Курсовая работа: Разработка специализированного программного модуля для решения указанной задачи

Целью данной курсовой работы является разработка программного модуля, позволяющего создать с помощью шаблона класса «бинарное дерево» картотеку абонентов, содержащую сведенья о телефонах и их владельцах.

В разделе «Выбор технологии, языка и среды программирования» выбор средств реализации.

В разделе «Анализ и уточнение требований к программному продукту» проводится выбор структуры данных для хранения информации, метода и разработки основных алгоритмов решения задачи.

В разделе «Разработка структурной схемы программного продукта» приведена структурная схема программы.

В разделе «Проектирование интерфейса пользователя» производится построение графа диалога, а также разработка форм ввода-вывода информации.

В разделе «Выбор стратегии тестирования и разработка тестов» проводится тестирование нашей программы при различных исходных значениях.

Приложения содержат код программы и основные программные документы – руководство программиста и техническое задание, разработанные в соответствии с требованиями стандартов.

1 Выбор технологии, языка и среды программирования

В соответствие с заданием, языком программирования был выбран C#, а средой программирования – Microsoft Visual Studio 2010. Для реализации программы использовалось объектно-ориентированное программирование.

Объектно-ориентированное программирование (ООП) — парадигма программирования, основанная на представлении предметной области (и/или проблемной области) в виде системы взаимосвязанных абстрактных объектов и их реализаций.

Основной проблемой процедурного программирования является то, что данные и функции их обработки не были связаны. Это вносило некоторую сложность в разработку программы. С появлением концепции ООП появилась новая структура данных — Класс. Это по сути дела тип данных, внешне похожий на структуру (в языке Си) или запись (в Pascal-е), в котором кроме данных (свойства) также содержались функции их обработки (методы). При этом появляются такие свойства как наследование, полиморфизм и инкапсуляция.

2 Анализ и уточнение требований к программному продукту

2.1 Анализ процесса обработки информации и выбор структур данных для ее хранения

К системе необходимо предъявить ряд требований, выполнение которых обеспечит достижение оптимальных значений всех параметров целевой функции.

Для хранения информации была выбрана структура данных типа бинарное дерево. Бинарное (двоичное) дерево - это упорядоченное дерево, каждая вершина которого имеет не более двух поддеревьев, причем для каждого узла выполняется правило: в левом поддереве содержатся, только ключи, имеющие значения, меньшие, чем значение данного узла, а в правом поддереве содержатся, только ключи, имеющие значения, большие, чем значение данного узла. Бинарное дерево является рекурсивной структурой, поскольку каждое его поддерево само является бинарным деревом и, следовательно, каждый его узел в свою очередь является корнем дерева.

2.2 Выбор методов и разработка основных алгоритмов решения задачи

В данной курсовой работе необходимо создать шаблона класса «бинарное дерево» и написать программу, использующую этот шаблон класса для создания картотеки абонентов, содержащую сведенья о телефонах и их владельцах. Программа должна:

· обеспечивать начальное формирование картотеки в виде двоичного дерева

· производить вывод всей картотеки

· вводить номер телефона и время разговора

· выводить извещение на оплату телефонного разговора

Также, программа должна обеспечивать диалог с помощью меню и контроль ошибок при вводе.

3 Разработка структурной схемы программного продукта

· Главное меню - функция меню, выбор пункта меню в зависимости от того, какое действие необходимо произвести;

· Добавление элемента – добавление номера и время разговора в «бинарное дерево»

· Вывести всю картотеку – производит вывод картотеки по номерам телефонов в порядке возрастания.

· Извещение на оплату – по указанному номеру телефона создаёт файл под именем данного телефона и записывает информацию по оплате телефонного звонка.

4 Проектирование интерфейса пользователя

4.1 Построение графа диалога

Для работы с программой было реализовано меню, состоящее из 4 методов класса MenuDialo g :

MainDialog – главное меню, через которое осуществляется выбор необходимого действия. Имеет 3 варианта действий:

1) Переход в меню добавления нового номера.

2) Переход в меню для вывода всей картотеки.

3) Выход из программы.

NewPhoneDialog – меню добавления нового абонента. При успешном добавлении программа возвращает пользователя в главное меню. В случае ошибки ввода данных предоставляется возможность вернуться в главное меню, либо повторить ввод данных.

