Тема: введення і виведення даних. Вікна повідомлень, їх використання. Передавання значень між вікном повідомлення і змінними мовою Ruby.

Мета:

• ознайомитися з:
  • алгоритмом введення і виведення даних;
  • прикладами зчитування даних з файлу й записом даних у файл;
  • вікнами повідомлень;
  • передачею значень між вікном повідомлення і змінними;
• сформувати в учнів поняття розділів програми:
  • введення даних;
  • виведення даних;
  • вікна повідомлень;
  • змінна.

По завершенню вивчення учень

• має уявлення про:
  • програму, записану мовою Ruby;
  • дані й алгоритм роботи у середовищі Ruby;
  • поняття вікна повідомлення і його використання;
• yміє:
  • працювати з готовою програмою;
  • правильно формувати структуру програми;
  • визначати тип даних у прикладах;
  • модифікувати текст програми за аналогією;
• розуміє:
  • як ввести чи вивести дані;
  • працювати із змінними у вікнах повідомлень.

Обладнання: ПК із встановленими ОС, текстовим редактором, інтерпретатором мови програмування Ruby.

Структура уроку

1. Організаційний момент.
2. Актуалізація опорних знань.
3. Інструктаж з ТБ.
4. Вивчення нового матеріалу.
5. Закріплення вивченого матеріалу.
6. Підбиття підсумків уроку.
7. Домашнє завдання.

Хід уроку

1. Організаційний момент
Вітання з класом. Перевірка присутності і готовності учнів до уроку. Перевірка виконання домашнього завдання.

2. Актуалізація опорних знань

Описати поняття, назви яких виділено жирним шрифтом, і порівняти з очікуваним.

Інтерпретована мова програмування — мова програмування, в якій початковий (сирцевий) код програми не перетворюють попередньо повністю у машинний код для виконання, на відміну від компільованих мов, а виконують рядок за рядком з допомогою спеціальної програми-інтерпретатора.

Тип даних — це деякий клас об`єктів даних разом з набором операцій для створення і роботи з ними і діапазоном допустимих значень.

В кожній мові програмування є певний набір вбудованих типів даних. Зазвичай передбачено засоби визначення інших (невбудованих) типів даних. У мові Ruby розрізнять прості та складні типи даних. До простих відносять числові, логічні та символьні типи даних.

Ієрархія класів Ruby:

• Оbject:
  • NilClass;
  • TrueClass;
  • FalseClass;
  • Numeric;
    • Integer;
      • Fixnum — цілі числа до 2³⁰ за модулем;
      • Bignum — ціле число понад 2³⁰ за модулем;
    • Float — дійсне число з рухомою комою;
    • Complex;
  • Time;
  • Date;
  • String — рядок (символів);
  • Range — діапазон;
  • Struct;
    • Struct::Tms;
  • Array — масив;
  • Hash — асоціативний масив;

Запис діапазону містить 3 складові (вказано у порядку запису):

• початок;
• тип протяжності (.. або ...);
• кінець.

де початок і кінець — дані одного злічуваного типу даних одного класу. Злічимість означає наявність методу .succ (переходу до наступного елемента).

Ідентифікатор — це назва, яку користувач надає об’єктам (змінним, методам, класам). Ідентифікатори Ruby складаються з літер, цифр і символів підкреслення, але вони не можуть починатись з цифри. Ідентифікатори не можуть містити пробіли, знаки пунктуації або символи, що не відображаються:

• A, a, max, Max, MAX, _max, max1, max_znach — правильно записані ідентифікатори;
• 1max, max-znach, max znach, a..b — неправильно записані ідентифікатори.

При написаннні ідентифікатора враховують регістр: MAX, Max і max — три різні ідентифікатори.

