Валерий Алексеевич Жарков
Справочник Жаркова по проектированию и программированию искусственного интеллекта. Том 4: Программирование на Visual Basic искусственного интеллекта

2.7. Общая методика создания анимации

Разработаем общую методику создания анимации и апробируем её на примере создания мигающего заголовка формы, точнее, создания чередующегося заголовка, когда одно название заголовка будем сменяться другим названием с заданной нами частотой (или интервалом времени). По этой методике анимационный заголовок можно встроить в любое приложение.

Для создания любой анимации необходимо ввести компонент Timer по обычной схеме: на панели инструментов Toolbox щёлкаем строку Timer (рис. 2.3); щёлкаем на форме. Ниже Form1 появляется значок с надписью Timer1 (рис. 2.9), который можно захватить мышью и перенести в другое место. Напомним, что в отличие от элементов управления компоненты располагаются вне формы и поэтому на форме в режиме выполнения не видны. В панели Properties с заголовком timer1 в свойстве Enabled вместо False выбираем True (рис. 2.10), а в свойстве Interval вместо заданных по умолчанию 100 миллисекунд задаём, например, значение 500 миллисекунд (напомним, что 1000 миллисекунд равны 1 секунде). Естественно, эти установки можно выполнить не только в панели Properties, но и в программе, например, при помощи такого кода.

Листинг 2.2. Метод для включения таймера и задания интервала времени.

Private Sub InitializeTimer()

'Включаем таймер Timer:

Timer1.Enabled = True

'Генерируем событие Tick через каждый интервал Interval:

Timer1.Interval = 500

End Sub

Теперь в режиме выполнения проекта с интервалом в эти 500 миллисекунд (или 0,5 секунды) будет генерироваться запрограммированное нами событие Tick и выполняться при помощи метода Timer1_Tick (см. ниже листинг 2.3), а именно, в данной главе будет мигать заголовок формы.

Рис. 2.9. Значок для компонента Timer.

Рис. 2.10. Панель Properties.

Следовательно, мы закончили визуальную разработку анимационного эффекта, и нам необходимо написать код программы. Для этого дважды щёлкаем значок для компонента Timer (рис. 2.9). Появляется файл Form1.vb с автоматически сгенерированным шаблоном метода, который после записи нашего кода принимает вид листинга 2.3.

Листинг 2.3. Метод для создания мигающего заголовка.

Private Sub Timer1_Tick(ByVal sender As System.Object, _

ByVal e As System.EventArgs) Handles Timer1.Tick

'Объявляем статическую переменную,

'по умолчанию равную False:

Static myText As Boolean

'Задаём чередование двух заголовков формы:

If myText Then

Me.Text = "Калькулятор (Calculator)"

Else

Me.Text = "Калькулятор с анимацией " & _

"(Calculator with animation)"

End If

'Изменяем значение myText на противоположное:

myText = Not myText

End Sub

Подробные пояснения к этому коду, а также другие варианты подобного кода даны в наших книгах [Литература].

Строим программу и запускаем на выполнение обычным образом: Build, Build Selection; Debug, Start Without Debugging. В ответ Visual Basic выполняет программу и выводит форму в режиме выполнения. На этой форме с заданной нами частотой в 500 миллисекунд (или 0,5 секунды) заголовок “Калькулятор (Calculator)” сменяется на “Калькулятор с анимацией (Calculator with animation)” (рис. 2.11), и таким образом создаётся эффект анимации.

Если на листинге 2.3 вместо слова "Калькулятор (Calculator)" записать оператор "" (т.е. удалить слово "Калькулятор (Calculator)"), то будет появляться и исчезать только второй заголовок формы "Калькулятор с анимацией (Calculator with animation)", и этот заголовок будет только мигать (без замены текста) с заданной частотой. Далее на этом калькуляторе можно выполнять описанные выше расчёты (рис. 2.11).

Рис. 2.11.

Аналогично создаётся анимация по другим вариантам, приведённым в наших книгах [Литература].

Следовательно, мы закончили разработку методики создания анимации на примере анимационного заголовка формы.

Подчеркнем, что мы разработали именно общую методику создания анимации, так как если на листинге 2.3 вместо ключевого слова Me записать значение свойства Name для какого-нибудь элемента управления (Label1, Button1 и т.д.), то мы получим эффект анимации для этого элемента управления.

