ясные и четкие спецификации. Ошибки этого этапа - самые дорогие и трудно исправляемые. Помните о тех, для кого разрабатывается программный продукт. Идите "в люди", чтобы понять, что нужно делать. Вместе с тем, не следует полностью полагаться на пользователей - их опыт консервативен, новые идеи могут часто приходить от разработчиков, а не от пользователей. Разработка не начинается "с нуля". Только используя уже готовые компоненты, можно своевременно создать новую систему. Работая над проектом, думайте о будущем, создавайте компоненты, допускающие их повторное использование в других проектах. Создавайте как можно раньше прототип своей системы и передавайте его пользователям в опытную эксплуатацию. Это поможет устранить множество недостатков и ошибок в заключительной версии программного продукта. Какие бы хорошие спецификации не были написаны, какими бы хорошими технологиями и инструментами не пользовались разработчики, какими бы профессионалами они ни были - этого еще не достаточно для успеха дела. Необходимым условием является управление проектом, наличие специальных средств управления. Но и этого не достаточно. Третьим важным фактором является существование команды. Коллектив разработчиков должен представлять собой единый коллектив. Умение работать в команде так же важно, как и профессиональные навыки разработчика.

15.1.3. Три закона программотехники

15.1.3.1. Первый закон (закон для разработчика)

15.1.3.1.1. Корректность системы - недостижима. Каждая последняя найденная ошибка является предпоследней. Этот закон отражает сложность нетривиальных систем. Разработчик всегда должен быть готов к тому, что в работающей системе имеются ситуации, в которых система работает не в точном соответствии со своей спецификацией, так что от него может требоваться очередное изменение либо системы, либо ее спецификации.

15.1.3.2. Второй закон (закон для пользователя)

15.1.3.2.1. Не бывает некорректных систем. Каждая появляющаяся ошибка при эксплуатации системы - это следствие незнания спецификации системы. Есть два объяснения справедливости второго закона. Несерьезное объяснение состоит в том, что любая система, что бы она ни делала, при любом постусловии корректна по отношению к предусловию False, поскольку невозможно подобрать ни один набор входных данных, удовлетворяющих этому предусловию. Так что все системы корректны, если задать False в качестве их предусловия. Если вам пришлось столкнуться с системой, предусловие которой близко к False, то лучшее, что можно сделать, это отложить ее в сторону и найти другую.

15.1.3.3. Третий закон (закон чечако)

15.1.3.3.1. Если спецификацию можно нарушить, - она будет нарушена. Новичок (чечако) способен "подвесить" любую систему. Неквалифицированный пользователь в любом контексте всегда способен выбрать наименее подходящее действие, явно не удовлетворяющее спецификации, которая ориентирована на "разумное" поведение пользователей. Полезным практическим следствием этого закона является привлечение к этапу тестирования системы неквалифицированного пользователя - "человека с улицы".

15.1.4. Отладка

15.1.4.1. Что должно делать для создания корректного и устойчивого программного продукта? Как минимум, необходимо: создать надежный код, корректность которого предусматривается с самого начала; отладить этот код; предусмотреть в нем обработку исключительных ситуаций.

15.1.5. Создание надежного кода

15.1.5.1. Для повышения надежности нужно уменьшить сложность системы, и главное в этом процессе - это повторное использование. В идеале большая часть системы должна быть собрана из уже готовых компонентов. Объектная технология проектирования вносит свой вклад в повышение надежности кода. Наследование и универсализация позволяют, не изменяя уже существующие классы, создать новые классы, новые типы данных, придающие проектируемой системе новые свойства при минимальных добавлениях нового кода. Статический контроль типов позволяет выявить многие ошибки еще на этапе компиляции. Динамическое связывание и полиморфизм позволяют автоматически включать объекты классов-потомков в уже существующие схемы работы - методы родителя могут вызывать методы потомков, ничего не зная о появлении этих новых потомков. Автоматическая сборка мусора позволяет снять с разработчика обязанности управления освобождением памяти и предотвратить появление крайне неприятных и опасных ошибок, связанных с некорректным удалением объектов.

