10.11.2010 16:59:45

Języki Automaty Obliczenia

Paradygmat programowania obiektowego

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest napisanie w języku PHP programu, który będzie liczył iloczyn kartezjański
N zbiorów wczytanych z pliku. Nie znamy ilości zbiorów.

2. Wstęp

Zgodnie z paradygmatem programowania obiektowego, program jest zbiorem obiektów komuniku-
jących się między sobą w określony sposób. Każdy obiekt posiada pewien stan (dane charakteryzu-
jące obiekt) i zachowanie (metody przetwarzające dane). Zbiór obiektów posiadających identyczne
cechy tworzy klasę. Klasy mogą posiadać powiązania strukturalne między sobą.
Spośród obiektów tworzących program, wyróżniamy 3 grupy:

1. Obiekty warstwy danych.
2. Obiekty warstwy logiki.
3. Obiekty warstwy prezentacji.

2.1. Obiekty warstwy danych
Obiekty te odpowiadają strukturom danych z języka C i ich zastosowanie jest identyczne, jak
w przypadku struktur. Pomiędzy obiektami występują zwykle zależności strukturalne (związki).
Rozpatrzmy np. klasy obiektów płyta CD i utwór na płycie CD. Po polsku powiemy, że:

•

na jednej płycie CD znajduje się wiele utworów,

•

dany utwór przypisany jest do konkretnej płyty CD.

Używając języka PHP zapiszemy:

class Utwor {

//pola z danymi o utworze

/**

* @var PlytaCD
*/

$plyta;

}

class PlytaCD {

//tutaj pola z danymi o płycie

/**

* @var UtworyList
*/

$utwory;

}

Dostęp do danych charakteryzujących obiekt powinien odbywać się przy użyciu publicznych metod.
Dla klasy

Utwor

mamy:

class Utwor {

private $wykonawca;

private $czasTrwania;
private $plyta;

public function getWykonawca() {return $this->wykonawca;}
public function setWykonawca($w) {$this->wykonawca = $w;}

// pozostałe metody get i set

}

© G. Dec, 2010

1

Należy dokładnie przemyśleć potrzebę dodania innych metod niż

get

i

set

do obiektów warstwy da-

nych. Zwykle ich obecność jest błędem logicznym. Np. metoda

odtworz()

w obiekcie klasy

Utwor

wydaje się poprawna, bo jej zadaniem jest odtworzenie tego konkretnego utworu. Jednak ścieżka na
płycie CD sama się nie odtwarza, potrzebne jest urządzenie potrafiące prezentować muzykę.

2.2. Obiekty warstwy logiki
Zadaniem tych obiektów jest realizacja algorytmów przetwarzających dane modelowane przez war-
stwę danych. W przykładzie z płytą CD i utworami, można utworzyć klasę obiektów

SystemCD-

Player

, której zadaniem jest przetwarzanie danych z płyt CD:

class SystemCDPlayer {

private $plyta;
//tutaj inne pola potrzebne systemowi do pracy

public function setPlytaCD($plyta) {$this->plyta = $plyta;}
public function getPlytaCD() {return $this->plyta;}

public function play($sciezka) {. . .}
public function createMP3($sciezka) {. . .}

//tutaj pozostałe metody
}

Pomiędzy warstwą logiki i warstwą danych nie ma zależności strukturalnych. Powiemy, że

Sys-

temCDPlayer

używa płyty CD, w celu odtworzenia jej utworów. Stwierdzenie, że system jest zwią-

zany z pewną płytą CD lub utworem nie jest prawdziwe.
Obiekty warstwy logiki muszą być wyspecjalizowane w realizacji jednej funkcjonalności.

Sys-

temCDPlayer

nie potrafi obsługiwać przycisków, wyświetlacza, głośnika urządzenia. Zawiera kod,

który np. przetwarza dane z postaci zapisanej na ścieżce CD na postać akceptowalną przez obiekt
klasy

Głośnik

.

