Материал: Программирование на языке С#

Из вещей, включенных в спецификацию языка, но не являющихся чисто "программистскими" необходимо отметить возможность использование комментариев в формате XML. Если комментарии отвечают специально описанной стркутуре, компилятор по ним может сгенерировать единый XML-файл документации.

Но C# внес и свои уникальные черты, которые уже были упомянуты - это события, индексаторы, аттрибуты и делагаты. Все эти элементы будут обсуждены в следующих частях, сейчас лишь отмечу, что они предоставляют собой очень полезные возможности, которые не останутся невостребованными.

1.3 Использование языка

В этой части будут рассмотрены более практические аспекты использования C#. Компиляция, отладка и тому подобные вопросы. Начнем с компиляции:

Переходя к более подробному знакомству с C#, традиционно рассмотрим программу "Hello, world": using System;

class Hello{void Main() {.WriteLine("hello, world");

}

}

Поместите эту программу в файл hello.cs и скомпилируйте ее командой csc hello.cs

Так выглядит вызов компилятора в простейшем случае. Далее мы приведем полный список параметров компилятора. При вызове компилятора убедитесь, что у вас прописан путь csc.exe - C Sharp Compiler

В результате вы получите файл hello.exe, запустив который, вы увидите надпись "hello, world".

Метод Main - это точка входа в программу. С него начинается выполнение (те, кто знаком с C++ или Java) понимают, о чем идет речь. Этот метод обязательно должен быть статическим. Далее в нашем примере используется метод WriteLine из класса System.Console. Этот метод отправляет строку на стандартный вывод.

Вы можете также создавать библиотеки классов - dll-сборки, которые могут использоваться другими приложениями. Для этого нужно указать /target:library в опциях компилятора

Если компилятор обнаружит ошибки в программе, он выдаст соответствующее сообщение и остановит процесс компиляции. Также он может выдать предупреждения - если он обнаружит код, который, строго говоря, правильный, но имеет подозрения на ошибку. К таким предупреждениям стоит прислушиваться.

Вообще, компилятор C# имеет множество возможностей, узнать о которых можно из слеующей таблицы. В ней описаны все опции командной строки компилятора CSC:

Выходные файлы/out:<file> Имя выходного файла (если не указано - производное от имени первого исходного файла)

/target:exe Скомпилировать консольный запускаемый файл (по умолчанию) (Краткая форма: /t:exe)

/target:winexe Скомпилировать запускаемый файл Windows (Краткая форма: /t:winexe)

/target:library Скомпилировать в библиотеку DLL (Краткая форма: /t:library)

/target:module Скомпилировать модуль, который может быть добавлен в другую конструкцию (Краткая форма: /t:module)

* Примечание: Модуль и библиотека имеют одинаковые расширения (DLL), но несмотря на это, они представляют из себя разные вещи. Библиотека - это классическая библиотека DLL. Модуль - это файл откомпилированный без создания конструкции (assembly). В дальнейшем вы можете добавить модуль в любую другую конструкцию при компиляции (с помощью опции /addmodule). /nooutput[+|-] Только проверять ошибки в коде; не создавать запускаемый файл

/define:<список символов> Определяет директивы препроцессора (Краткая форма: /d)

Написание csc /define:mark1 MyApp.cs равносильно наличию в файле строки

#define mark1

/doc:<file> Создать XML файл документации

Входные файлы/recurse:<маска> Включить все файлы, удовлетворяющие маске.

/main:<тип> Обозначить класс, содержащий точку входа в программу (все остальные будут игнорироваться) (Краткая форма: /m)

/reference:<список файлов> Включить метаданные из указанных файлов конструкций (Краткая форма: /r)

* Примечание: все данные, помеченные как public, из указаных файлов конструкций будут включены в данную конструкцию. Если файл не содержит объявления конструкции, то метаданные из него могут быть включены с помощью /addmodule./addmodule:<список файлов> Включить указанные модули в сборку

Ресурсы/win32res:<file> Добавляет файл ресурсов Win32(.res) в выходной файл

/win32icon:<file> Добавляет иконку в выходной файл

/resource:<resinfo> Включает .NET ресурс (Краткая форма: /res)

* Примечание: resinfo являет собой следующую последовательность: filename[,identifier[,mimetype]], где filename - имя файла ресурса, identifier - логическое имя ресурса (используется для его загрузки), mimetype - медиа тип ресурса (обычно отсутствует). /linkresource:<resinfo> Создает ссылку на ресурсный файл в данной сборке (не включая его в выходной файл)(Краткая форма: /linkres)

Создание кода/debug[+|-] Создавать информацию отладки.

