МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
Установи освіти «Гродненський Державний університет імені Янки Купали»
Математичний факультет
Кафедра теорії функцій, функціонального аналізу і прикладної математики
Особливості створення математичних формул в Web
Курсова робота студента 2 курсу
Парахневіча Юрія Миколайовича
Науковий керівник: доцент Вувунікян Ю.М.
Допущений до захисту
29 квітня 2002
Зав.кафедри ТФФА і ПМ
Ровба Е.А.
Гродно, 2002
Зміст:
1. Введення.
2. Мова математичної розмітки MathML.
3. Створення математичних формул в Web за допомогою MathBuilder
4. Висновок.
5. Додаток 1: Вихідний код програми MathBuilder v1.01
6. Додаток 2: Скріншоти.
Введення.
В епоху розвитку інтернет технологій гостро постало питання про створення сайтівзі специфічним змістом, тобто містить особливу розмітку, іспецифічні картинки.
Відмінність математики від інших наук полягає у використанні комплексу високорозвиненої системи символічних записів. Математичні ідеї і записи, здопомогою яких вони викладаються, існують незалежно один від одного.
Дійсно, багато положень елементарної математики можна записати,використовуючи звичайні слова. Однак вміння представляти ідеї в символьної форміє основним при аналізі та оперування даними в математиці. Уматематики угоди про форму записів носять комплексний характер.
Арифметичні вирази, наприклад, записуються з використанням цифр,змінних і стандартного набору знаків для позначення арифметичнихоперацій. Тим не менш, труднощі виникають при спробах описати вписьмову форму навіть найпростіші з математичних виразів. Звідсивипливає необхідність створення системи символьних записів, яка могла бвикористовуватися в усьому світі.
У розвиток форм математичного запису істотний внесок внеслатехнологія зв'язку. У своєму розвитку вона пройшла шлях від глиняних планшетів іпапірусів до друкованого способу подання інформації, а математичнізаписи велися з використанням можливостей, які надає технологієюзв'язку на різних часових етапах.
В даний час виникла нова середу зв'язку, представлена ЕОМ змережевий структурою. Це відкриває нові можливості для передачі іпредставлення математичної інформації.
2. Мова математичної розмітки MahML.
Спочатку WWW призначалася для вчених. Але в ході використання WWWз'ясувалося, що інформація, передана по її каналах, представляєінтерес не тільки для фахівців. Але можливості івключенія математичнихвиразів в HTML виявилися дуже обмеженими. Статті записувалися взакодованою формі, основу якої складали набори символів ASCII.
Незважаючи на широке розповсюдження Web, недолік підтримки науковоїзв'язку обмежує сферу її застосування.
Проблеми, що виникають під час запису математичних виразів, можна розділитина дві групи: проблеми кодування і проблеми реалізації. Проблеми,пов'язані з включенням до документа математичних записів якілюстраційні матеріалу, ставляться до проблем реалізації.
Останнім часом першорядну важливість набувають різні способиавтоматичної обробки даних. Тому вирішення проблеми кодуванняматематичних записів для Web важливіше, ніж вирішення проблеми реалізації,але і її не можна ігнорувати
В даний час йде активний процес включення інтерактивнихматеріалів у навчальну програму. Однак суворі часові та технічніобмеження створюють труднощі при використанні інтерактивних матеріалів назаняттях з математичних дисциплін.
Наприклад, здійснити перевірку екзаменаційних відповідей на ПК неможливобез уміння записувати математичні вирази мовою, зрозумілою машині.
Наступним кроком використання нових технологій в галузі освітиє створення інтерактивних підручників. додаток до вищесказаного, MathML має узгоджуватися і зіснуючої HTML середовищем.
Одним із способів узгодження є розвиток XML - спрощеноговаріанту SGML, розробленого для Web. XML дозволяє вводити і використовуватинові позначки. У той же час XML синтаксис ретельно визначає структурудокумента, що полегшує автоматичну обробку та супровід великихмасивів даних.
XML підходить для розмітки складних і спеціалізованих даних. У силувищесказаного MathML можна визначити як XML прикладну програму. XMLнадає спосіб визначення структури та синтаксису. Механізмиобробки та представлення інформації MathML вимагають детальної розробки.
Для обробки даних MathML необхідно розширити можливості віконперегляду.
Загальні принципи MathML:
Існує глибокий зв'язок між математичними ідеями та їх записом.
