Návrh používateľského rozhrania rozvrhu FM TnUAD

Obsah práce

1.	Štruktúra webovej aplikácie
2.	Technológie off-line web aplikácií
3.	Systémy na vizualizáciu rozvrhu hodín
4.	Návrh používateľského rozhrania rozvrhu FM TnUAD

RozvrhFM – návrh a implementácia nového rozvrhu fakulty mechatroniky

Úlohou tejto bakalárskej práce je navrhnúť používateľské rozhranie (frontend) rozvrhu Fakulty mechatroniky pre režim on-line aj off-line. Pri návrhu bol kladený dôraz na to, aby bolo používateľské prostredie dostatočne prehľadné a jednoduché. Webová aplikácia RozvrhFM je databázová aplikácia. Entitno relačný model databázy nie je v tejto práci potrebné uvádzať, pretože pre získanie údajov z databázy je pripravený databázový pohľad (view) rozvrh_view, v ktorom sú všetky požadované údaje pre zobrazenie rozvrhu. Štruktúra tohto pohľadu je zobrazená v tabuľke 4.1.

Tabuľka 4.1 Štruktúra databázového pohľadu rozvrh_view

Pole	Typ	Význam
subject	varchar(255)	Názov predmetu
subject_abbr	varchar(20)	Skratka predmetu
subject_id	int(11)	ID predmetu
hours	tinyint(1)	Dĺžka trvania prednášky v hodinách
type	varchar(10)	Typ vyučovacej hodiny (prednáška, cvičenie, laboratóriá)
color	varchar(7)	Farba
week	enum(’k’, ’p’, ’n’)	Predmet sa vyučuje: každý, párny, nepárny týždeň
day	tinyint(1)	Deň v týždni (1-5)
hour	tinyint(2)	Hodina, v ktorej začína vyučovanie predmetu
room	varchar(10)	Miestnosť
room_id	int(11)	ID miestnosti
provides	varchar(8)	Katedra, ktorá predmet zabezpečuje
meno	varchar(128)	Meno vyučujúceho
priezvisko	varchar(128)	Priezvisko vyučujúceho
tituly	varchar(128)	Tituly vyučujúceho
user_katedra	varchar(128)	Katedra, pod ktorú patrí vyučujúci
user_id	int(11)	ID vyučujúceho
user_abbr	varchar(20)	Skratka mena vyučujúceho
office	varchar(10)	Číslo kancelárie vyučujúceho
subclass	var(18)	Krúžok, ktorý má vyučovanie
subclass_id	int(11)	ID krúžku
branch	varchar(5)	Odbor
branch_num	int(1)	Číslo odboru
subclass_sign	varchar(2)	Koncové dvojčíslie krúžku
year	tinyint(1)	Rok štúdia
note	varchar(255)	Poznámka

Grafický návrh používateľského rozhrania

Grafický návrh používateľského rozhrania je veľmi dôležitý, pretože tvorí časť, s ktorou je používateľ priamo konfrontovaný. Cieľom rozvrhnutia jednotlivých častí (Obr. 4.1) je zobrazenie čo najväčšej časti výpisu tabuľky rozvrhu bez nutnosti posúvania zobrazenej plochy stránky. Oproti verzii opisovanej v kapitole 3.2.1 pribudne niekoľko panelov. Vrchný panel bude obsahovať ikonu režimu práce (on-line/off-line). Ikona bude zobrazovaná len v prípade nainštalovaného rozšírenia Google Gears. Z formulára na výber jednotlivých parametrov pre filtrovanie sme odstránili niekoľko prvkov formulára, ktoré neboli dôležité. Ponechané boli iba prvky na výber krúžku, predmetu, vyučujúceho a miestnosti. V pravej časti pribudne panel na zobrazovanie informácií o zmene v rozvrhu. Pod ním je panel odkazov na export rozvrhu do rôznych formátov a ponuka inštalácie rozšírenia Google Gears.

Obr. 4.1 Návrh prezentačnej vrstvy rozvrhu

Najdôležitejšou časťou je zobrazenie samotnej tabuľky rozvrhu. Oproti súčasnej verzií (Obr. 3.3) je do návrhu novej tabuľky rozvrhu (Obr. 4.2) pridaná vodorovná časová os. Každý ďalší riadok tabuľky reprezentuje deň v týždni a zobrazuje predmety, ktoré do neho patria. V prípade, že sa predmet koná len v nepárny týždeň, rozdelí sa riadok na dva riadky. Tie potom reprezentujú párny a nepárny týždeň. Prednáška je označená modrou, cvičenie červenou a laboratóriá zelenou farbou. Každá farebná bunka obsahuje názov predmetu, meno vyučujúceho a miestnosť, kde sa vyučovanie koná. Nasledovným rozvrhnutím tabuľky rozvrhu sme zobrazili potrebné údaje a zlepšili prehľadnosť odstránením prebytočných údajov.

