Розробка вебзастосунку для візуалізації структур даних та алгоритмів

Abstract

UA : Робота викладена на 153 сторінках друкованого тексту, містить 34 рисунки, 19 джерел, 3 додатки. Об’єктом дослідження є процеси візуального подання структур даних та алгоритмів у вебсередовищі. Предметом дослідження є методи, програмні засоби та принципи розробки вебзастосунку для інтерактивної демонстрації роботи алгоритмів сортування, пошуку, обходу графів і методів динамічного програмування. Метою роботи є розробка вебзастосунку, який забезпечує наочну, інтерактивну та зручну візуалізацію структур даних і алгоритмів, дає змогу відстежувати послідовність виконання операцій, аналізувати проміжні стани та оцінювати базові характеристики роботи алгоритмів. Для досягнення мети поставленні такі задачі: проаналізувати предметну область, дослідити особливості алгоритмів і способів їх візуального подання, обґрунтувати вибір вебтехнологій, спроектувати структуру застосунку, реалізувати програмні модулі візуалізації та перевірити їх працездатність. У роботі використано методи аналізу й узагальнення науково-технічних джерел, методи структурного та модульного проєктування ПЗ, методи алгоритмізації, а також методи порівняльного аналізу для оцінювання особливостей реалізованих алгоритмів. Практична частина виконана із застосуванням сучасних вебтехнологій HTML, CSS та JavaScript. У результаті виконання кваліфікаційної роботи розроблено вебзастосунок для візуалізації алгоритмів сортування, пошуку, обходу графів і задач динамічного програмування. Реалізовано інтерактивний інтерфейс користувача, механізм покрокового відображення виконання алгоритмів, засоби керування швидкістю анімації, генерацію вхідних даних та виведення статистичних показників. Новизна одержаних результатів полягає в поєднанні навчальної наочності, інтерактивності та програмної модульності в одному вебрішенні, що може бути адаптоване для подальшого розширення. Результати роботи можуть бути використані в навчальному процесі під час вивчення дисциплін, пов’язаних з алгоритмами, структурами даних, програмуванням і веброзробкою. Розроблений програмний продукт є прикладом реалізації засобів візуалізації алгоритмів та структур даних і може застосовуватися для демонстрації принципів їх функціонування, а також для дослідження особливостей роботи відповідних алгоритмів. Отримані результати можуть бути корисними для ознайомлення з підходами до розробки інтерактивних вебзастосунків навчального призначення. Подальший розвиток роботи доцільно спрямувати на розширення набору алгоритмів, додавання нових структур даних, удосконалення інтерфейсу користувача та розширення функціональних можливостей системи.

EN : The work is presented on 153 pages of printed text, 34 figures, 19 references, 3 annexes. The object of the study is the processes of visual representation of data structures and algorithms in the web environment. The subject of the study is the methods, software tools and principles of developing a web application for interactive demonstration of the operation of sorting, search, graph traversal algorithms and dynamic programming methods. The purpose of the work is to develop a web application that provides a clear, interactive and convenient visualization of data structures and algorithms, allows you to track the sequence of operations, analyze intermediate states and evaluate the basic characteristics of the algorithms. To achieve this goal, the following tasks were solved: the subject area was analyzed, the features of algorithms and methods of their visual representation were investigated, the choice of web technologies was justified, the structure of the application was designed, visualization software modules were implemented and their performance was tested. The work used methods of analysis and generalization of scientific and technical sources, methods of structural and modular software design, algorithmization methods, as well as comparative analysis methods to evaluate the features of the implemented algorithms. The practical part was performed using modern web technologies HTML, CSS and JavaScript. As a result of the course work, a web application was developed for the visualization of sorting algorithms, search, graph traversal and dynamic programming problems. An interactive user interface, a mechanism for step-by-step display of algorithm execution, animation speed control tools, input data generation and statistical output have been implemented. The novelty of the results obtained lies in the combination of educational clarity, interactivity and software modularity in one web solution, which can be adapted for further expansion. The results of the work can be used in the educational process when studying disciplines related to algorithms, data structures, programming and web development. The practical significance of the work lies in the creation of a software product that contributes to a better understanding of the principles of algorithm functioning and can be used as a demonstration or training tool. Further development of the work should be directed towards expanding the set of algorithms, adding new data structures and improving analytics.