Тема 5_Обзор ППП

Кафедра

Кафедра

информатики ЛЕКЦИИ ПО ИНФОРМАТИКЕ

информатики Пакеты прикладных программ (ППП)

УГАТУ

УГАТУ

Для студентов факультетов АП, АТС

ППП – это комплекс взаимосвязанных программ для

решения задач определенного класса конкретной

групп МХ, ММ, СМ, ФМ, АТП, ТМ, ВТ

предметной области.

Составители:

ППП общего назначения ориентированы на широкий круг

пользователей в различных проблемных областях:

доценты Кафедры Информатика

• Текстовые редакторы (MS Word, WordPad).

Карчевская Маргарита Петровна

• Электронные таблицы (Excel, Lotus).

• Издательские системы (PageMaker, Quark).

Рамбургер Ольга Леонардовна

• Графические системы (CorelDraw, Adobe PhotoShop).

• СУБД (Access, Paradox).

• Интегрированные системы (MS Office, Works).

• Математические пакеты (MathCad, SciLab, Maple)

Информатика ФАТС – 2, 3, заочники курс 1, семестр 2, 2010 г.

1

Кафедра

(ППП)

Кафедра

информатики Пакеты прикладных программ

информатики Пакеты прикладных программ (ППП)

УГАТУ

УГАТУ

ППП специального (целевого) назначения предназначены для

ППП профессионального уровня. Каждая прикладная программа этой

специалистов в некоторой предметной области.

группы ориентируется на достаточно узкую предметную область, но

• Авторские системы представляют интегрированную среду с заданной

проникает в нее максимально глубоко.

интерфейсной оболочкой, которую пользователь может наполнить

информационным содержанием своей предметной области.

• АСНИ – автоматизированные системы научных исследований, каждая

• Экспертные системы – это программы, которые ведут себя подобно

из которых привязана к определенной области науки.

эксперту в некоторой узкой прикладной области, решают задачи с

• САПР – системы автоматизированного проектирования, каждая также

неопределенностью и неполными исходными данными, умеют

работает в узкой области.

объяснять свое поведение и свое решение, изменчивы в процессе

• АСУ – автоматизированные системы управления.

самообучения.

• Гипертекстовые системы предназначены для обработки

гипертекстовой информации, получили распространение в сетевых и

Предложенная классификация ППП не только условна, но имеет

Интернет-технологиях.

пересечения: каждую конкретную экспертную систему, например,

• Системы мультимедиа предназначены для взаимодействия

можно отнести к ППП профессионального уровня.

визуальных и аудио-эффектов под управлением интерактивного

программного обеспечения.

Кафедра

Обработка текстовых данных

Кафедра

Обработка текстовых данных

информатики

информатики

УГАТУ

УГАТУ

При подготовке текстовых документов на компьютере используются три

Одной из задач информатики является разработка и внедрение средств

основные группы операций:

и методов использования вычислительной техники для перевода

документооборота из бумажной формы в электронную.

• ввода – позволяют перевести исходный текст из его внешней формы в

электронный вид, т.е. в файл, хранящийся на компьютере.

Основным методом такого перевода является сканирование –

• редактирования (правки) – позволяют изменить уже существующий

технологический процесс, в результате которого создается графический

электронный документ .

образ.

• форматирования – задают оформление документа

Документ после сканирования превращается в набор точек (пикселей),

Существуют два вида программ работы с текстом:

который специальными программами, построенными на сложных

• только для ввода и редактирования текста (Блокнот),

алгоритмах распознавания образов, преобразуется в текстовый документ.

• ввода, редактирования и форматирования текста (WordPad, Word).

Некоторые форматы текстовых файлов:

Наиболее широко известны и распространены программы

( *.txt) – сохраняет текст без форматирования;

отечественных производителей FineReader и CuneiForm.

( *.rtf) – универсальный формат, который сохраняет все форматирование;

(* .doc) – формат текстовых документов Word;

( .wps) – формат текстовых документов Works

( .htm, .html) – формат хранения Web-страниц.

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

6

Кафедра

Распознавание текстов

Кафедра

Перевод текстов

информатики

информатики

УГАТУ

УГАТУ

Программные средства автоматического перевода текстов с одного

Программа FineReader:

языка на другой можно условно разбить на две основные категории:

• Компьютерные словари. Выполняют автоматический перевод

• Работает с разными моделями сканеров.

отдельных слов (Lingvo).

