Разработка обучающего блока по дисциплине "базы данных и системы управления базами данных". Управление фокусом ввода

При разработке прикладных программ представляется полезным создание графического интерфейса пользователя . Фактически, это создание среды расчета задач определенного класса без программирования со стороны пользователя. Как правило, такие интерфейсы имеет смысл разрабатывать для задач с несколькими параметрами если предполагается неоднократное решение подобных задач. В таком случае целесообразно разработать графический интерфейс, который помогает пользователю получать результаты решения задачи (как правило в графическом виде) при определенном выборе параметров. Такой интерфейс может быть также удобен при создании учебных задач, потому что обучающийся в таком случае основное внимание тратит не на программирование или решение задачи, а на подбор требуемых параметров, анализ и осмысление получающихся результатов.

Из приведенного выше краткого введения понятно, что обязателными элементами графического интерфейса при решении научных и/или учебных задач должны быть:

1. Одно или несколько окон для вывода графических результатов расчета.

2. Несколько редактируемых окон, с помощью которых задаются и/или изменяются значения параметров задачи.

3. Управляющие кнопки, которые позволяют запускать и останавливать процесс расчета, перерисовывать результаты, выходить из задачи.

4. Поясняющие надписи (статический текст).

Конечно, возможны и другие элементы управления, такие как прокручиваемые списки, радио-кнопки для выбора одного из многих вариантов и т.д., но в настоящем пособии мы рассмотрим подробно только перечисленные в списке четыре типа. На рис.8 показан простейший интерфейс, созданный для исследования биений, образующихся при сложении двух гармонических колебаний с близкими частотами. Как видно из рисунка, все вышеперечисленные элементы в нем присутствуют.

Для создания такого интерфейса можно воспользоваться функциями графического вывода, а также специальной функцией, разработанной для интерактивного взаимодействия пользователя с рисунком. Эта функция называется uicontrol . Но для упрощения работы и создания однотипных элементов интерфейса в системеMATLAB имеется специальная программа, которая позволяет на уровне визуального программирования, почти без написания кода создать требуемые элементы.

Рис. 8. Простейщий графический интерфейс пользователя для решения задачи “Биения”

9.1. Создание внешнего вида интерфейса

В этом параграфе мы рассмотрим использование MATLAB для разработки внешнего вида графического интерфейса (GUI -GraphicsUserInterface) с использованием средств графического (визуального) программирования. Для вызова визуального редактора необходимо в командном окнеMATLAB набрать командуguide . По истечении определенного времени, определяемого быстродействием вашего компьютера, появятся два новых окна, показанные на рис.9 . Одно из них – панель управления (Control Panel , на рисунке слева) и форма или область рисования (Figure , на рисунке справа). Эти окна могут перекрываться, но мы для ясности изложения расположили их рядом. Показанная выше картинка появится на экране в том случае, если перед вызовомguide отсутствует какой-либо открытый рисунок. В случае же если функцияguide вызывается после отрисовки какого-либо рисунка, то он открывается вместо пустого. Мы же рассмотрим создание графического интерфейса с самого начала.

Перед созданием графического интерфейса желательно “разработать проект” того, что вы хотите иметь в качестве интерфейса. Мы рассмотрим пример вывода трех разных сигналов в трех подокнах, что в терминах графики высокого уровня определялось бы операторами subplot(3,1,k), где k - номер графика. Кроме того,

вывода графиков (axes в терминах панели управления), три статических надписи N,R,C (text ), три окна ввода/редактирования данных (edit ) и две кнопки (push ).

Для создания подокон, в которые будут выводиться графики, ис- пользуется кнопка, показанная справа на рисунке (окно и оси). Щелк-нув по этому элементу на панели управления и переведя мышь на панель рисунка, необходимо поместить крест, котрый будет на кончике мыши, в то

место, где должен находиться левый верхний угол первого подокна. Нажав и удерживая левую кнопку мыши, необходимо вытянуть получающийся прямоугольник до нужных размеров. После этого процедура построения двух других окон повторяется аналогично.

