Курсовая работа: Отображение математических формул в формате LaTeX на форуме PHPBB3

Система администрирования достаточно развита и позволяет гибко настраивать движок и дизайн форума: существует возможность поставить ограничение на доступ участников к различным форумам, разрешить / запретить прикрепленные файлы, назначить модераторов и.т.д. Внешний вид можно настроить, поменяв цвета и размер таблиц. Код хорошо организован, его блоки распределены по различным модулям. Так модификация файлов header.php и footer.php приводит к изменению содержания верхней и нижней части страницы. Поэтому вы можете легко модифицировать форум под ваши нужды при условии хорошего знания php. Phorum – прекрасное решение, если вы не хотите путаться в дополнительных сервисах phpBB. Можно, конечно, придраться к отсутствию некоторых нужных функций, однако большое количество существующих модулей и плагинов помогут решить эту проблему. Возможно, в пятой версии эти пробелы будут устранены. С сайта разработчика необходимо скачать русский интерфейс.

Выводы:

phpBB – подойдет, если вы хотите «форум-стандарт» и вам не потребуется дополнительных функций. Для любых сообществ, независимо от размера и тематики.

phpBB3 – подойдет, если вы можете потратить немного времени на изучение его возможностей. Для небольших сообществ без перспективы роста использование кажется не слишком оправданным.

SMF – если вы хотите иметь хорошую функциональность (каптча, система кармы и многое другое). Подойдет для любых сообществ.

punBB – если вам нужен легкий, функциональный и удобный форум. Для любых сообществ.

Vanilla – подойдет для создания уникальной платформы для различных сообществ.

bbPress – лучше всего будет смотреться в кооперации с Wordpress, предоставляя удобную площадку для читателей блога.

miniBB – для небольших сообществ, либо сообществ, где не важна функциональность форума.

Характеристика движка форума phpBB

phpBB – это мощное, полностью масштабируемое и легко изменяемое программное обеспечение с открытым исходным кодом для создания конференций. У phpBB дружественный интерфейс, простой и понятный администраторский раздел и всеохватывающий FAQ. Основанный на мощном языке PHP и имеющий поддержку серверов баз данных MySQL, MS-SQL, PostgreSQL или Access/ODBC phpBB является идеальным бесплатным решением для создания конференции на вашем сайте.

Основные возможности:

·  Поддержка популярных серверов баз данных

·  Неограниченное количество форумов и сообщений в них

·  Интерфейс с поддержкой нескольких языков

·  Закрытые и общедоступные форумы

·  Мощное средство поиска

·  Система личных сообщений

·  Полная изменяемость внешнего вида

phpBB второй версии был полностью переписан со времен первоначального выпуска. Версия 2 фокусируется на модульном дизайне профессионального уровня, высокой степени безопасности, многоязычном интерфейсе, поддержке множества серверов баз данных и возможностях полной настройки внешнего вида – и всё при низком потреблении системных ресурсов.

phpBB основывается на PHP, наиболее быстроразвивающемся языке исполнения скриптов на стороне сервера, что имеет следствием наиболее богатый по функциям форум из всех существующих.

Кроме того, phpBB разрабатывается на основе открытых исходных кодов, а значит не требует оплаты, взносов или подписки, не имеет ограничений к модификации. Прибавьте к этому огромное дружески настроенное сообщество phpBB и вы получите отличное решение для организации общения на вашем сайте!

Инсталляция

·  Простой механизм инсталляции, позволяющий создать работоспособный форум в течение считанных минут.

·  Возможность полного обновления с версий 1.x.

Поддержка баз данных

  phpBB использует механизм абстракции от конкретных баз данных, что позволяет реализовать поддержку нескольких их видов:

·  MySQL 3.2x

·  PostgreSQL 7.x

·  Microsoft SQL Server 7/2000

·  Microsoft Access (через ODBC)

·  а также поддержка других баз данных в будущем

Безопасность

·  При разработке форума безопасность считалась главным приоритетом.

·  Мощная и всестороння система авторизации.

·  Надежные методы шифрования для безопасного хранения паролей в базе данных.

·  Поддержка сессий cookie и URI.

Отсутствие ограничений для форумов и категорий

·  Возможность создания неограниченного количества форумов с произвольным числом категорий.