2.3. Obiekty warstwy prezentacji
Bardzo często mamy do czynienia z sytuacją, że dane po przetworzeniu przez warstwę logiki po-
winny być przedstawione w pewien sposób. Zadanie prezentacji danych wykonują specjalizowane
obiekty. Są one interfejsem pomiędzy klientem programu (użytkownikiem, innym programem),
a warstwą logiki. W przykładzie z płytą CD i utworami, można utworzyć klasę obiektów

CDPlayer

,

której zadaniem jest obsługa przycisków i wyświetlacza urządzenia. Klasa ta używa klasy

Sys-

temCDPlayer

w celu realizacji funkcji poszczególnych przycisków.

3. Przebieg ćwiczenia

Na poprzednich zajęciach napisany został program, który wczytuje dane z pliku tekstowego i zapisuje
je jako obiekt. Wykorzystamy ten program do celu wczytywania danych. Warstwę danych programu
stanowią klasy systemowe języka PHP (tablice) i nie ma potrzeby tworzyć własnych obiektów
warstwy danych.
Tworzymy prosty program konsolowy, który nie ma interfejsu użytkownika, dlatego nie będziemy
tworzyć obiektów warstwy prezentacji. Zadaniem tym zajmiemy się na kolejnych zajęciach.
Zadaniem programu jest wczytanie danych z pliku, obliczenie iloczynu kartezjańskiego i wyświe-
tlenie wyniku. Mamy więc 2 zupełnie różne zadania:

1. Wczytanie danych z pliku tekstowego i zamiana ich na odpowiednie obiekty.
2. Obliczenie iloczynu kartezjańskiego.

W celu realizacji tych zadań utworzymy 2 klasy:

OdczytDanych

i

IloczynKartezjanski

.

© G. Dec, 2010

2

3.1. Zamknij otwarte projekty w Netbeans
Uruchom program netbeans. Może się zdarzyć, że po uruchomieniu środowiska Netbeans, otwarte
zostaną projekty z innych zajęć. Zamknij je wszystkie.

Na rysunku powyżej otworzone są trzy projekty. Dla każdego projektu:

•

kliknij lewym przyciskiem myszy w nazwę projektu, żeby go podświetlić,

•

wciśnij na klawiaturze klawisz z napisem Delete lub Del,

•

w okienku Delete Project zaznacz opcję Also delete sources,

•

w okienku Delete Project kliknij przycisk z napisem Yes.

3.2. Utworzenie projektu i struktury programu.
W środowisku Netbeans otwórz projekt PHP z poprzednich zajęć. Dodaj do niego dwie klasy:

•

OdczytDanych

,

•

IloczynKartezjanski

.

3.3. Klasa odczytująca dane

1. Do klasy

OdczytDanych

dodaj dwa prywatne pola:

•

nazwaPliku

, które będzie przechowywać nazwę pliku z danymi,

•

zbiory

, które będzie przechowywać dane wczytane z pliku.

2. Dodaj publiczne metody

get

i

set

dla pól.

3. Dodaj publiczną bezparametrową metodę

odczytaj

.

© G. Dec, 2010

3

4. Przenieś do metody

odczytaj

kod z metody

main

klasy

ProgramJAO

z poprzednich zajęć.

5. Popraw linijkę otwierającą plik (ta z funkcją

fopen

), tak żeby otworzony został plik o nazwie

zapisanej w polu

nazwaPliku

klasy.

6. Popraw kod metody

odczytaj

w taki sposób, żeby dane odczytane z pliku znalazły się

w polu

zbiory

klasy.

3.3.1 Dokumentowanie kodu
W języku PHP nie ma typów, ale bardzo rzadko mamy do czynienia ze zmiennymi, których typ nie
jest znany. Dlatego opracowano system, który pozwala umieszczać informacje o typach zmiennych
w komentarzach. Z informacji tych korzysta Netbeans wyświetlając podpowiedzi.
Uzupełnij pola klasy

OdczytDanych

o informacje o ich typie:

1. Ustaw kursor tekstowy w pustej linii przed deklaracją pola

nazwaPliku

.

