Як правило, Mathcad-документи мають структуру, що складається з трьох частин - введення вихідних даних, розрахунок і виведення відповіді. Ці частини нерідко виділяють у три області - Areas, в яких можливі сепаратні дії - захист від редагування (Lock-Unlock) та / або приховування (Collapse-Expand).
Структура реального документа, як правило, не має чітких меж між цими трьома областями.
Якщо область розрахунку займає кілька сторінок, то при налагодженні її «зачиняють» (команда Collapse) для того, щоб одночасно бачити вихідні дані та результат. Можна розбити розрахунок на кілька областей і відкривати їх по черзі. При бажанні в області можна створити нову область і вибудувати розрахунок за ієрархією (недокументовані прийом).
Користувач може змінити значення змінних а і / або b і вважати результат - значення змінної с, яка дорівнює сумі а і b. Користувач може також ускладнити і розвинути цей документ - ввести нові змінні і формули, побудувати графіки і т.д. і т.п. Але це буде вже не користувач, а розробник (технологія MAS чітко ділить людей на ці дві категорії). Перший етап підготовки документу та публікації на MAS - це виділення операторів присвоювання (не тільки оператори: = або ≡ (глобальне присвоювання), але і так звані Controls, введені в Mathcad 2001), через які майбутній Інтернет-користувач може міняти початкові дані. Ці оператори присвоювання повинні бути замінені на так звані WebControls - «мережеві елементи інтерфейсу» (рис. 2.2), з аналогами яких читач вже давно знайомий, вводячи інформацію з різних Інтернет-запитам або запускаючи програми, створені за допомогою Visual Basic або Visual С або просто форматуючи текст у Word.
WebControls
WebControls є не у будь-якої версії Mathcad, а тільки у Mathcad 11.1 Enterprise Edition (і вище; у автора на комп'ютері стоїть Mathcad 11.2а - з диска була встановлена версія 11.0, а «латочка» 2а була «завантажена» з сайту http:// www.mathcad.com / download).
WebControls відрізняються від своїх немережевих аналогів (Controls - див. їх список над словом WebControl в центрі рис. 2.2, а також панель правіше слова Go) головним чином тим, що для функціонування WebControls не треба писати або редагувати програми на мовах, що підтримують технологію Active Scripting (JScript і VBScript - див. рис. 2.15). Такі програми в мережі небажані, тому що через них в основному переносяться комп'ютерні віруси. Через це багато розробників не вставляють в свої програми Controls, а як і раніше використовують тільки оператори: = або ≡. У середовищі Mathcad 2001i з'явилася можливість фіксації таких «скриптів» у відкривається документі, як це робиться в середовищі Word або Excel. З цієї причини можна рекомендувати вставляти WebControls не тільки в Mathcad-документи, що готуються до відкриття в мережі, але і в звичайні, немережеві. Варто тільки пам'ятати, що Mathcad-документ з WebControls може працювати тільки в середовищі Mathcad 11.2 Enterprise Edition - у самої останньої (лютий 2004) і найдорожчої версії цього обчислювального пакету.
Документ після підготовки і публікації на MAS повинен виглядати так.
При відкритті цього документа на MAS лінії та коментарі, що відзначають межі областей, не буде видно. Але при необхідності їх можна прописати коментарем - ланцюжком тире, наприклад, щоб майбутній користувач розрахункового документа, знав, що тут знаходиться виділена область. Доцільно таким коментарем позначати приховану область, де захований розрахунок
Межі областей, маркованих нами як «Вихідні дані», «Розрахунок» і «Висновок відповіді», як уже зазначено, на MAS не будуть видні. Можна «зачинити» область «Розрахунок» і оператор з: = a + b не буде видно. Це дуже важливо - розробник може приховати від користувача частина Mathcad-документа, опублікованого в мережі, надаючи можливість тільки рахунки. А можна, навпаки, відкрити і виділити кольором найбільш цікаві та важливі частини розрахунку, наприклад, для перевірки як самої методики розрахунків так і вихідних даних. До речі, про перевірку. Якщо в нашому прикладі на рис. 2.1 та 2.3 змінні а та / або b можуть приймати значення тільки в обговорених інтервалах (0
Назва «Text box» не зовсім правильне. Через цей елемент інтерфейсу можна вводити не тільки (і не стільки) текстові константи, але і числа - прості (як на рис. 2.3), так і комплексні (-5 +3 i, наприклад). При цьому доводиться спиратися на стару (DOS-івську) запис формату чисел: не 103, а Е3 (е3). Якщо введений рядок символів не «схожа» на число, то вона сприймається як текст. У немережевому аналогу текстового віконця будь-яка ланцюжок символів сприймається як текст, який потрібно було конвертувати в число функцією num2str з групи вбудованих функції «String».