• Позволяет объединять сканирование и распознавание в одну

• Программы-переводчики. Выполняют автоматический перевод

операцию, работать с пакетами документов (многостраничными

связного текста (Socrat, Promt ).

документами) и с бланками.

• Позволяет редактировать распознанный текст и проверять его

Программа Promt:

орфографию.

• Работает с документами в различных форматах, допускает

• Обучается неизвестным ей шрифтам и учитывает дефекты

немедленное редактирование и оригинала и перевода и может

начертания букв.

сохранить в нужном виде как оригинал, так и перевод.

• Сохраняет оформление документа, запоминая расположение

• Включает большой набор универсальных и специализированных

текста в колонках, таблицы, рисунки и шрифтовое оформление

словарей.

бумажного оригинала.

• Распознает табличные данные и сохраняет их в формате

• Позволяет указать правила работы с именами собственными и

электронных таблиц.

другими словами, не требующими перевода.

• Экспортирует результат напрямую в MS Word или Excel.

• Имеет отдельные приложения, позволяющие пакетный перевод

файлов.

Информатика ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

7

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

8

Кафедра

Кафедра

Обработка числовых данных

информатики

информатики

Работа с гипертекстовыми документами

УГАТУ

УГАТУ

Гипертекстовый документ представляет собой документ, в котором

Самая распространенная и мощная информационная

содержатся ссылки на другие документы. При щелчке на ссылке

технология для профессиональной работы с числовыми

осуществляется переход к другому документу.

данными – электронная таблица (ЭТ). Для управления

Жесткого форматирования такого документа не бывает, автор лишь

электронной таблицей созданы специальные программные

использует специальные коды (теги), с помощью которых указывает, как

продукты – табличные процессоры (Lotus, Excel).

бы он хотел представить свой документ на экране.

Коды определяются спецификацией языка HTML (HyperText Markup

Электронная таблица – компьютерный эквивалент

Language – язык разметки гипертекста), который предназначен не для

обычной таблицы, в клетках (ячейках) которой записаны

форматирования документа, а для его функциональной разметки.

данные различных типов: тексты, даты, формулы, числа.

Программа отображения документа – броузер (Internet Explorer, Netscаре

Navigator, Opera) выбирает свой способ представления документа по этим

Главное достоинство электронной таблицы – это

специальным кодам

возможность мгновенного пересчета всех данных,

HTML позволяет создавать Web-документы вручную, при помощи обычного

связанных формульными зависимостями при изменении

текстового редактора. Есть и специальные средства автоматического создания

значения любого операнда.

Web-документов – редакторы HTML (пакет программ Microsoft FrontPage).

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

9

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

10

Кафедра

Основные понятия ЭТ

Кафедра

Основные понятия ЭТ

информатики

информатики

УГАТУ

УГАТУ

Строки, столбцы, ячейки и их адреса. Рабочая область

Относительная ссылка – это изменяющийся при

электронной таблицы состоит из строк и столбцов, имеющих свои

копировании и перемещении формулы адрес ячейки.

имена.

A5, B2:B7, C2:E6.

Имена строк – это их номера.

Абсолютная ссылка — это не изменяющийся при

Имена столбцов – это буквы латинского алфавита сначала от А

копировании и перемещении формулы адрес ячейки.

до Z, затем от АА до AZ, ВА до BZ и т. д.

Пересечение строки и столбца образует ячейку таблицы,

Абсолютная ссылка указывается символом « $ ».

имеющую свой уникальный адрес (А2, С4).

Полные абсолютные ссылки – $В$5; $D$12;

Блок (диапазон) ячеек, также имеет свой уникальный адрес.

Частичная абсолютная ссылка указывается, если при

Блоком может быть строка (1) или часть строки (А1 : D1), столбец

копировании и перемещении не меняется номер строки

(B) или часть столбца (B5 : B20), а также прямоугольник,

или наименование столбца

состоящий из нескольких строк и столбцов или их частей (D2 : F6).

В$5, DS12

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

11

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

12

Кафедра

Основные понятия ЭТ

Кафедра

Основные понятия ЭТ

информатики

информатики

УГАТУ

УГАТУ

Правило относительной ориентации клетки. Ссылки на

Автоматическое изменение ссылок после копирования формулы,

ячейки в формулах указывают на месторасположение

содержащейся в ячейке A3, при использовании относительных,

ячеек с операндами относительно ячейки с формулой.

полностью абсолютных и частично абсолютных ссылок.

