Автоматизация вычислений

У маркетологов есть такое сленговое выражение: «убойное применение», или «убойное приложение» (killer application). Оно означает то применение какой-либо многофункциональной в своей основе вещи, которое формирует основную долю спроса на нее и превращает ее из модной новинки в массовый товар.

Появившийся на рубеже семидесятых и восьмидесятых, в сравнении с «настоящим» дорогим компьютером дешевый ПК был всем плох, кроме одного: он быстро выводил данные на экран.

Нужно вспомнить, что в те времена относительно дешевые алфавитно-цифровые терминалы соединялись с машиной последовательными интерфейсами (RS-232), скорость передачи данных по которым обычно измерялась в сотнях знаков в секунду, иногда в тысячах. Гораздо быстрее обменивались данными X-терминалы, включенные в сеть, но это оборудование другого класса, стоившее совсем других денег.

«Терминал» персонального компьютера — это (не считая клавиатуры и «мыши») адаптер, интегрированный на системной плате или вставленный в разъем шины с параллельной передачей сигнала со скоростью, как минимум в сотни раз превышающей пропускную способность последовательного интерфейса, а на монитор, находящийся всего в десятках сантиметров от компьютера, сигнал передается по аналоговому кабелю.

Даже на ранних ПК вывод данных на экран был, в масштабах человеческого восприятия, мгновенным (если не «тормозила», конечно, сама программа). Это позволило относительно дешево реализовать различные приложения, сама идея которых в том, чтобы представить пользователю «живую» презентацию каких-либо данных. К числу таких приложений относится полноэкранное редактирование текстов и, в особенности, работа с электронными таблицами. Электронные таблицы — по большому счету, единственное приложение компьютера, которое было придумано для ПК и впервые реализовано на ПК. Сегодня, разумеется, благодаря многократно возросшей скорости передачи данных, редакторами электронных таблиц можно пользоваться в компьютерных системах и сетях практически любой топологии (упомянутый ниже KSpread без проблем заработал на карманном компьютере Sharp Zaurus).

Мы придерживаемся отнюдь не общепризнанной точки зрения, согласно которой популярность электронных таблиц как делового приложения компьютера, обусловлена именно простотой решения задач, требующих программирования.

Электронная таблица — это двумерный массив, каждый элемент (ячейка) которого может содержать либо значение, либо выражение (формулу), причем выражения в качестве связанных переменных могут содержать ссылки на другие ячейки. Можно считать значение (константу) частным случаем формулы, однако по историческим и эргономическим соображениям синтаксис этих сущностей различен. Значения, к которым приводятся ячейки, содержащие формулу «=100» (если, как во всех известных нам системах управления электронными таблицами, синтаксис формулы предполагает = в первой позиции) и константу 100, равны.

По сути дела, электронная таблица предполагает использование простого функционального языка программирования (точнее, современные системы управления электронными таблицами как правило реализуют язык формул, функциональный в своей основе, но с элементами инфиксной нотации, т.е. с возможностью вместо «=функция1(функция2((сумма(а; произведение(b;c)))))» написать чуть короче: «=функция1(функция2(a+b*c))»).

Синтаксис этого языка очевиден для всех, кому ясно, что такое формула в обычном математическом понимании. Кроме того, форма электронной таблицы снимает с пользователя-программиста заботу об организации данных (их организует сама таблица, и вместо имен переменных можно использовать координаты ячеек), о вводе-выводе и о связывании отдельных конструкций в программу (вычисление формул происходит по мере необходимости).

Таким образом, с помощью электронных таблиц в учебный курс информатики можно вводить «нулевую степень программирования», объясняя, что такое выражение и переменная, но откладывая на потом то, от чего можно абстрагироваться (сущности, перечисленные в предыдущем абзаце, и другие, более сложные).

Пробежавшись по каталогам свободных программ (таким, как «кузница кода» Sourceforge, содержащая тысячи проектов), можно обнаружить более двух десятков программ в категории «электронные таблицы». Большинство из них — незавершенные или более или менее законченные учебные проекты. Работу с электронными таблицами можно, видимо, считать зрелым персонально-компьютерным приложением: оказывается, за полгода-год один программист в состоянии реализовать (разумеется, опираясь на существующие библиотеки) до 90% функциональности, свойственной лидирующим программам в этой категории.