Ключові слова — це зарезервовані ідентифікатори, які використовують для написання вказівок: _LINE_, _ENCODING_, _FILE_, BEGIN, END, alias, and, begin, break, case, class, def, defined?, do, else, elsif, end, ensure, false, for, if, in, module, next, nil, not, or, redo, rescue, retry, return, self, super, then, true, undef, unless, until, when, while, yield, break

Величина — одиниця даних, якими оперує програма. Вона має такі властивості:

• назва (ідентифікатор) — послідовність літер латиниці, цифр і нижнього підкреслювання «_», на початку — обов'язково літера;

• тип — визначає обсяг відведеної пам'яті, можливі дії, правила тлумачення бітів пам'яті та множину допустимих значень;

• розмірність — проста або складена (структурована);

• значення — елемент множини допустимих значень величини.

Домовленості для позначення області видимості — див. приклад:
var — локальна змінна;
@var — змінна екземпляра (член або поле об'єкта класу);
@@ var — змінна класу;
$var — глобальна змінна.

3. Інструктаж з ТБ
4. Вивчення нового матеріалу

Учні повинні перевіряли роботу програм, змінюючи коди програми, і описували розмовною мовою код програм.

Вказівка puts виводить аргументи по одному в рядку. Наприклад, виконання вказівки:

puts 35, [2, 4, 14], "Текст", 4 * 6

призводить до виведення таких даних:

35
2
4
14
Текст
24

Вказівка puts без аргументів виводить порожній рядок (ознаку кінця рядка).

У мові Ruby є чудова вставляти частини коду Ruby у рядок виведення завдяки конструкції #{…} . Наприклад, виконання вказівки:

puts "2 x 2 = #{2*2}"

призводить до виведення таких даних:

2 x 2 = 4

Вказівка print виводить аргументи в одному рядку. Наприклад, виконання вказівки:

print 35, [2, 4, 14], "Текст", 4 * 6

призводить до виведення таких даних:

352414Текст24

Як бачимо, ця вказівка не розділяє значення при виведенні їх. Тому це потрібно запрограмувати самостійно. Наприклад, таким чином:

print 35, " ", [2, 4, 14], " ", "Текст", " ", 4 * 6

Вказівка p призначена для проміжного виведення даних у процесі налагодження програми — див. приклад:

p 35, [2, 4, 14], "Текст", 4 * 6

з таким результатом:

35
[2, 4, 14]
“\222\245\252\341\342”
24

Можливо, це не ідеальний варіант, але число від масиву відрізнити можна.

Вказівка gets призначена для введення даних. Виконання вказівки: a = gets інтерпретатор призупиняє роботу скрипта і чекає введення рядка з клавіатури. Після натискання клавіші Enter змінна а набуває значення введеного рядка (разом з ознакою кінця рядка) і виконання скрипта поновлюється. Ознаку кінця можна відсікти, наприклад, таким чином:

a = gets.chomp

Метод gets має синонім readline:

a = readline

Цей метод трохи відрізняється від gets поведінкою при роботі з файлами, а в іншому вони повністю ідентичні.

Робота з файлами. Файли у програмах відіграють роль сховищ, в яких можна зберігати значення будь-яких змінних. На відміну від створюваних програмою об'єктів файли зберігають дані навіть після виконання програми. Саме тому їх можна використати для обміну даними між різними програмами або різними запусками однієї і тієї самої програми.

Етапи роботи з файлом:

• відкриття файлу;
• запис або читання;
• закриття файлу.

Реалізація роботи з файлами:

• методи класу IO;

• перенаправлення потоків за допомогою змінних $stdout, $stdin і $stderr. Якщо їм надати значення об'єктів класу File, то:

  • все виведення — у файл, що є значенням змінної $stdout;
  • все введення — з файлу, що є значенням змінної $stdin;
  • всі помилки буде виведено у файл, що що є значенням змінної $stderr.

  Якщо потрібно працювати лише з одним файлом на читання і одним файлом на запис, то зазвичай використовують саме цей спосіб.

Розглянемо спочатку використання класу ІО при роботі з файлами.