До

После

Ссылка А1 указывает на клетку, которая смещена

относительно клетки С2 на одну клетку вверх и на две

клетки влево; ссылка В4 указывает на клетку, которая

смещена относительно клетки С2 на две клетки вниз и

одну клетку влево.

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

13

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

14

Кафедра

Основные понятия ЭТ

Кафедра

Основные понятия ЭТ

информатики

информатики

УГАТУ

УГАТУ

Автоматическое изменение ссылок после копирования

После перемещения относительное расположение клеток, содержащих

перемещенную формулу и исходные данные (заданные относительными

формулы

адресами), сохраняется таким же, как в формуле-оригинале.

До

После

После перемещения ячейки A3 в ячейку СЗ формула не изменилась

После перемещения содержимого трех ячеек Al, A2 и A3 формула изменилась

После перемещения содержимое ячейки A3 не изменяется, но изменяется

содержимое зависимой ячейки В1

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

15

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

16

Кафедра

Математические пакеты

Кафедра

Математические пакеты

информатики

информатики

УГАТУ

УГАТУ

В настоящее время для научно-технических расчетов на компьютерах

Все математические пакеты позволяют выполнять

все чаще и чаще используется не традиционные языки

арифметические и логические операции, производить

программирования и не электронные таблицы, а специальные

вычисление алгебраических, тригонометрических

функций и им обратных; выполнять статистические и

математические программы типа Reduce, Eureka и такие мощные

финансово-экономические операции.

математические пакеты для персональных компьютеров как Derive,

Mathematica, Maple, MathCAD, MatLab.

Действия могут выполняться над числами произвольной

Бесплатные с открытым кодом Scilab, Maxima и др.

разрядности и в различных системах счисления (от 2 до

36), с действительными и комплексными числами.

Универсальные математические пакеты предназначены для

Имеется обширный набор средств для работы с матрицами.

проведения разнообразных математических вычислений –

аналитических (символьных) или приближенных (численных).

Помимо универсальных, говорят о специализированных

Полученные при вычислении результаты в математических

математических пакетах, которые предназначены для решения

пакетах могут интерпретироваться в графическом виде.

математических задач вполне определенного круга. Например,

Современные математические пакеты содержат

статистические пакеты решают задачи анализа данных методами

встроенные средства вычерчивания плоских и

трехмерных графиков.

математической статистики.

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

17

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

18

Кафедра

MathCad

Кафедра

Примеры записи текстовых и

информатики

информатики

формульных блоков в MathCad

УГАТУ

УГАТУ

MathCad является математическим пакетом, позволяющим проводить

разнообразные научные и инженерные расчеты, начиная от

элементарной арифметики и заканчивая сложными реализациями

численных методов.

В состав MathCad входят несколько интегрированных между собой

компонентов:

- Мощный текстовый редактор, позволяющий вводить, редактировать и

форматировать как текст, так и математические выражения.

- Вычислительный процессор, умеющий проводить расчеты по

введенным формулам, используя встроенные численные методы.

- Символьный процессор, позволяющий проводить аналитические

вычисления и являющийся, фактически, системой искусственного

интеллекта;

- Огромное хранилище справочной информации, как математической,

так и инженерной, оформленной в качестве интерактивной

электронной книги.

Сочетание этих компонентов создает удобную вычислительную среду для

разнообразных математических расчетов и, одновременно,

документирования результатов работы.

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

19

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

20

Кафедра

Использование дискретных

Кафедра

Построение графиков в MathCad

информатики

переменных в MathCad

информатики

УГАТУ

УГАТУ

Графики функции

y =sinex + x

в прямоугольной и полярной системах координат

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

21

Информатика ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

22

Кафедра

Кафедра

Символьные вычисления в MathCad

Помощь в MathCad (интерактивная электронная книга)

информатики

информатики

УГАТУ

УГАТУ

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

23

1, семестр 2, 2010 г.

24

Кафедра

MATLAB

Кафедра

MATLAB

информатики

информатики

УГАТУ

УГАТУ

MATLAB - это высокопроизводительный язык для технических

MATLAB означает матричная лаборатория (matrix laboratory), в которой

расчетов. Он включает в себя вычисления, визуализацию и

основным элементом данных является массив.

программирование в удобной среде, в которой задачи и решения

В MatLab реализованы классические численные алгоритмы решения

выражаются в форме, близкой к математической. Типичное

уравнений, задач линейной алгебры, нахождения значений

использование MATLAB:

определенных интегралов, интерполяции, решения

•

математические вычисления;

дифференцальных уравнений и систем.