У перших трьох випадках введена інформація сприймається як числова константа (число - просте чи комплексне), а в четвертому - як текстова константа (ланцюжок символів в лапках).
Автором спільно з Томом Гудманом (Tom Gudman - tom_gutman@compuserve.com) розроблена методика введення через текстове віконце (так і хочеться сказати «вушко голки») масивів (векторів і матриць), а також функцій користувача.
Перший оператор if в програмі вибирає з введеного рядка цифри 0 ... 9 або (булевої оператор або V) крапку з мінусом
Ланцюжок символів, введена в текстове віконце, перетворюється у вектор за допомогою користувацької функції Str2VMat. При цьому роздільниками чисел у текстовому віконці можуть бути будь-які символи, відмінні від 0 ... 9, крапки (десятковий роздільник) і знака «мінус». У нашому випадку роздільниками чисел служать прогалини.
Матрицю можна ввести порядково або по стовпцях, кілька ускладнивши метод, показаний на рис. 2.5, - вводячи окремі рядки. Але якщо матриця квадратна і довільного розміру, то можна ввести її у вигляді вектора розміром n2, а потім «упакувати» в квадратну матрицю.
Таким же чином можна ввести і неквадратні матрицю, обумовивши число рядків і стовпців в ній.
Частково вирішена і проблема введення через текстове віконце функції користувача. Сам алгоритм перекладу тексту в формулу досить громіздкий (його можна завантажити тут), і на рис. 2.7 не показаний - захований в захлопнутися області (пояснення щодо введення функцій через текстове віконце). Цей же алгоритм може бути використаний і для введення значення змінної не константою (1.25, наприклад), а арифметичним виразом (45/12 +11), що включає і раніше введені і вбудовані змінні (PI / 4 * d ^ 2, наприклад). Якщо необхідно, щоб у користувача функції аргументи були зібрані у вектор, то вдаються до додаткового оператору f (X): = f (X0, X1 ,...). Так, наприклад, реалізований розрахунок глобального мінімуму за генетичним алгоритмом - див http://twt.mpei.ac.ru/MAS/Worksheets/Minimum.mcd.
Частковість цього рішення в тому, що до даної функції не можна застосувати символьну математику і використовувати в ній змінні, задані раніше, хоча список аргументів функції y можна змінювати і розширювати (див. приклад за адресою http://twt.mpei.ac.ru/ mas / worksheets / Fit_f_x_a_b_c.mcd / Fit_f_x_a_b_c.mcd).
Приклад роботи з функцією, введеної через текстове віконце http://twt.mpei.ac.ru/mas/worksheets/F_X_Y_Plot.mcd.
Дуже корисною особливістю Mathcad є його робота з фізичними величинами.
Дуже часто одиниці вимірювання в розрахунках фігурують лише як коментарі, а не множники, що спрощують і контролюючі сам розрахунок. Це пов'язано з тим, що: 1) багато вбудовані функції Mathcad не пристосовані до роботи з розмірними аргументами (див. статтю з цього приводу - http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/Unit_MC_MP/Unit_MC_MP.htm), 2 ) масиви (вектора і матриці) Mathcad можуть зберігати тільки безрозмірні величини або величини, однієї фізичної величини - довжина, тиск і т.д. і 3) в розрахунках фігурують так звані емпіричні формули - формули, де змінні зв'язані з конкретними одиницями вимірювань, а не з фізичними величинами. Якщо одиниця виміру (мг / л, наприклад) фігурує в розрахунку не як змінна, а як коментар, то рекомендується вставляти її в розрахунок, як одиничний коефіцієнт, завершальний оператор виведення числового значення - мг / л: = 1 C = 25 ■ ← мг / л. У цьому випадку одиниця виміру стане «плаваючою» - буде переміщатися залишатися на потрібному місці при зміні довжини виведеного числа (див. приклад http://twt.mpei.ac.ru/mas/worksheets/Comp_procent.mcd).