Створення нового файлу здійснюють за допомогою методу new класу File:

f = File.new(path; mode)

Тут (рядок тексту) path — це шлях до файлу (абсолютний чи відносний), включаючи назву файлу, mode — режим роботи з файлом (див. далі).

Відкриття наявного файлу здійснюють за допомогою методу open класу File:

f = File.open(path; mode)

(зміст параметрів — той самий).

Режим роботи з файлом:

• "r" — лише зчитування з початку файлу;
• "r+" — зчитування й запис з початку файлу;
• "w" — лише запис (якщо файл не існує, його буде створено);
• "w+" — аналогічно "w" з можливим зчитування;
• "a" — лише дозапис (якщо файл не існує, його буде створено);
• "a+" — аналогічно "a" з можливим зчитуванням.

При використанні того чи іншого режиму потрібно, щоб програма мала право виконувати відповідні операції з файлом. Інакше буде згенеровано помилку.

Закриття файлу здійснюють за допомогою методу close з класу File:

f.close

Якщо файл не закрито програмним засобом, його однаково буде закрито по завершенню програми. Але хорошим тоном вважають закриття файлу, описане у коді програми.

Робота з файлами подібна роботі зі стандартними потоками введення-виведення. Або скажемо так: стандартні потоки введення і виведення (з клавіатури й на екран) є псевдофайлами, з яких зчитують і в які записують дані. Це означає, що працювати з файлами можна за допомогою одних і тих самих методів. Наприклад, gets і puts.

Метод read класу File дозволяє прочитати вміст всьго файлу «одним блоком». Під час його використання не потрібно замислюватися про відкриття чи закриття файлу, бо ці операції приховані всередині методу. Нехай, наприклад, файл one.txt містить такі три рядки:

перший рядок
255
третій рядок

У результаті виконання такого коду:

f = File.open("one.txt", "r")
f.read

буде отримано один рядок:

перший рядок255третій рядок

Метод readline класу File дозволяє окремі рядки файлу. Для файлу one.txt з тим самим вмістом, що й у попередньому прикладі, у результаті виконання такого коду:

f = File.open("one.txt", "r")
а1=f.readline
а2=f.readline
а3=f.readline

буде надано такі значення:

а1="перший рядок"
а2=255
a3="третій рядок"

Метод readlines класу File повертає масив, елементами якого є рядки файлу. Для файлу one.txt з тим самим вмістом, що й для прикладу для методу read, у результаті виконання такого коду:

f = File.open("one.txt", "r")
а=f.readlines

буде надано таке значення:

а = ["перший рядок", 255, "третій рядок"]

Метод rewind класу File повертає на початок файлу, який читають. Для файлу one.txt з тим самим вмістом, що й для прикладу для методу read, у результаті виконання такого коду:

f = File.open("one.txt", "r")
а1=f.readline
f.rewind
а2=f.readline

буде надано такі значення:

а1="перший рядок"
а2="перший рядок"

Методи puts i write класу File найуживаніші при записі до файлу. Основна відмінність між ними полягає у тому, що puts додає ознаку кінця рядка, а write — ні. Наприклад, при виконанні такого коду:

f = File.open("one.txt", "w+")
f.puts "first line"
f.write "second " 
f.write "line" 
f.rewind
print f.readlines

отримаємо такий результат виведення на екран:

["first line\n", "second line"]

Розглянемо приклад програми мовою ruby для переводити градусів за Цельсієм у градуси за Фаренгейтом:

c = 100
puts "#{c}°С = #{c*9/5+32}°F"

з таким результатом:

100°С = 212°F

Надамо можливість вводити з клавіатури кількість градусів за шкалою Цельсія:

print "Введіть кількість градусів за шкалою Цельсія: "
c = gets.to_f
puts "#{c}°С = #{c*9/5+32}°F"

Надамо можливість вибору способу введення значення с: з клавіатури чи з файлу, а результат виводити і на консоль, і у файл t.out. Перед виконанням наступної програми потрібно створити файл t.in, єдиний рядок якого містить запис числа, наприклад, 100.