Obr 4.2 Návrh novej tabuľky rozvrhu

Realizácia používateľského rozhrania v režime online

Pri realizácií front-endu rozvrhu fakulty mechatroniky sme použili knižnicu ZEND framework [19].

Príprava dát pre formulár

Formulár (Obr. 4.3) slúži na výber jednotlivých parametrov, podľa ktorých sa budú filtrovať dáta z databázy. Následne sa zobrazí tabuľka zodpovedajúca týmto dátam. Výpis rozvrhu sa dá filtrovať podľa názvu krúžku, predmetu, mena vyučujúceho a učebne.

Obr 4.3 Formulár na výber dát podľa parametrov

Zoznam všetkých možností výberu jednotlivých parametrov sa načíta z pohľadov databázy rozvrh_view a rozvrh_view_extern. Formulár nezobrazí prvky výberu, ktoré síce v databáze existujú, ale nie sú zaradené do aktuálne vytvoreného rozvrhu. To znamená, že vo formulári bude chýbať, napr. predmet Matematika I. v prípade, ak nebude mať pridelený aspoň jeden krúžok. Potom by bol tento predmet ako možnosť parametra predmet zbytočný.

Výber údajov z databázy zabezpečuje trieda indexSearch, ktorá je modelom používaným v kontroléri indexController. Tento kontrolér obsluhuje celý front-end. Výber jednotlivých parametrov má veľmi podobný SQL dopyt, ktorý sa líši iba názvami vyberaných stĺpcov. Preto bola vytvorená metóda bothViewsSelect znázornená v kóde 4.1, ktorá vyberá údaje z oboch pohľadov.

Kód 5.1 Metóda bothViewsSelect' triedy indexSearch

private function bothViewsSelect(array $columns, $cmp = null, array $where = array())
	{
		$types = array('D' => T_VIEW, 'E' => T_VIEW_E);
		$union = array();

		foreach($types as $type => $table) {
			$select = $this->_db->select()
				->distinct()
				->from($table, $columns);

			foreach($where as $wh) {
				$select->where($wh);
			}

			$union[] = $select;
		}
		$select = $this->_db->select()->union($union);
$data = $this->_db->fetchAll($select);
		if($cmp !== null) {
			usort($data, $cmp);
		}
		return $data;
	}

Metóda bothViewsSelect má nasledovné parametre:

• $columns – pole stĺpcov, ktoré sa majú z databázy vybrať
• $cmp – obsahuje názov porovnávacej funkcie, podľa ktorej sa majú výsledky zoradiť, v opačnom prípadne má hodnotu null
• $where – pole podmienok dotazu

Najskôr sa pre každý pohľad vytvorí SELECT dopyt zvlášť podľa parametrov metódy. Následne sa tieto dopyty spoja SQL príkazom UNION(), ktorý zabezpečí, že vyberú iba rozdielne dáta. Výber dát z databázy vykonáva metóda fetchAll() triedy Zend_Db_Select. Ak parameter $cmp obsahuje názov porovnávacej funkcie, zavolá sa funkcia usort(). Tá má parameter $data, ktorý obsahuje výsledky dopytu a samotný parameter $cmp. Zoradí pole $data podľa názvu funkcie uloženého v reťazci $cmp.

Kód 4.2 Príklad funkcia na porovnanie vyučujúcich

function cmp_teachers($a, $b)
{
	if($a['priezvisko'] == $b['priezvisko']) {
		return ($a['meno'] < $b['meno']) ? -1 : 1;
	} else {
		return ($a['priezvisko'] < $b['priezvisko']) ? -1 : 1;
	}
}

Funkcia na porovnanie vyučujúcich porovnáva najskôr podľa priezviska, v prípade zhody sa porovnáva podľa mena.