Якщо число варіантів введення інформації обмежена, то можна (потрібно) її вводити не через текстове віконце (через клавіатуру), а через вибір із запропонованого списку (мишкою). Ми це вже робили, просячи користувача не набирати одиницю довжини на клавіатурі, а вибрати її з трьох варіантів - m, mm і cm. Якщо у списку всього дві позиції (так чи ні - альтернативний питання), то зазвичай використовують «галочку», три і більше - радіокнопки і / або список. Список відрізняється від радіокнопок лише тим, що в списку частина позицій може бути прихована і виведена на екран прокруткою. (Якщо ж із списку потрібно вибрати не одну, а кілька позицій, то його замінюють на групу галочок - див. приклад http://twt.mpei.ac.ru/mas/worksheets/Tests/Test_Cone.mcd). У принципі, галочки більш універсальний інструмент, ніж радіокнопки, хоча вимагають більш складного програмування. У радіокнопка завжди повинна бути активована одна з кнопок, і цим як би користувачеві підказується одне з рішень, яке може бути і помилковим. Галочки ж можуть бути всі порожніми, що залишає користувачеві повну свободу вибору. Крім того, відстань між галочками може бути будь-яким і розташовані вони на аркуші можуть у будь-якому порядку, а не лише вертикально як радіокнопки. Додатково можна запрограмувати так, що галочки будуть перемішуватися перед кожним зверненням до документа. Це також буде виключати будь-яке перевагу при виборі варіанта. Вибраних позицій у групі галочок може бути більше ніж однієї, що може бути задумано розробником при створенні даної розрахункової або перевірочної методики.
Через діалогове вікно користувач може змінити ширину самого текстового віконця і / або максимальну довжину тексту, що вводиться. При цьому підкреслюється, що натискання на клавішу Enter буде сигналом на передачу змінених даних на MAS. Повторюємо, кнопка «Перерахувати може бути зайвою. Але в цьому випадку не буде зайвим вставити в документ відповідний коментар. Інакше користувач може не дочекатися відповіді - глобус у верхньому правому куті браузера не буде крутитися.
У діалоговому вікні форматування галочки (рис. 2.12) є власна «галочка», «постановка» якої творцем MAS-додатки буде означати, що зміна в «галочці», поставленої в самому Mathcad-документі, буде відразу передаватися на MAS. Такі ж галочки є і в діалогових вікнах форматування радіокнопок.
У діалоговому вікні списку є віконце (правий верхній кут), що фіксує кількість елементів, які будуть одночасно показані в списку. Якщо це число менше кількості елементів у списку, то вони будуть показані з прокруткою. У «радіокнопка» завжди показані всі елементи (кнопки). У цьому, як ми вже зазначили, і складається єдина відмінність списку від радіокнопок.
Увага! Елементи управління інтерфейсом «Список» і «радіокнопки» можуть працювати неправильно, якщо в них введено деякі спецсимволи - символ градусів (°), наприклад. Це відноситься (на жаль) і до букв кирилиці.
Програма (макрос), вшита в Mathcad-документ, як зазначено вище, і була причиною відмови від Controls і переходу до WebControls. Через це в списку WebControls не виявилося такого зручного елемента інтерфейсу як «бігунок» (Slider). Зате мережеві радіокнопки влаштовані більш правильно, ніж їх немережеві аналоги. У немережевих елементах інтерфейсу немає радіокнопок, а є радіокнопка. А це помилка - радіокнопок може бути три і більше, але ніяк не одна чи дві.
«Бегунок» зручний тим, що він дозволяє мишкою виставити потрібне значення змінної в заданому діапазоні і з заданою розмірністю. Але бігунок можна зімітувати, відформатувавши певним чином список - залишивши у вікні лише один елемент, а в таблиці форматування (Name - Value: записавши потрібну кількість дискретних значень, що привласнюється змінної: 0.1, 0.11, 0.12 ... 0.2.
