Более подробных комментариев заслуживает пример 1 из таблицы 7. Оператор присваивания здесь задаёт значения переменных a, b, c, d, e, f. Оператор Sub … End Sub задаёт описание подпрограммы-процедуры с именем q, внедрённой в данный электронный документ и запускаемой нажатием следующей кнопки . Примечание: предполагается, что параметры безопасности Microsoft Office Word разрешают запуск макросов (активного содержимого). Более подробные сведения о выполнении программ в среде VBA можно получить, изучая справочную систему, соответствующую учебную литературу, а также выполняя задания лабораторного практикума и делая соответствующие выводы [3, 10].

Таблица 7

Примеры использования оператора присваивания

Оператор Const задаёт значение константы pi, а оператор Dim объявляет переменные, причём все они относятся к разным типам (см. табл. 3). Именно поэтому присваивание разным переменным значения одного и того же выражения приводит к получению совершенно различных результатов.

В операторе, задающем значение строковой переменной f, использованы предопределённые константы vbCr, обозначающие непечатаемый символ возврата каретки – переход на новую строку. Поэтому на экране значение переменной f отображается не в одну, а в несколько строк. Символ подчёркивания в этом же выражении играет аналогичную роль в синтаксисе программы, позволяя продолжить запись текущего оператора со следующей строки.

В качестве оператора, отображающего на экране в окне сообщения значение переменной f, выступает функция MsgBox.

Достаточно простые примеры 2 и 3 позволяют лучше понять работу оператора присваивания и заодно закрепить понятие переменной. Особенность примера 4 заключается в последнем операторе a=a=a. Здесь второй знак равенства означает не присваивание, а сравнение, результатом которого в данном случае будет логическое значение «Истина», которому соответствует число -1.

В примерах 5 и 6 выполняется обмен значениями двух переменных а и b, причём в примере 5 это делается с помощью третьей переменной с, а в примере 6* демонстрируется один из способов, не требующих использования дополнительной переменной. Последовательность операторов присваивания в примере 7* эквивалентна вычислению выражения, содержащего несколько операций.

2.2Условный оператор if … then

Далеко не всякий алгоритм можно описать только линейными структурами. Условный оператор позволяет реализовать алгоритмическую структуру «Ветвление», показанную на рисунке 1, и выполнить нужный вариант вычислений из двух (или более) предусмотренных в зависимости от выполнения некоторых условий (логических выражений).

Рисунок 1 - Базовая алгоритмическая структура «Ветвление»

Для реализации структуры «Ветвление» (Если – То – Иначе) и её частного случая «обход» (Если – То) в VBA используется так называемый строчный вид оператора IF … THEN. Его синтаксис имеет следующий вид:

IF условие THEN операторы_А [ELSE операторы_В]

В качестве условия (англ. condition) может выступать любое выражение, значение которого расценивается как истина (не ноль) или ложь (ноль). А в качестве операторов А и В – один или несколько, разделённых двоеточиями, операторов. Если опустить часть оператора в квадратных скобках, то будет реализована структура «обход». Приведём пример использования оператора IF … THEN, в котором можно обойтись без комментариев:

IF рейтинг < 60 THEN итог = «незачёт» ELSE итог = «зачёт»

Блочный вид оператора IF … THEN позволяет, кроме того, реализовать более сложное вложенное ветвление. Синтаксис этого оператора имеет следующий вид:

IF условие_1 THEN

[блок_операторов_1]

[ELSEIF условие_2 THEN

[блок_операторов_2]]

…

[ELSE

[блок_операторов_иначе]]

END IF

В отличие от строчной, блочная форма оператора IF … THEN допускает использование нескольких условий, после каждого из которых следует (необязательный) блок операторов, выполняющийся только в случае истинности соответствующего выражения. Следующее условие проверяется только в случае ложности предыдущего. В случае же истинности одного из условий (и последующего выполнения соответствующего блока операторов) никакие дальнейшие условия блочного оператора IF … THEN уже не проверяются, а выполнение программы продолжается с оператора, следующего за ключевым словом END IF.