Kód 4.3 Príklad použitia metódy bothViewsSelect na výber vyučujúcich

public function getUsers()
{
	return $this->bothViewsSelect(
		array('meno', 'priezvisko', 'tituly', 'user_id'),
		'cmp_teachers'
	);
}

Výber dát z databázy podľa zvolených parametrov

Metóda getTTable získa z databázy všetky potrebné dáta podľa zadaných parametrov z formulára a pripraví ich pre pomocnú triedu TimetableRenderer, ktorá sa stará o vykresľovanie tabuľky rozvrhu.

Kód 4.4 Metóda getTTable

public function getTTable($params)
{
	$return = array('D' => array(), 'E' => array());
$where = array();
	if($params['subclass']) {
		$branch_num = substr($params['subclass'], 1, 1);
		$year = substr($params['subclass'], 2, 1);
		$sign = substr($params['subclass'], 3);

		$where[] = $this->_db->quoteInto('branch_num = ?', (int)$branch_num);
		$where[] = $this->_db->quoteInto('year = ?', (int)$year);
		$where[] = $this->_db->quoteInto('subclass_sign IS NULL OR subclass_sign = ?', $sign);
}

Ak bol zadaný parameter krúžok, získame z neho jednotlivé údaje o číselnom označení odboru, ročníka a krúžka. Tieto údaje potom vložíme do poľa podmienok $where.

if($params['room']) {
		$where[] = $this->_db->quoteInto('room_id = ?', (int)$params['room']);
	}
	if($params['teacher']) {
		$where[] = $this->_db->quoteInto('user_id = ?', (int)$params['teacher']);
	}
	if($params['subject']) {
		$where[] = $this->_db->quoteInto('subject_id = ?', (int)$params['subject']);
	}
	$select = $this->_db->select()
		->from(T_VIEW,
			array('subject', 'hours', 'color', 'week','day', 'hour', 'room', 'meno', 'priezvisko', 'tituly', 'subclass'));
	foreach($where as $wh) {
		$select->where($wh);
	}

Vytvorenie dopytu na pohľad rozvrh_view v databáze denných študentov.

	$data = $this->_db->fetchAll($select);
	$return = array();
	foreach($data as $row) {
		$return['D'][$row['day']][$row['week']][$row['hour']] = array(
			'subject' => $row['subject'],
			'tituly' => $row['tituly'],
			'meno' => $row['meno'],
			'priezvisko' => $row['priezvisko'],
			'room' => $row['room'],
			'subclass' => $row['subclass'],
			'hours' => $row['hours'],
			'color' => $row['color']
		);
	}
	return $return;
}

Metóda getTTable vracia údaje z databázy do mnohorozmerného poľa, zoradeného podľa našich potrieb pre vykresľovanie.

Vykresľovanie rozvrhu

Vytvorená trieda Views_Helpers_TimetableRenderer pre časť view obsahuje metódy:

• timetableRenderer($data, $subclass) – ak vo formulári nebol ako parameter vybraný krúžok, vypíše sa rozvrh pre denných aj externých študentov. V opačnom prípade sa rozhodne o tom, ktorý druh rozvrhu sa vypíše, podľa názvu krúžku. Krúžky patriace do externej formy štúdia majú v názvoch písmeno E.
• intern() – metóda na vykreslenie tabuľky rozvrhu denných študentov, ktorá si volá ďalšie pomocné metódy:
• intern_prepareDay($index) – metóda vracia štruktúru buniek dňa s indexom $index
• intern_prepareCell($data) – metóda vytvára obsah bunky (predmet, meno vyučujúceho, učebňa, prípadne číslo krúžku). Číslo krúžku sa vypisuje len v prípade, ak sa nejedná o prednášky.

Realizácia používateľského rozhrania v režime offline

Pre zabezpečenie funkcionality aj v režime off-line sme využili rozšírenie Google Gears. Toto rozšírenie nám sprístupní rovnaké dáta a funkcionalitu ako v režime on-line. Aby sa možnosti off-line web aplikácie mohli využívať, je potrebné splniť nasledujúce podmienky:

• Používateľ musí mať vo svojom prehliadači nainštalované rozšírenie Google Gears.
• Používateľ musí web aplikácií RozvrhFM povoliť využívanie tohto rozšírenia pre konkrétnu doménu.
• Synchronizácia dát musí prebehnúť úspešne.

Povolenie prístupu

Funkcionalita Google Gears je v užívateľskom prostredí reprezentované ikonou (Obr. 4.4). Po jej stlačení sa vysunie panel s tlačidlom Inštalácia Google Gears.