Для создания редактируемых окон ввода используется кнопка edit , показанная справа. Используется она так же, как при создании подокон с осями. Сначала появляется мышь, нагруженная крестиком, с помощью которой строится прямоугольник ввода.

Надписи на панели рисунка создаются с помощью кнопки text , которая переносится и выравнивается аналогично вышеописанному. Для того чтобы внутри области статического текста появилась какая-либо

надпись, необходима работа с редактором свойств, который вызывается либо при помощи кнопки Property editor , либо с помощью двойного нажатия левой кнопкой мыши на соответствующем объекте на панели рисунка.

Для создания и размещения кнопок используется панель с надписью Push . Способ размещения кнопки и выбора ее размера полностью совпадает с методом, описанным выше для окна редактирования и окна статического текста.

Построенные таким образом окна вывода и редактирования, окна статического текста и кнопки, а также другие объекты можно выровнять и установить определенные промежутки между ними с помощью панели выравнивания (Alignment Tools ).

Для этого необходимо на панели управления щелкнуть по соответствующей кнопке, и появится панель выравнивания. Для задания ряда объектов, с которыми будут выполняться какие-либо действия, необходимо их выделить, щелкая по каждому из них при нажатой клавишеShift . Выделенные объекты отмечаются

черными точками вокруг соответствующих объектов. При необходимости изменить размер какого-либо объекта (кнопки, окна и т.д.) необходимо щелкнуть по этому объекту с помощью левой кнопки мыши и с помощью мыши изменить требуемый размер так же, как и размер любого окна Windows.

При работе с графическими объектами на панели рисунка желательно раскрыть (с помощью соответствующей кнопки окна Windows) панель рисунка на весь экран и выбрать размер всех объектов на панели рисунка.

Поскольку по умолчанию размеры всех объектов задаются в пикселях, это может привести к тому, что при изменении размера окна вывода кнопки и/или окна могут наехать друг на друга. Для избежания такого нежелательного явления необходимо задать единицы размера всех объектов в безразмерных переменных – долях размера окна. Этот размер называется normalized . Для этого необходимо вызвать редактор свойст щелкнув на панели управления на кнопке с над-

писью Property editor . Выделив в верхнем окне редактора свойств все введенные нами объекты (с помощью удерживаемой клавишиCtrl и выделения объектов левой кнопкой мыши), в нижнем окне редактора свойств находим свойствоUnits (единицы измерения) и выбираем его щелчком левой кнопки мыши. После этого в средней части редактора в специальном окне слева появится свойствоUnits , а справа - окно выбора значений, в котором имеется раскрывающийся список с допустимыми значениями свойства. Для свойстваUnits необходимо выбрать значениеnormalized . Анологично надо задать значение свойстваFontUnits – единицы измерения размера шрифтов. Это обеспечивает изменение размера шрифта при изменении размера окна.

Для размещения надписей на кнопках и в области статического текста необходимо выделить соответствующий объект (либо двойным щелчком прямо в области рисунка, либо в верхнем окне редактора свойств) и в нижнем окне редактора свойств найти свойство String , и после его выделения вписать между кавычками требуемый текст (например, ’Пуск’ на соответствующей кнопке). Для задания надписей над каждым из окон вывода необходимо выделить соответствующее окно и вызвать редактор свойств8 , в нижнем окне которого надо найти свойствоTitle .

8 Редактор свойств можно вызвать не только с помощью кнопки на панели управления, но

и двойным щелчком на соответствующем объекте.

Создание графического интерфейса пользователя, в процессе которого требуется размещать графические элементы, выбирать общую структуру и поток приложений, побуждает программиста становиться в определенной мере художником. Стандартные правила, которые могли бы помочь при создании презентаций, размещении элементов и организации структуры, отсутствуют. Удачный графический интерфейс пользователя рассматривается как произведение искусства. Поскольку создание интерфейсов - это скорее не наука, а искусство, в этой области отсутствуют твердые правила, которым необходимо следовать. Слишком много параметров определяются характером приложения, пользователей и контекста.

