VYSOKÁ ŠKOLA POLYTECHNICKÁ JIHLAVA Katedra technických studií Obor Počítačové systémy. Mobilní aplikace jako průvodce dnem otevřených dveří na VŠPJ

Transkript

1 VYSOKÁ ŠKOLA POLYTECHNICKÁ JIHLAVA Katedra technických studií Obor Počítačové systémy Mobilní aplikace jako průvodce dnem otevřených dveří na VŠPJ bakalářská práce Autor: Lukáš Procházka Vedoucí práce: Ing. Marek Musil Jihlava 2018

2

3 Abstrakt V této práci je řešen návrh a implementace mobilní aplikace, která bude zajišťovat průvodcovstí (navigaci) v prostorách Vysoké školy polytechnické Jihlava. Aplikace je vyvinuta pro OS Android v jazyce Java. Aplikace umožňuje navigaci školou podle zvoleného studijního oboru či navigaci ke zvolené místnosti. Je umožněno prostřednictvím xml-souboru explicitně modifikovat a definovat prohlídkové okruhy či navigaci pro konkrétní místnost. Zvažována je i varianta csv souboru. Klíčová slova android, java, mobilní aplikace, průvodce Abstract In this work is made and proposed a design and an implementation of a mobile application, that will ensure guiding (navigation) at the premises of the College of Polytechnics Jihlava. The application is developed for the Android OS in Java language. Application allows to navigate the school according to the selected study of field or to navigate to the selected room. It is possible to modify xml file to define touring circuits or navigate for a particular room. The csv file variant is also considered. Key words android, java, mobile application, guide

4 Prohlašuji, že předložená bakalářská práce je původní a zpracoval/a jsem ji samostatně. Prohlašuji, že citace použitých pramenů je úplná, že jsem v práci neporušil/a autorská práva (ve smyslu zákona č. 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů, v platném znění, dále též AZ ). Souhlasím s umístěním bakalářské práce v knihovně VŠPJ a s jejím užitím k výuce nebo k vlastní vnitřní potřebě VŠPJ. Byl/a jsem seznámen s tím, že na mou bakalářskou práci se plně vztahuje AZ, zejména 60 (školní dílo). Beru na vědomí, že VŠPJ má právo na uzavření licenční smlouvy o užití mé bakalářské práce a prohlašuji, že s o u h l a s í m s případným užitím mé bakalářské práce (prodej, zapůjčení apod.). Jsem si vědom/a toho, že užít své bakalářské práce či poskytnout licenci k jejímu využití mohu jen se souhlasem VŠPJ, která má právo ode mne požadovat přiměřený příspěvek na úhradu nákladů, vynaložených vysokou školou na vytvoření díla (až do jejich skutečné výše), z výdělku dosaženého v souvislosti s užitím díla či poskytnutí licence. V Jihlavě dne... Podpis

5 Poděkování Na tomto místě bych rád poděkoval svému vedoucímu práce Ing. Marku Musilovi za poskytnutí tématu a možnost vytvářet ho pod jeho vedením.

6 Obsah 1 Úvod Zhodnocení současného stavu O škole Současná možnost navigace po škole Návrhy řešení Návrh řešení Specifikace zadání a analýza požadavků: Aktivity Návrh datové struktury a její implementace Ukládání dat Použité technologie Android (operační systém) a mobilní aplikace Java a vývojové prostředí, nástroje jazyka Implementace Aktivity Použití komponent Načítání dat z csv nebo XML souboru Třídy Načtení obrázku Návrh implementace počítání návštěvnosti QR kód SQL databáze Návrh Třída SQL Testování aplikace Způsoby testování Testovací scénář Vyhodnocení testů Zhodnocení práce a závěr Seznam použité literatury Seznam obrázků Seznam použitých zkratek Přílohy Obsah přiloženého CD Orientační plán školy půdorys poschodí

7 1 Úvod Už jako malého mě to táhlo k počítačům a postupem času jsem se nechtěl stát pouze uživatelem, ale také někým, kdo vytváří obsah pro ostatní. Také jsem chtěl zjistit, jak různé věci na počítači fungují, jaké probíhají procesy na pozadí, když něco dělám nebo hraji. Proto jsem se začal učit programovat. Jako střední školu jsem si vybral školu technického charakteru se zaměřením na programování. Byla to Střední průmyslová škola Třebíč. Na ní jsem se naučil základy programování, a to konkrétně v jazyku Pascal. Poté jsme programovali i v Assembleru pro programování mikroprocesorů. Po střední škole jsem se rozhodl pokračovat ve studiu, a to na Vysoké škole polytechnická Jihlava (VŠPJ). Díky zkušenostem na střední škole jsem si vybral obor zaměřený na programování a elektro. V rámci studia jsem se setkal s dalšími programovacími jazyky a naučil se vytvářet desktopové aplikace a webové stránky. V rámci studia jsem naprogramoval několik programů a to buď jako úkol nebo jen ze zvědavosti pro mne samotného. Nakonec mě programová část bavila více, proto jsem si vybral tuto bakalářskou práci. Jedná se o návrh a implementaci mobilní aplikace pro Android, která bude realizovat průvodce po prostorách VŠPJ. Téma mobilní androidové aplikace jsem si vybral hlavně z důvodu, že telefon a mobilní aplikace používám ve velké míře a velmi často. Vždy jsem chtěl naprogramovat svoji vlastní aplikaci, která by se potom dala používat i v reálném životě, a nejen pro jednoho člověka. Myslím si, že aplikace průvodce po škole by mohla být využívána širokou veřejností či novými studenty, kteří se ve škole ještě moc dobře neorientují. Nicméně, na VŠPJ v současné době taková aplikace zatím není a určitě najde své uplatnění jak mezi zájemci o studium, tak i mezi začínajícími studenty. Jak je zmíněno výše, cílem práce je provést návrh a následně implementaci mobilní aplikace, která umožní podle zvoleného oboru studia provést zájemce o studiu budovou školy. Cílem aplikace je navádět uživatele od vchodu po jednotlivých specializovaných učebnách a laboratořích, ale také po dalších klíčových místech souvisejících se studiem a fungováním školy. Prohlídka po specializovaných učebnách bude realizována podle vybraného oboru studia. Umožňuje vytváření okruhů a jejich editaci pouze upravením souboru, ze kterého aplikace načítá data. Díky tomuto kroku, není potřeba upravovat kód aplikace a údržba je mnohem jednoduší i pro normální uživatele, bez zkušeností 7