Важно отметить, что на любой форме мы можем разместить несколько компонентов Timer (Таймер), каждый из которых будет создавать свой эффект анимации по разработанной в данной книге методологии.

2.8. Методика приостановки и возобновления анимации и мультипликации

В любом работающем приложении целесообразно предусмотреть возможность приостановки анимации и мультипликации (остановки изменения во времени какого-либо изображения), например, когда цель анимации достигнута, и она больше не нужна, а также предусмотреть возможность повторного запуска анимации, остановки, запуска и т.д. Можно разработать много вариантов прекращения анимации без прекращения работы всего приложения. Но все основные варианты основаны на том, что в методе для обработки какого-либо события в данном приложении вместо заданного выше значения True свойства Enabled мы должны записать значение False, например, при помощи следующей одной строки кода (которую мы уже применили в предыдущем листинге).

Листинг 2.4. Строка кода, останавливающая анимацию.

Timer1.Enabled = False

Недостаток записи только этой одной строки кода заключается в том, что после остановки анимации мы не сможем запустить её вновь. Чтобы возобновить анимацию, мы должны в обработчик события записать другую строку кода:

Листинг 2.5. Строка кода, возобновляющая анимацию.

Timer1.Enabled = True

Теперь объединим эти две последние строки кода в обработчике события с целью приостановки и возобновления анимации после каждого щелчка, например, кнопки. Для этого в режиме проектирования Form1 стандартно (как описано выше) вводим новую кнопку, в свойстве Text записываем &Stop/Start Animation и дважды щёлкаем по этой кнопке. Появляется файл Form1.vb с автоматически сгенерированным шаблоном метода, выше которого объявляем булеву переменную, а в шаблон записываем код, как показано на следующем листинге.

Листинг 2.6. Код для приостановки и возобновления анимации. Вариант 1.

'Объявляем булеву переменную OffOn и задаём ей значение False:

Dim OffOn As Boolean '= False по умолчанию.

Private Sub Button2_Click(ByVal sender As System.Object, _

ByVal e As System.EventArgs) Handles Button2.Click

'Задаём чередование остановки и возобновления анимации

'после каждого щелчка кнопки Button:

If (OffOn = False) Then

'Останавливаем анимацию:

Timer1.Enabled = False

'Изменяем значение OffOn на противоположное:

OffOn = True

Else

'Возобновляем анимацию:

Timer1.Enabled = True

'Изменяем значение OffOn на противоположное:

OffOn = False

End If

End Sub

Этот листинг можно записать короче:

Листинг 2.7. Код для приостановки и возобновления анимации. Вариант 2.

'Объявляем булеву переменную OffOn и задаём ей значение True:

Dim OffOn As Boolean = True

Private Sub Button2_Click(ByVal sender As System.Object, _

ByVal e As System.EventArgs) Handles Button2.Click

OffOn = Not OffOn

Timer1.Enabled = OffOn

End Sub

Для проверки реализации алгоритма запускаем программу, например, так: Ctrl+F5. В ответ Visual Basic выполняет программу и выводит форму в режиме выполнения.

На этой форме с заданной нами частотой в 500 миллисекунд (или 0,5 секунды) заголовок “Калькулятор (Calculator)” сменяется на “Калькулятор с анимацией (Calculator with animation)” (рис. 2.11), и таким образом создаётся эффект анимации.

Анимация прекращается и возобновляется поочерёдно после каждого щелчка кнопки (рис. 2.12). Так как в свойстве Text мы записали &Stop/Start Animation с символом &, то первая буква S подчёркнута, и, следовательно, эту кнопку можно нажать не только мышью, но и комбинацией клавиш Alt+s.

Аналогично можно разработать другие варианты анимации с одним или несколькими компонентами Timer (Таймер) на любой форме, а также другие варианты приостановки и возобновления анимации и мультипликации, как будет показано далее.

Рис. 2.12.

2.9. Методика подачи звукового сигнала

Целесообразно, чтобы в работающем приложении эффекты анимации и мультипликации сопровождались звуковыми эффектами, и самым простым из них является подача звукового сигнала. Подача звукового сигнала основана на том, что в процедуру по обработке какого-либо события в данном приложении мы записываем стандартную функцию Beep().