Однако знакомство с содержанием коммуникации на форумах поддержки позволяет предположить, что реальную широкую пользовательскую аудиторию получили три свободных проекта:

Упомянутое выше слово — зрелость самого приложения — ключевая характеристика. Набор ожиданий пользователя, в общем-то, известен, причем не только в части функциональности, но и в части основных эргономических характеристик программы: помимо богатых выразительных возможностей самих функций, для работы с электронными таблицами важна т.н. «остенсивная» операторика, иными словами, возможность «показать пальцем» на объект, с которым нужно произвести те или иные действия. Например, «суммировать значения вот этих ячеек», а не «... ячеек с A5 по D5». В большей, чем в других приложениях, мере очевидны эвристики, которые должны реализовываться программой в качестве «подсказок»; например, если в ячейку, завершающую длинный столбец чисел, пользователь намерен ввести формулу, скорее всего он суммирует значения, а если он начал ряд «1 2 3» или «январь, февраль, март», скорее всего, он продолжит его достаточно прямолинейно.

Соответственно, различий можно ожидать лишь в деталях реализации функциональности и эргономики. И действительно, большинство редакторов электронных таблиц, включая и перечисленные, очень похожи.

За две недели автор (в обычной жизни не пользующийся этим классом программ), проверяя свои впечатления, «играл» с четырьмя подобными системами, пытаясь решать несложные задачки, которые обычно он решает (ввиду специфики личного профиля навыков) с помощью СУБД, включая 1) элементарные инженерные расчеты (расход материалов и жесткость корпусной мебели), 2) бюджетирование небольшого проекта, 3) бюджетирование личных расходов. Под горячую руку попали и 4) три задачки из учебника алгебры за 11 класс, две из которых даже удалось с ходу решить.

В число этих систем вошли три упомянутые свободные программы и, в качестве контрольного образца, очень популярная несвободная Excel (из офисного пакета Microsoft Office 2000). Вывод: существенной разницы в возможностях и способах их реализации 99% пользователей не обнаружат. Некоторые тонкости: самой «интуитивной» показалась Ньюмерик, лучше всего документирована Excel, у последней также наиболее развиты средства визуализации (построение графиков и диаграмм).

Тем не менее, если бы автору предстояло регулярно работать с электронными таблицами, скорее всего, его выбор пал бы на сравнительно «серенькую» OpenOffice.org Calc из-за единства интерфейса и интегрированности с OpenOffice.org Writer и OpenOffice.org Draw, которыми он пользуется регулярно.

Как и остальные упомянутые программы (за исключением Excel), OpenOffice.org Calc определяет особое приложение языка разметки XML, которое и используется для хранения рабочих книг (почему-то workbook переводится как «рабочая книга», хотя вообще-то это обычная «тетрадь») с подшитыми в них листами электронных таблиц. Как и остальные компоненты OpenOffice.org, OpenOffice.org Calc упаковывает XML-файл с содержимым (а также ряд вспомогательных файлов) в PKZIP-архив, который и является единицей хранения документа. (О важности стандартизации языков представления данных в «офисных» приложениях мы подробно говорили в разделе 4.1, к каковому и отсылаем читателя.)

Кроме «родного» формата, OpenOffice.org Calc «понимает» распространенный формат, используемый Excel разных версий, экспортирует данные в DIF (Data Interchange Format), форматы ранних версий StarCalc, потомком которых она является, SYLK, импортирует — также из форматов dBase и Lotus 1-2-3. Книгу (workbook) можно с очень приличным качеством экспортировать в гипертекст (html 3.2).

Текущая версия (1.0) OpenOffice.org Calc позволяет работать с отдельными таблицами (листами) размером до 255 столбцов (пронумерованных буквами и двухбуквенными сочетаниями, от A до IV) на 32000 строк (пронумерованных числами), чего вполне достаточно для большинства офисных применений и уж, во всяком случае, для любых разумных учебных задач. OpenOffice.org Calc допускает абсолютную и относительную адресацию ячеек и их диапазонов.

В OpenOffice.org Calc поддерживается типизация данных с возможностью их интерпретации как чисел, денежных сумм, дат, времени, логических значений и, наконец, просто текста. Возможны и определяемые пользователем типы. Для некоторых типов определены различные форматы представления, задающие способ их отображения или печати. В случае, если ячейка содержит формулу, ее результат также может быть типизован.

Библиотека функций OpenOffice.org Calc достаточно компактна — их около трех с половиной сотен. Она разбита на ряд категорий: управление БД, работа с датами и временем, финансы, статистика и т.п. Имеются средства расширения этого набора.

OpenOffice.org Calc реализует такие средства, как:

Мощный механизм стилей оформления, свойственный всем компонентам пакета OO.o, доступен и в OpenOffice.org Calc. Стили оформления могут определяться для отдельных ячеек, их совокупностей, листов и рабочих книг в целом, а также для включаемых элементов, таких как текст или иллюстрации (в том числе, графики и диаграммы).