·  Закрытые форумы и форумы для определенных групп пользователей.

·  Мощные средства осуществления поиска.

Публикация сообщений

·  Форматирование сообщений при помощи различных начертаний и размеров шрифтов, а также отображение цитат, кода, рисунков и автоматическая подсветка URL.

·  Поддержка стандартных и расширенных тегов BBCode и некоторых тегов HTML.

·  Уведомления об ответе в темах по e-mail.

·  Мощное средство подписки на уведомления в теме.

·  Оригинальные смайлики для выражения эмоций.

Гибкость пользовательских групп и прав доступа к форуму

·  Мощная система управления доступом форумов, пользователей и групп.

·  Управление доступом к форуму заданных групп пользователей.

·  Управление всеми аспектами публикации сообщений.

·  Возможность ограничения доступа к просмотру, публикации, ответам и множеству других опций.

Возможности пользователей

·  Неограниченное количество участников.

·  Создание личного профиля.

·  Подсчет количества сообщений и устанавливаемые администратором ранги пользователей.

·  Подобная e-mail система обмена личными сообщениями

·  Поддержка локальных, удаленных и загружаемых аватар

Возможности модераторов

·  Редактирование тем.

·  Массовое удаление / перемещение / закрытие / открытие тем.

·  Разделение тем.

·  Возможность автоматической чистки старых или неотвеченных сообщений для каждого форума.

Легкий в использовании центр администрирования

·  Общая конфигурация конференции.

·  Настройка форумов и категорий.

·  Легкость резервного копирования и восстановления базы данных.

·  Запрет имен пользователей.

·  Авторизация пользователей.

·  Автоцензор слов.

·  Полное управление участниками.

·  Настройка смайликов.

·  Опциональная проверка наличия новых сообщений.

·  Расширенное управление запрещением доступа к форуму – бан по e-mail, имени пользователя, по одному или группе IP адресов, имени домена.

·  Регистрация IP-адресов пользователей и сообщений.

·  Массовая рассылка почты администратором пользователям и группам

Стили и настройка внешнего вида

·  Возможность выбора среди массы доступных стилей.

·  Отделенные от кода шаблоны для легкости внедрения или интеграции дизайна.

·  Полное управление шрифтами и цветами через CSS.

·  Совместимость стиля по умолчанию со стандартами XHTML 1.0 и HTML 4.01 консорциума W3C.

Поддержка

Всё это поддерживается большим, постоянно растущим и дружелюбным сообществом со всего мира, готовым оказать помощь по любым проблемам, предложениям или просто пообщаться!

2. Использование формул в сети Интернет

Естественнонаучные текстовые ресурсы

Важной особенностью многих образовательных и научных ресурсов являются специфические черты естественнонаучных текстов. Естественнонаучные тексты составляют огромную часть всего спектра электронных образовательных ресурсов, включая математику, физику, экономические науки, биологию и т.д.

Во многих естественнонаучных текстах одной из основных компонент являются математические формулы. Поэтому грамотная работа с формулами имеет ключевое значение для эффективной информационной поддержки многих направлений обучения.

Отметим, что математические формулы в виртуальном образовательном процессе могут использоваться более широко, чем просто в электронных текстах. Например, это могут быть форумы, чаты и другие формы обмена информацией в электронном виде, специализированные электронные практикумы по естественным наукам и т.д. – здесь также существуют проблемы, связанные с электронной обработкой математических формул. Развитие языков разметки и концепция разделения содержания и представления позволяют подойти к проблеме представления естественнонаучной информации комплексно и на основе стандартов.

Анализ существующих подходов

Классической средой работы с естественнонаучными текстами является система TeX, разработанная Д. Кнутом. Большой популярности TeX'а и его потомков (AMSTex, LaTeX и др.) способствовал ряд факторов. Во-первых, формализм ТеХ'а основан на идее разделения содержания и представления. Как правило, такого логического структурирования вполне достаточно, чтобы ТеХ сгенерировал полиграфический вариант текста высокого качества. Доводка внешнего представления текста имеющимися в TeX'е средствами полиграфической настройки может проводиться на втором этапе работы. Это наиболее перспективный подход, когда внешнее представление документа генерируется автоматически из логической разметки текста, сделанной человеком.