Если мы запишем эту функцию Beep() в процедуру для обработки события Tick таймера, то звуковой сигнал будет периодически создаваться согласно генерируемому событию Tick с заданным нами интервалом времени Interval. Если мы хотим ограничить число звуковых сигналов величиной N, то выше процедуры объявляем и задаём (инициализируем, приравнивая, например, 10) эту переменную N:

Dim N As Integer = 10

а в самой процедуре организовываем цикл по статической переменной i:

Static i As Integer

i = i + 1

If i <= N Then

Beep()

End If

В дальнейшем мы разработаем программы для подачи звукового сигнала в различные моменты анимации, например, в момент каждого удара вечно прыгающего мяча о преграду (внутри которой прыгает мяч).

Также в дальнейшем кратко (а в наших предыдущих книгах [Литература] подробно) мы разработаем методику дополнения любого приложения говорящими мультипликационными персонажами, которыми можно управлять при помощи щелчков клавиш и кнопок и голосовых команд в микрофон.

В заключении этой главы отметим, что данная методология (парадигма) проектирования классического калькулятора для сложения двух чисел позволяет нам не только самостоятельно и быстро изучить (понять и осознать) некоторые основы Visual Basic с учётом анимации, но и одновременно (параллельно с освоением) создать открытое (для дополнения) приложение, которое мы уже можем применять в нашей индивидуальной практической и повседневной деятельности.

В следующей главе мы опишем более сложную методику создания приложения-калькулятора не на одной, а на двух (и более) формах с другими анимационными эффектами и разработаем методику передачи данных с одной формы на другую.

Глава 3. Методика разработки приложений на нескольких формах и передачи данных с одной формы на другую

3.1. Алгоритм приложения и проектирование первой формы

Будем усложнять методические примеры. Поэтому, если в предыдущей главе мы разработали методику ввода исходных данных в одну форму и вывода результатов проектирования на эту же форму, в этой главе рассмотрим пример (который может найти широкое применение на практике) и разработаем методику ввода исходных данных в одну форму, а вывода результатов проектирования на другую форму. Эта же методика может быть применена и при создании вычислительной системы для вывода результатов проектирования на большое число форм в соответствии с потребностями пользователя. Так как на практике (например, на производстве) важным является решение различных расчётных задач, то продолжим разработку методического примера расчёта, например, умножения двух чисел.

Алгоритм этого примера сформулируем так: на первой (главной) форме: в первое окно вводим первый сомножитель; во второе окно вводим второй сомножитель; щёлкаем по кнопке со знаком равенства; на появившейся второй форме (с пустыми тремя окнами) щёлкаем кнопку OK, после чего во всех трёх окнах мы увидим числа. Проверяем (контролируем) правильность вывода программой двух сомножителей в первые два окна второй формы (эти значения мы просто передадим с первой формы и подробно объясним, как это делается); анализируем результат умножения, который мы увидим в третьем окне.

Кратко, чтобы не повторяться (более подробно приведено выше и в [Литература]), опишем создание проекта для нового приложения-диалога. В VS щёлкаем значок New Project (или выбираем File, New, Project). В панели New Projects в окне Project Types выбираем тип проекта Visual Basic, Windows, в окне Templates проверяем, что выделено (по умолчанию) Windows Forms Application, в окне Name записываем имя проекта, например, Calculator2_2 (первая цифра 2 означает второй вариант калькулятора, а вторая цифра 2 – на двух формах). Щёлкаем OK. В ответ Visual Basic создаёт проект нашего приложения и выводит рабочий стол с формой Form1(аналогично форме в предыдущей главе). По разработанной выше методике осуществляем визуальное проектирование формы (рис. 3.1) и вводим элементы управления (рамку группы GroupBox, окна TextBox, кнопки Button, тексты Label) и компонент таймер (свойства таймера Timer: Enabled – True; значение Interval, например, оставляем по умолчанию, равным 100).

Рис. 3.1. Form1 в режиме выполнения.

3.2. Проектирование следующей формы

Для ввода в проект новой формы, в меню Project выбираем Add Windows Form, в панели Add New Item щёлкаем кнопку Add (или Open). В ответ Visual Basic выводит рабочий стол с новой формой Form2 и добавляет в панель Solution Explorer новый пункт Form2.vb. Аналогично, как первую, проектируем вторую форму (рис. 3.2). По этой схеме можно добавлять и большее количество форм, сколько необходимо для каждого конкретного приложения.