c = nil
while c == nil
  puts "Виберіть спосіб введення кількості градусів за Цельсієм - натисніть клавішу:"
  puts "  1 - для введення з клавіатури;"
  puts "  2 - для зчитування з файлу."
  v = gets.to_i
  if v == 1
    print "Введіть кількості градусів за Цельсієм: "
    c = gets.to_f
  elsif v == 2
    c = File.read("t.in").to_f
  end
end
f = c*9/5+32
puts "#{c}°С = #{f}°F"
o = File.new("t.out","w")
o.puts("#{c}°С = #{f}°F")
o.close

Перенаправлення потоків введення / виведення
розглянемо на такому прикладі:

$stdin  = File.open('t.in', 'r')
$stdout = File.open('t.out','w')
$stderr = File.open('t.log','a')
puts 'Дуже важливі дані'
raise 'Примусово викликаємо помилку'

Тут raise — це метод примусового виклику помилки. Після виконання поданої вище програми:

• файл t.in не зазнає змін;
• файл t.out міститиме єдиний рядок 'Дуже важливі дані';
• у файл t.log буде дописано такий рядок:
  1.rb:5:in `<main>': Примусово викликаємо помилку (RuntimeError)

Перейдомо до опису роботи з вікнами повідомлень.

Tk — багатоплатформний (Linux, Windows, MacOS) стандартний графічний інтерфейс користувача (GUI), який використовує Ruby.

Будь-який застосунок Ruby/Tk має завантажити розширення tk, виконавши таку вказівку:

load tk

Будь-яка програма, що використовує Ruby/Tk, має містити вказівку:

require "tk"

Далі інтерфейс програми будують поетапно, розташовуючи у контейнери елементи керування. Наприкінці викликають метод Tk.mainloop, в якому опрацьовують події: переміщення миші, натискання кнопок тощо — див. приклад.

require "tk"                               # завантаження модуля tk
root = TkRoot.new {title "* Заголовок *" } # створено кореневий контейнер методом new
TkLabel.new(root) do                       # cтворено дочірній віджет - мітку TkLabel
  text 'Текст повідомлення!'               # текст повідомлення 
  pack {padx 15; pady 15; side 'left' }    # відносні розміри мітки та її розташування на екрані    
end
Tk.mainloop

Результат виконання цієї програми (при ОС Linux Mint 18.1 Serena Mate) такий:

Перетягнувши межі, можна отримати таке:

Класи елементів керування Ruby / Tk

• TkFrame — контейнер;
• TkButton — кнопка;
• TkLabel — мітка;
• TkEntry — поле введення;
• TkCheckButton — прапорець;
• TkRadioButton — перемикач;
• TkListbox — список;
• TkComboBox — випадний список;
• TkMenu — меню;
• TkMenubutton — кнопки меню;
• Tk.messageBox — вікно повідомлення;
• TkScrollbar — смуга прокрутки;
• TkCanvas — полотно (для малювання);
• TkScale — масштаб;
• TkText — текстове поле;
• TkSpinbox — лічильник;
• TkProgressBar — індикатор процесу;
• Dialog Box — вікно діалогу.

Розташування елементів керування здійснють одним з таких методів:

• grid — у комірках таблиці;
• pack — навколо країв;
• place — фіксоване або на розтягуваній області (гума).

Приклади використання елементів керування Ruby / Tk

l = TkLabel.new { text "Текс напису"           # Створення напису l
  grid('row'=>0, 'column'=>0, 'columnspan'=> 3)# з розташуванням у таблиці, почикаючи з клітини
                                               # рядка 0 і стовпчика 0 у 3 клітинах по горизонталі
  background "#ffff00"                         # жовте тло
  foreground "navy"                            # темно-синій колір тексту
  font TkFont.new('ubuntu 14 italic bold underline')              # шрифт
}

e = TkEntry.new {             # Створення поля введення е 
  width 3                     # шириною 3 символи   
  background "#ffffff"        # білий колір тла
  grid('row'=>2, 'column'=>1) # розташування поля у клітині таблиці 
}                             # у рядку 2 і стовпчику 1

e.gets                        # повертає рядок поля введення е
e.delete(0,9)                 # вилучення символів 0-9 рядка поля введення е   

b = TkButton.new { text "Натискай" # Створення кнопки b з написом: "Натискай"  
  grid('row'=>2, 'column'=>2)      # з розташуванням у клітині таблиці 
}                                  # у рядку 2 і стовпчику 2