создание алгоритмов;

•

MatLab обладает хорошо развитыми возможностями визуализации

•

моделирование;

двумерных и трехмерных данных.

•

анализ данных, исследования и визуализация;

•

научная и инженерная графика;

В MATLAB важная роль отводится специализированным группам

программ, называемых toolboxes.

•

разработка приложений, включая создание графического

Toolboxes - это всесторонняя коллекция функций MATLAB

интерфейса.

(М-файлов), которые позволяют решать частные классы задач.

Toolboxes применяются для обработки сигналов, систем контроля,

нейронных сетей, нечеткой логики, моделирования и т.д.

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

25

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

26

Кафедра

Scilab

информатики

УГАТУ

Scilab - это система компьютерной математики, которая предназначена

для выполнения инженерных и научных вычислений, таких как:

• решение нелинейных уравнений и систем;

• решение задач линейной алгебры;

•

решение задач оптимизации;

•

дифференцирование и интегрирование;

• задач обработки экспериментальных данных(интерполяция и

аппроксимация, метод наименьших квадратов)

• решение обыкновенных дифференциальных уравнений и систем.

Кроме того Scilab предоставляет широкие возможности по созданию

и редактированию различных видов графиков и поверхностей.

Система Scilab содержит большое количество встроенных команд,

операторов и функций.

Пользователь сам может создать новую команду или функцию. К тому

Построение графика функции в Matlab

же, система имеет достаточно мощный язык программирования

высокого уровня.

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

27

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

28

УГАТУ

Работа в системе

компьютерной

математики

Maxima

Построение графика функции в Scilab

29

Информатика ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

30

Информатика ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

Кафедра

Обработка графических данных

Кафедра

Обработка графических данных

информатики

информатики

УГАТУ

УГАТУ

Основные виды компьютерной графики:

В компьютерной графике различают:

•

растровая,

•

разрешение экрана,

•

векторная

•

разрешение печатающего устройства,

•

фрактальная

•

разрешение изображения.

Они отличаются принципами формирования изображения

Разрешение экрана – это свойство компьютерной системы (зависит от

при отображении на экране монитора или при печати на

монитора и видеокарты) и операционной системы (зависит от настроек

бумаге.

Windows), измеряется в пикселах и определяет размер изображения,

которое может поместиться на экране целиком.

Основные параметры компьютерного изображения:

Разрешение принтера – это свойство принтера, выражающее количество

•

физический размер

отдельных точек, которые могут быть напечатаны на участке единичной

длины. Оно измеряется в единицах dpi (точки на дюйм) и определяет

•

разрешение.

размер изображения при заданном качестве или, наоборот, качество

изображения при заданном размере.

Информатика ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

31

Информатика ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

32

Кафедра

Обработка графических данных

Кафедра

Растровая графика

информатики

УГАТУ

информатики

УГАТУ

Разрешение изображения – это свойство самого изображения. Оно тоже

Основным элементом растрового изображения является

измеряется в точках на дюйм и задается при создании изображения в

точка (на бумаге) или пиксел (на экране).

графическом редакторе или с помощью сканера. Значение разрешения

В зависимости от того, на какое графическое разрешение

изображения хранится в файле изображения и неразрывно связано с

экрана настроена ОС компьютера, на экране могут

другим свойством изображения – его физическим размером.

размещаться изображения, имеющие 640x480, 800x600,

Физический размер изображения может измеряться как в пикселах, так

1024x768 и более пикселов.

и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается

С размером изображения связано его разрешение. Этот

при создании изображения и хранится вместе с файлом.

Если изображение готовят для демонстрации на экране, то его ширину и

параметр измеряется в точках на дюйм (dots per inch – dpi).

высоту задают в пикселах, чтобы знать, какую часть экрана оно

При работе монитора в режиме 800x600 пикселов

занимает.

разрешение экранного изображения равно 72 dpi.

Если изображение готовят для печати, то его размер задают в

При печати разрешение должно быть выше.

единицах длины, чтобы знать, какую часть листа бумаги оно займет.

Полиграфическая печать полноцветного изображения

требует разрешения 200-300 dpi.

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

33

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

34

Кафедра

Растровая графика

Кафедра

Векторная графика

информатики

информатики

УГАТУ

УГАТУ

Линии в растровой графике рассматриваются как

В векторной графике основным элементарным

комбинации точек. Для каждой точки линии отводится

объектом изображения является линия

одна или несколько ячеек памяти (чем больше цветов

(необязательно прямая). Объем памяти, занимаемый

могут иметь точки, тем больше ячеек им выделяется).