8 s programováním. Navíc je možnost vybrat si načítání ze dvou typu souborů. Detailní popis učeben a oborů je uveden v kapitole 2 - Současný stav. 8

9 2 Zhodnocení současného stavu Kapitola obsahuje základní informace o škole. Učební obory, učebny a laboratoře a návrhy, kterými by se dal vyřešit problém navigace. 2.1 O škole Vysoká škola polytechnická Jihlava (VŠPJ) byla založena jako jedna z prvních vysokých škol v kraji Vysočina. Škola je typu neuniverzitního směru a to znamená, že nemůže poskytovat vzdělání v doktorských studijních programech, nečlení se na fakulty a její vědecká rada se nazývá akademickou. Škola nabízí bakalářské a magisterské studijní obory, kurzy celoživotního vzdělávání. Také je zapojena do různých výzkumných a tvůrčích aktivit, pořádá konference a další akce pro širokou veřejnost. Mezi bakalářská studia patří obory (stav k akademickému roku 2017/2018, ke dni ) Aplikovaná informatika, Aplikovaná informatika pro průmyslovou praxi, Cestovní ruch, Finance a řízení, Finance and management 1, Počítačové systémy, Porodní asistentka, Všeobecná zdravotní sestra a Zdravotní sociální pracovník. A magisterská studia Kvalita a bezpečná péče ve zdravotnictví a Komunitní péče v porodní asistenci. Škola má spoustu učeben pro normální výuku, speciální učebny a laboratoře pro odborné předměty, jako jsou například počítačové učebny, učebny pro měření elektrických obvodů, programování automatů či zdravotnické učebny jako například porodní sál. Kromě toho jsou zde kanceláře a místnosti související s provozem školy či se studiem, jako jsou rektorát, sekretariáty kateder, studijní oddělení, knihovna a cizojazyčná knihovna, počítačová hala, mezinárodní oddělení, poradenské centrum, aula, menza a bufet. Budova školy je tvořena komplexem několika propojených budov. Jak jsem se sám přesvědčil během svého studia, orientace v prostorách školy není úplně jednoduchá. Příkladem je jenom navigace k učebně V9, která je umístěna v blízkosti sklepních prostorů školy. 1 Obor vyučovaný v anglickém jazyce. 9

10 2.2 Současná možnost navigace po škole Průvodce po školy (jakýsi informační systém) může být realizován staticky či dynamicky. Navigační cedule a rozcestníky V současné době se pro navigaci po škole používají navigační cedule a plánky školy. Po vstupu do školy je na zdi umístěná velká navigační cedule, která ukazuje, na jakém patře se nachází, jaké učebny. Poté jsou na hlavních bodech umístěny menší cedule, které ukazují, které učebny a laboratoře se na daném patře nacházejí a jakým směrem. Informace lze také získat od paní na vrátnici (recepci) školy. Obrázek 1 Orientační tabule Webové stránky školy, Orientační plán Na stránkách školy je orientační plán ve formě půdorysu všech poschodí s vyznačením jednotlivých učeben. Tento způsob je nepřehledný, protože konkrétní učebna musí být vyhledána. Lehkou nápomocí je jakýsi rozcestník s uvedením učeben každého poschodí. Orientační plán je k nalezení v hlavním menu <Provoz> <Orientační plán>. Printscreen úvodního rozcestníku je uveden na obrázku č. 2 a půdorysu poschodí je uveden v příloze č

11 Obrázek 2 Orientační plán úvodní rozcestník 2.3 Návrhy řešení Mezi možné návrhy můžeme použít papírové verze nebo elektronické. Obě mají své výhody a nevýhody. U papírové verze je potřeba vždy natisknou velkou zásobu dopředu a v případě nějaké změny, musíme vytvářet novou tištěnou verzi. I když je to řešení jednoduché, které nevyžaduje žádný složitý aparát, může být i finančně nákladné, a hlavně nepříliš praktické. U elektronické verze je potřeba připravit program a data pro načtení. Pro úpravu stačí pouze změnit data aplikace bez žádného zásahu do aplikace. Letáček s mapkou areálu školy Nejjednodušší řešení je letáček, na kterém by byla zobrazena mapka areálu školy. Na této mapce by potom mohli být zvýrazněny důležité části. Také by mohla obsahovat grafické znázornění nějakého okruhu pro projití školy či oboru, nebo textový popis okruhu s přesnými instrukcemi pro navigaci. Mobilní aplikace jako půrvodce školou Řešením je využití mobilní aplikace, která může být dostupná na webových stránkách školy. Podobné aplikace na trhu existují, ale podobné jen ve smyslu, že se jedná o průvodce. Většina průvodců je ve větším měřítku. Jsou to hlavně průvodci po slavných městech, kde provádí po důležitých budovách a památkách. Některé z nich jsou zdarma a některé placené. Aplikaci, která by prováděla v budově, ve stylu mého zadání se mi nepodařilo najít. 11