Рис. 3.2. Form2 в режиме выполнения.

3.3. Код программы

Дважды щёлкаем кнопку “=” на форме Form1 в режиме проектирования. Появившийся шаблон (после записи нашего кода) принимает вид следующей процедуры.

Листинг 3.1. Процедура Button1_Click с нашим кодом для первой формы.

Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, _

ByVal e As System.EventArgs) Handles Button1.Click

Dim A, B As Double

A = Convert.ToDouble(TextBox1.Text)

B = Convert.ToDouble(TextBox2.Text)

Dim myForm2 As New Form2

myForm2.C = A

myForm2.D = B

myForm2.Show()

End Sub

Дважды щёлкаем кнопку OK на Form2. Перед появившимся шаблоном объявляем две открытые глобальные переменные C и D, а внутри этого шаблона записываем наш код, после чего шаблон принимает вид следующей процедуры.

Листинг 3.2. Строка и процедура Button1_Click с нашим кодом для Form2.

Public C, D As Double

Private Sub Button1_Click(ByVal sender As System.Object, _

ByVal e As System.EventArgs) Handles Button1.Click

Dim F, G As Double

F = C : G = D

TextBox1.Text = F.ToString

TextBox2.Text = G.ToString

TextBox3.Text = (F * G).ToString

End Sub

Таких локальных переменных, как A и B, и, соответственно, глобальных переменных C и D, в общем случае, мы записываем попарно столько, сколько на первой форме имеется окон TextBox, из которых мы будем передавать значения на другую форму. Переменные F, G можно не вводить (мы их ввели для наглядности) и заменить их на C, D. Отметим, что мы разработали несколько вариантов кода для передачи данных с одной формы на другую, но в этой книге приводим только один вариант (листинги 3.1 и 3.2), как наиболее простой. Другие варианты кода даны и подробно объяснены в наших книгах [Литература].

3.4. Методика разработки анимации в виде бегущей строки

На основании разработанной в предыдущей главе методики создания анимационного заголовка формы в данной главе мы разработаем методику создания бегущей строки любого текста, как в заголовке формы, так и внутри какого-либо элемента управления. Эту методику опишем на примерах двух вариантов подвижного заголовка, а именно: бегущий слева – направо заголовок первой формы; бегущий справа – налево заголовок следующей формы. Алгоритм бегущего слева – направо заголовка первой форме формулируем так: начиная с первой буквы, поэтапно появляются буквы заголовка (по одной букве) с заданным нами в панели Properties интервалом времени Interval; после появления всех букв заголовка он исчезает, и цикл поэтапного (побуквенного) вывода заголовка повторяется. Для программной реализации этого алгоритма дважды щёлкаем значок для компонента Timer ниже первой формы в режиме проектирования. Появляется файл Form1.vb с шаблоном метода Timer1_Tick для обработки события Tick, периодически (с заданным интервалом) возбуждаемого объектом (таймером) Timer. Этот автоматически генерируемый шаблон мы уже приводили выше. Здесь мы будем давать лишь наш код, который следует записать в этот шаблон.

Листинг 3.3. Код для бегущего слева – направо заголовка.

'Записываем текст заголовка:

Dim myString As String = "Калькулятор2_2 (Calculator2_2) "

'Объявляем статическую переменную, по умолчанию равную нулю:

Static i As Integer

'Справа – налево появляются буквы заголовка:

Me.Text = myString.Substring(0, i)

i = i + 1

'Организовываем цикл вывода заголовка:

If i = myString.Length Then i = 1

Алгоритм бегущего справа – налево заголовка следующей формы формулируем иначе (чем предыдущий): появляются все буквы заголовка; начиная с последней буквы, поэтапно исчезают буквы заголовка (по одной букве) с заданным нами в панели Properties интервалом времени Interval; после исчезновения последней буквы заголовка снова появляются все буквы заголовка и цикл поэтапного (побуквенного) удаления заголовка повторяется. Дважды щёлкаем значок для компонента Timer ниже формы в режиме проектирования. Появляется файл Form1.vb с шаблоном, в который записываем код:

Листинг 3.4. Код для бегущего справа – налево заголовка.