Математична запис, зроблений з дотриманням правил, виключаєподвійне тлумачення.
У деяких випадках символічна і математична структура записуеквівалентні. У подібних ситуаціях MathML пропонує використовувати позначкитипу
, і.
Розглянемо приклад: <(x + 2) ^ 2>. Використовуючи позначки MathML, його можназаписати так:
(x
+
2
)
2
На додаток до позначок подання MathML містить ще приблизно 50різних оцінок. Використовуючи ці позначки, попередній приклад можназакодувати так: x
2
2
Розглянемо приклад: x ^ 2 + 4x + 4 = 0 x
2
+
4
& InvisibleTimes; x
+
4
=
0
Тут варто звернути увагу на два аспекти: по-перше, у прикладіприсутні позначки типу MI, MN, MO і "вкладені" відмітки типу MSUP і MROW,а по-друге, відмітки типу MROW використовуються для позначення умови, вданому випадку представленого операндом "=".
Відмітки, що містять дані, які вказують на їх тип. Наприклад, позначка MIвказує на ідентифікатор або змінну, а відмітка MN - на номер. Іншіпозначки позначають схему розміщення. Кожна схема розміщення міститьпевне число подвираженій в сторогом порядку. Наприклад, MSUP схемаповинна містити в точності два подвираженія. x = (-b + - sqrt (b ^ 2 - 4ac))/2a: x
=
- b
& PlusMinus b
2
-
4
& InvisibleTimes; a
& InvisibleTimes; c
2
& InvisibleTimes; a
У цьому прикладі слід звернути увагу на те, що знак "плюс/мінус" --спеціальний пойменований об'єкт. MathML надає великий список іменматематичних об'єктів.
Елементи подання відповідають конструкціям традиційноїматематичного запису і дозволяють описувати синтаксичну структуруматематичного виразу. Наприклад, структура This покращує якістьматематичного запису і в тих випадках, коли не відомий, наприклад,роздільна здатність монітора. Елементи подання можна розділити надва класи: лексеми та схеми розміщення. Існує також набір порожніхелементів, які використовуються разом з конкретною схемою розміщення. Всі лексеми
(в синтаксичному розумінні), включені в математичний вираз, повиннібути помічені MathML відмітками лексем. Типи MathML лексем: ідентифікатори
(змінні, імена функцій і т.д.), числа, оператори, загороджувальному мітки
(наприклад, круглі дужки) і рядкові літерали. Для представлення текстунематематичного характеру використовуються елементи лексем. Схеми розміщення --конструктори виразів традиційних математичних записів.
Лексеми:
ідентифікатори номер оператор загороджувальному мітка текст пробіл літерал рядка
Загальна схема розміщення:
зміна стилю включення повідомлення про синтаксичну помилку при збереженні розміру зміст стає невидимим. горизонтальна угруповання будь-якого числа подвираженій формування дробу з двох подвираженій формування знаку квадратного кореня (радикала безіндекса) формування радикала з певним індексом
Таблиці і матриці: таблиця або матриця рядок у таблиці або матриці одне входження до таблиці або матрицю.
Механізми виконання операторів і змусити міток ідентичні і більшескладні в порівнянні з іншими маркерами.
Багато математичні символи типу інтегрального символу, знаку
"+", круглих дужок і т.д. мають задані за замовчуванням атрибути, якіможуть включатися в і схеми.
Багато операторів в кожній конкретній формі можуть використовуватися по -різному.
Знак "+", наприклад, в залежності від ситуації може бути як префіксом,так і Інфікси. Якщо оператор є першим подвираженіем в і йогодовжина перевищує одиницю, то використовується префіксная форма, а якщо операторє останнім подвираженіем в, то правилами передбачаєтьсявикористання постфіксной форми. Інфіксная форма для операторів, включенихдо схеми типу, не використовується. Якщо виникає ситуація вибору однієїз декількох форм і не дано ніяких додаткових вказівок, то право їїзалишається за користувачем. Існують чотири атрибуту, що регулюютьспіввідношеннями між розмірами операторів доброчинці міток та іншихелементів: stretchy, symmetric, maxsize і minsize. Наприклад, якщо длясимволу maxsize = "3", це означає, що його розміри можуть перевищитистандартні не більше, ніж у три рази.