2. Wpisz znaki

/**

i wciśnij klawisz enter.

3. Netbeans utworzy szablon komentarza.

Uzupełnij komentarz o informacje o typie i znaczeniu pola:

/**
*

* @var string przechowuje nazwę pliku z danymi
*/

private

$nazwaPliku

;

/**

*
* @var array dane wczytane z pliku

*/
private

$zbiory

;

Podobnie jak w przypadku pól, komentarze przed metodą zawierają informację o typach parametrów
i wartości zwracanej przez metodę:

/**
* Zwraca nazwę pliku z danymi.

* @return string Zwraca nazwę pliku z danymi
*/

public function getNazwaPliku() {return

$this

->

nazwaPliku

;}

/**

* Ustawia nazwę pliku z danymi.
* @param string $nazwaPliku nazwa pliku z danymi

*/
public function setNazwaPliku(

$nazwaPliku

) {

$this

->

nazwaPliku

=

$nazwaPliku

;

}

© G. Dec, 2010

4

3.4. Klasa obliczająca iloczyn kartezjański

1. Do klasy

IloczynKartezjanski

dodaj dwa prywatne pola:

•

zbiory

, które będzie przechowywać tablicę ze zbiorami (typ

array

),

•

wynik

, które będzie przechowywać wynik obliczeń (typ

array

).

2. Dodaj publiczne metody

get

i

set

dla pól.

3. Dodaj publiczną bezparametrową metodę

oblicz

. Uzupełnij kod zgodnie ze

wskazówkami z punktu 4.

Uzupełnij pola klasy

IloczynKartezjanski

o informacje o ich typie. Uzupełnij komentarze przed

metodami o informację o typach parametrów i wartości zwracanej przez metody.

3.5. Główny program
Algorytm obliczania iloczynu kartezjańskiego (do metody

main

klasy

ProgramJAO

) jest

następujący:

1. Utwórz nowy obiekt

odczytDanych

klasy

OdczytDanych

.

2. W obiekcie

odczytDanych

ustaw metodą

setNazwaPliku

plik, z którego będą odczytane

zbiory.

3. Używając metody

odczytaj

odczytaj dane z pliku.

4. Pobierz listę zbiorów z obiektu

odczytDanych

metodą

getZbiory

.

5. Utwórz nowy obiekt

iloczynKartezjański

klasy

IloczynKartezjański

.

6. Ustaw listę zbiorów, z których obliczymy iloczyn kartezjański.
7. Wykonaj obliczenia, wywołując metodę

oblicz

obiektu

iloczynKartezjański

.

8. Pobierz wynik z obiektu

iloczynKartezjański

i zapisz go w polu

wynik

.

Zaimportuj pliki z deklaracjami klas

IloczynKartezjański

i

OdczytDanych

.

Pisząc kod, wstawiaj w komentarzach odwołania do punktów algorytmu, np.:

$odczyDanych = new OdczytDanych(); //punkt 1

© G. Dec, 2010

5

3.6. Koniec ćwiczenia
Sprawdź, czy:

1. Program napisany przez ciebie wykonuje się bez błędów i realizuje cel ćwiczenia.
2. Program składa się z pięciu plików:

dane.txt

,

index.php

,

ProgramJAO.php

,

IloczynKartezjański.php

i

OdczytDanych.php

.

3. Plik

index.php

zawiera instrukcję dołączenia pliku

ProgramJAO.php

i 3 linijki kodu.

4. W pliku

ProgramJAO.php

znajduje się wyłącznie klasa

ProgramJAO

.

5. W pliku

IloczynKartezjański.php

znajduje się wyłącznie klasa

IloczynKartezjański

.

6. W pliku

OdczytDanych.php

znajduje się wyłącznie klasa

OdczytDanych

.

