Розробка адаптивного інтерфейсу користувача для програмного забезпечення наближення експериментальних даних

На основі компонентної моделі об'єкта з урахуванням інформації, що передається по кожному каналу поєднаємо множини контактів підсистем S1 – S4, S6 – S7, S8 та S5 у програмні інтерфейси: I1: S5 (1), S5 (4) та додатковий канал вибору активної підсистеми; I2: S1 (1) – S4 (1), S6 (1), S7 (1), S5 (4) ; I3: S1 (2), S2 (2), S3 (2), S3 (3), S4 (2), S5 (2) ; I4: S5 (3) ; I5: S8 (1) ; I6: S8 (2) ; I7: S8 (3) ; I8: S8 (4) ; I9: S8 (5). Таким чином відбувається перехід від структурної схеми зв'язків між підсистемами до діаграми компонент, що формують інтерфейс користувача.

Автоматизація процесу формування ІК ПЗ базується на формалізованому описі області наближення даних та множині програмних інтерфейсів, що об'єднують вхідні та вихідні канали підсистем формування ІК.

Розподіл інтерфейсу на дві частини: першу – жорстку (або фіксовану) частину, другу – адаптивну частину, відбувається за рахунок програмних інтерфейсів I1, I3, I4. Фіксовані частини інтерфейсу відповідають за загальносистемні дії, а саме: підключення зовнішніх бібліотек, створення адаптивної частини інтерфейсу користувача (формування дерева математичних задач та видів аналізу, майстра моделі, підключення та активізацію програмних компонент, управління панелями інструментів тощо), збереження-зчитування даних. Адаптивна частина інтерфейсу ПЗ формується в процесі виконання за формалізованим описом ІК, який зберігається окремо від програмного коду.

На основі запропонованих множин кортежів (довідникової інформації щодо деталей ІК) спроектовано структури даних для зберігання, поновлення та доповнення інформації про програмно-незалежну частину інтерфейсу для автоматизованого формування ІК. Зберігання інформації про компоненти та їх параметри, що необхідні для формування ІК, у базі даних дозволяє модифікувати інтерфейс користувача, не змінюючи програмний код. Для вирішення даної задачі було спроектовано та програмно реалізовано інструментальний засіб автоматизації процесу формування ІК.

В підсумку визначимо методику адаптивної організації ІК, як таку, що складається з етапів:

1. Створення формалізованого опису ІК для автоматизованого формування ІК програмного забезпечення.

2. Модифікація існуючих або створення нових правил формування та адаптації ІК ПЗ наближення експериментальних даних на основі запропонованих структур даних.

3. Розробка діаграми станів ІК, діаграми компонент ІК та множин програмних зв'язків між компонентами, які нададуть можливість реалізувати правила адаптації ІК.

4. Аналіз множини зв'язків між підсистемами та формування, на їх основі, множини програмних інтерфейсів, розробка програмних компонент.

Відзначимо, що запропонована методика побудови ІК може бути узагальнена для предметної області чисельного аналізу математичних задач. При апробації даної методики було сформовано ІК для задач чисельного аналізу функцій, абстрактних множини, числових системи, векторного простору, алгебраїчних систем, поліномів, систем лінійних та нелінійних алгебраїчних рівнянь, логічних дискретних моделей, систем звичайних диференціальних рівнянь.

В четвертому розділі представлено практичне втілення запропонованих методів формування та адаптації інтерфейсу користувача на прикладі реалізації серверної підсистеми візуалізації результатів обчислень.

Згідно з розробленою схемою побудови адаптивного ІК розглянуто питання візуалізації результатів наближення експериментальних даних, як підмножини результатів чисельного аналізу математичних задач. Процедура адаптації ІК та об'єктно-орієнтованого процесу візуалізації базується на понятті абстрактного базового об'єкту (базовий об'єкт, BO), сутністю якого є впорядковані сукупності елементів. Створення такого BO є привабливим в силу можливості узагальнення певних властивостей даних та досягнення інваріантності відносно програмної реалізації конкретних об'єктів. Базовий об'єкт є батьківським для всіх інших об'єктів та вміщує основні механізми (методи) створення, знищення, зберігання, зчитування та візуалізації даних. Спроектувати об'єкти для візуалізації конкретних видів даних можливо завдяки використанню механізмів наслідування та поліморфізму в рамках ООП.

На наступному рівні абстракції даних та властивостей знаходиться об'єкт, що породжується від базового об'єкту і сутностями якого атрибути візуального відображення. Його умовна назва – об'єкт атрибутів. Об'єкт атрибутів містить множину властивостей візуалізації та множину віртуальних методів. Існує декілька різних типів таких об'єктів (породжених від BO), кожен з яких відповідає за візуальне представлення у одновимірному, двовимірному або тривимірному просторі. Використання поліморфних властивостей тих об'єктів, які породжені від об'єкту атрибутів, дає можливість модифікувати множину методів, що дозволяє адаптувати об'єкти для візуального відображення даних різних типів.

Наступним у рівні наслідування є об'єкт, основною функціональністю якого є візуалізація даних. Його умовна назва – візуальний об'єкт. Об'єкти даного типу реалізують основні методи візуалізації для різних видів даних. Тобто, візуальний об'єкт на основі множини віртуальних методів, успадкованих від батьківського об'єкту, реалізує конкретні методи візуалізації. Основною особливістю візуальних об'єктів є необхідність зберігання не тільки вхідних даних та їх атрибутів, але й проміжних, попередньо оброблених та підготовлених для візуалізації даних.

В рамках створення узагальненої схеми візуалізації результатів чисельного аналізу, в ІК інструментального засобу, спроектовано та розроблено множини елементів управління, за допомогою яких користувач змінюватиме властивості об'єктів атрибутів та впливатиме на процес представлення даних. Множини таких елементів управління об'єднуються в групи, які умовно будемо називати панелями управління. Деякі з означених панелей управління призначені для індивідуального використання з кожним ВО, а деякі містять множини елементів управління загального використання та призначені для двох або більше типів об'єктів. Згідно запропонованої схеми візуалізації, алгоритми управління інтерфейсом підсистеми динамічно змінюють підмножину активних панелей інструментів в залежності від виду об'єкту, з яким в