Obr 4.4 Panel s ikonou Google Gears

Povolenie prístupu Google Gears pre doménu rozvrhu musí potvrdiť používateľ (Obr 4.5).

Obr 4.5 Okno žiadosti o povolenie prístupu Google Gears pre doménu rozvrh.fmtnuni.sk

Inštalácia prebieha zavolaním metódy getPermission triedy roGears v kóde 4.5. V prípade, ak je definovaný objekt google.gears a doména zatiaľ nemá povolenie, zobrazí sa okno so žiadosťou o povolenie prístupu. Po povolení prístupu sa volá metóda createStore určená na synchronizáciu.

Kód 4.5 Metóda getPermission triedy roGears

getPermission : function() {
      var perm = true;
      if ( 'undefined' != typeof google && google.gears ) {
		if ( !google.gears.factory.hasPermission )
                	perm = google.gears.factory.getPermission('Rozvrh',           
                  'public/img/logo.png' );
            if ( perm )
			try { roGears.createStore(); } catch(e) { alert(e); } 
	}
}

Synchronizácia

Synchronizácia dát v našej web aplikácií nemusí prebiehať pri každej návšteve web stránky, pretože sa predpokladá, že dáta na serveri nebudú často aktualizované. Preto sme sa rozhodli, že synchronizácia dát prebehne hneď po povolení prístupu pre doménu. Ďalšia synchronizácia bude možná stlačením používateľského tlačidla synchronizácie. Synchronizácia sa vykoná zavolaním metódy createStore triedy roGears v kóde 4.6.

Kód 4.6 Metóda createStore triedy roGears

createStore : function() {
	db = google.gears.factory.create('beta.database'); 
	if(db)
		db.open('rozvrh');    
	if ( 'undefined' == typeof google || ! google.gears ) return;
	if ( 'undefined' == typeof localServer )
	      localServer = google.gears.factory.create("beta.localserver");
      store = localServer.createManagedStore('rozvrh');
	store.manifestUrl = "public/gears/timetable.json";
	store.checkForUpdate();  
      roGears.syncData();
}

Metóda createStore zabezpečí vytvorenie objektov beta.database, beta.localserver a skopíruje súbory nevyhnutné pre beh aplikácie v režime off-line. Zoznam týchto súborov sa nachádza v súbore timetable.json. V našom prípade synchronizujeme aj samotný html dokument, ktorý sa na lokálny disk uloží bez PHP kódu. Používateľ je o procese synchronizácie informovaný upozornením v hornom paneli (Obr 4.6).

Obr 4.6 Zobrazenie informácie stavu on-line a synchronizácie

Synchronizácia databázy sa vykoná zavolaním metódy syncData v kóde 4.7 triedy roGears. Metóda db.execute vytvorí tabuľku rozvrh v lokálnej databáze. Štruktúra tejto tabuľky je rovnaká ako štruktúra tabuľky databázy na serveri, z ktorej získavame údaje. Pomocou funkcie getJSON knižnice jQuery získame json objekt, ktorý obsahuje všetky potrebné údaje. Získané údaje z tohto objektu nahráme do tabuľky rozvrh.

4.7 Metóda syncData' v kóde triedy roGears

syncData : function() {
    clearInterval(int_checkOnline);
    $('#sync').show();
    // vytvorenie novej tabulky pre lokalne ulozisko
    db.execute('create table if not exists rozvrh' +          
    ' (subject varchar(255), subject_abbr varchar(20), ...
    // poziadavka na online rozvrh
    $.getJSON(BASEURL + '/json/data/subclass/all', [], function(jpole) {
	   db.execute('DELETE FROM rozvrh');
	   // vsetky zaznamy v rozvrhu
	   for (var i = 0; i < (jpole['intern'].length);i++) 
	   // vlozenie dát do lokalnej tabulky
         db.execute('INSERT INTO rozvrh VALUES  ... );  
         int_checkOnline = window.setInterval(roGears.checkOnline, 3000);
         $('#sync').hide();
    });
 }

V kóde 4.7 sa nachádza len principiálny kód pre objasnenie synchronizácie databázy. Kompletný výpis zdrojového kódu metódy syncData sa nachádza na priloženom CD nosiči.

Zisťovanie on-line a off-line stavu

Podľa stavu, v ktorom sa aplikácia nachádza, získavame dáta buď zo servera alebo z lokálneho úložiska. Používateľ je o stave on-line a off-line informovaný pomocou ikony v hornom paneli. Zisťovania stavu zabezpečuje metóda checkOnline triedy roGears v (Kóde 4.5).

