Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка аналитического инструментария к мобильному учётному приложению для велосипедиста

Введение

приложение велосипедист тренировочный нагрузка

Мобильные приложения в современном мире играют одну из основных ролей в жизни большинства людей. Для многих использование смартфонов, планшетов является фактором успешности и самоорганизованности, потому что они всегда находятся поблизости, можно в любой момент сделать заметку, отметить событие в календаре, внести изменения в какой-либо документ и т.п. Существуют также специальные приложения, которыми удобно пользоваться для занятий спортом, ведения журнала тренировок, контроля своего здоровья и др. К сожалению, не все приложения доступные в магазинах на различных платформах (например, Play Market, App Store) являются хорошо разработанными, предоставляют те функции, которые необходимы пользователям, а иногда есть те, которые совсем и не нужны, позволяют настраивать интерфейс «под себя». Зачастую готовые решения можно скачать бесплатно, где основная функциональность присутствует, однако, чтобы воспользоваться уникальными возможностями той или иной программы, нужно купить это приложение, иногда за достаточно высокую цену. Поэтому создаётся впечатление однообразности приложений, нет возможности выбора.

Чтобы исправить ситуацию, было принято решение реализовать такое мобильное приложение, в котором спортсмены, в частности, велосипедисты могли бы вести учёт своего тренировочного процесса, контролируя свои показатели, используя статистический модуль, сравнивая аналогичные периоды разных сезонов и корректируя свой тренировочный процесс на основе полученных данных. Первый этап разработки приложения пройден успешно: создано приложение «Дневник велосипедиста» («Cyclist Diary»), в котором реализована работа с внутренней базой данных (добавление, удаление, редактирование, просмотр данных), т.е. учётная часть приложения. В этой работе будет описан процесс проектирования, написания статистических функций, экспорта/импорта данных, что позволит пользователям получать информацию, например, о километраже в текущем сезоне, об общем прогрессе спортсмена и другие характеристики, а также выгружать данные в виде отдельного файла, например, для проверки тренером определённого тренировочного цикла с целью выявления сильных и слабых сторон спортсмена для последующей корректировки. Также эти функции избавят пользователей от временных и трудовых затрат на поиск определённой тренировки для сравнения её с аналогичной в другом сезоне или в другой период текущего сезона.

Актуальность. Несмотря на то, что в разработанном, на данный момент, приложении уже можно хранить различные показатели тренировок по датам, при необходимости их редактировать, просматривать и удалять, это не даёт пользователю той свободы, лёгкости и полезности пользования приложением, о какой он мечтает. Существующее приложение в точности повторяет возможности ведения обычного дневника тренировок, однако этого недостаточно для удовлетворения потребностей автоматизации подсчётов и аналитики, необходимые пользователям-спортсменам.

В связи с выделенными выше противоречиями возникает проблема, которую необходимо будет решить в этой работе: отсутствие аналитических функций, возможности экспорта и импорта данных в реализованном ранее приложении.

Причины появления проблемы:

1.На первом этапе создания приложения не было необходимости в усложнении проекта аналитикой.

2.Недостаточно времени на поиск алгоритма решения и отладку задачи реализации аналитических функций.

Для более подробного и точного рассмотрения способов решения проблемы были выделены объект и предмет исследования. Объект исследования - процесс учета и анализа результатов тренировок велосипедиста. Предмет исследования - алгоритмы функций аналитики и представления результатов выполненных функций пользователю.

На основании вышеизложенных рассуждений, можно определить цель исследования, задачи, а также критерии, по которым можно оценить выполненную работу.

Цель исследования:

Реализовать функции аналитики, экспорта, импорта данных, дополнительные возможности поиска, сравнения записей по тренировкам/соревнованиям, а также настройку пользовательского интерфейса.

Задачи:

1. Выполнить анализ требований потенциального пользователя (какую аналитику желает получать пользователь, на основании результатов опроса среди заинтересованных лиц).

2. Спроектировать алгоритмы для получения статистических данных.

3. Написать запросы для получения статистики.

4. Обеспечить выполнение запросов в ответ на действия пользователя.

5. Сделать возможным построение графиков по выбранным параметрам.

6. Реализовать экспорт/импорт данных из электронных таблиц.

7. Реализовать настройку параметров приложения (выбор языка интерфейса, цвет и т.п.).