Исчерпывающее рассмотрение базовой управляющей алгоритмической структуры «Ветвление» даётся в практикуме [4]. Мы же ограничимся приведением ещё одного примера, комментарии к которому могут быть составлены заинтересованным читателем самостоятельно:

IF рейтинг < 55 THEN

итог = «неудовлетворительно»

ELSEIF рейтинг < 70 THEN

итог = «удовлетворительно»

ELSEIF рейтинг < 85 THEN

итог = «хорошо»

ELSE

итог = «отлично»

END IF

2.3Оператор выбора варианта *

Разновидность структуры «ветвление» – выбор одного из нескольких блоков – показана на рис.2. Реализуется эта структура оператором выбора варианта SELECT CASE … END SELECT. Логика работы оператора выбора очень похожа на блочную форму оператора IF … THEN. Также выполняется только один из нескольких блоков операторов (вычислительных процессов). Отличие заключается в том, что все условия выбора связаны с проверкой значения одного общего тест-выражения, а в условиях оператора IF … THEN могут проверяться совершенно независимые значения.

Рисунок 2 – Структура «выбор»

Приведём синтаксис оператора SELECT CASE … END SELECT, который выполняет один из нескольких блоков операторов (на рис.2 – процессов) в зависимости от значения тест-выражения:

SELECT CASE тест_выражение

CASE список_выражений_1

[блок_операторов_1]

[CASE список_выражений_2

[блок_операторов_2]]

…

[CASE ELSE

[блок_операторов_иначе]]

END SELECT

В качестве тест-выражения может выступать любое числовое или даже строковое выражение. А выбор блока операторов осуществляется последовательным сравнением значения тест-выражения со списками выражений, которые могут содержать один или более разделённых запятыми элементов, каждый из которых относится к одному из трёх видов: выражение, определяющее единственное значение; пара выражений, разделённых ключевым словом TО и определяющая ограниченный значениями этой пары диапазон; выражение, начинающееся с ключевого слова IS и следующего за ним знака операции отношения (сравнения), также определяющее соответствующий диапазон.

Работу оператора SELECT CASE … END SELECT можно проиллюстрировать на примере следующего фрагмента программы, запускаемой щелчком по кнопке и выполняющей пересчёт рейтинговой оценки из стобалльной шкалы в четырёхбалльную.

Select Case Rating ' тест-выражение

Case Is < 0, Is > 100 ' выбор по списку_выражений

txtОценка.Value = "Вне диапазона"

Case Is >= 85 ' "Отлично", если Rating >= 85

txtОценка.Value = "Отлично"

Case 70 To 85 ' "Хорошо", если Rating в диапазоне 70 – 85

txtОценка.Value = "Хорошо"

Case Is >= 55 ' не хорошо, но вполне удовлетворительно

txtОценка.Value = "Удовлетворительно"

Case Else ' иначе – всё, что осталось…

txtОценка.Value = "Неудовлетворительно"

End Select

Забегая немного вперёд и используя терминологию объектно-ориентированного программирования, поясним, что идентификатор txtОценка.Value в приведённом фрагменте означает содержимое текстового поля (значение свойства Value объекта с именем txtОценка).

2.4Операторы цикла

Циклом называется многократное повторение определенного действия или группы действий (так называемого тела цикла). Например, если нужно табулировать функцию, чтобы построить график, или загрузить исходные данные в массив, или произвести обработку данных в массиве, то так или иначе приходится неоднократно повторять однотипные вычислительные процедуры. В таких случаях предпочтительнее использовать не линейные, а циклические алгоритмы.

На рис.3 показаны блок-схемы циклических алгоритмических структур с предусловием (Цикл-Пока) и с постусловием (Цикл-До). Напомним, что их различие заключается в том, что действие (процесс) в зависимости от истинности условия в первой схеме может не выполниться ни разу, а во второй – выполняется не менее одного раза.

Рисунок 3 – Циклические алгоритмические структуры Пока и До

Для реализации цикла с предусловием в VBA может использоваться оператор WHILE … WEND и более универсальный оператор DO … LOOP (см. *), с помощью которого можно реализовать также и цикл с постусловием.

Для реализации так называемого цикла со счётчиком (с параметром) используется оператор FOR … NEXT (см. ). Блок-схема соответствующей алгоритмической структуры показана рис.4. По сути, это частный случай цикла с предусловием. При этом действие, изменяющее значение счётчика с заданным шагом, вынесено из тела цикла непосредственно в заголовок (блок модификации).