'Записываем текст заголовка:

Dim myString As String = _

"Калькулятор2_2 (Calculator2_2). Форма2 (Form2) "

'Статическая переменная, равная числу знаков заголовка:

Static i As Integer = myString.Length()

'Слева – направо удаляются буквы заголовка:

Me.Text = myString.Substring(0, i)

i = i – 1

'Организовываем цикл удаления букв заголовка:

If i = -1 Then i = myString.Length()

Аналогично можно запрограммировать бегущую строку внутри какого-либо элемента управления (или нескольких элементов управления), если на листингах 3.3 и 3.4 в строке (Me.Text = myString.Substring(0, i) после оператора (Me.) мы допишем имя этого элемента управления (свойство Name), например, (Button1.) для кнопки.

3.5. Выполнение расчётов

Проверяем в действии созданное нами приложение (проект) в виде программы-калькулятора, например, для вычисления произведения двух чисел:

1. Запускаем программу: Build, Build Selection; Debug, Start Without Debugging.

В ответ Visual Basic выполняет программу и выводит первую форму с пустыми окнами и мигающим курсором в первом окне. Мы видим также бегущий слева – направо заголовок формы.

2. В первое окно вводим первый сомножитель (рис. 3.1).

3. Щёлкаем во втором окне, вводим второй сомножитель и щёлкаем кнопку “=”.

Появляется вторая форма (рис. 3.2) с пустыми окнами. Мы видим также бегущий справа – налево заголовок формы.

4. На второй форме щёлкаем кнопку OK.

В ответ Visual Basic на второй форме показывает (рис. 3.2):

в первом окне – значение первого сомножителя;

во втором окне – значение второго сомножителя;

в третьем окне – результат умножения двух чисел.

После окончания расчётов щёлкаем значок “x” (Close). В ответ Visual Basic закрывает вторую форму, но оставляет открытой первую форму. Мы можем ввести другие значения в окна первой форме и аналогично получить результат умножения других чисел.

Однако после окончания расчётов мы можем и не закрывать вторую форму и далее выполнять расчёты следующим образом.

1. Щёлкаем в окнах первой формы (активизируем её), вводим два (или одно) других числа (например, результат предыдущего расчёта) и щёлкаем кнопку “=”.

Появляется второй вид второй формы с пустыми окнами.

2. Щёлкаем OK и на этой форме получаем результат умножения уже других чисел.

Аналогично можно получить любое количество экземпляров второй формы с результатами вычислений. Эти формы мы можем перемещать (чтобы они не закрывали друг друга) и анализировать.

После окончания расчётов последовательно щёлкаем значок “x” (Close) на каждой форме, и формы также последовательно (по одной) закрываются.

Таким образом, мы получили решение задач согласно разработанным выше алгоритмам с учётом анимации.

На базе этого методического примера (данной главы) мы можем вводить в наше приложение-калькулятор выполнение других арифметических и математических операций с двумя, тремя и большим количеством чисел, и с большим количеством форм, а также применять разработанные здесь эффекты анимации.

В заключении этой главы ещё раз отметим, что по сравнению с известными настольными и калькуляторами в операционной системе Windows, разработанное нами приложение-калькулятор имеет следующие преимущества: каждое число и результат расчёта расположены в своих окнах (а не в одном окне, как в стандартном калькуляторе); количество цифр в числе можно задать большим, чем в стандартном настольном калькуляторе; наш калькулятор является открытой вычислительной системой, в которую можно ввести выполнение таких математических операций, какие в стандартном калькуляторе отсутствуют; в формы можно ввести (по методикам из данной книги в последующих главах) рисунки, поясняющий текст и другие элементы управления. Кроме того, наш калькулятор имеет эффекты анимации, которые позволяют выделить заголовки и обратить внимание пользователя на важную информацию в этих заголовках.

В других наших книгах (из списка литературы) мы разработали методологию создания персональной (собственной, личной) или корпоративной вычислительной системы с эффектами анимации для выполнения более сложных расчётов с использованием многих исходных данных, которые пользователь введёт в форму.

А в данной книге, следуя её названию, а также следуя приведённым в предыдущих главах основам, приступим к разработке двухмерных и трёхмерных игр и приложений на платформах Visual Studio для настольных компьютеров, ноутбуков и планшетов как с DirectX, так и без.