· Процедурные языки , которые представляют собой последовательность выполняемых операторов. Если рассматривать состояние ПК как состояние ячеек памяти, то процедурный язык – это последовательность операторов, изменяющих значение одной или нескольких ячеек. К процедурным языкам относятся FORTRAN, C, Ada, Pascal, Smalltalk и некоторые другие. Процедурные языки иногда также называются императивными языками. Код программы на процедурном языке может быть записан следующим образом:
оperator1; operator2; operator3;
· Аппликативные языки , в основу которых положен функциональный подход. Язык рассматривается с точки зрения нахождения функции, необходимой для перевода памяти ПК из одного состояния в другое. Программа представляет собой набор функций, применяемых к начальным данным, позволяющий получить требуемый результат. К аппликативным языкам относится язык LISP. Код программы на аппликативном языке может быть записан следующим образом:
· function1(function2(
· function3(beginning_date)));
· Языки системы правил , называемые также языками логического программирования, основываются на определении набора правил, при выполнении которых возможно выполнение определенных действий. Правила могут задаваться в виде утверждений и в виде таблиц решений. К языкам логического программирования относится язык Prolog.
Код программы на языке системы правил может быть записан следующим образом:
if condition1 then operator1;
if condition2 then operator2;
if condition3 then operator3;
· Объектно-ориентированные языки , основанные на построении объектов как набора данных и операций над ними. Объектно-ориентированные языки объединяют и расширяют возможности, присущие процедурным и аппликативным языкам. К объектно-ориентированным языкам относятся C++, Object Pascal, Java.
В настоящий момент наибольшее распространение получили языки, основанные на объектно-ориентированной модели. Они, реализуя процедурную модель построения языка, поддерживают аппликативность конструкций, позволяя представлять блок-схему выполнения структурированной программы как некоторый набор аппликативных функций.
ППО - это комплекс прикладных программ, с помощью которых выполняются конкретные задания: производственные, творческие, развлекательные и т. д.
Классификация ПП средств
Текстовые редакторы - основные их функции - ввод и редактирование текстовых данных.
Графические редакторы - обширный класс программ, предназначенных для создания и обработки графических изображений.
Модель визуальная, если она позволяет визуализировать отношения и связи моделируемой системы, особенно в динамике.
Модель натурная, если она есть материальная копия оригинала.
Модель геометрическая, если она представима геометрическими образами и отношениями между ними.
Модель имитационная, если она построена для испытания или изучения, проигрывания возможных путей развития и поведения объекта путем варьирования некоторых или всех параметров модели.
Есть и другие типы моделей.
Примеры моделей
Алгоритмической моделью вычисления суммы бесконечного убывающего ряда чисел может служить алгоритм вычисления конечной суммы ряда до некоторой заданной степени точности.
Правила правописания – языковая, структурная модель. Глобус – натурная географическая модель земного шара. Макет дома является натурной геометрической моделью строящегося дома. Вписанный в окружность многоугольник дает визуальную геометрическую модель окружности на экране компьютера.
Тип модели зависит от связей и отношений его подсистем и элементов, окружения, а не от его физической природы.
Основные свойства любой модели:
· целенаправленность;
· конечность;
· упрощенность;
· приблизительность;
· адекватность;
· информативность;
· полнота;
· замкнутость и др.
Современное моделирование сложных процессов и явлений невозможно без компьютера, без компьютерного моделирования.
Компьютерное моделирование – основа представления знаний как в компьютере, так и с помощью компьютера и с использованием любой информации, которую можно обрабатывать с помощью ЭВМ.
Разновидность компьютерного моделирования – вычислительный эксперимент, осуществляемый экспериментатором над исследуемой системой или процессом с помощью орудия эксперимента – компьютера, компьютерной технологии. Вычислительный эксперимент позволяет находить новые закономерности, проверять гипотезы, визуализировать события и т. д.
Компьютерное моделирование от начала и до завершения проходит следующие этапы.
1. Постановка задачи.
2. Предмодельный анализ.
3. Анализ задачи.
4. Исследование модели.
5. Программирование, проектирование программы.
6. Тестирование и отладка.
7. Оценка моделирования.