                             # Обробники подій, породжених діями з об'єктом b
b.bind("ButtonPress-1")   {} # натискання кнопки 1 (-1 можна не вказувати для ЛК)
b.bind("ButtonRelease-3") {} # відпускання кнопки 3
b.bind("Motion")          {} # пересування вказівника миші

Для глибшого вивчення можливостей властивостей і методів елементів керування Ruby / Tk радимо використати опис (англійською) 1, 2, 3 з прикладами кодів та ілюстраціями. Це дасть можливість створювати інтерфейси без наочного програмування у середовищі Glade, що буде розглянуто пізніше. Тобто швидше при наявності відповідних навичок роботи з клавіатурою та уміння уявляти структуру інтерфейсу.

Зосередимося поки на віках повідомлень і вікнах діалогу, що відповідає темі заняття.

Властивості класу вікон повідомлень Tk.messageBox
(типу String, після тлумачення вказано можливі значення)

• icon — вид піктограми вікна повідомлень: error, info, question, warning;

• type — тип повідомлення: abortretryignore, ok, okcancel, retrycancel, yesno, yesnocancel. Цей атрибут впливає на значення наступного параметру default;

• default — тип кнопки: abort, retry, ignore, ok, cancel, yes, no (залежно від типу повідомлення);

• message — текст повідомлення;

• title — текст заголовку вікна повідомленння.

Наприклад, програма:

require 'tk'
root = TkRoot.new
root.title = "Первинне вікно"
m = Tk.messageBox ({
 'icon'   =>'question', 
 'message'=>'Текст повідомлення',
 'title'  =>'Вікно повідомлення',
 'type'   =>'abortretryignore'
})
case m
  when 'abort'
    puts 'abort'
  when 'retry'
    puts 'retry'
  when 'ignore'
    puts 'ignore'
end
Tk.mainloop

має такий результат:

При натисканні на кнопку відповідний рядок буде виведено на екран.

Вікно діалогу використовують з метою отримати певні дані від користувача, повідомити йому про подію, що відбулася, підтвердити дію тощо. Ruby / Tk містить декілька класів вікон діалогу. Розглянемо чотири з них:

• Tk.getOpenFile — відкриття файлу;
• Tk.getSaveFile — збереження файлу;
• Tk.chooseDirectory — вибір теки;
• Tk.chooseColor — вибір кольору.

Наступний приклад демонструє використання вікна діалогу для відкриття файлу і виведення повного шляху до нього.

require "tk"
root = TkRoot.new
root.title = "Первинне вікно"
button_click = Proc.new {puts Tk::getOpenFile}
button = TkButton.new(root) do
   text "Вибрати файл"
   pack("side" => "left",  "padx"=> "50", "pady"=> "50")
end
button.command = button_click
Tk.mainloop

Наступний приклад демонструє використання вікна діалогу для збереження файлу і виведення повного шляху до нього.

root = TkRoot.new
root.title = "Первинне вікно"
button_click = Proc.new {puts Tk::getSaveFile}
button = TkButton.new(root) do
   text "Зберегти файл"
   pack("side" => "left",  "padx"=> "50", "pady"=> "50")
end
button.command = button_click
Tk.mainloop

Наступний приклад демонструє використання вікна діалогу для відкриття теки (до неї потрібно зайти) і виведення повного шляху до неї.