Однако существует целый ряд практических рекомендаций, которых следует придерживаться разработчикам для облегчения проектирования интерфейсов.

¦ Следует избегать сложных структур (типа дерева) для связи различных меню. В одну линейку меню лучше всего включать не более шести меню, каждое из которых будет содержать не более шести опций.

¦ Объекты должны иметь согласованное значение. Например, для активизации всех пиктограмм следует использовать двойной щелчок мышью. Некоторые современные интерфейсы не отвечают этой рекомендации и содержат пиктограммы, которые начинают действовать только после того, как пользователь отбуксирует

к ним объект. Линейки прокрутки должны служить только для прокрутки, а если используются готовые библиотечные пиктограммы, необходимо тщательно их проверить и убедиться, что, например, пиктограмма принтера всегда используется для вывода на печать.

¦ При активизации всех пиктограмм, как отмечалось выше, следует использовать двойной щелчок мышью. А для получения аналогичного результата для пиктограмм объектов, которые активизируются одинарным щелчком мышью, рекомендуется также запрограммировать двойной щелчок. Многие опции, например из меню Control Panel, выглядят как пиктограммы, но являются объектами, которые активизируются одинарным щелчком мышью. Следует предусмотреть возможное поведение пользователей при работе с такими объектами (т.е. допустить, что они будут дважды щелкать по ним мышью) и помочь им достигнуть желаемого результата.

¦ Меню интерфейса должны отражать текущее состояние системы. Одним из основных принципов, которыми руководствуется большинство создателей графических интерфейсов пользователя, является обеспечение доступа ко всем средствам интерфейса независимо от действий пользователя. Донное правило хорошо согласуется с простыми приложениями, но для более сложных оно менее полезно.

¦ Элементы, общие для различных меню, следует размещать в одном месте. Нопример, кнопки ОК и Cancel должны всегда располагаться одиноково относительно друг друга и занимать одно и то же место в различных диалоговых окнах.

¦ Не следует стремиться к согласованности элементов меню, если это не соответствует мнению пользователей. Например, пользователи считают, что буксировка файла из одной папки в другую, расположенную на этом же устройстве, вызывает перемещение файла во вторую папку.

Они также полагают, что буксировка файла на другое устройство создает там копию оригинала. Из этого следует, что реализация функции буксировки будет несогласованной, т.е. различной в разных случаях. Однако таково пожелание пользователей, с которыми необходимо считаться. Стремление к согласованности - это только рекомендация, а не жесткое правило.

Эргономических требований к графическим интерфейсам пользователя оказалось явно недостаточно с развитием «мультимедиа» (multimedia) - интерактивных систем, обеспечивающих работы с неподвижными изображениями и движущимся видео, анимированной компьютерной графикой и текстом, речью и высококачественным звуком. Эргономические исследования и разработки этих систем представляют сложную и в профессиональном отношении увлекательную задачу.

Большинство руководителей проектов по разработке приложений, отмечает Б.Тогназзини, ждут завершения проекта, чтобы приступить к интерфейсу. Это напоминает постройку дома, когда архитектора приглашают после возведения каркаса здания. Все разработчики по-разному подходят к организации процесса создания интерфейса. Однако существуют общие моменты, которых следует придерживаться всем разработчикам:

1) понять назначение программного продукта во всех деталях путем тесного общения с пользователями, проводя зачастую с ними целые рабочие дни, чтобы лучше понять стиль их работы и индивидуальные привычки;

2) создание интерфейса - это работо не одиночки, а представителей трех областей: специалиста, который выясняет мнение пользователей об основных элементах интерфейса и описывает их; разработчика интерфейса и создателя графики;

3) один опытный сотрудник должен быть нозначен экспертом по интерфейсу и посредником между рабочей группой и пользователями;

4) проверка, создание макета и снова проверка, так как даже если совершенно точно понято назначение программного продукта, невозможно предусмотреть все потребности пользователей.