15.1.6. Искусство отладки

15.1.6.1. Часть ошибок программы ловится автоматически еще на этапе компиляции. Сюда относятся все синтаксические ошибки, ошибки несоответствия типов и некоторые другие. Это простые ошибки и их исправление, как правило, не вызывает трудностей. В отладке нуждается синтаксически корректная программа, результаты вычислений которой получены, но не соответствуют требуемым спецификациям. Чаще всего еще не отлаженная программа на одних исходных данных работает правильно, на других - дает ошибочный результат. Искусство отладки состоит в том, чтобы обнаружить все ситуации, в которых работа программы приводит к ошибочным вычислениям.

15.1.6.1.1. Как и во всякой детективной деятельности, в ходе отладки необходим сбор улик, для чего применяется две группы средств. Первая позволяет контролировать ход вычислительного процесса: порядок следования операторов в методах, порядок вызова самих методов, условия окончания циклов, правильность переходов. Вторая отслеживает изменение состояния вычислительного процесса (значения свойств объектов) в процессе выполнения.

15.1.7. Отладка и инструментальная среда Visual Studio .Net

15.1.7.1. Инструментальная среда студии предоставляет программисту самый широкий спектр возможностей слежения за ходом вычислений и отслеживания состояний, в котором находится процесс вычислений. Поскольку все современные инструментальные среды организованы сходным образом и хорошо известны работающим программистам, я позволю себе не останавливаться на описании возможностей среды.

16. 24.04.2020

16.1. Финальный проект

16.1.1. Классы

16.1.1.1. Абстрактный класс Figure

16.1.1.1.1. using System; using System.Drawing; namespace Shapes { /// <summary> /// Figure - это абстрактный класс; прародитель семейства /// классов геометрических фигур. Все фигуры имеют: /// центр - center, масштаб - scale. статус /// перетаскивания - dragged center - объект встроенного /// класса (структуры) Point. Этот объект задает характерную /// точку фигуры - чаще всего ее центр (тяжести) /// scale задает масштаб фигуры, первоначально единичный. /// drugged = true, когда фигура следует за курсором мыши. /// над фигурами определены операции: параллельный /// перенос - Move(a,b) масштабирование - Scale(s) /// Показ фигуры - Show. Область захвата - Region_Capture /// возвращает прямоугольник, характерный для фигуры, /// перетаскивание фигуры возможно при установке курсора /// мыши в области захвата. /// </summary> abstract public class Figure { /// <summary> /// закрытые для клиентов атрибуты класса - center, scale /// </summary> protected Point center; protected double scale ; protected bool dragged; protected Color color; //Доступ к свойствам public Point center_figure { get {return(center);} set {center = value;} } public double scale_figure { get {return(scale);} set {scale = value;} } public bool dragged_figure { get {return(dragged);} set {dragged = value;} } public Color color_figure { get {return(color);} set {color = value;} } /// <summary> /// базовый конструктор фигур /// </summary> /// <param name="x">координата X характерной точки ///фигуры</param> /// <param name="y">Координата Y характерной точки ///фигуры</param> public Figure(int x, int y) { center = new Point(x,y); scale = 1; dragged = false; color = Color.ForestGreen; } /// <summary> /// отложенный метод /// Параллельный перенос фигуры на (a,b) /// require : true; /// ensure : для любой точки фигуры p(x,y): /// x = old(x) +a; y = old(y) + b; /// </summary> /// <param name="a">a - перемещение по горизонтали ///вправо </param> /// <param name="b">b - перемещение по вертикали ///вниз</param> /// Замечание: Для того, чтобы фигура при рисовании была /// полностью видимой, координаты всех ее точек должны /// быть в пределах области рисования. public void Move (int a,int b) { center.X +=a; center.Y += b; } /// <summary> /// изменяет масштаб фигуры /// </summary> /// <param name="s">масштаб изменяется в s раз</param> public void Scale(double s) { scale*=s; } /// <summary> /// рисование фигуры в окне, передающем объекты g и pen /// </summary> /// <param name="g"> графический объект, методы которого /// рисуют фигуру</param> /// <param name="pen">перо рисования</param> public abstract void Show(Graphics g, Pen pen, Brush brush); public abstract System.Drawing.Rectangle Region_Capture(); }