3. Створення математичних формул в Web за допомогою MathBuilder
Програма MathBuilder (рис.1) являє собою додаток до системистворення математичних формул MathType 5. При публікації математичнихформул в web без використання мови математичної розмітки MathML, здопомогою представлення формули в форматі *. bmp, (*. gif) виникає проблема,пов'язана з неправильним розташуванням формули,
(рис.2) цю проблему можна вирішити за допомогою деякого HTML коду, а саме
Текст1
Текст2
Але з огляду на обсяги формул, що використовуються в математичній літературі,постає необхідність автоматизації цього процесу. Автоматизувати цейпроцес може MathBuilder. Сама програма має простий інтерфейс (рис.2),меню «Файл» і «Редагувати». Меню «Файл» містить в собі «Відкрити»
(Відкриття файлу у форматі *. txt), «Зберегти» (Збереження файлу у форматі
*. txt), «Експорт» (Експорт файлу у формат *. html),
«Вихід» (Вихід з програми). Меню «Редагувати» містить у собінаступні функції: «Перегляд» (Відкривається вікно браузера, у якому беззбереження можна переглянути результат роботи),
«Вставити малюнок» (дозволяє вставити посилання в файл на потрібний малюнок),
«Гіперпосилання» (вставляє посилання на інтернет документ, розміщуючи в файл посиланняна документ).
Сам набір документа нічим не відрізняється від набору текстового документа вредакторі «Блокнот». При натискання «вставити малюнок» програма пропонуєвибрати графічний файл (в даному випадку математичну формулу) і в полінабору тексту з'являється запис
Це означає що в HTML файл буде включена посилання на зображення. Требавідзначити що при збереженні математичної формули, потрібно зберегти їїв каталог, в якому знаходиться сама програма MathBuilder. Ця процедурапризначена для коректного відображення картинки браузером,
Адже якщо, наприклад, зберегти її в каталозі «мої документи» та вказатипрограмою на цей каталог то в посиланні на картинку пропишеться шлях у цейкаталог. А на сервер, на якому знаходиться той або інший документ, небуде цього каталогу, отже картинка відображатися не буде.
Програма MathBuilder передбачає цей момент і тому вона записуєпосилання на картинку так, як ніби вона знаходиться в поточному каталозі. Якщоскориставшись вбудованим браузером картинка відображатися не буде, тоце означає що потрібна математична формула не знаходиться в каталозі зпрограмою.
При розробці програми виникла одна проблема: Якщо користувач,створивши математичну формулу з системі MathType збереже її в форматі
*. bmp (хоча MathType не пропонує збереження в такому форматі) то як нідивно файл збережеться в заданому форматі, навіть ярлик у цього файлу будетаким, який характерний для файлів з таким форматом, проте броузер
Internet Explorer відображати цей малюнок не буде, тому що справді
MathType збереже файл із заданим розширенням (bmp) але в форматі gif.
Отже, слід зберігати файл у форматі *. gif, тоді проблем такоготипу не буде.
Пояснення до вихідного коду програми:
procedure TForm1.N2Click (Sender: TObject); begin
With OpenDialog1 do
If Execute Then
Begin
memo1.lines.loadfromfile (Filename);
ExtractFilename (Filename);
SaveDialog1.FileName: = Filename;
Filename: = '';
End; end;
цей код забезпечує відкриття файлу.
procedure TForm1.N3Click (Sender: TObject);begin
Memo1.Lines.SaveToFile (SaveDialog1.FileName);// Збереження файлуend;
procedure TForm1.N4Click (Sender: TObject);beginwith SaveDialog1 do
If execute Then
Memo1.Lines.SaveToFile (SaveDialog1.FileName);// Меню "Зберегти як."
End;
//зараз йде опис самої головної частини програмиprocedure TForm1.N5Click (Sender: TObject);var list: TStringList; tmpString: string; i, CurrentSymbol, SeekSymbol, lastTag: integer; notFound: boolean;begin
With SaveDialog2 do
If execute then
Begin list: = TStringList.Create; for i: = 0 to memo1.Lines.Count-1 do list.Add (memo1.lines [i]); list.Insert (0 ,''); list.Add ('');
// в цій частині (див. вище) відбувається вставка тегів
//Перед набраним текстом і після тексту.
for i: = 1 to memo1.Lines.Count do begin lastTag: = 1; tmpString :=''; for CurrentSymbol: = 1 to Length (List [ i]) - 9 do if Copy (List [i], CurrentSymbol, 9) = '