require "tk"
root = TkRoot.new
root.title = "Первинне вікно"
button_click = Proc.new {puts Tk::chooseDirectory}
button = TkButton.new(root) do
   text "Вибрати теку"
   pack("side" => "left",  "padx"=> "50", "pady"=> "50")
end
button.command = button_click
Tk.mainloop

Наступний приклад демонструє використання вікна діалогу для вибору кольору і виведення його (модель RGB).

require "tk"
root = TkRoot.new
root.title = "Первинне вікно"
button_click = Proc.new {puts Tk::chooseColor :initialcolor => '#d6d6d6'}
button = TkButton.new(root) do
   text "Вибрати теку"
   pack("side" => "left",  "padx"=> "50", "pady"=> "50")
end
button.command = button_click
Tk.mainloop

Задання початкового кольору

:initialcolor => '#d6d6d6'

можна не вказувати.

Наступний приклад демонструє використання полів введення TkEntry, напису TkLabel і кнопки введення.

require 'tk'  
$root = TkRoot.new( :title => "Різниця", :width => 185, :height => 110)  
Tk.root.bind( TkVirtualEvent.new('Control-c', 'Control-q'), proc{Tk.exit})  

l = TkLabel.new{ text "Введіть числа:" }  
l.place(:x => 10, :y => 10)  
l.font= TkFont.new(:size => 10)  
      
e1 = TkEntry.new  
v1 = TkVariable.new("зменшуване")  
e1.textvariable(v1)  
e1.place(:x => 10, :y => 30)  
e1.bind("FocusOut") { eval v1.value }  

e2 = TkEntry.new  
v2 = TkVariable.new("від'ємник")  
e2.textvariable(v2)  
e2.place(:x => 10, :y => 50)  
e2.bind("FocusOut") { eval v2.value }  
    
b = TkButton.new { text "Обчислити" }  
b.place(:x => 10, :y => 70)
b.bind("ButtonPress") {
  puts v1.value.to_f-v2.value.to_f
  l.text = (v1.value.to_f-v2.value.to_f)
} 

Tk.mainloop

Проілюструємо можливість форматування елемента керування на прикладі кнопки (у порівнянні з попереднім прикладом змінено лише опис кнопки).

require 'tk'  
$root = TkRoot.new( :title => "Різниця", :width => 185, :height => 130)  
Tk.root.bind( TkVirtualEvent.new('Control-c', 'Control-q'), proc{Tk.exit})  

l = TkLabel.new{ text "Введіть числа:" }  
l.place(:x => 10, :y => 10)  
l.font= TkFont.new(:size => 10)  
      
e1 = TkEntry.new  
v1 = TkVariable.new("зменшуване")  
e1.textvariable(v1)  
e1.place(:x => 10, :y => 30)  
e1.bind("FocusOut") { eval v1.value }  

e2 = TkEntry.new  
v2 = TkVariable.new("від'ємник")  
e2.textvariable(v2)  
e2.place(:x => 10, :y => 50)  
e2.bind("FocusOut") { eval v2.value }  

b = TkButton.new($root) do
   text "Обчислити"
   borderwidth 3
   underline 0
   state "normal"
   cursor "watch"
   font TkFont.new('times 20 bold')
   foreground  "green"
   activebackground "white"
   relief      "groove"
   command(proc {
     puts    v1.value.to_f-v2.value.to_f
     l.text = (v1.value.to_f-v2.value.to_f)
   })
   place(:x => 10, :y => 70)
end

Tk.mainloop

5. Підбиття підсумків уроку
Виставлення оцінок.

6. Домашнє завдання
Скласти програму з графічним інтерфейсом з двома полями для введення значень цілих чисел і кнопкою для виклику вікна діалогу вибору файлу для запису різниці введених чисел.

Текст упорядкувала Жук Алла Володимирівна, вчитель інформатики МНВК Святошин­ського району міста Києва, під час виконання випускної роботи на курсах підвищення кваліфікації з 30.10.2017 по 03.11.2017.