8. Документирование.
9. Сопровождение.
10. Использование (применение) модели.
При моделировании систем ПО выделяют два подхода: структурное моделирование и объектно-ориентированное моделирование. Каждый из этих подходов использует свои методы и средства. Язык моделирования должен включать: элементы модели , т. е. функциональные концепции моделирования и их семантику, нотацию , т. е. визуальное представление элементов моделирования и руководство по использованию . При моделировании широко используются инструментальные средства, называемые Case -средствами. Case -средство – это технология использования и эксплуатации систем ПО. Case -средство – это программное средство, которое поддерживает процессы жизненного цикла ПО . ЖЦ любого ПО – это период времени от принятия решения о необходимости создания ПО до изъятия ПО из эксплуатации. Все процессы ЖЦ ПО делятся на три группы: основные (5), вспомогательные (8), организационные (4). Для разработки моделей ЖЦ используется стандарт (ISO/IEC 12207). Стадия создания ПО – это часть процесса создания ПО, ограниченная временными рамками и заканчивающаяся выпуском конкретного продукта (модели, программы или документации). В состав ЖЦ ПО включают стадии :
1. Формирование требований к ПО
2. Проектирование
3. Реализация
4. Тестирование
5. Ввод в действие
6. Эксплуатация и сопровождение
7. Снятие с эксплуатации.
Сущность структурного подхода к разработке ПО заключается в его декомпозиции на автоматизируемые функции : система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, те – на задачи и т. д. до конкретных процедур. Все компоненты автоматизируемой системы взаимоувязаны. В структурном подходе используются две группы средств, которые описывают функциональную структуру системы и отношения между данными. Каждой группе средств соответствуют определенные виды моделей, самые распространенные среди них:
DFD – диаграмма потоков данных – основное средство моделирования функциональных требований к проектируемой системе. Требования к системе представляются в виде иерархии функциональных компонент (процессов), связанных потоками данных. Главная цель такого представления – показать, как каждый процесс преобразует свои входные данные в выходные, а также выявить отношения между этими процессами. Основными компонентами диаграммы потоков данных являются внешние сущности, системы и подсистемы, процессы, накопители данных и потоки данных.
SADT – метод структурного анализа и проектирования – совокупность правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели объекта какой-либо предметной области. Функциональная модель SADT отображает функциональную структуру объекта, т. е. производимые объектом действия и связи между ними.
ERD – диаграммы сущность – связь . Это самое распространенное средство моделирования данных, которые в процессе проектирования и реализации будут отображены в базу данных. Базовыми понятиями данного средства моделирования являются: сущность, связь и атрибут .
Принципиальное отличие между структурным и объектно-ориентированном подходом при моделировании систем ПО заключается в способе декомпозиции системы. Объектно-ориентированный подход использует объектную декомпозицию. При этом статическая структура системы описывается с помощью объектов и связей между ними , а поведение объектов системы описывается сообщениями , которыми объекты обмениваются между собой. Основой объектно-ориентированного подхода является объектная модель . Элементами (свойствами) этой модели являются: абстрагирование, инкапсуляция, модульность, иерархия , типизация, параллелизм, устойчивость.
Абстракция – это процесс выявления основных характеристик какой-либо сущности, которые отличают ее от других сущностей.
Инкапсуляция – это процесс отделения друг от друга отдельных элементов объекта, которые определяют устройство и поведение объекта. Инкапсуляция служит для того, чтобы изолировать интерфейс объекта, который отражает внешнее поведение объекта от его внутренней реализации.
Модульность – это свойство системы, связанное с возможностью ее декомпозиции на ряд внутренне связных, но слабо связанных между собой модулей.
Иерархия – это ранжирование или упорядочивание системы абстракций. Виды иерархических структур – это структура классов и структура объектов.
Типизация – это ограничение, которое накладывается на класс объектов, она препятствует взаимозаменяемости различных классов.
Параллелизм – это свойство объектов находиться в активном или пассивном состоянии и различать активные и пассивные объекты между собой.
Устойчивость – свойство объекта существовать во времени и/или пространстве.
Основные понятия , используемые при объектно-ориентированном моделировании: объект и класс .