16.1.1.2. Класс Ellipse

16.1.1.2.1. using System; using System.Drawing; namespace Shapes { /// <summary> /// Класс Ellipse - потомок класса Figure. /// </summary> public class Ellipse: Figure { int axisA,axisB; Rectangle rect; public Ellipse(int A, int B, int x, int y ): base(x,y) { axisA = A; axisB = B; rect =Init(); } public override void Show(Graphics g, Pen pen, Brush brush) { rect = Init(); g.DrawEllipse(pen,rect); g.FillEllipse(brush, rect); } public override Rectangle Region_Capture() { rect = Init(); return rect; } Rectangle Init() { int a =Convert.ToInt32(axisA*scale); int b =Convert.ToInt32(axisB*scale); int leftupX = center.X - a; int leftupY = center.Y - b; return( new Rectangle(leftupX,leftupY,2*a,2*b)); } } }

16.1.1.3. Класс Circle

16.1.1.3.1. using System; using System.Drawing; namespace Shapes { /// <summary> /// Класс Circle - потомок класса Ellipse. /// </summary> public class Circle: Ellipse { public Circle( int radius,int x, int y):base(radius,radius,x,y) { //Круг - это эллипс с равными полуосями (радиусом круга) } } }

16.1.1.4. Класс LittleCircle

16.1.1.4.1. using System; namespace Shapes { /// <summary> /// Класс LittleCircle - потомок класса Circle. /// </summary> public class LittleCircle:Circle { public LittleCircle(int x,int y): base(4,x,y) { // маленький круг радиуса 4 } } }

16.1.1.5. Класс Rect

16.1.1.5.1. using System; using System.Drawing; namespace Shapes { /// <summary> /// Класс Rect - потомок класса Figure. /// </summary> public class Rect:Figure { int sideA, sideB; Rectangle rect; public Rect(int sideA,int sideB, int x, int y): base(x,y) { this.sideA = sideA; this.sideB = sideB; rect =Init(); } public override void Show(Graphics g, Pen pen, Brush brush) { rect = Init(); g.DrawRectangle(pen,rect); g.FillRectangle(brush,rect); } public override Rectangle Region_Capture() { rect = Init(); return rect; } Rectangle Init() { int a =Convert.ToInt32(sideA*scale); int b =Convert.ToInt32(sideB*scale); int leftupX = center.X - a/2; int leftupY = center.Y - b/2; return( new Rectangle(leftupX,leftupY,a,b)); } } }

16.1.1.6. Класс Square

16.1.1.6.1. using System; namespace Shapes { /// <summary> /// Класс Square - потомок класса Rect. /// </summary> public class Square:Rect { public Square(int side, int x, int y): base(side,side,x,y) { //квадрат - это прямоугольник с равными сторонами } } }