Критериями эффективности для оценки качества выполненной работы являются:

1. Обеспечение получения необходимых пользователю статистик за наименьшее количество шагов.

2. Обеспечение доступа к статистикам пользователю, по возможности, без необходимости ввода каких-либо данных, должно быть достаточно выбирать фильтры.

3. Минимизация количества действий пользователя.

Методы исследования.

Наблюдение и описание. Исследование основано на практических знаниях о ведении дневника тренировок в традиционном виде (бумага и ручка) и понятии о необходимости автоматизации и упрощении некоторых важных функций с целью избегания возможных ошибок, потерь носителей, неудобством в использовании (необходимость в перевозке нескольких дневников, которые занимают не мало места, на сборы, соревнования и т.п.).

Сравнение. Анализ существующих решений и рекомендаций экспертов.

Эксперимент и формализация. Проектирование алгоритмов, разработка приложения и отладка функций; исправление ошибок и недочётов.

Измерение, как одна из составляющих работы - получение данных статистики.

Объектно-ориентированный анализ, проектирование и программирование - как непосредственная разработка приложения.

В качестве основных пунктов, которые следует вынести на защиту исследования были выделены следующие:

1. Результаты опроса потенциальных пользователей.

2. Результаты анализа существующих сервисов и решений.

3. Система выделенных требований, предъявляемых будущими пользователями.

4. Этапы проектирования системы.

5. Этапы разработки пользовательского интерфейса, логики выполнения функций, а также их взаимосвязь и реакция на запросы пользователя.

6. Готовое решение.

7. Динамика с начала тестового пользования приложением.

Практическая значимость работы:

1. Разработана система для учёта тренировочного процесса велосипедиста, которая ранее не была реализована таким образом, чтобы удовлетворяла потребностям различных групп пользователям, не была перегружена лишними функциями, но, с другой стороны, являлась удобной в использовании и была ориентирована на пользователей.

2. В рамках исследования получены выводы, которые отражают картину мира велосипедиста, с точки зрения того, каким образом он может опираться на различные показатели, записанные после каждой тренировки, чтобы в дальнейшем вносить коррективны в тренировочный план, делать прогнозы на предстоящие мероприятия и т.п.

3. Разработана версия приложения, которую можно самостоятельно протестировать, выявить то, какие функции необходимо откорректировать, какие сведения можно получать, используя приложение, а также оценить удобство пользования.

В качестве результата выполненной работы получили установочный файл приложения, при загрузке и установке которого на телефон, можно в любое время тестировать все имеющиеся функции. Также этот файл поддерживает версионность, благодаря чему можно загружать обновления, не теряя данных.

В случае положительных результатов тестирования можно загрузить установочный файл в магазин Google Play для получения реальных отзывов пользователей, рекомендаций и возможной выгоды от продаж приложения.

1.Обзор источников

1.1 Выбор паттерна разработки приложений

Для упрощения разработки приложений, в том числе мобильных, существуют универсальные паттерны, позволяющие программисту разграничить функции взаимодействия пользователя с интерфейсом приложения и взаимодействия пользователя с данными. В этой части работы будут рассмотрены такие паттерны разработки как MVC, MVP, MVVM, даны из описания, сравнительные характеристики, а также будет выбран тот паттерн, который будет использоваться в реализуемом приложении.

Первый паттерн - MVC (рис. 1.1). Это универсальная программная архитектура, которая помогает разработчикам делегировать функции трех модулей: модель (model), вид (View), контроллер (controller) [13]. Модель представляет собой классы, объекты, атрибуты, т.е. то, что содержит в себе базу данных или набор объектов. Вид/представление - макеты, окна, кнопки, текстовые поля; это то, с чем пользователь может взаимодействовать. В обязанности представления входит отображение данных из модели, но напрямую не влияет на модель. И, наконец, контроллер - это бизнес-логика приложения, описание реакции на запросы пользователей в разных ситуациях [7]. MVC также имеет некоторые расширения, которые могут представлять схему не только клиентской части, но и серверной, и даже обе (рис. 1.2). Т.е. делит клиентскую и серверную части, в свою очередь, на модель, представление и контроллер для клиента и для сервера. Это делает технологию гибкой и широко применяемой на практике [20].