Рисунок 4 – Цикл с параметром

Кроме того *, в VBA имеется очень похожий на цикл со счётчиком оператор For Each … Next, который повторяет тело цикла для каждого элемента массива или коллекции объектов. При работе с коллекциями (наборами однотипных объектов) количество элементов может быть неизвестно, а концепция начального и конечного значений – не иметь смысла. В таких случаях использование цикла For Each … Next является наиболее предпочтительным.

2.5Оператор цикла for … next

Оператор цикла FOR … NEXT используется, когда число повторений заранее известно, и определяется оно значениями счётчика (параметра) цикла: начальным, конечным и шагом (приращением). Оператор имеет следующий синтаксис:

FOR переменная_цикла = начало TO конец [STEP приращение]

[блок_операторов]

[EXIT FOR]

NEXT [переменная_цикла [,переменная_цикла]...]

Здесь переменная_цикла – числовая переменная, используемая как счетчик или параметр цикла; начало и конец – выражения, задающие начальное и границу конечного значения переменной цикла; приращение – значение, прибавляемое к переменной цикла при каждом следующем шаге цикла. Если необязательная часть оператора (STEP приращение) не указывается, то приращение принимается равным единице. Количество повторений тела цикла FOR … NEXT определяется целым (без округления!) числом, определяемым формулой (конец – начало) / приращение + 1.

Тело цикла может содержать любую последовательность вложенных алгоритмических структур, имеющих один вход и один выход, в том числе и вложенные циклы. Синтаксис оператора предусматривает также досрочный выход из цикла (EXIT FOR) *.

Несколько вложенных циклов могут закрываться одним ключевым словом NEXT и указанием имён счётчиков всех требующих закрытия циклов в порядке, обратном их открытию.

Рассмотрим работу оператора FOR … NEXT на примере следующего фрагмента программы:

For I = Старт To Стоп

lsbРезультат.AddItem I

Next I

Щелчок по кнопке позволяет вызвать форму, на которой можно указать начальное (Старт) и конечное (Стоп) значения счётчика и увидеть соответствующий результат выполнения программы.

Так, при Старт=1 и Стоп=5 тело цикла выполнится пять раз, при этом переменная I (счётчик) будет изменять своё значение от одного до пяти включительно с шагом, равным единице (поскольку STEP не указан). Тело цикла состоит всего из одной строки, предписывающей объекту lsbРезультат (элемент управления, отображающий список) выполнить метод AddItem (добавить элемент в список), причём в качестве добавляемой строки выступает текущее значение счётчика I, которое на каждом шаге меняется. В результате можно получить вид, представленный на рисунке 5.

Рисунок 5 – Форма (Пример 5) с результатом работы цикла.

Для более глубокого понимания работы оператора FOR … NEXT рекомендуется повторить выполнение предложенного примера с другими значениями Старт и Стоп. Ещё лучше выполнить предложенную программу в пошаговом режиме (запуск из меню редактора VBA: Debug – Step Into), в котором очередной выполняемый оператор подсвечивается, ожидая команды продолжения (нажатия F8), а зависание указателя мыши на имени переменной позволяет отобразить её текущее значение.

Оператор FOR … NEXT часто используется при обработке массивов. Например, для одномерного массива можно организовать цикл, используя Счётчик, изменяющийся от значения нижней границы индекса массива Старт до верхней Стоп. Такой цикл выполнится столько же раз, сколько в массиве имеется элементов. Если в теле цикла при обращении к элементу массива использовать в качестве указателя индекса идентификатор Счётчик, то таким образом поэлементный перебор всего массива [5, 6].

2.6Математические функции

Набор математических функций для языка VBA достаточно стандартный (по сравнению, например, с Паскалем). Основные из них представлены в Таблице 8, где вместо указанного в скобках параметра (аргумента) х может выступать числовое выражение. Для тригонометрических функций угол выражается в радианах.

Таблица 8

Краткие сведения о математических функциях в vba и Паскале

2.7Функции обработки строк *

Помимо математических, в VBA имеется множество встроенных функций, работающих со строковыми типами данных. Такие функции часто используются при автоматизированном создании и преобразовании документов, обработке текстовых файлов. Синтаксис некоторых строковых функций VBA, их описание и примеры использования представлены в таблице 9.