Висота випадаючого списку не повинна перевищувати висоту екрана дисплея. В іншому випадку працювати з таким списком стає незручно і його доводиться замінювати на текстове віконце. Правіше згорнутого списку можна вказати, що в ньому буде розкрито: діапазон і крок дискретних значень. Якщо вводяться тексти, то їх слід відсортувати за алфавітом.
В ідеалі можна (і потрібно!) Так спроектувати інтерфейс для користувача MAS, що він не буде торкатися клавіатури, а буде працювати тільки з мишкою.
Ми говорили про те, що в мережевому Mathcad-документі, може і не бути кнопки Submit. Але в документ можна вставити і кілька таких кнопок, якщо документ об'ємний і вихідні дані потрібно міняти в різних місцях. У цьому випадку такі місця потрібно «відзначати» такий кнопкою Submit (приклад з двома такими кнопками зображений на рис. 2.18). Хорошим рішенням буде розбивка розрахунку на окремі блоки, закінчення яких фіксується кнопкою Submit. Розрахунки щодо подальшого блоку будуть заблоковані до тих пір, поки користувач не введе потрібні вихідні дані в попередніх блоках, не перевірить правильність рішення й не натисне чергову клавішу Submit.
Ті, хто проектував інтерфейс користувача на мовах програмування (Visual C, Visual Basic, Delphi та ін), відзначать, що інтерфейс MAS досить мізерний. Ми вже відзначали, що там немає Combo box - віконця, який поєднує текстове віконце і список. Не передбачена можливість «гасіння» деяких елементів інтерфейсу, якщо яка-небудь мінлива приймає певне значення (часткове вирішення цієї проблеми http://twt.mpei.ac.ru/MAS/Worksheets/Smart_Input.mcd) і т.д. Але тут потрібно брати до уваги, що WebControls - це не розробка MathSoft, а стандартні засоби передачі даних в Інтернет, які поки не дуже багаті. Це якісь заготовки (напівфабрикати), які можна доопрацювати.
Можна скомбінувати текстове віконце і список, і отримати Combo box. Таке комбіноване віконце, що поєднує текстове віконце і список, задіяно в документі за адресою http://twt.mpei.ac.ru/mas/worksheets/VPU_4_1.mcd - користувач має можливість вибрати значення діаметра фільтра зі списку (1.0, 1.5, 2.0 , 2.6, 3.0 та 3.4 м) або ввести своє значення.
Про коментарях
Всі знають, що, складаючи Mathcad-документ, потрібно не лінуватися - не скупитися на коментарі: текстові та графічні вставки, які не впливають на сам розрахунок, але допомагають у ньому розібратися не тільки іншій людині, а й самому розробнику.
Це правило вимагає істотної корекції при підготовці Mathcad-документа до роботи в мережі. Справа в тому, що об'ємний документ з великими графічними вставками буде «гальмуватися» у мережі. Тому основні коментарі (історія створення документа, його докладний опис, інструкція по роботі тощо) доцільно помістити в окремий (не Mathcad) документ (в html-файл, створений в Word'е, наприклад), а в самому Mathcad-документі помістити тільки мінімум коментарів і посилання на «великі», додаткові коментарі, які відкриваються в окремому вікні браузера. З цієї ж причини не рекомендується перевантажувати Mathcad-документ складними графіками. З іншого боку, слід пам'ятати, що в Mathcad-документі, відкритому на MAS, немає можливості мишкою обертати тривимірний графік, наприклад. Тому слід дублювати такий графік у різних ракурсах. Інше рішення: можна запитувати кути орієнтації графіка навколо осей і робити перерахунки перед виведенням тривимірного графіка на дисплей - див. приклад на сайті http://twt.mpei.ac.ru/mas/worksheets/3D_Plot_Rotate.mcd.
Слід зазначити, що технологія MAS, надаючи користувачеві можливість доступу до операторів і функцій Mathcad, відсікає він нього команди меню.
Публікуючи документ в Інтернеті, слід думати і про його багатомовності. Для цього, по-перше, всі коментарі можна продублювати на декількох мовах - російською, англійською і т.д. Є й інше рішення - давати користувачу можливість вибору мови.