12 3 Návrh řešení V této kapitole je definováno zadání úkolu a provedena analýza požadavků na vytvářenou aplikaci. Dále je zde představ návrh implementované aplikace, vzhled aplikace a obsah aplikace. 3.1 Specifikace zadání a analýza požadavků: Aplikace bude umět představit návštěvníkům či potenciálním studentům studijní obory školy a bude umožňovat průvodcování po prostorách školy. Využití najde při dni otevřených dveří, kdy bude navigovat návštěvníka v rámci okruhu jednotlivých studijních oborů VŠPJ. Bude je navádět po trase zvoleného studijního oboru nebo k samostatné učebně, na kterou se chce návštěvník podívat. Kromě toho bude aplikace doplňovat základní údaje k jednotlivým oborům a učebnám. Budou zde pomocné odkazy na jednotlivé stránky a systémy školy jako je například Studijní oddělení. Data budou konfigurována prostřednictvím souboru. Načítání ze souborů, včetně možnosti, že pouze úpravou těchto souborů, bude možno spravovat aplikaci, jako je úprava cesty a možné přidávat, či oddělávat učebny a obory. 3.2 Aktivity Jednotlivé obrazovky aplikace, jejich obsah a funkce. Po zapnutí aplikace se nám objeví úvodní stránka s hlavní menu, z toho pokračujeme na stránku s menu výběru. Zde bude možnost volby mezi položkami <Seznam učeben> a <Seznam oborů>, zde si poté vybereme daný okruh, který nám pokračuje na proces <Navigace>. Obrázek 3 Schéma aktivit 12

13 Následuje popis jednotlivých aktivit aplikace. Hlavní menu Úvodní obrazovka obsahuje pouze název aplikace, tlačítko do menu a poté důležité odkazy. Mezi nimi budou webové stránky školy, informační systém, e-learning. Menu výběru Druhé menu, po kliknutí na tlačítko Menu v předchozí obrazovce. Zde je obrázek VŠPJ a dvě tlačítka. Tlačítko <Seznam Učeben> je skok na výběr učeben a tlačítko <Seznam Oborů> je skok na výběr oborů. Seznam učeben Obrázek 4 Aktivita Hlavní menu a Menu výběru Ve výběru učeben, bude seznam učeben a po vybrání našeho cíle. Nás aplikace začne navigovat k dané učebně. O učebně nám to vypíše základní informace, kterými jsou obory a předměty v ní vyučované nebo účel učebny. Seznam oborů Při výběru oboru, si vybere ze seznamu všech oborů. Poté nás aplikace začne navigovat od vchodu přes důležité učebny zadaného oboru. O učebně nám to vypíše základní informace, mezi které patří obory v ní vyučované předměty nebo účel učebny. 13

14 Obrázek 5 Aktivita Seznam učeben a Navigace Navigace Obrazovka, co se objeví po vybrání učebny či oboru. Bude obsahovat obrázek učebny a informace o ní. Číslo učebny, vyučované předměty atd. Tlačítkem <Zpět> se budeme vracet na předchozí krok navigace a tlačítko <Další> na další krok navigace. 3.3 Návrh datové struktury a její implementace Datové struktury jsou speciálním druhem ukládání a organizování dat v počítačích. Pro naši úlohu můžeme použít několik datových struktur. Můžeme použít pole, seznam, haldu, zásobník. Uložená data a jejich formát Budeme potřebovat uložit sérii několika dat. Data je ve tvaru, kde každý obor či učebna se v souboru nachází pouze jednou a obsahuje pouze jednu trasu. Trasa se skládá z několika části, kde každá část obsahuje jméno oboru či učebny, podle které poznáme, zda máme tuto část uložit do jedné z datových struktur. Poté obsahuje instrukci, kam se máme vydat dál po trase, která byla vybrána. Aktuální místo, na kterém se v dané části průvodce nachází a k tomu název přiloženého obrázku. 14

15 Obrázek 6 Návrh datové struktury Jedna část tedy obsahuje: Jméno Instrukci Pozici Název obrázku U jednotlivých položek musíme, přesně vědět ke které části patří a musí být přesně pojmenována, aby nedošlo k promíchání dat a následné ztrátě účinnosti tohoto průvodce. Pole Java nám poskytuje datovou strukturu pole, která ukládá fixní velikost postupných vzorků stejného typu. Používá se pro uložení skupiny dat. Místo vytváření několika proměnných stejného datového typu, je lepší vytvořit pole a pracovat s jeho jednotlivými částmi. (4) Při vytváření proměnné pole musíme prvně určit datový typ proměnných, které budeme chtít ukládat, hranatou závorkou, že se jedná o pole a poté jméno pole. Pole je číslováno od 0 po námi určený počet. (4) Obrázek 7 Pole 15

16 Spojovaný seznam V počítačích je seznam nebo sekvence abstraktní datový typ, který reprezentuje spočítatelné množství setříděných hodnot, kde se tyto hodnoty mohou objevit více než jednou. Seznam je základní příklad kontejneru, které obsahují další hodnoty. Pokud se hodnota objeví vícekrát, tak se každá jednotlivá hodnota bere jako jiná položka. (9) Operace potřebné pro spojový seznam jsou například. add přidává novou část seznamu na další pozici addfirst (addlast) - přidává novou část seznamu na začátek nebo konec seznamu removefirst (removelast) odstraňuje položku na začátku nebo konci seznamu get(index) vrátí položku na dané pozici seznamu getfirst (getlast) vrátí položku na začátku nebo konci seznamu set (index, nová hodnota) přepíše hodnotu v seznamu za novou contains(hodnota) vrací boolean true, jestli se hodnota nachází v seznamu size vrací velikost seznamu Velmi efektivní datová struktura, v případě zapisování na začátek nebo konec seznamu. Spojový seznam můžeme nadále rozdělit do jednosměrného nebo obousměrného spojového seznamu. (9) Obrázek 8 Jednosměrný spojovaný seznam Obrázek 9 Obousměrný spojovaný seznam 16