Объект – это предмет или явления, которое имеет четко определяемое поведение. Класс – это множество объектов, которые имеют общую структуру и поведение. Объект является экземпляром класса. Важными понятиями в объектно-ориентированном моделировании являются полиморфизм и наследование . Полиморфизм – это способность класса принадлежать более чем одному типу. Наследование – это построение новых классов на основе уже существующих, при этом можно добавлять или переопределять данные и методы.
Языки моделирования
Язык визуального моделирования – это формальный язык, который имеет графическую нотацию, язык предназначен для визуального моделирования и спецификации программных и аппаратных средств.
VRML – формальный язык для создания трехмерных изображений. В 1994 году был создан язык VRML для организации виртуальных трехмерных интерфейсов в Интернете. Он позволяет описывать в текстовом виде различные трехмерные сцены, освещение и тени, текстуры (покрытия объектов), создавать свои миры, путешествовать по ним, «облетать» со всех сторон, вращать в любых направлениях, масштабировать, регулировать
Унифицированный язык моделирования UML – формальный язык визуального моделирования, который предназначен для проектирования и построения моделей сложных программных систем.
Объектно-ориентированное программирование
Одной из альтернатив директивному (императивному) программированию является объектно-ориентированное программирование , которое действительно помогает справиться с нелинейно растущей сложностью программ при увеличении их объема.
Основные концепции ООП
(основные идеи объектно-ориентированного проектирования и объектно-ориентированного программирования одинаковы, т. к. разработанный проект реализуется на одном из объектно-ориентированных языков программирования)
Объектно-ориентированное программирование или ООП - методология программирования, основанная на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является реализацией определенного типа, использующая механизм пересылки сообщений и классы, организованные в иерархию наследования.
Центральный элемент ООП - абстракция . Данные с помощью абстракции преобразуются в объекты , а последовательность обработки этих данных превращается в набор сообщений, передаваемых между этими объектами. Каждый из объектов имеет свое собственное уникальное поведение. С объектами можно обращаться как с конкретными сущностями, которые реагируют на сообщения, приказывающие им выполнить какие-то действия.
ООП характеризуется следующими принципами (по Алану Кею):
· все является объектом;
· вычисления осуществляются путем взаимодействия (обмена данными) между объектами, при котором один объект требует, чтобы другой объект выполнил некоторое действие; объекты взаимодействуют, посылая и получая сообщения; сообщение - это запрос на выполнение действия, дополненный набором аргументов, которые могут понадобиться при выполнении действия;
· каждый объект имеет независимую память , которая состоит из других объектов;
· каждый объект является представителем класса, который выражает общие свойства объектов данного типа;
· в классе задается функциональность (поведение объекта); тем самым все объекты, которые являются экземплярами одного класса, могут выполнять одни и те же действия;
· классы организованы в единую древовидную структуру с общим корнем, называемую иерархией наследования; память и поведение, связанное с экземплярами определенного класса, автоматически доступны любому классу, расположенному ниже в иерархическом дереве.
Абстрагирование (abstraction) - метод решения задачи, при котором объекты разного рода объединяются общим понятием (концепцией), а затем сгруппированные сущности рассматриваются как элементы единой категории.
Абстрагирование позволяет отделить логический смысл фрагмента программы от проблемы его реализации, разделив внешнее описание (интерфейс) объекта и его внутреннюю организацию (реализацию).
Инкапсуляция (encapsulation) - техника, при которой несущественная с точки зрения интерфейса объекта информация прячется внутри него.
Наследование (inheritance) - свойство объектов, посредством которого экземпляры класса получают доступ к данным и методам классов-предков без их повторного определения.
Наследование позволяет различным типам данных совместно использовать один и тот же код, приводя к уменьшению его размера и повышению функциональности.
Полиморфизм (polymorphism) - свойство, позволяющее использовать один и тот же интерфейс для различных действий; полиморфной переменной, например, может соответствовать несколько различных методов.
Полиморфизм перекраивает общий код, реализующий некоторый интерфейс, так, чтобы удовлетворить конкретным особенностям отдельных типов данных.