Якщо користувача англійська мова (умовчання) не влаштовує, то він може перед початком розрахунку вибрати із списку інший і натиснути на клавішу Choose. Документ повернеться з коментарями на обраною мовою. Оператори, які виведуть відповідь, варто відзначити кольором. Іншим кольором можна виділити WebControls, через які змінюються вихідні дані.
Різномовні коментарі вводяться у вектор, елементи якого виводяться на дисплей залежно від вибраної мови (перша мова - перший елемент, друга мова - другий елемент і т.д.). Є й третє рішення - дати можливість користувачу відкривати кілька варіантів одного розрахунку (кілька файлів) з коментарями і змінними (Vinput і Vвх, наприклад) на різних мовах. Так побудовані документи http://twt.mpei.ac.ru/mas/worksheets/Tests/Test_Cone.mcd і http://twt.mpei.ac.ru/mas/worksheets/Tests/Test_Cone_Eng.mcd, наприклад.
І останнє. При відкритті MAS-додатків в Інтернеті можуть виникати проблеми з показом літер кирилиці не тільки в WebControls, але і в простих текстових коментарях Mathcad-документів. Тому можна рекомендувати замінювати текстові коментарі іменами змінних, де спецсимволи вставлені після взяття акорду «Ctrl + Shift + j», пам'ятаючи про те, що їх має бути мінімальна кількість (див. вище). Тут буде одне обмеження - не можна використовувати точку, тому що вона стає невидимою і виділяє наступну частину імені змінної в нижній індекс Vвх, наприклад.
Про вставках інших програм
У Mathcad-документ можна впровадити фрагменти Excel, MatLab, LabView і обмінюватися даними з цими програмами. Excel, наприклад, часто впроваджують, щоб зручніше було вводити і виводити таблиці (вектора і матриці) або задіяти специфічні функції електронних таблиць.
Список залежить від програм, які встановлені на комп'ютері. Mathcad-документ з «чужепрограммнимі» вставками можна розміщувати на MAS тільки після рішення ліцензійних питань з розробниками відповідних програм. Адже програми купувалися для використання тільки на робочій станції, а не для відкриття в Інтернеті. Якщо взагалі купувалися.
У Mathcad-документі, підготовленому для публікації в мережі, можуть бути зроблені Mathcad-вставки, що дублюють деякі фрагменти розрахунків. Справа в тому, що часто у графіка можуть перебувати оператори глобального присвоювання змінним, значення яких «закидають» у початок розрахунку. Глобальне присвоювання, на жаль, неможливо в Controls і WebControls. У цьому випадку доводиться частина Mathcad-документа дублювати і приховувати цей дубль у захлопнутися області.
Про імена змінних і функцій
При підготовці Mathcad-документа до публікації в мережі може виявитися так, що ім'я змінної або функції, нормально працює в середовищі Mathcad, дає збій при відкритті цього документа в мережі. Зазвичай це трапляється, якщо використовуються російські літери в іменах. Взагалі-то в іменах об'єктів програмування російські літери небажані не тільки в «працюють» іменах змінних, функцій, файлів і т.д., але навіть і в коментарях (див. вище). Тим не менш, їх доводиться використовувати особливо в специфічних розрахунках, де ті чи інші об'єкти вже давно отримали російські імена і яким користувачі звикли. У багатьох цих змінних є латинські аналоги, але у деяких немає. Якщо російські літери необхідні у формулах, то можна порадити прийом нівілірованія «руськості» цих змінних. Автор зауважив, що, наприклад, змінні год (година), мг-екв (міліграм-еквівалент) і деякі інші - Ц. баз (базова ціна, де баз - це нижній текстовий індекс) при відкритті Mathcad-документ в мережі дають збій - змінні «червоніють» з повідомленням про помилку "Мінлива або функція не визначена». «Підлікувати» такі змінні можна, поставивши першим їх символом пробіл. Вид змінної не зміниться (вона тільки трохи зсунеться вправо), а розрахунок відновиться. «Лікувати» змінні також можна заміною (підправлення) їх імені через команду Edit / Replace, проставивши галочку у слова Math в діалоговому вікні налаштування заміни.