17 Fronta Je to abstraktní datový typ nebo kolekce, v které jsou entity uchovány pomocí principu FIFO (first in, first out). V této struktuře je první entita přidána, také jako první odstraněna. V případě, že chceme smazat poslední přidaný entity, musíme prvně smazat všechny předchozí přidané entity. Je to lineární, nebo spíše sekvenční datová struktura. Fronta nám provádí funkci bufferu. (18) Operace nad frontou jsou add přidá entitu na konec fronty delete odstraní entitu ze začátku fronty getfirst získá entitu na začátku fronty isempty dotaz na prázdnost fronty size vrací velikost fronty Zásobník Je to jedna z důležitých datových struktur pro dočasné uložení dat nejčastěji ve výpočtech. Zásobník je kolekce dat, která je založena metodě LIFO (last in, first out). Pro práci se zásobníkem je potřeba několik operací. (5) push vkládá na vrchol zásobníku data pop vybere a tím odstraní z vrcholu zásobníku data top dotáže se na vrchol zásobníku isempty dotáže se na prázdnost zásobníku Obrázek 10 Fronta a zásobník Zásobník se hlavně využívá nejčastěji pro krátkodobé ukládání dat a stavů pro algoritmy a programy. V rekurzivních algoritmech. 17

18 Zvolená datová struktura Jako datovou strukturu jsem vybral spojovaný seznam. A to z důvodu jeho vhodnosti pro můj problém a jeho možnosti. Pole se nehodí, protože nemůže být dynamicky alokováno a nevím jak dlouhá cesta může být, a také má omezenou celkovou velikost. 3.4 Ukládání dat Pro potřebu našeho projektu, je potřeba ukládat informace o cestě a jednotlivých učebnách do externích souborů, máme na výběr vícero možností, jako je základní textový soubor nebo použít XML strukturu. Textový soubor nestrukturovaný Textový soubor je počítačový soubor, který je strukturovaný jako sekvence řádku elektronického textu. Konec textového souboru je označen jedním nebo více speciálními znaky, známými jak značky pro ukončení souboru, po posledním řádku v textovém souboru. Obrázek 11 Textový soubor nestrukturovaný Soubor CSV Comma seperated values neboli čárkou oddělené hodnoty, ukládá data (čísla i text) v čistém textu. Každý řádek souboru obsahuje data záznamu. Každý záznam se skládá z jednoho nebo více polí, odděleného čárkami. Podle použití čárek, jako rozdělovačů jednotlivých polí vznikl název této metody. CSV souborový systém není standardizovaný. Základní nápad separace polí čárkami je jasná, ale tento nápad se komplikuje, pokud pole dat také obsahují čárky nebo znaky pro ukončení řádku. CSV implementace nemusí zvládnout takováto data, nebo musí použít uvozovky pro označení takovýchto dat. Uvozovky, ale neřeší všechny problémy. (11) 18

19 Obrázek 12 Soubor CSV Soubor XML Extensible Markup Language neboli značkovací jazyk definuje řadu pravidel pro kódovaní dokumentů ve formátu, který je dobře čitelný jak pro lidi, tak i pro stroje. Jeho hlavním účelem je zjednodušit, generalizovat posílání dokumentů přes internet. Podporuje silný textový formát pro různé jazyky. (10) Tag - je značkovací konstrukce, začíná znakem < a končí >, tak může bát začáteční (<sekce>), ukončovací (</sekce>) a prázdný (<line-break />) Element logická komponenta dokumentu, která má začáteční a ukončovací tag, znaky mezi těmito tagy, jsou obsahem elementu a můžou obsahovat značky, jiné elementy, které nazýváme dětské elementy Atribut značkovací konstrukce, která se skládá z názvu a hodnoty a nachází se v začátečním nebo prázdném tagu, XML atribut může mít pouze jednu hodnotu a každý atribut se může v dokumentu použít pouze jednou na element. Java podporuje prací s XML souborem svoji velkou knihovnou. Pro práci je důležitý pojem parsing, je to způsob, kterým se pochází XML soubor. Java podporuje několik druhů parseru. Dom Parser načte celý soubor a vytvoří hierarchickou stromovou strukturu SAX Parser nenačítá celý soubor, načte pouze podle určených trigrů JDOM Parser na podobném principu jako Dom, pouze jednodušeji StAX Parser stejně jako SAX, pouze efektivněji Každý z nich má své východy, nevýhody a situace, ve kterých se používá. (10) 19

20 Obrázek 13 Xml soubor 20

21 4 Použité technologie V této kapitole jsou představy teoretické znalosti a technologie, které souvisí s tématem práce a které jsem se potřeboval naučit pro realizaci práce či jsem je použil pro její vytvoření. 4.1 Android (operační systém) a mobilní aplikace Operační systém Android Android je mobilní operační systém vyvinut společností Google. Je založena na Linuxu a primárně navržen pro dotyková mobilní zařízení, jako chytré telefony a tablety. Google navíc vyvinul další software, např, Android TV pro televizi, Android pro automobily, Android Wear pro ruční hodinky, každý se svou specializací a uživatelským prostředím. Některé varianty androidu jsou také používány na herních konzolích, digitálních kamerách, počítačích a další elektronice. (2) Obrázek 14 Android vrstvy 21