Интерфейсы должны создаваться людьми, считает Д.Норман, не принимающими участие в разработке приложения, так как разработчики слишком много знают о принципах работы программы, а это только мешает созданию интерфейса. Достоинства графического интерфейса пользователя общепризнаны, и, может быть, поэ
тому он не стал объектом серьезного анализа. Традиционное правило разработчика программ, согласно которому простота обучения нередко мешает пользователю впоследствии полностью применить все возможности программы, имеет отношение и к графическому интерфейсу. Примером может служить разработка проекта для одной американской страховой компании, в котором применили одно страховое приложение для Macintosh, снабженное прекрасным интерфейсом, очень легким в обучении. Однако после двух лет работы конечные пользователи настолько овладели различными функциями этого приложения, что графический интерфейс пользователя только замедлял их работу. Выбор графического интерфейса должен определяться характером задачи пользователя.

Правило 2: уменьшить нагрузку на пользователя

Правило 3: сделать интерфейс совместимым

Руководящие принципы

Программа "Tidy Start Menu"

Заключение

Литература

Введение

"Золотое правило проектировщика гласит: "Никогда не делай другим того, что они сделали тебе". Вспомните, что вам не нравится в программном обеспечении, которым вы пользуетесь. И не делайте того же самого в программе, над которой работаете."

Трэйси Леонард

Почему надо следовать принципам построения пользовательского интерфейса?

Программное обеспечение должно разрабатываться с учетом требований и пожеланий пользователя - система должна подстраиваться к пользователю. Вот почему принципы проектирования столь важны.

Пользователи компьютера могут иметь удачный опыт, который внушит им уверенность в своих силах и укрепит высокую самооценку при работе с компьютером. Их действия с компьютером могут быть охарактеризованы как "успех порождает успех". Каждый позитивный опыт общения с программой позволяет пользователю расширять область знакомства с программным обеспечением и повышать свой уровень компетентности. Хорошо продуманный интерфейс, подобно хорошему учителю и учебникам, обеспечивает плодотворное взаимодействие пользователя и компьютера. Удачные интерфейсы даже способны помочь человеку выйти из привычного круга программ, которыми он пользуется, и открыть новые, углубить понимание работы интерфейсов и компьютеров.

Принципы разработки интерфейса - это высокоуровневые концепции и представления, которые могут использоваться при проектировании программного обеспечения. Нужно определить, какой из принципов наиболее важен и приемлем для вашей системы.

Приступая к проектированию, необходимо выделить важнейший принцип, который будет определяющим при поиске компромиссов. Попытка соблюсти все принципы проектирования может привести к тому, что в некоторых ситуациях это не оправдает себя и отрицательно скажется на конечном результате. Принципы - это руководство к действию.

Три принципа разработки пользовательского интерфейса формулируются так:

1)контроль пользователем интерфейса;

2)уменьшение загрузки памяти пользователя;

3)последовательность пользовательского интерфейса.

Где найти принципы разработки пользовательского интерфейса

Хансен представил первый список принципов проектирования. Принципы таковы:

1)знать пользователя;

2)сократить запоминание;

3)оптимизировать операции;

4)устранить ошибки.

Многие крупные производители операционных систем, выпусти на рынок свои новые продукты, публикуют соответствующие руководства и инструкции. В этих изданиях раскрываются принципы подхода к проектированию интерфейса. Руководства выпускали Apple Computer, Inc. (1992), IBM Corporation (1992), Microsoft Corporation (1995) и UNIX OSF/Motif (1993).

Читатели могут использовать названные публикации как пособие при обучении. Терминология по интерфейсу в разных руководствах может отличаться, но адресация материала, уровень сложности и описанные принципы пользовательского интерфейса едины для всех книг.

Важность соблюдения принципов

"Несовместимость интерфейса может стоить большой компании миллионов долларов убытка из-за потери продуктивности и увеличения стоимости технической поддержки." - Джесси Брист.

Эти принципы применимы ко всему программному и аппаратному обеспечению, во всех типах и стилях интерфейсов. Вырабатывались они на протяжении довольно длительного времени: производились изыскания в области программного интерфейса, осуществлялись разработки, опрашивались пользователи многих компьютерных платформ, в том числе Macintosh и PC.