TeX является первой системой, в которой угадано основное направление развития представлений текстовой информации в распределенных информационных системах. Используемые в TeX'e, и особенно в его клонах, принципы разметки текста и отделения содержания от представления, лежат в основе современных подходов к обработке структурированной текстовой информации. Конечно, в ТеХ'е все эти возможности используются нерегулярно, и в незначительных масштабах. Кроме того, формализм ТеХ'а не соответствует современным формализмам разметки текстов, основанных на языке XML.

В последнее время для разработки математических текстов стал активно использоваться редактор MS Word, включающий специальные возможности для создания формул (MS Equation Editor, MathType). Подход, реализованный в этом редакторе, более доступен массовому пользователю, чем LaTeX, не требует установки дополнительного программного обеспечения. Минусы также очевидны. Во-первых, полиграфическое качество математических формул в Word'е значительно ниже, чем то, которое генерирует система ТеХ. Во-вторых, DOC-формат является принципиально закрытым форматом, мало пригодным для работы в открытых системах. Из этого, в частности, следует непригодность DOC-формата для публикации информации в Интернете – приходится конвертировать текст либо в HTML (причем хорошо известна колоссальная перегруженность структуры HTML-файла, который генерируется Вордом), либо в другой закрытый, но более приспособленный для обмена формат PDF. Есть и другие довольно существенные недостатки. Вообще, с точки зрения современного понимания того, как работать со структурированной текстовой информацией, идеология, заложенная в редакторе Word, является значительно более устаревшей, чем в появившейся намного раньше системе TeX.

Отметим и другую проблему. Наличие нескольких стандартов представления математических и естественнонаучных текстов вносит очень серьезную путаницу. Например, уже сегодня многие сталкиваются с той проблемой, что организаторы разных научных конференций требуют тексты в разных форматах – кто-то в LaTeXе, кто-то в Word'е. Информационная среда заполняется информацией, сформатированной в совершенно разных, несовместимых стандартах. Результат – потеря целостности информационной среды, постоянные проблемы с чтением, использованием и обработкой текстов в разных форматах.

К настоящему времени созданы все необходимые технологические условия для решения этих проблем. Созданы нужные открытые стандарты как для работы с текстами произвольного характера, так и для представления таких специфических объектов, как математические формулы. В частности, можно говорить и о решении вышеперечисленных проблем через создание «канонического» формата представления математических и естественнонаучных текстов на основе имеющихся сегодня открытых стандартов. Канонический формат представления научных и образовательных текстов, это такой формат, который

1.  базируется на принципе разделения представления и содержания документа.

2.  основан на разметке текстов логического уровня.

3.  использует для представления документов открытые широко признанные стандарты.

4.  удобен для автоматической обработки, распространения и хранения информации.

5.  предоставляет возможность конверсии текстов, представленных в каноническом формате, в другие распространенные форматы представления естественнонаучной информации и обратно.

6.  допускает трансляцию в различные (поли) графические представления, как электронные, так и бумажные.

7.  допускает богатую «интеллектуальную» обработку документа достаточно легкими онлайновыми программными средствами.

Базой для создания такого формата служит расширяемый язык разметки XML. Очень существенным шагом в этой области является появление диалекта XML – языка MathML, ориентированного на описание математических формул. MathML интересен по многим причинам. Во-первых, формат MathML основан на языке разметки XML, что позволяет использовать большое количество наработанных компонент и библиотек. Во-вторых, формат MathML реализует два вида представления: презентационное и содержательное. В-третьих, формат MathML является открытым стандартом, поддерживаемым консорциумом W3, что очень важно для построения сложных систем, ориентированных на использование широкими массами пользователей. В своей «презентационной» части MathML идеологически весьма близок TeX-формату.

С учетом вышеперечисленных плюсов, оптимальным решением является принятие формата MathML в качестве канонического формата обработки и представления математических формул. Вообще, когда говорят об обработке математических формул, то подразумевают всю цепочку: ввод формул пользователем, хранение формул, обработка формул, отображение формул.

Когда речь идет о вводе формул пользователем, то можно рассматривать две основные ситуации: создание, редактирование и представление математических текстов, и ввод формул в различных прикладных приложениях и Web-сервисах, в частности, электронных форумах и учебных программных комплексах. Решение задач обработки естественнонаучной информации является самостоятельной и весьма объемной проблемой.