22 Android je založen na operačním systému Linux, který mu dovoluje mít spuštěno více procesu (aplikací) najednou. Jednotlivé aplikace pak beží jako samostatné procesy, díky čemuž je zvýšená bezpečnost, protože každá aplikace má své vlastní jméno. Operační systém při nedostatku paměti automaticky ukončí některé aplikace, které jsou na pozadí, a právě se nevyužívají. Android také umožňuje přístup k dalším částem zařízení jako je foťák nebo GPS, o které ale musí jednotlivé aplikace požádat, aby k nim měli přístup. (2) Aplikace pro Android se vyvíjí v programovacím jazyku Java. Obrázek 15 Logo Android Mobilní aplikace Mobilní aplikace je počítačový program navrhnutý, aby běžel na mobilních zařízeních jako jsou mobilní telefony, tablety nebo hodinky. Mobilní aplikace se často porovnávají s počítačovými aplikacemi běžícími na stolních počítačích nebo noteboocích, a s webovými aplikacemi, které můžou běžet v internetových prohlížečích. (3) 4.2 Java a vývojové prostředí, nástroje jazyka Java je programovací jazyk, který je současně, třídně a objektově orientovaný a speciálně navržený, aby měl co nejméně implementačních závislostí, co je možné. Je zamýšleno nechat programátory aplikací pracovat ve stylu napiš jednou, rozběhni všude, to znamená, že zkompilovaný Java kód může běžet na všech platformách, které podporují Javu bez potřeby ji znovu zkompilovat. Java aplikace jsou typicky zkompilovány do bytecode, který může běžet na jakémkoli Java virtuálním stroji nehledě na počítačovou architekturu. (1) V roce 2016, Java je jeden z nejoblíbenějších programovacích jazyků, který se momentálně používá. Nejvíce na klient-server webových aplikacích, s nahlášenými 22

23 9 miliony vývojáři. Java byla původně vyvinuta Jamesem Goslingem v Sun Microsystems, která potom byla získána Oracle Corporation a poté v roce 1995 vypuštěna jako hlavní komponenta Sun Microsystems Java platformě. Java jako jazyk, odvodil velkou část své syntaxe z jiných programovacích jazyků, jako je C a C++, ale má méně nízko-úrovňových zařízení než kterýkoli z nich. Originální Java kompilátory, virtuální stroje a třídní knihovny, které byli původně vypuštěny Sun Microsystems pod vlastní licenci. V roce 2007 s Java komunitou, Sun Microsystems relicencoval většinu svých Java technologií pod GNU. Ostatní také vyvinuli alternativní implementace těchto technologiích. (1) Nejnovější verze je Java 9, vypuštěna 21.září 2017 a je to jedna z dvou aktuálních verzí zdarma podporovaných firmou Oracle. Starší verze než Java 8, jsou podporovány různými společnostmi. (1) Java jako jazyk je hlavně používaná pro programování mobilních aplikací na Android a společnost Google ho zvolila jako základ, na kterém se budou vytvářet tyto aplikace. A to hlavně kvůli její syntaxi. (1) Obrázek 16 Logo Java Pro vytváření programů v jazyce Java je potřeba nainstalovat nástroje SDK (Software Development Kit) a JDK (Java Development Kit). Development Kit SDK (Software Development Kit) Je to sada vývojářských nástrojů pro výrobu aplikací na Android platformu. Obsahuje potřebné knihovny, debugger, emulátor, dokumentaci a ukázkové příklady. 23

24 S každou verzí Androidu, je vypuštěna také nová sada SDK. Aby bylo možné používat nejnovější novinky pro jednotlivé zařízení. Přesto že se dá pomocí SDK programovat přímo z programové řádky. Ve většině případů se používá IDE (integrated development environment). (14) JDK (Java Development Kit) Je to produkt Oracle Corporation, je to implementace jedné z mnoha Java platforem. Ve formě binárního produktu zaměřeného na vývoj na operačních systémech Solaris, Linux nebo Windows. Obsahuje několik zdrojů pro dokončení vývoje Java aplikace. Od představení Java platformy, byl to jeden z nejvíce používaných SDK. V roce 2006 se stal softwarem zdarma. (13) Android Studio Android studio je oficiální vývojové prostředí pro Android. Postaveno na JetBrains IntelliJ IDEA a navrženo speciálně pro android. Je možné ho používat na Windows, macos a Linuxu. Vyšlo v roce 2013 na Google I/O konferenci, kde poté bylo až do prosince 2014 v beta verzi. (15) Podporuje Lint tools, ProGuard, Android Wear aplikace a mnohé další vlastnosti na současné stabilní verzi. (15) Obrázek 17 Logo Android studio 24

25 5 Implementace Kapitola obsahuje popis implementace některých zajímavých částí. Využití komponent a práce s nimi. Popis použitých tříd a načítání dat. 5.1 Aktivity Realizace aktivity a jak (třída extends Activity, typ projektu, XML-soubor, použité komponenty a obslužné metody událostí): Program se skládá z několika aktivit, kde jednotlivé aktivity, jsou obrazovky, které se nám zobrazují na displeji. Mezi aktivitami se dá snadno přesouvat pomocí funkce, která nám při zmačknutí tlačítka, zobrazí další aktivitu. Použil jsem prázdné aktivity, do kterých se přidají položky z předdefinovaných palet. Aktivity se skládájí ze dvou souborů. První je java soubor, který obsahuje třídu a její funkce. A z XML souboru, který slouží pro nastavení komponent a celé aktivity. Obrázek 18 Xml soubor aktivity Základní realizace metody zajišťující přechod na další aktivitu: Obrázek 19 Základní otevřeni další aktivity 25

26 V tomto přechodu z Hlavního menu do Menu výběru zatím není potřeba předávat žádná dodatečná data do další aktivity. Pro posílání více dat do další aktivity a posílání dat z ListView vytvoříme Bundle, do kterého naskládáme data. Obrázek 20 Posílání dat přes bundle Pro načtení dat z bundlu v další aktivitě slouží tato část programu. Obrázek 21 Načítání dat z bundlu 5.2 Použití komponent Pro práci jsem využil několik komponent. Pro zobrazování textu jednoduchá komponenta TextView, která se umístí na obraz, a poté staří vkládat text. Poté komponenta Button, slouží pro posouvání mezi aktivitami a poté v navigaci pro posun dál a zpět. Zaměřím se pouze na jednu nejzajímavější komponentu ListView z hlediska práce pro menu jednotlivých položek. 26