Класс (class) - множество объектов, связанных общностью структуры и поведения; абстрактное описание данных и поведения (методов) для совокупности похожих объектов, представители которой называются экземплярами класса.
Объект (object) - конкретная реализация класса, обладающая характеристиками состояния, поведения и индивидуальности, синоним экземпляра.
При объектно-ориентированном подходе программа представляет собой описание объектов, их свойств (или атрибутов), совокупностей (или классов), отношений между ними, способов их взаимодействия и операций над объектами (или методов). Основными концепциями, характеризующими объектно-ориентированное программирование, являются наследование (сохранение производными объектами свойств базовых объектов) и инкапсуляция (изоляция определений объектов от методов управления ими), а также уже упомянутое понятие полиморфизма
Основы представления графических данных
Виды компьютерной графики
Существует специальная область информатики, изучающая методы и средства создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, - компьютерная графика . Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее). Виды компьютерной графики: полиграфия, 2D графика, 3D графика и анимация, САПР и деловая графика, Web дизайн , мультимедиа, видеомонтаж.
В зависимости от способа формирования изображений компьютерную 2D-графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную .
Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика , изучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.
Особенности цветового охвата характеризуют такие понятия, как черно-белая и цветная графика . На специализацию в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: инженерная графика, научная графика, Web-графика, компьютерная полиграфия и прочие.
На стыке компьютерных, телевизионных и кинотехнологий зародилась и стремительно развивается сравнительно новая область компьютерной графики и анимации .
Хотя компьютерная графика служит всего лишь инструментом, ее структура и методы основаны на передовых достижениях фундаментальных и прикладных наук: математики, физики, химии, биологии, статистики, программирования и множества других. Это замечание справедливо как для программных, так и для аппаратных средств создания и обработки изображений на компьютере. Поэтому компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики и во многих случаях выступает «локомотивом», тянущим за собой всю компьютерную индустрию.
|
Растровая графика |
Векторная графика |
Трехмерная графика |
Инженерная графика |
Растровая графика
Для растровых изображений, состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешения , выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины. При этом следует различать:
Разрешение оригинала;
Разрешение экранного изображения;
Разрешение печатного изображения.
Разрешение оригинала. Разрешение оригинала измеряется в точках на дюйм (dots per inch - dpi ) и зависит от требований к качеству изображения и размеру файла, способу оцифровки или методу создания исходной иллюстрации, избранному формату файла и другим параметрам. В общем случае действует правило: чем выше требования к качеству, тем выше должно быть разрешение оригинала.
Разрешение экранного изображения. Для экранных копий изображения элементарную точку растра принято называть пикселом . Размер пиксела варьируется в зависимости от выбранного экранного разрешения (из диапазона стандартных значений), разрешения оригинала и масштаба отображения.
Мониторы для обработки изображений с диагональю 20-21 дюйм (профессионального класса), как правило, обеспечивают стандартные экранные разрешения 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200, 1600x1280, 1920x1200, 1920x1600 точек. Расстояние между соседними точками люминофора у качественного монитора составляет 0,22-0,25 мм.
Для экранной копии достаточно разрешения 72 dpi, для распечатки на цветном или лазерном принтере 150-200 dpi, для вывода на фотоэкспонирующем устройстве 200-300 dpi. Установлено эмпирическое правило, что при распечатке величина разрешения оригинала должна быть в 1,5 раза больше, чем линиатура растра устройства вывода. В случае, если твердая копия будет увеличена по сравнению с оригиналом, эти величины следует умножить на коэффициент масштабирования.
Разрешение печатного изображения и понятие линиатуры. Размер точки растрового изображения как на твердой копии (бумага, пленка и т. д.), так и на экране зависит от примененного метода и параметров растрирования оригинала. При растрировании на оригинал как бы накладывается сетка линий, ячейки которой образуют элемент растра . Частота сетки растра измеряется числом линий на дюйм (lines per inch - Ipi ) и называется линиатурой .