16.1.1.7. Класс Person

16.1.1.7.1. Этот класс является прямым потомком класса Figure. Вместе с тем, класс является клиентом трех других классов семейства - Circle, Rect и LittleCircle, поскольку элементы фигуры, составляющие человечка, являются объектами этих классов. namespace Shapes { /// <summary> /// Класс Person - потомок класса Figure, /// клиент классов Circle, Rect, LittleCircle. /// </summary> public class Person:Figure { int head_h; Circle head; Rect body; LittleCircle nose; public Person(int head_h, int x, int y): base(x,y) { //head_h - радиус головы, x,y - ее центр. //остальные размеры исчисляются относительно //размера головы. this.head_h = head_h; head = new Circle(head_h,x,y); int body_x = x; int body_y = y + 3*head_h; int body_w =2*head_h; int body_h = 4*head_h; body = new Rect(body_w, body_h, body_x,body_y); nose = new LittleCircle(x+head_h +2, y); } public override void Show(System.Drawing.Graphics g, System.Drawing.Pen pen, System.Drawing.Brush brush) { int h = Convert.ToInt32(head_h*scale); //head int top_x = center.X - h; int top_y = center.Y - h; g.DrawEllipse(pen, top_x,top_y, 2*h,2*h); g.FillEllipse(brush, top_x,top_y, 2*h,2*h); //body top_y += 2*h; g.DrawRectangle(pen, top_x,top_y, 2*h,4*h); g.FillRectangle(brush, top_x,top_y, 2*h,4*h); //nose top_y -=h; top_x += 2*h; g.DrawEllipse(pen, top_x,top_y, 8,8); g.FillEllipse(brush, top_x,top_y, 8,8); } public override System.Drawing.Rectangle Region_Capture() { int h = Convert.ToInt32(head_h*scale); int top_x = center.X - h; int top_y = center.Y - h; return new System.Drawing.Rectangle(top_x,top_y,2*h,2*h); } } }