27 ListView Komponenta ListView slouží pro dynamické menu učeben a oborů. Tyto data jsou načítána ze souborů v programu a dále posílány do další aktivity navigace, ve které se nám poté zobrazí daný obor či učebna. Obrázek 22 Nevyplněný ListView Vybral jsem si ho kvůli tomu, že takhle nějak jsem to navrhoval, když jsem si vybíral téma bakalářské práce. Je to komponenta, se kterou se snadno pracuje. Máme několik možností, které si můžeme vybrat pro vytvoření menu. Option menu je hlavně pro práci s aktivní aktivitou a většinou obsahuje vyhledávání a nastavení. Contextualní menu nabízí akce pro specifickou položku nebo část uživatelského rozhraní. Používá se převážně s kombinací ostatních menu. Jako další by mohlo být PopUp menu, které se používá pro akce, které ovlivňují nějaký obsah. Pro naplnění dat do ListView musíme načíst data ze souboru. Jednotlivé názvy okruhů dostaneme jako unikátní záznamy v poli řetězců. Toto pole potom udáváme, jako zdroj dat pro ListView. Obrázek 23 Vkládání dat do ListView 27

28 5.3 Načítání dat z csv nebo XML souboru Načítání dat jsem realizoval dvěma způsoby. Jeden je načítání z CSV souboru, načítá data ze dvou souborů, kde jeden obsahuje obory a druhý okruhy učeben. Druhý způsob je načítání z XML souboru. Preferuji načítání z XML souboru, kvůli lepší struktuře vkládaných dat. Načítání dat z CSV souboru K práci s CSV není potřeba téměř žádných znalostí, proto se hodí pro méně znalé uživatele a XML pro pokročilejší uživatele. Načítání souboru CSV probíhá, jako čtení po řádcích, kde se první řádek vynechá, protože ukazuje jména sloupců. Poté se musí daný řádek parsovat podle zadané značky a následné ukládání do Třídy CestaSample. Soubory jsou dva, jeden pro učebny a druhý pro obory. Soubory mají stejnou strukturu a jsou jednotlivé položky oddělené středníkem. Ukázka parserování jednoho tokenu. Obrázek 24 Parser jednoho tokenu Načítání dat z XML souboru Načítání XML souborů. Funkce načte celý soubor, zjistí se, jestli se mají načíst učebny nebo obory a podle toho se nastaví proměna typu NodeList. Tato proměnná, nám načte jen části ze souboru, s námi určeným tagem. 28

29 Obrázek 25 Funkce načítání XML souboru Pro načítání unikátních častí ze souboru používám tuto část kódu., kde využívám přesun z listu do Hashsetu a nazpět. Při tomto se odstraní prvky, které jsou v listu uloženy vícekrát. Obrázek 26 Vybrat unikátní záznamy Data ze souboru se načítají v seznamu učeben a oboru. Zde se načtou unikátní záznamy, které se poté vloží do ListView. Poté v navigaci, zde se načtou všechna data, podle názvu okruhu, který jsme vybrali v ListView a tento název poté posíláme do aktivity Navigace. Data v jednotlivých souborech se editují jednoduše, stačí daný soubor otevřít jakýmkoliv textovým editorem a při znalosti struktury upravovaného souboru, stačí pouze editovat. 29

30 5.4 Třídy Program obsahuje několik tříd sloužící pro ukládání a načítání dat. Třída Cesta Rodičovská třída, která sdružuje třídu CestaSample a CestaXml. Obsahuje deklaraci proměnných použitých pro ukládání dat, gettery 2 a settery 3 pro práci s jednotlivými daty ve třídě a funkci pro načtení dat ze souboru a uložení do této třídy. Proměnná typ, ukládá název okruhu, který načítáme. Je typu string, stačí nám uchovávat pouze jeden řetězec, který poté porovnáváme s proměnou poslanou z předchozí aktivity a komponenty ListView. Proměnná cesta, obsahuje seznam instrukcí pro navigaci. Proměnná místo obsahuje aktuální pozici v navigaci a proměnná obrázek, název obrázku, který se zobrazí v navigaci. Obrázek 27 Třída Cesta 2 Funkce třídy pro načtení dat 3 Funkce třídy pro získání dat ze třídy 30

31 Třída CestaSample Třída pro načítání dat z CSV souboru. Obsahuje pouze funkci pro načítáni a má rodičovskou třídu Cesta. Při použití funkce ve třídě ve které používáme následující příkaz pro načítání souboru z adresáře raw..getresources().openrawresouce(), Tento příkaz potřebuje do třídy předat Content, který obsahuje data o aktivitě nebo celé aplikaci. Toto posílání se moc nedoporučuje, z důvodů velké šance na únik paměti při špatném zacházení. Jinou možnost posílání jsem nenašel, a proto jsem ji naimplementoval do mého programu. Při volání funkce pro načtení programu posílám content aplikace a poté ho ve funkci použiji pro načtení souboru. Obrázek 28 Třída CestaSample Třída CestaXml Třída sloužící pro načítání dat z XML souboru, rozšiřuje rodičovskou třídu Cesta. 31

32 Obrázek 29 Třída CestaXml Třídy aktivit Každá aktivita obsahuje vlastní třídu, ve které se provádí všechny části, které na dané aktivitě chceme provést. Ze základu obsahuje jednoduchou funkci, která provádí příkazy při vytvoření dané aktivity. 5.5 Načtení obrázku Pro načtení obrázku stačí pouze komponenta ImageView, do které umístíme název obrázku. Pro mé potřeby však tento postup nefunguje, protože nelze vkládat název obrázku ve stringu. Název obrázku se prvně musí převést na integer a až potom, lze tento integer vložit do ImageView. Pro tuto potřebu jsem si naprogramoval funkci s parametrem i, který nám určuje, jaký obrázek máme převést. Obrázek 30 Funkce nastavobrázek 32