Данные принципы выдержали проверку временем и появлением новых компьютерных технологий. Якоб Нильсен заметил: "Принципы останутся основополагающими даже если программа будет иметь футуристичный трехмерный дизайн с печаткой "DataGlove", служащей для ввода, будут распознаваться движения и "живые" видеоизображения. Они будут актуальны, поскольку выражают основную идею диалога с машиной при помощи команд".

Трактовка этих принципов будет зависеть от аппаратного обеспечения, операционной системы, составляющих пользовательского интерфейса и его задач. Зачастую деловое решение довлеет над использованием принципов проектировщиками. Пользовательские модели и модели проектировщика также различны и влияют на то, как будут применяться принципы. На некоторых важных этапах разработки проекта может встать вопрос: "Что произойдет далее?". Ответ должен быть таким: "Что захочет пользователь!".

Решение о выборе оптимальных принципов построения интерфейса должно вырабатываться совместно всеми членами команды по проектированию. Эти решения должны способствовать улучшению покупаемости и развитию программных продуктов.

Правила проектирования пользовательского интерфейса

"Делай это проще, но не примитивнее."

Альберт Эйнштейн

Правило 1: дать контроль пользователю

Опытные проектировщики позволяют пользователям решать некоторые задачи по собственному усмотрению. Архитекторы по завершении строительства сложного комплекса зданий должны проложить между ними дорожки для пешеходов. Пока они не знают, в каком именно месте люди будут пересекать площадки. Поэтому дорожки никогда не прокладывают одновременно с возведением зданий. На площадках между домами помещаются таблички с надписью: "Пожалуйста ходите по траве". Через некоторое время строители возвращаются и только теперь, согласно "волеизъявлению" населения, заливают протоптанные дорожки асфальтом.

Принципы, которые дают пользователю контроль над системой:

1)использовать режимы благоразумно;

2)предоставить пользователю возможность выбирать: работать либо мышью, либо клавиатурой, либо их комбинацией;

3)позволить пользователю сфокусировать внимание;

4)демонстрировать сообщения, которые помогут ему в работе;

5)создать условия для немедленных и обратимых действий, а также обратной связи;

6)обеспечить соответствующие пути и выходы;

7)приспосабливайте систему к пользователям с различным уровнем подготовки;

8)сделать пользовательский интерфейс более понятным;

9)дать пользователю возможность настраивать интерфейс по своему вкусу;

10)разрешить пользователю напрямую манипулировать объектами интерфейса;

Использовать режимы благоразумно

Режимы - не всегда плохо. Надо позволить человеку самому выбирать нужные ему режимы. Интерфейс должен быть настолько естественным, чтобы пользователю было комфортно работать с ними. Пользователь не думает о переключении в режим вставка или перезаписи при работе в текстовом процессоре - это вполне рационально и естественно.

Позволить человеку использовать мышь и клавиатуру

Возможность работы с клавиатурой использование клавиатуры вместо мыши. Это значит, что пользователю будет легче работать, просто он либо не может ею пользоваться, либо ее у него нет. Панели инструментов созданы, чтобы ускорить работу при использовании мыши. Однако при работе с клавиатурой до них нельзя добраться - для подобных случаев предусмотрены "выпадающие" меню.

Позволить пользователю переключить внимание

Не вынуждать пользователей заканчивать выполнение начатых последовательностей действий. Дать им выбор - аннулировать или сохранить данные и вернутся туда, где они прервались. Пусть у пользователей останется возможность контролировать процесс работы в программе.

Показывать поясняющие сообщения и тексты

Во всем интерфейсе использовать понятные для пользователя термины. Они не обязаны знать о битах и байтах!

Следует выбрать правильный тон в сообщениях и приглашениях. не менее важно застраховаться от проблем и ошибок. Неудачная терминология и не правильный тон приведут к тому, что пользователи будут винить себя в возникающих ошибках.