16.1.2. Список с курсором. Динамические структуры данных

16.1.2.1. using System; namespace Shapes { /// <summary> /// Класс TwoWayList(G) описывает двусвязный список с /// курсором. Элементами списка являются объекты /// TwoLinkable, хранящие, помимо указателей на двух /// преемников, объекты типа G.Курсор будет определять /// текущий (активный) элемент списка. Класс будет /// определять симметричные операции по отношению к /// курсору. /// Конструкторы: /// Конструктор без параметров будет создавать пустой /// список /// Запросы: /// empty: require: true; возвращает true для пустого списка /// item: require: not empty(); возвращает активный элемент типа G; /// require: true; возвращает число элементов списка; /// count: count in[0,n] (count == 0) eqviv empty(); /// index: require: not empty(); возвращает индекс активного элемента. /// search_res: require: true; возвращает true, если последний поиск был успешным. /// Команды: /// put_left(elem): require: true; /// ensure: добавить новый элемент (elem) слева от курсора; /// put_right(elem): require: true; /// ensure: добавить новый элемент (elem) справа от курсора; /// remove: require: not empty(); /// ensure: удалить активный элемент; /// особо обрабатывается удаление последнего и единственного элементов /// операции с курсором: /// start: require: true; /// ensure: сделать активным первый элемент; /// finish: require: true; /// ensure: сделать активным последний элемент; /// go_prev: require: not (index = 1); /// ensure: сделать активным предыдущий элемент; /// go_next: require: not (index = count); /// ensure: сделать активным последующий элемент; /// go_i(i): require: (i in [1, count]); /// ensure: сделать активным элемент с индексом i; /// операции поиска: /// search_prev(elem): require: not (index = 1); /// ensure: сделать активным первый элемент elem слева от курсора; /// Успех или неуспех поиска сохранять в булевской /// переменной search_res /// search_next: require: not (index = count); /// ensure: сделать активным первый элемент elem справа от курсора; /// успех или неуспех поиска сохранять в булевской переменной search_res /// </summary> public class TwoWayList { public TwoWayList() { first = cursor = last = null; count = index = 0; search_res = false; }//конструктор /// <summary> /// first, cursor, last - ссылки на первый, /// активный и последний элементы списка /// Запросы count, index search_res также /// реализуются атрибутами. /// Запросы empty, item реализуются функциями /// </summary> protected TwoLinkable first, cursor, last; protected int count, index; protected bool search_res; //доступ на чтение к закрытым свойствам; public int Count { get { return(count); } } public int Index { get { return(index); } } public bool Search_res { get { return(search_res); } } /// <summary> /// require: true; возвращает true для непустого списка /// </summary> /// <returns></returns> public bool empty() { return(first == null); }//empty /// <summary> /// require: not empty(); возвращает активный /// элемент типа G; /// </summary> /// <returns></returns> public Figure item() { return(cursor.Item); }//item /// <summary> /// require: true; /// ensure: добавить новый элемент (elem) слева /// от курсора; /// </summary> /// <param name="elem">Тип Figure играет роль /// родового типа G /// хранимого элемента elem</param> public void put_left(Figure elem) { TwoLinkable newitem = new TwoLinkable(); newitem.Item = elem; newitem.Next = cursor; if (empty()) //список пуст { first = cursor = last = newitem; index =1; count = 1; } else { if (index == 1) first =newitem; else cursor.Prev.Next = newitem; newitem.Prev = cursor.Prev; cursor.Prev = newitem; count++; index++; } }//put_right /// <summary> /// require: true; /// ensure: добавить новый элемент (elem) справа /// от курсора; /// </summary> /// <param name="elem">Тип Figure играет роль /// родового типа G /// хранимого элемента elem</param> public void put_right(Figure elem) { TwoLinkable newitem = new TwoLinkable(); newitem.Item = elem; newitem.Prev = cursor; if (empty()) //список пуст { first = cursor = last = newitem; index =1; count = 1; } else { if (index == count) last =newitem; else cursor.Next.Prev = newitem; newitem.Next = cursor.Next; cursor.Next = newitem; count++; } }//put_right public void remove() { if(count == 1) { first = last = cursor = null; index=0; } else if(index==1) { first = cursor.Next; cursor.Prev = null; cursor = cursor.Next; } else if(index == count) { last = cursor.Prev; cursor.Next = null; cursor = cursor.Prev; index--; } else { cursor.Prev.Next = cursor.Next; cursor.Next.Prev = cursor.Prev; cursor = cursor.Next; } count--; }//remove /// операции с курсором: /// <summary> /// start: require: true; /// ensure: сделать активным первый элемент; /// </summary> public void start() { cursor = first; index = 1; }//start /// <summary> /// finish: require: true; /// ensure: сделать активным последний элемент; /// </summary> public void finish() { cursor = last; index = count; }//finish /// <summary> /// go_prev: require: not (index = 1); /// ensure: сделать активным предыдущий элемент; /// </summary> public void go_prev() { cursor = cursor.Prev; index--; }// go_prev /// <summary> /// go_next: require: not (index = count); /// ensure: сделать активным последующий элемент; /// </summary> public void go_next() { cursor = cursor.Next; index++; }// go_next /// <summary> /// go_i(i): require: (i in [1, count]); /// ensure: сделать активным элемент с индексом i; /// </summary> /// <param name="i"></param> public void go_i(int i) { if(i >index) while (i>index) { cursor = cursor.Next; index++; } else if(i<index) while (i<index) { cursor = cursor.Prev; index--; } }// go_i /// операции поиска: /// <summary> /// search_prev(elem): require: not (index = 1); /// ensure: сделать активным первый элемент elem /// слева от курсора; /// </summary> /// <param name="elem">искомый элемент</param> public virtual void search_prev(Figure elem) { bool found = false; while (!found && (index !=1)) { cursor = cursor.Prev; index--; found = (elem == item()); } search_res = found; }// search_prev /// <summary> /// успех или неуспех поиска сохранять в булевской /// переменной search_res /// search_next: require: not (index = count); /// ensure: сделать активным первый элемент elem /// справа от курсора; /// успех или неуспех поиска сохранять в булевской /// переменной search_res /// </summary> /// <param name="elem"></param> public virtual void search_next(Figure elem) { bool found = false; while (!found && (index !=count)) { cursor = cursor.Next; index++; found = (elem == item()); } search_res = found; }//search_next } }