Таблица 9

Краткие сведения о строковых функциях

Дополнительных пояснений требуют две последние функции таблицы 9, использующие параметр способ. Если этот необязательный аргумент* равен 0 или опущен, то выполняется двоичное сравнение. А если равен 1 – посимвольное сравнение без учета регистра. Если хоть одна из строк имеет значение Null (пустое значение, которое не следует путать с пустой строкой), то результат вызова функции также равен Null.

Следует также пояснить, что функция InStr возвращает позицию первого вхождения (если совпадение найдено). Если стро­ка2 – пустая, то возвращается стартовая пози­ция. Возвращаемое значение будет равно нулю в следующих случаях: стро­ка1 – пустая; стро­ка2 не найдена; стартовая пози­ция превышает длину стро­ки1.

2.8Функции преобразования данных

Среди встроенных функций VBA следует выделить такие, которые работают с различными типами данных и выполняют соответствующие преобразования строковых и числовых значений. В таблице 10 представлен синтаксис таких функций, их описание и примеры использования.

Таблица 10

Краткие сведения о функциях преобразования данных

3Технологии программирования

В данном разделе раскрываются основные понятия технологии программирования. Излагаются принципы модульного, структурного, событийно-ориентированного и объектно-ориентированного программирования.

3.1Концепция программирования

Концепция (от лат. conceptio – понимание, система) – определённый способ понимания, трактовки какого-либо предмета, явления, процесса, основная точка зрения на предмет и др., руководящая идея для их систематического освещения. К основным понятиям, раскрывающим концепцию программирования, помимо уже рассмотренных в предыдущих разделах, можно отнести расширенное толкование процесса программирования, используемых подходов и методологий.

Программирование, в узком смысле, – это создание программ (программного обеспечения), как правило, с применением языков программирования, т.е. это процесс реализации одного или нескольких взаимосвязанных алгоритмов на некотором языке программирования. При этом прийти к единому мнению о том, к какому роду деятельности относится программирование, на сегодняшний день, пожалуй, не удалось.

Так, появление первых компьютеров породило программирование как науку. Разрабатывались первые математические теории обработки информации, средства доказательства правильности программ, оптимизации кода, создания эффективных компиляторов, формального тестирования и т. д.

Постепенно, с появлением универсальных языков программирования третьего поколения, программирование превратилось в искусство – миллионы людей, не имевших специального образования, получили возможности применять компьютеры для решения собственных прикладных задач, что потребовало от них мастерства создавать правильно работающие программы. Искусством программирование остается и сегодня для профессиональных разработчиков и любителей, создающих программы в одиночку или в небольших компаниях, где все решает индивидуальное мастерство.

С ростом спроса со стороны государственных и частных организаций на все более и более сложные системы автоматизации предприятий, надежные операционные среды, комплексы глобального телекоммуникационного управления, возникла необходимость в постановке процесса разработки программного обеспечения (ПО) на поток, превращения программирования в ремесло, а выражаясь более современно – бизнес. Для этого были разработаны методологии и стандарты, позволившие эффективно организовывать труд сотен программистов средней квалификации, точно укладываться в отпущенные сроки и средства и не зависеть от настроения нескольких талантливых ведущих специалистов. Отрицательная сторона подобных методологий – отсутствие творческого элемента в работе и своеобразная конвейерная «потогонная» система промышленного производства программ, которая, будучи внедренной в организации, в условиях жесточайшего дефицита программистов во всем мире может только отпугнуть сотрудников.

Методология (от метод и …логия) – учение о структуре, логической организации, методах и средствах деятельности. Методология в этом широком смысле образует необходимый компонент всякой деятельности, поскольку последняя становится предметом осознания, обучения и рационализации.

Методология программирования – совокупность методов, применимых в жизненном цикле программного обеспечения и объединенных общим философским подходом. Под жизненным циклом программного обеспечения понимается весь период его разработки и эксплуатации, начиная с момента возникновения замысла и заканчивая прекращением использования программы. В настоящее время широкую известность получили четыре методологии – императивного, объектно-ориентированного, логического, функционального программирования.