линией, не зависит от ее размеров, поскольку линия

Чем длиннее растровая линия, тем больше памяти она

представляется в виде формулы.

Все, что есть в векторной иллюстрации, состоит из

занимает.

Недостатки растровой графики:

линий. Простейшие объекты объединяются в более

сложные, например, объект четырехугольник можно

1. Большие объемы данных (в файле изображения

рассматривать как четыре связанные линии, а

хранятся данные о координатах и цветах каждой

точки изображения).

объект куб еще более сложен: его можно

2. Поскольку изображение состоит из точек, то

рассматривать либо как двенадцать связанных

увеличение изображения приводит к тому, что

линий, либо как шесть связанных четырехугольников.

точки становятся крупнее. Увеличение точек

Из-за такого подхода векторную графику называют

растра визуально искажает иллюстрацию и

объектно-ориентированной графикой.

делает ее грубой. Этот эффект называется

пикселизацией.

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

35

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

36

Кафедра

Векторная графика

Кафедра

Векторная графика

информатики

информатики

УГАТУ

УГАТУ

Как и все объекты, линии имеют свойства. К этим свойствам

В основе векторной графики лежат математические

относятся: форма линии, ее толщина, цвет, тип линии

представления о свойствах геометрических фигур.

(сплошная, пунктирная и т. п.).

Точка. Точка на плоскости задается двумя числами

Замкнутые линии имеют свойство заполнения. Внутренняя

(x, y), определяющими ее положение относительно

начала координат.

область замкнутого контура может быть заполнена

Прямая линия. Для задания прямой линии достаточно двух

цветом, текстурой, картой.

параметров. Обычно график прямой линии описывается

уравнением у = kx+b. Зная параметры k и b, всегда можно

Простейшая линия, если она не замкнута, имеет две

нарисовать бесконечно прямую линию в известной

вершины, которые называются узлами.

системе координат.

Узлы тоже имеют свойства, от которых зависит, как

Отрезок прямой. Для задания отрезка прямой надо знать

еще пару параметров, например координаты x1 и х2

выглядит вершина линии, и как две линии сопрягаются

начала и конца отрезка, поэтому для описания отрезка

между собой.

прямой линии необходимы четыре параметра.

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

37

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

38

Кафедра

Векторная графика

Кафедра

Векторная графика

информатики

информатики

УГАТУ

УГАТУ

Кривая второго порядка (параболы, гиперболы, эллипсы, окружности, …)

Векторная графика не имеет недостатков растровой графики:

Прямые линии –

это частный случай кривых второго порядка.

•

файлы имеют небольшой размер,

Отличаются кривые второго порядка тем, что не имеют точек перегиба.

•

легко решаются вопросы масштабирования (если линии задана

Формула кривой второго порядка может выглядеть, например, так:

x 2 + A1 y1 A2 xy + A3 x + A4 y + A5 = 0

толщина, равная 0,15 мм, то сколько бы ни увеличивали или ни

Для описания бесконечной кривой второго порядка достаточно пяти параметров. Для

уменьшали рисунок, эта линия все равно будет иметь только

такую толщину, так как это одно из свойств объекта, жестко за

записи отрезка кривой второго порядка необходимо на два параметра больше.

Кривая третьего порядка. Эти кривые могут иметь точку перегиба, что

ним закрепленное)

хорошо соответствуют, например, линиям изгиба человеческого тела,

Недостаток векторной графики – сложность создания

поэтому в качестве основных объектов векторной графики используют

именно такие линии. Все прямые и кривые второго порядка (например,

художественных иллюстраций

окружности или эллипсы) являются частными случаями кривых третьего

порядка.

На практике средства векторной графики используют не для

В общем случае уравнение кривой третьего порядка можно записать так:

3

3

2

2

1

2

создания художественных композиций, а для оформительских,

x + A1 y A2 x y + A3 xy + A4 x + A5 y + A6 xy + A7 x + A8 y + A9 = 0

чертежных и проектно-конструкторских работ.

Видно, что для записи кривой третьего порядка достаточно девяти параметров. Для

задания отрезка кривой третьего порядка надо иметь на два параметра больше.

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

39

Информатика

ФАТС – 2, 3, заочники

курс 1, семестр 2, 2010 г.

40