/debug:{full|pdbonly} Указание типа отладки ('full' - по умолчанию, позволяет прикреплять отладчик к запускаемой программе)

/optimize[+|-] Запускать оптимизацию (Краткая форма: /o)

/incremental[+|-] Запускать компиляцию только измененных частей кода(Краткая форма: /incr)

Ошибки и предупреждения /warnaserror[+|-] Относиться к предупреждениям, как к ошибкам

/warn:<n> Установить уровень предупреждений (0-4) (Краткая форма: /w)

/nowarn:<список предупреждений> Исключить указанные предупреждения

* Примечание: список предупреждений - последовательность их номеров num1[,num2[...]]

Язык/checked[+|-] Выполнять проверки на переполнения и опустошения

/unsafe[+|-] Допускать unsafe код (unsafe код - небезопасный код, он будет обсужден в дополнительных главах)

Разное@<file> Прочтение команд и опций компилятора из файла

/help Показывает информацию о использовании (Краткая форма: /?)

/nologo Не показывать копирайт при компиляции

Дополнительно/baseaddress:<address> Базовый адрес для создаваемой библиотеки

/bugreport:<file> Создавать файл отчета об ошибках

/codepage:<n> Указать таблицу символов, для использования во время открытия исходного текста

/fullpaths Компилятор будет указывать полные имена файлов

/nostdlib[+|-] Не допускать включения стандартной библиотеки (mscorlib.dll). В этой библиотеке хранятся все основные классы .NET Framework.

2. Проектирование вычислительной системы транспортной логистики

.1 Логистика

Логистика - стратегическое управление (менеджмент) материальными потоками в процессе закупки, снабжения, перевозки и хранения материалов, деталей и готового инвентаря (техники и проч.). Понятие включает в себя также управление соответствующими потоками информации, а также финансовыми потоками.

Логистика направлена на оптимизацию издержек и рационализацию процесса производства, сбыта и сопутствующего сервиса как в рамках одного предприятия, так и для группы предприятий. В зависимости от специфики деятельности компании применяются различные логистические системы.

Понятие логистики включает в себя множество поддисциплин: закупочная, транспортная, складская, производственная, информационная логистика и другие [19].

В рамках данной дипломной работы будет рассматриваться транспортная логистика.

Транспортная логистика

Транспортная логистика - это система по организации доставки, а именно по перемещению каких-либо материальных предметов, веществ и пр. из одной точки в другую по оптимальному маршруту. Одно из основополагающих направлений науки об управлении информационными и материальными потоками в процессе движения товаров.

Оптимальным считается маршрут, по которому возможно доставить логистический объект, в кратчайшие сроки (или предусмотренные сроки) с минимальными затратами, а также с минимальным вредом для объекта доставки.

Вредом для объекта доставки считается негативное воздействие на логистический объект как со стороны внешних факторов (условия перевозки), так и со стороны временного фактора при доставке объектов, подпадающих под данную категорию.

Перечислим основные задачи, которые стоят перед транспортной логистикой [20]:

. Выбор типа транспортного средства.

. Выбор вида транспортного средства.

. Совместное планирование транспортных процессов со складскими и производственными операциями.

. Совместное планирование транспортных процессов на различных видах транспорта.

. Обеспечение технологического единства транспортно-складского процесса.

. Определение рациональных маршрутов поставки.

Все они (кроме подзадач связанных со складскими операциями) будут затронуты в данном исследовании.

Подходы к решению задачи

Исследование операций - дисциплина, занимающаяся разработкой и применением методов нахождения оптимальных решений на основе математического моделирования, статистического моделирования и различных эвристических подходов в различных областях человеческой деятельности. Иногда используется название математические методы исследования операций.

Когда мы говорим об оптимальности решения всегда необходимо определять набор признаков, по которым данное решение будет предпочтительнее других. В свою очередь цель исследования операций - предварительное количественное обоснование оптимальных решений.

Характерная особенность исследования операций - системный подход к поставленной проблеме и анализ. Системный подход является главным методологическим принципом исследования операций. Он заключается в следующем. Любая задача, которая решается, должна рассматриваться с точки зрения влияния на критерии функционирования системы в целом. Для исследования операций характерно то, что при решении каждой проблемы могут возникать новые задачи. Важной особенностью исследования операций есть стремление найти оптимальное решение поставленной задачи (принцип "оптимальности"). Однако на практике такое решение найти невозможно по таким причинам [2] [23]:

. отсутствие методов, дающих возможность найти глобально оптимальное решение задачи

. ограниченность существующих ресурсов (к примеру, ограниченность машинного времени ЭВМ), что делает невозможным реализацию точных методов оптимизации.