SearchDialog – меню вывода картотеки. Производит вывод картотеки и предоставляет пользователю 2 варианта последующих действий:

1) Переход в меню для создания извещения по оплате телефонного разговора.

2) Выход в главное меню.

PricePhoneDialog – меню создания извещения по оплате телефонного разговора. Создаёт файл <номер телефона>.txt , в котором содержится:

· Имя абонента;

· Номер телефона;

· Время разговора;

· Цена за минуту разговора;

· Итого к оплате.

После создания файла с извещением, пользователь остаётся в меню SearchDialog.

4.2 Разработка форм ввода-вывода информации

В программе осуществляется 2 способа ввода данных:

1) Ввод при добавлении нового абонента. Из главного меню вызывается метод NewPhoneDialog класса MenuDialog. Для добавления абонента необходимо заполнить следующие поля:

· Имя абонента (до 22 знаков);

· Номер телефона (формат ввода – цифры, 7 знаков);

· Время разговора (формат ввода – мин:сек).

Рисунок 3 – Добавление нового абонента

Контроль ошибок:

В случае неверного ввода номера телефона, либо времени разговора, на экран выдаётся сообщение об ошибке ввода.

Рисунок 4 – Сообщение об ошибке ввода

2) Ввод данных при создании извещении на оплату телефонного разговора. Из меню SearchDialog вызывается метод PricePhoneDialog. Для создания извещения, необходимо:

· Указать номер телефона (формат ввода – цифры, 7 знаков);

· Ввести цену за минуту разговора (формат ввода – цифры).

Рисунок 5 – Создание извещения на оплату

Контроль ошибок:

В случае неверного ввода номера телефона, либо цены за минуту разговора, на экран выдаётся сообщение об ошибке ввода.

Рисунок 6 – Сообщение об ошибке ввода при создании извещения на оплату

5 Выбор стратегии тестирования и разработка тестов

Контрольный пример – это специальные данные, являющиеся исходными для программного алгоритма и отвечающие требованиям по объему и составу вводимой информации, которая должна соответствовать поставленной задаче. Для того чтобы подтвердить работоспособность системы необходимо провести тестирование, и показать реализацию основных функций.

В качестве результатов тестирования, чтобы показать работоспособность системы запустим программу.

Добавим нового абонента:

· Имя абонента: Льдов Анатолий

· Номер телефона: 2425017

· Время разговора: 21:07

Рисунок 7 – Успешное создание новой записи

Как видно из рисунка 7 создание новой записи прошло успешно.

Добавим ещё несколько записей и выведем картотеку путём нажатия «2» в главном меню. Картотека выведена в алфавитном порядке. Все данные соответствуют исходным данным, введённым при добавлении записей. Попытаемся создать извещение на оплату. Выберем «1» и введём номер 242-50-17. Цена минуты разговора равняется 2 рублям. Вводим «2». После окончания ввода данных, на экране отобразиться сообщение (рисунок 9) об успешном создании извещения под именем 2425017.txt (рисунок 10).

Рисунок 9 – Вывод картотеки и успешное создание извещения на оплату

Рисунок 10 – Извещение на оплату. Файл 2425017.txt

В результате произведённых действий было проверена работоспособность добавления новой записи, вывод картотеки и создание извещения на оплату. Так как при корректном вводе данных на экран не было выведено сообщений об ошибках, испытание можно считать успешным.

Заключение

Курсовая работа выполнена с целью разработки программы для создания картотеки абонентов, содержащей сведенья о телефонах и их владельцах.

При реализации этой задачи были получены навыки применения технологии объектно-ориентированного программирования. Разработанный программный продукт может быть применен в учебных целях.

Список использованных источников

1. C#: Пер. с англ. / Дейтел Х., Дейтел П., Листфилд Дж., Нието Т., Йегер Ш., Златкина М. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 1056 с.

2. Visual C# 2008: базовый курс. : Пер. с англ. – М. : ООО «И.Д. Вильямс», 2009. – 1216 с.

3. Библиотека MSDN – msdn.microsoft.com

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное учреждение высшего профессионального образования

БЕЛОРУССКО–РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Автоматизированные системы управления»

Техническое задание

Тема проекта: Разработать специализированный программный модуль для решения указанной задачи.