16.1.3. Классы элементов списка

16.1.3.1. using System; namespace Shapes { /// <summary> /// Класс Linkable(T)задает элементы списка,включающие: /// информационное поле типа T - item /// ссылку на элемент типа Linkable - next /// Функции: /// конструктор new: -> Linkable /// запросы: /// Get_Item: Linkable -> T /// Get_Next: Linkable -> Linkable /// процедуры: /// Set_Item: Linkable*T -> Linkable /// Set_Next: Linkable*Linkable -> Linkable /// Роль типа T играет Figure /// </summary> public class Linkable { public Linkable() { item =null; next = null; } /// <summary> /// закрытые атрибуты класса /// </summary> Figure item; Linkable next; /// <summary> /// процедуры свойства для доступа к полям класса /// </summary> public Figure Item{ get{ return(item); } set{ item = value; } } public Linkable Next{ get{ return(next); } set{ next = value; } } }//class Linkable /// <summary> /// Класс TwoLinkable задает элементы с двумя ссылками /// </summary> public class TwoLinkable { public TwoLinkable() { prev = next = null; } /// <summary> /// закрытые атрибуты класса /// </summary> TwoLinkable prev, next; Figure item; /// <summary> /// процедуры свойства для доступа к полям класса /// </summary> public Figure Item { get { return(item); } set { item = value; } } public TwoLinkable Next { get { return(next); } set { next = value; } } public TwoLinkable Prev { get { return(prev); } set { prev = value; } } }//class TwoLinkable }