С понятием методологии тесно сопряжены понятия парадигмы* и, конечно же, технологии программирования. Парадигма (греч. paradeigma – пример, образец) – модель любого вида человеческой деятельности, принятая в качестве образца. Парадигма программирования – это совокупность идей и понятий, определяющая стиль написания программ. Парадигма определяет то, как программист описывает логику программы. Например, в императивном (процедурном) программировании программа описывается как последовательность действий, а в функциональном программировании представляется в виде выражения и множества функций.

В первую очередь, парадигма определяется базовой программной сущностью, в качестве которой выступают действие (императивное программирование), определение (декларативное, функциональное программирование), правило (продукционное программирование), диаграмма переходов (автоматное программирование) и др. В современной индустрии программирования очень часто парадигма программирования определяется набором инструментов программиста, а именно, языком программирования и используемыми библиотеками.

Технология (от греч. techne – искусство, мастерство, умение) – совокупность приёмов и способов получения, обработки или переработки сырья, материалов, полуфабрикатов или изделий, осуществляемых в различных отраслях, а также научное описание способов производства. Технология программирования – совокупность методов, приемов и средств для сокращения стоимости и повышения качества разработки программ, а также дисциплина, изучающая технологические процессы программирования и порядок их прохождения во времени (фазы, стадии, этапы, итерации и контрольные точки).

Понятие технологии программирования во многом сходно с трактовкой соответствующих этапов компьютерного моделирования. И чем сложнее задача, чем больше трудоёмкость создания программы, необходимой для её решения, тем большую роль играет выбор той или иной технологии программирования. В таблице 11 показано, как растёт трудоёмкость разработки программы (которая пропорциональна произведению времени создания на количество программистов) с увеличением её объёма.

Таблица 11

Характеристика трудоёмкости разработки программ

3.2Структурное и модульное программирование

Императивное программирование – это исторически первая методология программирования, которой пользовался каждый программист, программирующий на любом из «массовых» языков программирования – Бейсик, Паскаль, Си. Она ориентирована на классическую фон Неймановскую модель, остававшуюся долгое время единственной аппаратной архитектурой. Методология императивного программирования характеризуется принципом последовательного изменения состояния вычислителя пошаговым образом.

Императивное программирование наиболее пригодно для решения задач, в которых последовательное исполнение каких-либо команд является естественным. Примером здесь может служить управление современными аппаратными средствами. Поскольку практически все современные компьютеры императивны, эта методология позволяет порождать достаточно эффективный исполняемый код.

Однако, с ростом сложности задач программы становятся все более объёмными и менее читаемыми. Поэтому программирование и отладка больших программ, написанных исключительно на основе методологии императивного программирования, может затянуться на долгие годы.

Структурное программирование, являясь развитием императивной методологии, зиждется на двух основных принципах: последовательная декомпозиция алгоритма решения задачи и использование структурного кодирования. Идея структурного программирования заключается в том, что структура программы должна отражать структуру решаемой задачи, чтобы алгоритм решения был ясно виден из текста программы.

Последовательная декомпозиция алгоритма решения задачи представляет собой так называемое нисходящее проектирование («сверху вниз») и предполагает разложение общей функции обработки данных на более простые функциональные элементы, подзадачи, каждая из которых также разбивается на более детальные до тех пор, пока алгоритм решения всей задачи не будет реализован в терминах языка программирования.

Структурное кодирование заключается в использовании только трех основных управляющих алгоритмических конструкций, каждая из которых имеет по одному входу и выходу, и их суперпозиции. Оператор безусловного перехода (GOTO) в структурном программировании не используется, так как он порождает трудно отслеживаемые при отладке связи.

С целью уменьшения сложности разработки программного обеспечения в технологии структурного программирования вводится понятие подпрограммы (программы в программе) – набора операторов, выполняющих нужное действие и не зависящих от других частей программы. Подпрограммы бывают двух видов – процедуры и функции. Процедура выполняет группу операторов (над некоторыми операндами), а функция, кроме того, возвращает (то есть передаёт обратно) в точку вызова вычисленное значение определённого типа.

Данные передаются подпрограмме в виде параметров или аргументов. Параметры, которые указываются в тексте заголовка, называются формальными. Они нужны только для формального описания тела подпрограммы. При выполнении программы, в момент вызова подпрограммы, подставляются конкретные значения (или ссылки на значения – переменные) – фактические параметры (см. , в котором происходит слияние двух строк "qwe" и "asd").