TeX

TEΧ (обычным текстом – TeX) – система компьютерной вёрстки, разработанная американским профессором информатики Дональдом Кнутом в целях создания компьютерной типографии. В неё входят средства для секционирования документов, для работы с перекрёстными ссылками и для набора сложных математических формул.

Название произносится как «тех» (от греч. τέχνη – «искусство», «мастерство»). В написании буква E опущена ниже T и X.

Документы набираются на собственном языке разметки в виде обычных ASCII-файлов, содержащих информацию о форматировании текста или выводе изображений. Эти файлы (обычно имеющие расширение «.tex») транслируются специальной программой в файлы «.dvi» (device independent – «независимые от устройства»), которые могут быть отображены на экране или напечатаны. DVI-файлы можно специальными программами преобразовать в PostScript, PDF, или другой электронный формат.

Ядро TeX’а представляет собой язык низкоуровневой разметки, содержащий команды отступа и смены шрифта. Огромные возможности в TeX’е предоставляют готовые наборы макросов и расширений. Наиболее распространённые расширения стандартного ТеХ’а (наборы шаблонов, стилей и т.д.): LaTeX (произносится «лате́х») и AMS-TeX. При использовании пакета расширения LaTeX можно превратить разросшуюся статью в книгу изменением одного слова в исходнике, вставлять оглавление одной командой, не задумываться о нумерации разделов, теорем, рисунков. Есть много пакетов для оформления химических формул (например, пакет XymTeX), диаграмм (xypic), создания презентаций и визитных карточек и тому подобного.

Распространённые комплекты вёрстки на основе ТеХ’а: для Windows – TeX Live или MikTeX, для UNIX-подобных систем – TeX Live или teTeX.

Для создания шрифтов совместно с TeX’ом используется специально разработанная система METAFONT, в которой шрифты описываются программами на специализированном языке Meta. Могут также использоваться векторные шрифты в формате PostScript Type 1, TrueType и OpenType.

TEΧ применяется в исходных текстах Википедии для набора математических формул.

История

Первый том книги «Искусство программирования» Д. Кнута был опубликован в 1969 году и печатался методом монотипии, технологии XIX века, которая давала на выходе издание в «хорошем классическом стиле», что нравилось Кнуту. Когда в 1976 году публиковалось второе издание второго тома, всю книгу пришлось набирать вновь, поскольку монотипия почти повсеместно была замещена фотографической техникой, и оригинальные шрифты больше не использовались. Однако, когда 30 марта 1977 года Кнут получил новые оттиски, он увидел что они выглядят ужасно. Примерно в это же время Кнут впервые увидел результат работы высококачественной цифровой типографической системы, и заинтересовался возможностями цифровой типографии. Не оправдавшие ожиданий оттиски дали ему дополнительный толчок к тому чтобы решить проблему раз и навсегда, разработав свою типографическую систему. 13 мая 1977 года он написал заметку самому себе, описывающую базовые возможности TeX.

Он планировал завершить систему в свой творческих отпуск 1978 года, но получилось так что язык был зафиксирован лишь в 1989 году, более 10-ти лет спустя. Летом 1978 года, когда Кнут писал первую версию TeX, Guy Steele был в Стэнфорде; осенью того же года он вернулся в МТИ и переписал систему ввода / вывода TeX под операционную систему ITS. Первая версия TeX была написана на языке программирования SAIL и работала на PDP-10 под операционной системой WAITS. Для следующих версий Кнут изобрёл концепцию «грамотного программирования» (англ. literate programming), способ получения совместимого исходного кода и документации к нему (в виде текста на TeX, конечно) из одного и того же оригинального файла. Этот язык был назван WEB и производил программы на Паскале.

Новая, переписанная с нуля версия TeX была издана в 1982 году и названа TeX82. Помимо других изменений, первоначальный алгоритм переносов был заменён новым, написанным Frank Liang. TeX82 также использовал арифметику с фиксированной запятой вместо арифметики с плавающей запятой, с тем чтобы обеспечить воспроизводимость результата на различном оборудовании. Помимо этого, под нажимом Guy Steele, в TeX82 появился настоящий, тьюринг-полный язык программирования.