33 6 Návrh implementace počítání návštěvnosti Jako implementaci navíc, jsem navrhl způsob, kterým by šlo ukládat návštěvnost jednotlivých učeben a studijních oborů. Toto počítání jde vyřešit hned několika způsoby, které by měli být řešeny online, z důvodů automatického ukládání dat na server. 6.1 QR kód Vymyšleno v Japonsku pro potřeby automobilového průmyslu. Vyvinuto pro rychlé scanování součástek. Nyní jsou používány v široké míře. Například u mobilních aplikací pro čtení dat a odkazů. Můžou být požity pro zobrazení dat uživateli. V průběhu let vzniklo několik standardů, poslední v roce Je to vlastně čtvercová mřížka, která obsahuje z několika informačních vrstev. Každá vrstva má svůj účel. Geometrická vrstva slouží k lokalizaci dat. Vrstva určuje, kde mají být. Informační vrstva obsahuje jednotlivé černé tečky. Tyto tečky znamenají binární jedničky, které vyjadřují informací. Obrázek 31 QR kód Vlastní QR kódy jdou snadno vytvořit pomocí online aplikací nebo programů k tomu určených a zdarma stažitelných. Java samotná obsahuje knihovnu pro generování QR kódu. Tato knihovna je volně dostupná a stále aktualizovaná a jmenuje se ZXing. Díky této knihovně můžeme také QR kódy načítat a pracovat s nimi. (17) 33

34 Obrázek 32 Třída QRCodeReader (19) 6.2 SQL databáze SQL (Structured Query Language) je jazyk používaný pro programování a navrhování správu dat. Původně založeno na relační algebře. SQL obsahuje mnoho typů a údajů, které mohou být podjazyky, DQL (data query language), DDL (data definition language) a další. Byl to jeden z prvních komerčně používaných jazyků pro relační model a stal se jedním z nepoužívanějších databázových jazyků dnešní doby. Pro práci se používá série příkazů. Graficky se zobrazuje jako tabulky s řádky a sloupci, které se můžou navzájem propojovat. (12) 34

35 Obrázek 33 Databáze JDBC Framework pro práci s jakýmikoli tabulkovými daty, hlavně pro data uložena v relační databázi. Pracuje s jazykem Java na mnoha operačních systémech. Požaduje oprávnění a zapnutý databázový systém. Obsahuje definované třídy pro práci s databázemi jako např. její vytvoření nebo propojení. (16) 6.3 Návrh Při příchodu na kontrolní bod cesty, bude možnost načíst na daném místě QR kód. Při průchodu celé cesty se zapíše hodnota, že cesta byla dokončena do databáze. Jedna z možností by byla jen dobrovolné načtení kódu nebo jeho nutnost pro zobrazení další části navigace. Také si můžeme vybrat, zda budou potřebné QR kódy v databázi či v aplikaci a také kde budeme zpracovávat QR kód. Pro naše potřeby, by stačila jednoduchá tabulka s několika atributy. Kód obsahuje o jaky QR kód se jedná, počet načtení, počet kolikrát byl tento konkrétní kód načten a popis by mohl být použit pro název bodu, kde se nachází. Pro naše potřeby bude aplikace potřebovat přístup k foťáku a kameře u mobilu a projekt musí být propojen s google play services. Tato třída bude připraveno pro použití. Ukázka práce s SQL ve zdroji č. 20. Příkazy pro vytvoření tabulek a jejich propojení v databázi. 35

36 CREATE TABLE QR (kod varchar (255), popis varchar (255), primary key (kod)); CREATE TABLE Log (id int AUTO_INCREMENT, kod varchar (255), datum date, primary key (id), foreign key (kod)); Obrázek 34 ER diagram 6.4 Třída SQL Třída sloužící pro připojení databáze, Připojuje se na adresu databáze se zadanými uživatelskými údaji. Obrázek 35 Připojení databáze 36

37 7 Testování aplikace V této kapitole jsou popsány postupy ověření správné funkčnosti vytvořené aplikace. Jsou zde uvedeny způsoby testování, testovací scénáře, postup testování a výsledky testů. 7.1 Způsoby testování Můžeme použít několik způsobů testování, základní testování probíhá v samotném vývojovém prostředí Android studio. Zde se testuje na virtuálních zařízeních, ta si můžeme vybrat z velkého seznamu mobilních telefonů a dalších zařízení. Na virtuálním zařízení lze provést při správném nastavení vstupních dat téměř všechny možnosti aplikace. Můžeme také nahrát aplikaci přes USB přímo do zařízení nebo exportovat. Druhou možností ověření je vlastní ověření aplikace za chodu. 7.2 Testovací scénář V rámci testování aplikace budou ověřeny tyto testovací scénáře: 1. Reakce tlačítko a přesun na další aktivitu. Pro všechna tlačítka a všechny vstupní kombinace ověřena správná reakce tlačítka (obsluha události). Především se jedná o přesun na další aktivitu nebo provedení operace. 2. Navigace po vybraných okruzích studijního oboru. Provedeno pro všechny studijní obory. 3. Navigace pro vybrané učebny nebo místnosti školy. Provedeno pro všechny místnosti a učebny. 7.3 Vyhodnocení testů Aplikace byla odladěna na virtuálním zařízení a ověřeny testovací scénáře. Všechny provedené testy proběhly úspěšně. Funguje to! 37