Kód 4.8 Metóda checkOnline triedy roGears

checkOnline : function() {
      var PING_TIMEOUT_SECONDS = 1000;
	var TIME_BETWEEN_PINGS = 3 * 1000;
      if(!int_checkOnline) return;
            $.ajax({
			url : BASEURL + '/index/checkonline',
			dataType : 'text',
			timeout : PING_TIMEOUT_SECONDS,
			cache : false,
			error : function() { ONLINE = false; $('#indicator').attr('class', 'offline'); $('#panel input').hide(); },
                  success : function() { ONLINE = true; $('#indicator').attr('class', 'online'); $('#panel input').show(); }
		});
}

Metóda checkOnline každé tri sekundy odošle požiadavku na zvolenú URL. Jedinou funkciou tejto URL je prijímanie požiadaviek na kontrolu stavu on-line/off-line. Ak metóda dostane odpoveď 200, hodnota premennej ONLINE sa nastaví na true. V opačnom prípade na false. Čas vypršania požiadavky je nastavený na jednu sekundu. Po uplynutí tohto času je požiadavka považovaná za neúspešnú.

Implementácia systému RozvrhFM

Web aplikácia Rozvrh FM pracuje na webovom serveri Apache s modulmi PHP a MySQL. Všetok použitý softvér na strane servera je open-source. Pri tvorbe tejto aplikácie sme využili PHP ZEND framework a javascriptovú knižnicu jquery. Na Obr. 4.7 je náhľad na rozhranie aplikácie RozvrhFM.

Obr 4.7 Zobrazenie používateľského rozhrania aplikácie RozvrhFM

Vlastnosti vytvoreného systému môžeme zhrnúť do nasledujúcich bodov:
Výhody aplikácie RozvrhFM:

• systém RozvrhFM je vďaka dodržiavaniu štandardov kompatibilný so všetkými internetovými prehliadačmi,
• vyššia rýchlosť oproti iným systémom, ktoré využívajú proprietárne technológie ako napr. ActiveX,
• jednoduchý export údajov do iných systémov (formát JSON),
• bezpečnosť aplikácie: údaje z databázy získavame pomocou obmedzeného prístupu k databáze.
  Nevýhody aplikácie RozvrhFM:
• systém nie je začlenený do ďalšieho informačného systému, aj keď zoznam vyučujúcich sa získava z databázy evalvácie fakulty,
• v súvislosti s tým, že vývoj Google Gears bol zastavený, nepredpokladá sa žiadne ďalšie vylepšenie off-line funkcionality.

Záver

Cieľom práce bolo navrhnúť požívateľské rozhranie web aplikácie na zobrazovanie rozvrhu Fakulty mechatroniky a opísať technológiu Google Gears, ktorá je implementovaná v navrhnutej aplikácii. Zamerali sme sa aj na novú špecifikáciu HTML5, ktorá bude taktiež podporovať off-line aplikácie. V tretej kapitole sme predstavili niekoľko aplikácií, ktoré umožňujú vytvárať a zobrazovať rozvrh. Popísali sme, akým spôsobom zobrazujú údaje a zvýraznili nedostatky, ktoré z tohto plynú. Z existujúcich systémov pre vizualizáciu rozvrhu sme vybrali ich najlepšie vlastnosti a tieto sme implementovali do vytvoreného rozvrhu Fakulty mechatroniky RozvrhFM. V aplikácií RozvrhFM bola doplnená nová funkcionalita, ktorú neobsahuje ani jeden z porovnávaných systémov pre vizualizáciu rozvrhu. Nová funkcionalita zahŕňa off-line prístup k rozvrhu a zobrazenie doplňujúcich informácií, ako napr. zoznam študijných krúžkov alebo nové zmeny v rozvrhu. V poslednej kapitole sme sa venovali návrhu a implementácií nového rozvrhu Fakulty mechatroniky. Navrhli sme vzhľad používateľského prostredia a zvolili prehľadný spôsob, akým zobraziť tabuľku rozvrhu. Pre prístup k rozvrhu nie je vyžadovaná autentifikácia. S využitím technológie Google Gears sme zabezpečili podporu aplikácie aj v režime off-line. Používateľ bude môcť zobrazovať svoj rozvrh aj v prípade, že nebude mať prístup k internetu. Aplikácia RozvrhFM je v súčasnosti dostupná na adrese rozvrh.fmtnuni.sk.