Следующий паттерн - MVP (рис. 1.3). В данной архитектуре контроллер заменён на презентёра (Presenter). В этом паттерне выделяется интерфейс представления с набором свойств и методов, а презентёр имплементирует этот интерфейс (получает ссылку, обычно в конструкторе), реагирует на события представления и по полученному запросу меняет модель. Каждое представление должно реализовывать соответствующий интерфейс. Логика представления должна иметь ссылку на экземпляр презентёра [7].

Рисунок 1.3. Model-View-Presenter

Паттерн MVVM (рис. 1.4). Каждый слой данной архитектуры абстрагирован от других, т.е. они «не знают» о существовании друг друга. Представление не реализует интерфейс, но должно иметь ссылку на источник данных (View Model). Элементы представления связаны со свойствами и событиями соответствующей ему View-модели. Сама View-модель должна реализовывать интерфейс, предназначенный для автоматического обновления элементов представления [7]

Рисунок 1.4. Model-View-View Model

Почему именно мобильное приложение? Многие ученые отмечают, что с каждым годом число пользователей смартфонов динамично растет, в основном с 2013 по 2017 год. Кроме того, многие эксперты считают ясным тот факт, что использование смартфона -- это "время- и затрата-экономичное решение" [17]. Что касается количества доступных статистических приложений, он тоже растет, в том числе и в медицинских, и в спортивных, из Google Play и App Store [28].

Таким образом, выбор мобильной разработки оправдан. С другой стороны, процесс получения статистики огромного объема данных может спровоцировать появление ещё одной проблемы, связанной с большими данными (Big data). В большинстве случаев «большие данные» классифицируются как

«... набор данных, который является достаточно большим, чтобы выйти за рамки возможностей традиционных программных средств с точки зрения сбора, хранения и аналитики; большой объем данных, быстрый поток данных, различные типы данных и низкая плотность значения данных являются его специфическими характеристиками» (перевод) [27].

Поэтому разработчикам приходится тщательно продумывать алгоритмы анализа данных, чтобы избежать потери времени и ресурсов, например, памяти, производительности и качества получения результатов подсчета. Однако есть хорошая сторона больших данных, которая состоит в охватывании множества возможных ситуаций, что повышает вероятность точного прогнозирования в различных ситуациях [12]. Одно из решений упрощения работы с большими данными предложили украинские исследователи [15]. Они подчеркнули многофункциональный алгоритм анализа, который включает следующие этапы: экспресс-анализ, комплексный анализ, анализ «ЕСЛИ», и выдача рекомендаций. Этот алгоритм показывает хорошие результаты в разработанном приложении "Smart Mobile Health Navigator".

Следующим шагом в разработке интеллектуального программного обеспечения является использование карманных устройств для сбора данных в базу данных и их использования для подсчета статистики. Эти устройства представляют собой компактный комплект приборов электроники, которые могут непрерывно собирать необходимые данные, получая детальную информацию о тренировке, здоровье человека. В целом, система карманных устройств являются набором, состоящим из трех частей: смартфон в качестве клиента, полученные по Bluetooth, Post-данные и сервер (мобильные данные, доступ в интернет) [26]. В течение последних нескольких лет такие носимые устройства становятся все меньше, и этот факт дает возможность использовать их даже в одежде [19]. Это чудо, что в настоящее время мы можем использовать такие устройства не только в виде коробки, пояса, часов, но и как эпидермальные устройства на основе химических датчиков. Это может показаться фантастическим, но такая технология существует и обеспечивает получение данных из пота путем распознавания натрия, кальция и других элементов. Полученная информация приводит к объективным выводам о способности спортсмена к быстрому восстановлению во время тренировки, например [24].

Описанная в этом параграфе информация помогает понять то, что на сегодняшний момент технологии мобильной разработки в спорте не стоят на месте, появляется широкий выбор вспомогательных устройств для мониторинга тренировочного процесса, которые позволяют непрерывно получать очень большой объём информации, который, в свою очередь, может быть ценен в анализе спортивных достижений, а также направлен на улучшение результатов от начинающих спортсменов до профессионалов. Зная современные тенденции, будет полезным уметь обрабатывать различные показатели спортсмена и делать выводы на различных зависимостях. Как раз аналитике данных и посвящена разработка статистического модуля приложения для велосипедиста.