16.1.4. Организация интерфейса

16.1.4.1. using System; using System.Drawing; using System.Collections; using System.ComponentModel; using System.Windows.Forms; using System.Data; using Shapes; namespace Final { /// <summary> /// Эта форма обеспечивает интерфейс для создания, /// рисования, показа, перемещения, сохранения в списке /// и выполнения других операций над объектами семейства /// геометрических фигур. Форма имеет меню и /// инструментальные панели. /// </summary> public class Form1 : System.Windows.Forms.Form { //fields Graphics graphic; Brush brush, clearBrush; Pen pen, clearPen; Color color; Figure current; TwoWayList listFigure; private System.Windows.Forms.MainMenu mainMenu1; private System.Windows.Forms.ImageList imageList1; private System.Windows.Forms.ToolBar toolBar1; private System.Windows.Forms.MenuItem menuItem1; // аналогичные определения для других элементов меню private System.Windows.Forms.MenuItem menuItem35; private System.Windows.Forms.ToolBarButton toolBarButton1; // аналогичные определения для других командных кнопок private System.Windows.Forms.ToolBarButton toolBarButton18; private System.ComponentModel.IContainer components; public Form1() { InitializeComponent(); InitFields(); } void InitFields() { graphic = CreateGraphics(); color = SystemColors.ControlText; brush = new SolidBrush(color); clearBrush = new SolidBrush(SystemColors.Control); pen = new Pen(color); clearPen = new Pen(SystemColors.Control); listFigure = new TwoWayList(); current = new Person(20, 50, 50); } /// <summary> /// Clean up any resources being used. /// </summary> protected override void Dispose( bool disposing ) { if( disposing ) { if (components != null) { components.Dispose(); } } base.Dispose( disposing ); } #region Windows Form Designer generated code /// <summary> /// Required method for Designer support - do not modify /// the contents of this method with the code editor. /// </summary> private void InitializeComponent() { // Код, инициализирующий компоненты и построенный // дизайнером, опущен } #endregion /// <summary> /// Точка входа в приложение - процедура Main, /// запускающая форму /// </summary> [STAThread] static void Main() { Application.Run(new Form1()); } private void menuItem7_Click(object sender, System.EventArgs e) { createEllipse(); } void createEllipse() { //clear old figure if (current != null) current.Show(graphic, clearPen, clearBrush); //create ellipse current = new Ellipse(50, 30, 180,180); } private void menuItem8_Click(object sender, System.EventArgs e) { createCircle(); } void createCircle() { //clear old figure if (current != null) current.Show(graphic, clearPen, clearBrush); //create circle current = new Circle(30, 180,180); } private void menuItem9_Click(object sender, System.EventArgs e) { createLittleCircle(); } void createLittleCircle() { //clear old figure if (current != null) current.Show(graphic, clearPen, clearBrush); //create littlecircle current = new LittleCircle(180,180); } private void menuItem10_Click(object sender, System.EventArgs e) { createRectangle(); } void createRectangle() { //clear old figure if (current != null) current.Show(graphic, clearPen, clearBrush); //create rectangle current = new Rect(50, 30, 180,180); } private void menuItem11_Click(object sender, System.EventArgs e) { createSquare(); } void createSquare() { //clear old figure if (current != null) current.Show(graphic, clearPen, clearBrush); //create square current = new Square(30, 180,180); } private void menuItem12_Click(object sender, System.EventArgs e) { createPerson(); } void createPerson() { //clear old figure if (current != null) current.Show(graphic, clearPen, clearBrush); //create person current = new Person(20, 180,180); } private void menuItem13_Click(object sender, System.EventArgs e) { showCurrent(); } void showCurrent() { //Show current current.Show(graphic, pen, brush); } private void menuItem14_Click(object sender, System.EventArgs e) { clearCurrent(); } void clearCurrent() { //Clear current current.Show(graphic, clearPen, clearBrush); } private void menuItem17_Click(object sender, System.EventArgs e) { incScale(); } void incScale() { //Increase scale current.Show(graphic, clearPen, clearBrush); current.Scale(1.5); current.Show(graphic, pen, brush); } private void menuItem18_Click(object sender, System.EventArgs e) { decScale(); } void decScale() { //Decrease scale current.Show(graphic, clearPen, clearBrush); current.Scale(2.0/3); current.Show(graphic, pen, brush); } private void menuItem19_Click(object sender, System.EventArgs e) { moveLeft(); } void moveLeft() { //Move left current.Show(graphic, clearPen, clearBrush); current.Move(-20,0); current.Show(graphic, pen, brush); } private void menuItem20_Click(object sender, System.EventArgs e) { moveRight(); } void moveRight() { //Move right current.Show(graphic, clearPen, clearBrush); current.Move(20,0); current.Show(graphic, pen, brush); } private void menuItem21_Click(object sender, System.EventArgs e) { moveTop(); } void moveTop() { //Move top current.Show(graphic, clearPen, clearBrush); current.Move(0,-20); current.Show(graphic, pen, brush); } private void menuItem22_Click(object sender, System.EventArgs e) { moveDown(); } void moveDown() { //Move down current.Show(graphic, clearPen, clearBrush); current.Move(0, 