7. Klasa

ProgramJAO

zawiera jedno publiczne pole o nazwie

wynik

i jedną publiczną

bezparametrową metodę o nazwie

main

.

8. Kod wpisany do metody

main

klasy

ProgramJAO

jest zgodny z algorytmem z punktu 3.5.

9. Linie kodu z metody

main

klasy

ProgramJAO

zawierają w komentarzach odnośniki

do punktów algorytmu.

Zamknij projekt w środowisku Netbeans. Zarchiwizuj katalog z projektem i prześlij go na adres
e-mail podany przez osobę prowadzącą zajęcia.

4. Wskazówki do wykonania ćwiczenia

Obliczanie iloczynu kartezjańskiego N zbiorów można wykonać wykorzystując właściwość rozdziel-
ności tej operacji. Chcąc obliczyć

IK = A

1

×A

2

×A

3

×A

4

możemy zastosować podejście iteracyjne:

IK

1

= A

1

×A

2

IK

2

= IK

1

×A

3

IK = IK

2

×A

4

Widać wyraźnie, że do obliczenia iloczynu kartezjańskiego N zbiorów należy użyć N-1 razy funkcji
obliczającej iloczyn kartezjański dwóch zbiorów.
W klasie

IloczynKartezjanski

utwórzmy metodę obliczającą iloczyn kartezjański dwóch zbio-

rów:

© G. Dec, 2010

6

Teraz utworzymy właściwą metodę obliczającą iloczyn kartezjański, która używa metody

oblicz2zb

:

public void oblicz() {

//jeżeli pole zbiory ma mniej niż 2 elementy, zakończ funkcję
//do pola wynik przypisz element 0 pola zbiory

//dla każdego elementu e z pola zbiory, zaczynając od 1:
//oblicz IK zbioru z pola wynik i elementu e używając oblicz2zb

//i zapamiętaj wynik obliczeń w polu wynik
}

Ilość elementów tablicy zwróci funkcja

count

:

$ilosc = count($tablica);

Iteracje po tablicach możemy wykonać przy pomocy instrukcji:

for($i=1; $i<$ilosc; $i++) { $element = $tablica[$i]; .... }

Innym sposobem na iteracje po wszystkich elementach tablicy jest instrukcja:

foreach($tablica as $element) { print_r($element);}

5. Sprawozdanie

Na stronie internetowej z materiałami dydaktycznymi znajduje się szablon sprawozdania
z ćwiczenia 2. Należy go zastosować do wykonania sprawozdania.

6. Pytania na wejściówkę

1. Czy do wykonania tego ćwiczenia potrzebny jest projekt Netbeans z poprzednich zajęć?
2. W języku C, zadeklaruj strukturę o nazwie PUNKT. Dodaj do struktury dwa pola typu

całkowitego o nazwach

x

i

y

. Zadeklaruj typ strukturalny o nazwie Punkt oparty o strukturę

PUNKT.

3. W języku C, utwórz zmienną o nazwie punkt typu Punkt zdefiniowany w zadaniu 1. Przypisz

wartości 1, 2 odpowiednio do pól

x

i

y

zmiennej punkt.

4. W języku C, utwórz zmienną typu wskaźnikowego na typ Punkt zdefiniowany w zadaniu 2.

Używając dynamicznej alokacji pamięci, zarezerwuj obszar pamięci o rozmiarze typu Punkt
i przypisz wskaźnik do tej pamięci do zadeklarowanej zmiennej.

5. W jaki sposób w języku PHP wykonać iterację po wszystkich elementach tablicy?

(Odpowiedź jest w punkcie 4.)

6. W jaki sposób w języku PHP wykonać iterację po wszystkich elementach tablicy, zaczynając

od elementu o indeksie 2? Zakładamy, że w tablicy jest przynajmniej 3 elementy. (Odpowiedź
jest w punkcie 4.)

© G. Dec, 2010

7