Исходные данные к проекту:

Создать шаблон класса «бинарное дерево». Использовать данный шаблон для создания картотеки абонентов, содержащей сведенья о телефонах и их владельцах.

Составить программу, которая:

- обеспечит начальное формирование картотеки в виде двоичного дерева;

- производит вывод всей картотеки;

- вводит номер телефона и время разговора;

- выводит извещение на оплату телефонного разговора.

Программа должна обеспечивать диалог с помощью меню и контроль ошибок при вводе.

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное учреждение высшего профессионального образования

БЕЛОРУССКО–РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Автоматизированные системы управления»

Руководство пользователя

Данный программный модуль предназначен для работы с картотекой абонентов.

Работа программы начинается с её запуска: запускается файл tp_kurs.exe или же через среду программирования Microsoft Visual Studio 2010 открывается файл tp_kurs.sln и после компилирования проекта запускается программа.

Выход из программы осуществляется из главного меню нажатием клавиши «0» либо «Esc».

Министерство образования Республики Беларусь

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное учреждение высшего профессионального образования

БЕЛОРУССКО–РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Автоматизированные системы управления»

Код программы

Программный код файла PhoneBook.cs

using System;

using BinaryTreeLibrary;

using MenuDialog;

namespace PhoneBook

{

public class TreeTest

{

static void Main()

{

Tree tree = new Tree();

Menu.MainDialog(tree);

}

Программный код файла BinaryTreeLibrary.cs

using System;

namespace BinaryTreeLibrary

{

class TreeNode

{

private TreeNode leftNode; //левый узел

private uint phone; //номер телефона

private uint time; //время разговора

private string name; //имя абонента

private TreeNode rightNode; //правый узел

//создание нового узла

public TreeNode(uint nodePhone, uint nodeTime, string nodeName)

{

phone = nodePhone;

time = nodeTime;

name = nodeName;

leftNode = rightNode = null;

}

public TreeNode LeftNode

{

get

{

return leftNode;

}

set

{

leftNode = value;

}

public uint Phone

{

get

{

return phone;

}

set

{

phone = value;

}

public string Name

{

get

{

return name;

}

set

{

name = value;

}

public uint Time

{

get

{

return time;

}

set

{

time = value;

}

public TreeNode RightNode

{

get

{

return rightNode;

}

set

{

rightNode = value;

}

//добавление новой записи

public void Insert(uint insertPhone, uint insertTime, string insertName)

{

if (string.Compare(insertName, name) < 0)

{

if (leftNode == null)

leftNode = new TreeNode(insertPhone, insertTime, insertName);

else

leftNode.Insert(insertPhone, insertTime, insertName);

}

else if (string.Compare(insertName, name) > 0)

{

if (rightNode == null)

rightNode = new TreeNode(insertPhone, insertTime, insertName);

else

rightNode.Insert(insertPhone, insertTime, insertName);

}

public class Tree

{

private TreeNode root;

public static bool iSearch = false;

public static uint itemsNode = 0;

public static string SearchSTime = "";

public static string SearchName = "";

public static uint SearchTime = 0;

public Tree()

{

root = null;

}

//добавление нового узла

public void InsertNode(uint insertPhone, uint insertTime, string insertName)

{

lock (this)

{

if (root == null)

root = new TreeNode(insertPhone, insertTime, insertName);

else

root.Insert(insertPhone, insertTime, insertName);

}

//обход дерева и вывод картотеки

public void InorderTraversal()

{

lock (this)

{

InorderHelper(root);

}

private void InorderHelper(TreeNode node)

{

if (node == null) return;

InorderHelper(node.LeftNode);

string sPhone = "";

string sTime = "";

string sName = "";

sName = node.Name;

sPhone = Convert.ToString(node.Phone);

if (Convert.ToUInt32(node.Time / 60) < 10)

sTime = "0" + Convert.ToString(Convert.ToUInt32(node.Time / 60));

else

sTime = Convert.ToString(Convert.ToUInt32(node.Time / 60));

if (node.Time % 60 < 10)

sTime = sTime + ":0" + Convert.ToString(node.Time % 60);

else

sTime = sTime + ":" + Convert.ToString(node.Time % 60);

sPhone = sPhone.Insert(3, "-");

sPhone = sPhone.Insert(6, "-");