20); current.Show(graphic, pen, brush); } private void menuItem23_Click(object sender, System.EventArgs e) { //choose color ColorDialog dialog = new ColorDialog(); if (dialog.ShowDialog() ==DialogResult.OK) color =dialog.Color; pen = new Pen(color); brush = new SolidBrush(color); } private void menuItem24_Click(object sender, System.EventArgs e) { //Red color color =Color.Red; pen = new Pen(color); brush = new SolidBrush(color); } private void menuItem25_Click(object sender, System.EventArgs e) { //Green color color =Color.Green; pen = new Pen(color); brush = new SolidBrush(color); } private void menuItem26_Click(object sender, System.EventArgs e) { //Blue color color =Color.Blue; pen = new Pen(color); brush = new SolidBrush(color); } private void menuItem27_Click(object sender, System.EventArgs e) { //Black color color =Color.Black; pen = new Pen(color); brush = new SolidBrush(color); } private void menuItem28_Click(object sender, System.EventArgs e) { //Gold color color =Color.Gold; pen = new Pen(color); brush = new SolidBrush(color); } private void menuItem29_Click(object sender, System.EventArgs e) { //put_left: добавление фигуры в список listFigure.put_left(current); } private void menuItem30_Click(object sender, System.EventArgs e) { //put_right: добавление фигуры в список listFigure.put_right(current); } private void menuItem31_Click(object sender, System.EventArgs e) { //remove: удаление фигуры из списка if(!listFigure.empty()) listFigure.remove(); } private void menuItem32_Click(object sender, System.EventArgs e) { goPrev(); } void goPrev() { //go_prev: передвинуть курсор влево if(!(listFigure.Index == 1)) { listFigure.go_prev(); current = listFigure.item(); } } private void menuItem33_Click(object sender, System.EventArgs e) { goNext(); } void goNext() { //go_next: передвинуть курсор вправо if( !(listFigure.Index == listFigure.Count)) { listFigure.go_next(); current = listFigure.item(); } } private void menuItem34_Click(object sender, System.EventArgs e) { //go_first listFigure.start(); if(!listFigure.empty()) current = listFigure.item(); } private void menuItem35_Click(object sender, System.EventArgs e) { //go_last listFigure.finish(); if(!listFigure.empty()) current = listFigure.item(); } private void menuItem15_Click(object sender, System.EventArgs e) { showList(); } void showList() { //Show List listFigure.start(); while(listFigure.Index <= listFigure.Count) { current = listFigure.item(); current.Show(graphic,pen,brush); listFigure.go_next(); } listFigure.finish(); } private void menuItem16_Click(object sender, System.EventArgs e) { clearList(); } void clearList() { //Clear List listFigure.start(); while(!listFigure.empty()) { current = listFigure.item(); current.Show(graphic,clearPen,clearBrush); listFigure.remove(); } } private void Form1_MouseMove(object sender, System.Windows.Forms.MouseEventArgs e) { if((current != null) && current.dragged_figure) { current.Show(graphic,clearPen,clearBrush); Point pt = new Point(e.X, e.Y); current.center_figure = pt; current.Show(graphic,pen,brush); } } private void Form1_MouseUp(object sender, System.Windows.Forms.MouseEventArgs e) { current.dragged_figure = false; } private void Form1_MouseDown(object sender, System.Windows.Forms.MouseEventArgs e) { Point mousePoint = new Point (e.X, e.Y); Rectangle figureRect = current.Region_Capture(); if ((current != null) && (figureRect.Contains(mousePoint))) current.dragged_figure = true; } protected override void OnPaint(System.Windows.Forms.PaintEventArgs e) { //show current figure current.Show(graphic, pen, brush); } private void toolBar1_ButtonClick(object sender, System.Windows.Forms.ToolBarButtonClickEventArgs e) { int buttonNumber = toolBar1.Buttons.IndexOf(e.Button); switch (buttonNumber) { case 0: createEllipse(); break; case 1: createCircle(); break; case 2: createLittleCircle(); break; case 3: createRectangle(); break; case 4: createSquare(); break; case 5: createPerson(); break; case 6: showCurrent(); break; case 7: clearCurrent(); break; case 8: showList(); break; case 9: clearList(); break; case 10: incScale(); break; case 11: decScale(); break; case 12: moveLeft(); break; case 13: moveRight(); break; case 14: moveTop(); break; case 15: moveDown(); break; case 16: goNext(); break; case 17: goPrev(); break; } } } }

16.1.4.1.1. Команд меню и кнопок в нашем интерфейсе много, поэтому много и обработчиков событий, что приводит к разбуханию кода. Но каждый из обработчиков событий довольно прост. Ограничусь кратким описанием главного меню: команды пункта главного меню Create позволяют создавать геометрические фигуры разных классов; команды пункта главного меню Show позволяют показать или стереть текущую фигуру или все фигуры, сохраняемые в списке; две команды пункта Scale позволяют изменить масштаб фигуры (увеличить ее или уменьшить); команды пункта Move позволяют перемещать текущую фигуру в четырех направлениях; команды пункта Color позволяют либо задать цвет фигур в диалоговом окне, либо выбрать один из предопределенных цветов; группа команд пункта List позволяет помещать текущую фигуру в список, перемещаться по списку и удалять из списка ту или иную фигуру; командные кнопки инструментальной панели соответствуют наиболее важным командам меню; реализована возможность перетаскивания фигур по экрану мышью.