Обеспечить немедленные и обратимые действия и обратную связь

Каждый программный продукт должен включать в себя функции UNDO и REDO. Необходимо информировать пользователя о том, что данное действие не может быть отменено, и по возможности разрешить ему альтернативное действие. Постоянно держать человека в курсе происходящего в данный момент.

Предоставлять понятные пути и выходы

Пользователи должны получать удовольствие при работе с интерфейсом любого программного продукта. Даже интерфейсы, применяемые в индустрии, не должны пугать пользователя, он не должен боятся нажиматься нажимать кнопки или переходить на другой экран. Вторжение Internet показало, что навигация - основная интерактивная техника в Internet. Если пользователь понимает, как зайти на нужную страницу в WWW, то существует 80-процентная вероятность, что он разберется в интерфейсе. Люди осваивают методы работы с браузером очень быстро.

Приспосабливаться к пользователям с разными уровнями навыков

Не "жертвовать" опытными пользователями во благо обычных. Надо предусмотреть для них быстрый доступ к функциям программы. Не утомлять их прохождением многочисленных шагов для выполнения какого-либо действия, если они привыкли пользоваться одной макрокомандой.

Сделать пользовательский интерфейс "прозрачным"

Пользовательский интерфейс - "мифическая" часть программного продукта. При хорошем проекте пользователи даже не ощущают его "присутствия". Если он разработан неудачно, пользователям придется приложить даже немало усилий для эффективного использования программного продукта. Задача интерфейса - помочь людям почувствовать себя находящимся как бы "внутри" компьютера, свободно манипулировать и работать с объектами. Это и называется "прозрачным" интерфейсом!

Традиционный графический подход к интерфейсу с пользователем связан с работами Сазерленда, Ньюмена и др. , в котором взаимодействие базируется на использовании графического дисплея с регенерацией и светового пера. Дальнейшее развитие графического диалога связано с прогрессом в области систем интерактивной машинной графики, который привел к регламентации в виде международных стандартов.
GKS - первый международный графический стандарт. В нем впервые зафиксированы концепции "рабочих станций" и логических устройств ввода (клавиатура, выбор, локатор, валюатор, указатель, ввод последовательности координат). К сожалению задуман во время превосходства парадигмы векторного рисования. Отсюда слабость поддержки диалога: отсутствие возможности ввода новых устройств или видоизменения изображения устройства на экране даже из прикладной программы (пользователя графического пакета), что приводит к необходимости использования в основном символьного ввода при организации диалога. Реализация диалога в GKS прерогатива прикладной программы, возможности раздельного проектирования не предполагается.
Второе направление графики - растровая графика оказала чрезвычайно большое влияние на все последующее развитие интерактивных систем. Все основные черты интерфейса с пользователем на современных рабочих станциях суть производные от работ Xerox PARC: управление окнами

• использование графических символов ("икон") для представления объектов
• стиль взаимодействия, называемый непосредственным манипулированием
• популярность "мыши" как устройства позиционирования на экране
• объектно-ориентированный стиль программирования.

1. системы управления окнами (WMS - Window Manager System);
2. специализированный инструментарий;
   • обычный (MacIntosh, SunView . . .)
   • объектно-ориентированный (Smalltalk-80, Andrew, InterView)
3. системы управления пользовательским интерфейсом.

Системы управления окнами (WMS)

Многооконная технология обеспечивает пользователя доступом к большему объему информации, чем это возможно при работе с одним экраном. Окна дают доступ ко множеству источников информации. Пользователь может объединять информацию от нескольких источников, исследовать информацию на разных уровнях детализации. В мультипрограммном режиме есть возможность управлять несколькими параллельными задачами. Вход и выход каждой задачи отображается в разных окнах, позволяя пользователю сосредоточиться по необходимости на каждой задаче.
WMS, операционная среда связанных с окнами ресурсов управления, осуществляет поддержку:

• перекрывающихся окон (прямоугольных областей экрана);
• различных устройств ввода (цифровых и аналоговых);
• курсоров;
• шрифтов.

Инструментарий создания пользовательского интерфейса