38 8 Zhodnocení práce a závěr Práci se mi podařilo vytvořit dle zadání. Realizací práce jsem si osvojil znalosti a schopnosti, které jsem se naučil během studia na Vysoké škole polytechnické Jihlava. Měl jsem tak příležitost aplikovat dovednosti na realizaci ryze praktického problému. Také jsem se naučil spoustu nových věcí, jako jsou například práce na větším úkolu. Komunikace se zadavatelem dané práce, formátování dokumentu a samotné programování v Jave pro mobilní aplikace na Android. Rámcově je aplikace průvodce je funkční, obsahuje pevně danou navigaci, podle toho, jak je zadaná v souboru, a podle toho, jakým na implementovaným způsobem ji chceme načíst. Jsou předdefinovány základní data, ale pro praktickou potřebu je nutné data nadefinovat. Některé aktivity, jako je hlavní menu, nebo Seznam učeben a Seznam oboru, by se dali vynechat a spojit s některými dalšími, nebo spojit dohromady pro lepší rychlost prací s aplikaci a její větší dynamiku. V rámci aplikace je připravena základní kostra pro průvodcování. Dle potřeb školy je potřeba modifikovat datové soubory. Při tvorbě jsem narazil na několik zajímavých problémů. Jako bylo třeba dynamické načítání obrázků a posílání contextu do tříd. Celkově práce s jazykem Java byla pro mě novinkou, a před touto prací jsem si ho jenom lehce vyzkoušel sám doma. Po propojení s tvorbou Androidové aplikace to dostalo zcela nový rozměr, který se mi zdál zajímavý. Při návrhu QR kódu a propojení SQL databáze jsem postupoval jednodušeji, než jsem očekával, návody na tuto část byli obsáhlé. Také jsem narazil na problém s vývojovým prostředím, když jsem se snažil doinstalovat potřebný balíček pro práci, poté přestali fungovat jiné části a začali hlásit chyby části kódu, které byli v pořádku. Aplikace by se dala rozšířit o další možnosti. Při vchodu do školy, by zde mohl být QR kód, který po přečtení nainstaluje tuto aplikaci. Další pomocnou navigaci, která bude spolupracovat s Google maps, pro možnost navigace ze současné pozice ke škole. 38

39 Seznam použité literatury [1] Java: Programovací jazyk. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, [cit ]. Dostupné z: [2] Android: Operační systém. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, [cit ]. Dostupné z: [3] Mobilní aplikace. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, [cit ]. Dostupné z: [4] Pole. In: Tutorialspoint [online]. 3rd Floor, Vamsiram's Jyothi Celestia, Kavuri Hills, Phase-2, Madhapur, Hyderabad, INDIA : tutorialspoint, 2017 [cit ]. Dostupné z: [5] Zásobník. In: [online]. Neuvedeno: Jan Neckář, 2016 [cit ]. Dostupné z: [6] HEROUT, Pavel. Java: Učebnice Jazyka. 5., rozš. vyd. Šumavská 3, České Budějovice: Koop, ISBN [7] DEITEL, Paul a Harvey DEITEL. Java: How to Program Hudson Street, NY, NY, 10013: Deitel, ISBN [8] Developer Guides [online]. [cit ]. Dostupné z: [9] Algoritmy: Spojový seznam [online]. [cit ]. Dostupné z: [10] XML. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, [cit ]. Dostupné z: 39

40 [11] CSV. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, [cit ]. Dostupné z: [12] SQL. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, [cit ]. Dostupné z: [13] JDK. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, [cit ]. Dostupné z: [14] SDK. Techopedia [online]. [cit ]. Dostupné z: [15] Android Studio. Techopedia [online]. [cit ]. Dostupné z: [16] JDBC. Techopedia [online]. [cit ]. Dostupné z: [17] QR Code Reader [online]. [cit ]. Dostupné z: [18] Fronta. Algoritmy [online]. [cit ]. Dostupné z: [19] QR reader. Callicoder [online]. [cit ]. Dostupné z: [20] Remote database. C-sharpcorner [online]. [cit ]. Dostupné z: 40

41 Seznam obrázků Obrázek 1 Orientační tabule Obrázek 2 Orientační plán úvodní rozcestník Obrázek 3 Schéma aktivit Obrázek 4 Aktivita Hlavní menu a Menu výběru Obrázek 5 Aktivita Seznam učeben a Navigace Obrázek 6 Návrh datové struktury Obrázek 7 Pole Obrázek 8 Jednosměrný spojovaný seznam Obrázek 9 Obousměrný spojovaný seznam Obrázek 10 Fronta a zásobník Obrázek 11 Textový soubor nestrukturovaný Obrázek 12 Soubor CSV Obrázek 13 Xml soubor Obrázek 14 Android vrstvy Obrázek 15 Logo Android Obrázek 16 Logo Java Obrázek 17 Logo Android studio Obrázek 18 Xml soubor aktivity Obrázek 19 Základní otevřeni další aktivity Obrázek 20 Posílání dat přes bundle Obrázek 21 Načítání dat z bundlu Obrázek 22 Nevyplněný ListView Obrázek 23 Vkládání dat do ListView Obrázek 24 Parser jednoho tokenu Obrázek 25 Funkce načítání XML souboru Obrázek 26 Vybrat unikátní záznamy Obrázek 27 Třída Cesta Obrázek 28 Třída CestaSample Obrázek 29 Třída CestaXml Obrázek 30 Funkce nastavobrázek Obrázek 31 QR kód Obrázek 32 Třída QRCodeReader (19)

42 Obrázek 34 Databáze Obrázek 35 ER diagram Obrázek 36 Připojení databáze

43 Seznam použitých zkratek CSV Comma separated values JDK Java Development Kit SDK Software Development Kit SQL Structured Query Language VŠPJ Vysoká škola polytechnická Jihlava XML Extensible Markup Language 43

44 Přílohy 1 Obsah přiloženého CD Na přiloženém CD se v kořenovém adresáři nachází tato bakalářská práce ve formátu bakalarska_prace.pdf s jednoduchým návodem navod.txt pro obsluhu programu. Dále je na CD přiložena spustitelná aplikace *.apk a kompletní zdrojové kódy projektu. 44

45 2 Orientační plán školy půdorys poschodí 45