Слід пам'ятати, що Mathcad по-справжньому підтримує тільки латинські і грецькі літери. Наші хитрості, пов'язані з «лікуванням» почервонілих імен змінних, що містять спецсимволи, (пробіл на початку імені) не є документованим. Отже можна чекати, що в новій версії Mathcad даний прийом не буде працювати. Якщо все ж таки без російських букв не обійтися, то можна порекомендувати накривати латинські «погані» назви картинкою з російськими символами - див. пораду 214 з книги «Поради користувачам Mathcad». Приклад спеціальних змінних - http://twt.mpei.ac.ru/mas/worksheets/Spec_Var.mcd.
Проблема об'ємних вихідних даних (Suggested solution for a large volume input data)
При роботі з Mathcad-документом, відкритим в мережі на MAS або в самій оболонці Mathcad, може виникнути проблема введення великого змінюється масиву даних (приклад за адресою http://twt.mpei.ac.ru/mas/worksheets/Exp_Steam_K_300_240_LMZ.mcd, де користувач повинен переглянути і при необхідності змінити значення в декількох десятках текстових віконцях, перш ніж натиснути на кнопку Recalculate). Введення таких даних через звичайні (Web) Controls (текстові віконця) дуже трудомістка і незручний. При роботі поза мережею (в самій оболонці Mathcad) ця проблема зазвичай вирішується записом вихідних даних файлом на диск і зчитуванням їх в масиви Mathcad (функція READPRN та ін.) При роботі з MAS така технологія скрутна, але можна рекомендувати іншу. Користувач перед тим, як працювати з МАS, в електронних таблицях, наприклад, готує нові вихідні дані.
Після того, як дані готові (це можуть бути підправлені дані попереднього сеансу зв'язку з MAS, наприклад, що зберігаються в архіві користувача), вони простим копіюванням (Ctrl + Insert - Shift + Insert) переносяться в «довге» текстове віконце Mathcad-документа, відкритого в мережі-в одне віконце або декілька, якщо довжина копійованої ланцюжка символів перевищує 256 знаків. Після цього натискається кнопка Submit (або клавіша Enter) і розрахунок ведеться з новими вихідними даними. Якщо відповідь також об'ємний, то можна порекомендувати виводити його не окремими скалярними величинами, а таблицею, яку також можна скопіювати з мережевого Mathcad-документа - перенести до документа користувача для подальшого аналізу та обробки. При цьому слід пам'ятати, що вертикальні і горизонтальні прокручування об'ємних масивів (векторів і матриць) у мережі не працюють. Крім того, там не буде можливості розкриття складових масивів (Nested Array).
Запропоноване рішення проблеми архівації та введення в мережевій Mathcad-документ об'ємних вихідних даних у принципі, має бути вбудовано в MAS, і про це автор повідомив розробникам (див. п. 15 ст Додатку «Зміст MAS ...»). У багатьох немережевих розрахункових програмах - додатках Windows в меню File є спеціальні команди (New [Project], Open [Project] і Save [Project]), що дозволяють працювати з архівом вихідних даних, де ці команди показані (меню і діалогові вікна однієї програми Windows -програми з ім'ям розрахунку водопідготовчої установки, де дані по окремих проектах (сеансів роботи з програмою) зберігаються на диску в файлах з іменами Sample1.rod, Sample2.rod, ... Sample8.rod).
Готуючи Mathcad-документ для публікації в мережі, потрібно вирішити питання про стартові значеннях вихідних даних. Як правило, розробник мережевого розрахунку, продовжуючи традицію Mathcad з його основним оператором інтерфейсу «:=», будує документ так, що в розрахунку дані якісь типові вихідні дані, які користувач може (але не зобов'язаний!) Змінити, відредагувати. З одного боку, це зручно - можна відразу переглянути розрахунок, нічого в ньому не змінюючи або міняючи окремі дані. З іншого боку, це загрожує і помилками, пов'язаними з тим, що користувач може десь не змінити потрібні дані і отримати неправильну відповідь. Тому можна рекомендувати записувати в текстове віконце, наприклад, не стартове (типове) значення, а прочерк («-»), блокуючий розрахунок і вимагає тим самим від користувача обов'язкового введення потрібних вихідних даних. З цієї ж причини можна рекомендувати використовувати групу «галочок», а не список або радіоточки при організації вибору варіанта вихідних даних.