В 1989 году Дональд Кнут выпустил новую версию TeX и METAFONT.

MathML

MathML (от англ. Mathematical Markup Language, язык математической разметки) – это приложение XML, используемое для представления математических символов и формул в документах WWW. MathML рекомендован математической группой W3C.

Спецификация MathML версии 1.01 вышла в июле 1999, в феврале 2001 появилась версия 2.0. В октябре 2003 была опубликована вторая редакция MathML версии 2.0, которая является на настоящий момент последней спецификацией, выпущенной математической группой W3C.

MathML рассматривает не только представление, но и смысл элементов формулы. Также разрабатывается система разметки математической семантики, призванная дополнить MathML. Она называется OpenMath.

MathML имеет 2 версии – Presentation MathML и Content MathML.

Пример:

В TeX описание

x = \frac {-b \pm \sqrt {b^2 – 4ac}} {2a}

используется для представления формулы

Ниже приведено описание этой формулы с помощью MathML:

<mrow>

<mi>x</mi>

<mo>=</mo>

<mfrac>

<mrow>

<mrow>

<mo>-</mo>

<mi>b</mi>

</mrow>

<mo>&PlusMinus;</mo>

<msqrt>

<mrow>

<msup>

<mi>b</mi>

<mn>2</mn>

</msup>

<mo>-</mo>

<mrow>

<mn>4</mn>

<mo>&InvisibleTimes;</mo>

<mi>a</mi>

<mo>&InvisibleTimes;</mo>

<mi>c</mi>

</mrow>

</mrow>

</msqrt>

</mrow>

<mrow>

<mn>2</mn>

<mo>&InvisibleTimes;</mo>

<mi>a</mi>

</mrow>

</mfrac>

</mrow>

XML-структура MathML обеспечивает широкую область использования и позволяет быстро отображать формулы в приложениях, таких как браузеры, а также легко интерпретировать их значения в математических программных продуктах.

Поддержка программного обеспечения

Существует множество утилит для преобразования математических выражений в MathML, включая конвертеры между TeX и MathML.

Основными браузерами, непосредственно поддерживающими MathML, являются последние версии Mozilla и его разновидности. Начиная с бета-сборки 9656 (от 16 ноября 2007), этот язык поддерживает также Opera. Многие другие браузеры поддерживают этот формат при установке соответствующих плагинов. Например, в Internet Explorer для поддержики MathML используется плагин MathPlayer.

Кроме того, MathML поддерживается основными офисными программами, такими как Microsoft Word и OpenOffice.org, а также математическими программными продуктами, например, Mathematica, Maple.

Ряд решений

Рассмотрим 2 варианта решения проблемы отображения формул на конкретных примерах.

Википедия (http://ru.wikipedia.org)

Для математических формул MediaWiki использует разметку TeX'а. Но, в зависимости от пользовательских настроек и сложности выражения, они могут отображаться либо как PNG-рисунки, либо в обычной HTML-разметке.

Общие положения

·  Исходный код математической формулы записывается внутри тега <math>…</math>.

·  Шаблоны, переменные и параметры MediaWiki не функционируют внутри этого тега.

·  Пробелы игнорируются (ТеХ их сделает сам).

·  Пустые строки не разрешаются.

·  Буквы должны быть набраны только латинским шрифтом. В случае написания даже одной буквы кириллицей программа сообщает об ошибке.

·  Каждая буква считается переменной и воспроизводится курсивом, а цифры – прямым шрифтом (исключение – название функций и операций). Чтобы не допустить курсивного начертания для прочего текста, используйте команды \mbox или \mathrm. Например, запись <math>\mbox{abc}_\mathrm{def}</math> отображается как abcdef.

·  Символы записываются с помощью «команд»[2], которые начинаются с «обратного слэш» (\) и состоят либо из командного слова из латинских букв, либо из символа (не буквы). В первом случае после командного слова должен быть обязательно пробел или другая команда.

·  Команды могут иметь аргументы: {обязательные} и [необязательные].

·  Переводы строк внутри тега <math>…</math> не отображаются, поэтому, чтобы сделать код более читабельным, можно вставлять переводы строк после каждого выражения или строки матрицы.

Страницы: 1, 2, 3, 4