В этой главе был дан краткий обзор выбранного паттерна разработки MVC, среды разработки мобильных приложений Android Studio. Выбор был сделан на основе изученных источников, а также на основании опыта, полученного во время обучения и во время самостоятельного изучения предметной области. Также в главе были рассмотрены существующие мобильные приложения, позволяющие рассмотреть имеющиеся технологии в спортивных приложениях и выбрать наиболее подходящие подходы к разработке данного приложения.

Краткое описание существующей системы

Предпосылкой к созданию учётного приложения послужила проблема отсутствия актуального ПО для хранения своих учётных данных по тренировкам велосипедиста, а также необходимости в формализации собранных данных для последующего анализа, построения графиков и, возможно, дачи прогнозных данных.

В процессе анализа источников, посвящённых ведению спортивного дневника велосипедистами, были рассмотрены следующие подходы, а также способы автоматизации учёта данных.

В первую очередь следует отметить, что многие эксперты поддерживают ведения дневника тренировок, так как это помогает регулировать свой тренировочный процесс для достижения поставленных целей, а также следить за функциональным состоянием организма, что также позволяет корректировать акценты на тренировках [1].

Кто-то использует технологии Google Drive [9] для ведения дневника тренировок уже в более автоматизированной системе, которая помогает более формально записывать результаты по каждой тренировке, делая просмотр более удобным, к тому же использование электронных таблиц позволяет практически без проблем построить нужные графики (рис. 2.1), за исключением таких неудобств, как необходимость постоянно обновлять диапазоны, по которым строятся графики, и выбирать необходимые данные, которые могут быть выбраны неверно, либо отражать не то, что хотел пользователь. Такие недостатки могут быть исправлены в специальном приложении, что планируется сделать в разрабатываемом модуле.

Рисунок 2.1. Графики

В результате для создания статистического модуля необходимо написать SQL-запросы для выборки необходимых данных, которые дальше будут использоваться для создания графиков с помощью библиотеки GraphView, а также для отображения агрегированных данных, типа общего пробега на шоссе, на байке в какой-либо из сезонов.

Реализация системы и её компонентов

1.12 Проверка учётного модуля

При тестировании и отладке разработанного ранее модуля были выявлены проблемы, вызывающие ошибки и аварийное завершение программы. Данного факта не должно быть в приложении, поэтому первым шагом было исправление этих ошибок.

Для начала были устранены проблемы с отображением столбцов: при добавлении дополнительных столбцов (пульс, скорость, расстояние и т.п.) для тренировки и вставке строки с отсутствием некоторых из этих параметров происходил сдвиг других данных со «своего» места на «чужое» (портился только внешний вид). Решение было следующим: создание ячеек в таблице в разметке окна было удалено и эти ячейки создавались программно, а затем при необходимости добавлялись детьми к родительскому элементу строки либо, наоборот, удалялись, а не просто изменялась их видимость.

Метод создания ячеек программно:

private TextView setHeader(String name) { TextView tv = new TextView(this, null, R.attr.customTextViewStyleForCell); int padding = getResources().getDimensionPixelSize(R.dimen.header_textView_padding); tv.setPadding(padding, padding, padding, padding); if (name.contains("ЧСС") || name.contains("HR") || name.contains("Скорость") || name.contains("Speed")) tv.setTextAppearance(R.style.cellHeaderStylePulse); else tv.setTextAppearance(R.style.cellHeaderStyle); tv.setBackgroundColor(getColor(R.color.colorBackground)); tv.setGravity(Gravity.CENTER); tv.setText(name); tv.setVisibility(View.GONE); return tv; }

Затем в некоторых точках программы были исправлены вызовы методов для добавления/изменения/удаления записи из БД. Добавлены дополнительные переменные для исправления неправильной логики выполнения программы.

Также был оптимизирован сам код: вместо повторяющихся фрагментов кода были введены циклы, для этого было необходимо ввести дополнительные переменные массивов управляющих элементов окна, списки массивов и т.п. Это позволило унифицировать часть кода, которая выполняется для нескольких ячеек, например, аналогичным образом, т.е. устанавливает для будущей ячейки таблицы текст - название столбца, добавляет/удаляет эту ячейку относительно выбранного «чекбокса» (CheckBox - элемент, в которую ставится галочка при необходимости выбора того или иного параметра) и т.п.