В таких случаях ограничиваются поиском не оптимальных, а достаточно хороших, с точки зрения практики, решений. Приходится искать компромисс между эффективностью решений и затратами на их поиск. Исследование операций дает инструмент для поиска таких компромиссов.

.2 Транспортные задачи

Задача коммивояжёра

Одной из самых известных задач транспортной логистики является задача коммивояжёра.

Задача заключается в отыскании самого выгодного маршрута, проходящего через указанные города хотя бы по одному разу с последующим возвратом в исходный город. В условиях задачи указываются критерий выгодности маршрута (кратчайший, самый дешёвый, совокупный критерий и т.п.) и соответствующие матрицы расстояний, стоимости и т.п. Как правило, указывается, что маршрут должен проходить через каждый город только один раз - в таком случае выбор осуществляется среди гамильтоновых циклов.

Существует несколько частных случаев общей постановки задачи, в частности, геометрическая задача коммивояжёра (также называемая планарной или евклидовой, когда матрица расстояний отражает расстояния между точками на плоскости), треугольная задача коммивояжёра (когда на матрице стоимостей выполняется неравенство треугольника), симметричная и асимметричная задачи коммивояжёра. Также существует обобщение задачи, так называемая обобщённая задача коммивояжёра.

Общая постановка задачи, впрочем, как и большинство её частных случаев, относится к классу NP-сложных задач [11] [13].

Перечислим основные методы решения этой задачи: полный лексический перебор

случайный перебор жадные алгоритмыметод ближайшего соседа

o метод включения ближайшего города o метод самого дешёвого включения

метод минимального остовного дерева

Все эффективные (сокращающие полный перебор) методы решения задачи коммивояжёра - методы эвристические. В большинстве эвристических методов находится не самый эффективный маршрут, а приближённое решение. Зачастую востребованы так называемые any-time алгоритмы, то есть постепенно улучшающие некоторое текущее приближенное решение.

Существует также постановки, в которых задача коммивояжера становится NP-полной. Обычно такие постановки выглядят следующим

 образом: существует ли на заданном графе такой обход, что его стоимость не превышает. Часто на ней проводят обкатку новых подходов к эвристическому сокращению полного перебора.

На практике применяются различные модификации более эффективных методов: метод ветвей и границ и метод генетических алгоритмов, а также алгоритм муравьиной колонии.сложные задачи

В теории алгоритмов классом NP1 называют множество алгоритмов, время работы которых существенно зависит от размера входных данных. В то же время, если предоставить алгоритму некоторые дополнительные сведения (так называемых свидетелей решения), то он сможет достаточно быстро (за время, не превосходящее многочлена от размера данных) решить задачу. Многие задачи на графах относят к классу NP-полных задач [7].

Транспортная задача

Транспортная задача (Задача Монжа-Канторовича) - задача об оптимальном плане перевозок продукта из пунктов отправления в пункты потребления. Разработка и применение оптимальных схем грузовых потоков позволяют снизить затраты на перевозки. Транспортная задача является по теории сложности вычислений NP-сложной.

Когда суммарный объем предложений (грузов, имеющихся в пунктах отправления) не равен общему объему спроса на товары (грузы), запрашиваемые пунктами потребления, транспортная задача называется несбалансированной.

.3 Основные понятия и ограничения

В математической теории графов и информатике граф - это совокупность объектов со связями между ними.

Объекты представляются как вершины, или узлы графа, а связи - как дуги, или рёбра. Для разных областей применения виды графов могут различаться направленностью, ограничениями на количество связей и дополнительными данными о вершинах или рёбрах [16].

Граф или неориентированный граф        - это упорядоченная пара для которой выполнены следующие условия:

это множество вершин или узлов,

это множество пар (в случае неориентированного графа - неупорядоченных) вершин, называемых рёбрами.

Будем считать, что в рамках решаемой задачи будут рассматриваться только неориентированные графы, т.е. если между двумя вершинами ( и        ) существует ребро, то путь от вершины к вершине будет иметь такую же стоимость  что и путь от вершины к вершине . Это ограничение не является жёстким и может быть легко обойдено на уровне алгоритмов работы с графом.

Граф не должен содержать кратных рёбер. Будем считать, что пару вершин всегда связывает только единственное ребро. Это ограничение также не является жёстким.

Граф не должен содержать петель, т.к. петля не имеет смысла с точки зрения транспортной сети.

Граф не должен содержать изолированных вершин, т.к из вершины всегда должно выходить хотя бы одно ребро.

Граф не обязательно должен быть связным, т.к. поиск может осуществляться только внутри обособленной области связности.