Console.Write(" " + sName);

for (int i = 0; i < 22 - sName.Length; i++) Console.Write(" ");

Console.WriteLine("| " + sPhone + " | " + sTime);

InorderHelper(node.RightNode);

}

//поиск номера телефона для создания извещения на оплату

public void TreeSearch(uint key)

{

lock (this)

{

TreeHelperSearch(root, key);

}

private void TreeHelperSearch(TreeNode node, uint key)

{

if (node == null) return;

TreeHelperSearch(node.LeftNode, key);

if (node.Phone == key)

{

iSearch = true;

SearchSTime = "";

SearchName = node.Name;

SearchTime = node.Time;

if (Convert.ToUInt32(node.Time / 60) < 10)

SearchSTime = "0" + Convert.ToString(Convert.ToUInt32(node.Time / 60));

else

SearchSTime = Convert.ToString(Convert.ToUInt32(node.Time / 60));

if (node.Time % 60 < 10)

SearchSTime = SearchSTime + ":0" + Convert.ToString(node.Time % 60);

else

SearchSTime = SearchSTime + ":" + Convert.ToString(node.Time % 60);

}

TreeHelperSearch(node.RightNode, key);

}

Программный код файла MenuDialog.cs

using System;

using BinaryTreeLibrary;

using PhoneBook;

using System.IO;

namespace MenuDialog

{

public class Menu

{

//Главное меню

public static void MainDialog(Tree tree)

{

ConsoleKeyInfo key;

{

Console.Clear();

Console.WriteLine("\n == ГЛАВНОЕ МЕНЮ == \n");

Console.WriteLine(" 1. Добавление нового номера");

Console.WriteLine(" 2. Вывести всю картотеку");

Console.WriteLine(" 0. Выход из программы (клавиша ESC)");

key = Console.ReadKey();

string sKey = Convert.ToString(key.KeyChar);

switch (sKey)

{

case "1": //переход в меню добавления новой записи

NewPhoneDialog(tree);

break;

case "2": //переход в меню вывода картотеки

SearchDialog(tree);

break;

case "0": //выход из программы

Environment.Exit(0);

break;

}

} while (key.Key != ConsoleKey.Escape);

}

//Меню добавления элемента

public static void NewPhoneDialog(Tree tree)

{

back:

string sPhone = "";

string sSTime = "";

string sMTime = "";

string Name = "";

ConsoleKeyInfo temp;

uint Phone = 0;

uint Time = 0;

Console.Clear();

Console.WriteLine("\n == ДОБАВЛЕНИЕ НОМЕРА ==\n");

Console.Write(" Имя абонента: ");

Name = Console.ReadLine();

if (Name.Length > 22) //контроль ввода имени абонента

{

Console.WriteLine(" Ошибка: \"Имя абонента\" не соответствует формату! Не более 22 символов.");

ConsoleKeyInfo key;

Console.WriteLine("\n Нажмите любую клавишу для повторного ввода\n либо ESC для выхода в главное меню");

key = Console.ReadKey();

if (key.Key == ConsoleKey.Escape) break;

else goto back;

}

Console.Write(" Номер телефона(ххх:хх:хх): ");

for (int i = 0; i < 7; i++)

{

temp = Console.ReadKey();

sPhone = sPhone + temp.KeyChar;

if (i == 2) Console.Write("-");

if (i == 4) Console.Write("-");

}

Console.Write("\n Время разговора(мин:сек): ");

for (int i = 0; i < 4; i++)

{

temp = Console.ReadKey();

if (i < 2) sMTime = sMTime + temp.KeyChar;

if (i == 1) Console.Write(":");

if (i > 1) sSTime = sSTime + temp.KeyChar;

}

Console.WriteLine("\n");

bool index = true; //показатель успешного ввода данных

//контроль ввода номера телефона

try

{

Phone = uint.Parse(sPhone);

}

catch (Exception)

{

Console.WriteLine(" Ошибка: \"Номер телефона\" не соответствует формату!");

index = false;

}

//контроль ввода времени разговора

try

{

Time = (uint.Parse(sMTime) + Convert.ToUInt32(uint.Parse(sSTime)/60)) * 60 + (uint.Parse(sSTime)%60);

}

catch (Exception)

{

Console.WriteLine(" Ошибка: \"Время разговора\" не соответствует формату!");

index = false;

}

if (index == true)

{

tree.InsertNode(Phone, Time, Name);

Tree.itemsNode++;

Console.WriteLine(" Запись успешно создана.\n Нажмите любую клавишу для продолжения.");

Console.ReadKey();

break;

}

else

{

ConsoleKeyInfo key;

Console.WriteLine("\n Запись не создана из-за ошибок\n Нажмите любую клавишу для повторного ввода\n либо ESC для выхода в главное меню");

key = Console.ReadKey();

if (key.Key == ConsoleKey.Escape) break;

}

} while (true);

}

//Меню поиска элемента

public static void SearchDialog(Tree tree)

{

Console.Clear();

Console.WriteLine("\n == КАРТОТЕКА == \n");

ConsoleKeyInfo key;

Console.WriteLine(" Имя абонента | Номер телефона | Время разговора");

Console.WriteLine(" ----------------------|----------------|----------------");

tree.InorderTraversal();

Console.WriteLine("\n 1. Извещение на оплату телефонного разговора");

Console.WriteLine(" 0. Выход в главное меню(клавиша ESC)");

{

Console.Write("\n Ваш выбор: ");

key = Console.ReadKey();

string sKey = Convert.ToString(key.KeyChar);

switch (sKey)

{

case "1": //переход в меню создания извещения на оплату

if (Tree.itemsNode != 0)

{

Console.WriteLine();

PricePhoneDialog(tree);

Console.WriteLine("\n 1. Извещение на оплату телефонного разговора");

Console.WriteLine(" 0. Выход в главное меню(клавиша ESC)");

}

else

Console.WriteLine("\n Картотека пуста!");

break;

case "0": //выход в главное меню

return;

break;

}

} while (key.Key != ConsoleKey.Escape);

}

//Меню для определения стоимости разговора

public static void PricePhoneDialog(Tree tree)

{

string sPhone = "";

ConsoleKeyInfo temp;

uint Phone = 0;

Console.Write("\n Номер телефона(ххх:хх:хх): ");

for (int i = 0; i < 7; i++)

{

temp = Console.ReadKey();

sPhone = sPhone + temp.KeyChar;

if (i == 2) Console.Write("-");

if (i == 4) Console.Write("-");

}

//контроль ввода номера телефона

try

{

Phone = uint.Parse(sPhone);

string FILE_NAME = sPhone + ".txt";

Tree.iSearch = false;

tree.TreeSearch(Phone);

if (Tree.iSearch == false) Console.WriteLine("\n Такой номер не найден");

else

{

bool index = false;

string sPrace = "";

uint Prace = 0;

{

Console.Write("\n Введите цену за минуту разговора: ");

sPrace = Console.ReadLine();

//контроль ввода цены разговора

try

{

Prace = uint.Parse(sPrace);

index = true;

}

catch (Exception)

{

Console.WriteLine("\n Ошибка: \"Цена\" не соответствует формату!");

continue;

}

} while (index != true);

//создание файла с извещением

if (File.Exists(FILE_NAME)) File.Delete(FILE_NAME);

using (StreamWriter output = File.CreateText(FILE_NAME))

{

sPhone = sPhone.Insert(3, "-");

sPhone = sPhone.Insert(6, "-");

output.WriteLine("Абонент: {0}", Tree.SearchName);

output.WriteLine("Номер телефона: {0}", sPhone);

output.WriteLine("Время разговора: {0}", Tree.SearchSTime);

output.WriteLine("Цена за минуту разговора: {0}", Prace);

output.WriteLine("===============");

output.WriteLine("Итого к оплате: {0}", Prace * (Convert.ToUInt32(Tree.SearchTime / 60) + 1));

Console.WriteLine("\n Файл {0} , с извещением на оплату, был успешно создан", FILE_NAME);

}

break;

}

catch (Exception)

{

Console.WriteLine("\n Ошибка: \"Номер телефона\" не соответствует формату!");

}

} while (true);

}