Размер точки растра рассчитывается для каждого элемента и зависит от интенсивности тона в данной ячейке. Чем больше интенсивность, тем плотнее заполняется элемент растра. То есть, если в ячейку попал абсолютно черный цвет, размер точки растра совпадет с размером элемента растра. В этом случае говорят о 100% заполняемости. Для абсолютно белого цвета значение заполняемости составит 0%. На практике заполняемость элемента на отпечатке обычно составляет от 3 до 98%. При этом все точки растра имеют одинаковую оптическую плотность, в идеале приближающуюся к абсолютно черному цвету. Иллюзия более темного тона создается за счет увеличения размеров точек и, как следствие, сокращения пробельного поля между ними при одинаковом расстоянии между центрами элементов растра (рис. 1). Такой метод называют растрированием с амплитудной модуляцией (AM).
Полиграфическое оборудование" href="/text/category/poligraficheskoe_oborudovanie/" rel="bookmark">полиграфического оборудования ; он применяется в основном для художественных работ, при печати с числом красок, превышающим четыре.
Рис.2. Пример использования стохастического растра
Связь между параметрами изображения и размером файла. Средствами растровой графики принято иллюстрировать работы, требующие высокой точности в передаче цветов и полутонов. Однако размеры файлов растровых иллюстраций стремительно растут с увеличением разрешения. Фотоснимок, предназначенный для домашнего просмотра (стандартный размер 10x15 см, оцифрованный с разрешением 200-300 dpi, цветовое разрешение 24 бита), занимает в формате TIFF с включенным режимом сжатия около 4 Мбайт. Оцифрованный с высоким разрешением слайд занимает 45-50 Мбайт. Цветоделенное цветное изображение формата А4 занимает 120-150 Мбайт.
Масштабирование растровых изображений. Одним из недостатков растровой графики является так называемая пикселизация изображений при их увеличении (если не приняты специальные меры). Раз в оригинале присутствует определенное количество точек, то при большем масштабе увеличивается и их размер, становятся заметны элементы растра, что искажает саму иллюстрацию (рис 3). Для противодействия пикселизации принято заранее оцифровывать оригинал с разрешением, достаточным для качественной визуализации при масштабировании. Другой прием состоит в применении стохастического растра, позволяющего уменьшить эффект пикселизации в определенных пределах. Наконец, при масштабировании используют метод интерполяции, когда увеличение размера иллюстрации происходит не за счет масштабирования точек, а путем добавления необходимого числа промежуточных точек. При масштабировании растровой графики возможны потери в изображении.
Рис.3. Эффект пикселезации при масштабировании растрового изображения
Векторная графика
Если в растровой графике базовым элементом изображения является точка, то в векторной графике - линия . Линия описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отображения объекта средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике.
Линия - элементарный объект векторной графики. Как и любой объект, линия обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщиной, цветом, начертанием (сплошная, пунктирная). Замкнутые линии приобретают свойство заполнения . Охватываемое ими пространство может быть заполнено другими объектами (текстуры, карты ) или выбранным цветом.
Простейшая незамкнутая линия Ограничена двумя точками, именуемыми узлами. Узлы также имеют свойства, параметры которых влияют на форму конца линии и характер сопряжения с другими объектами.
Все прочие объекты векторной графики составляются из линий. Например, куб можно составить из шести связанных прямоугольников, каждый из которых, в свою очередь, образован четырьмя связанными линиями. Возможно представить куб и как двенадцать связанных линий, образующих ребра.
Рис. 4. Объекты векторной графики
Математические основы векторной графики
Рассмотрим подробнее способы представления различных объектов в векторной графике.
Точка. Этот объект на плоскости представляется двумя числами (х, у), указывающими его положение относительно начала координат.
Прямая линия. Ей соответствует уравнение у = kx + b. Указав параметры k и b, всегда можно отобразить бесконечную прямую линию в известной системе координат, то есть для задания прямой достаточно двух параметров.
Отрезок прямой. Он отличается тем, что требует для описания еще двух параметров - например, координат x1 и х2 начала и конца отрезка.
Кривая второго порядка. К этому классу кривых относятся параболы, гиперболы, эллипсы, окружности, то есть все линии, уравнения которых содержат степени не выше второй. Кривая второго порядка не имеет точек перегиба . Прямые линии являются всего лишь частным случаем кривых второго порядка. Формула кривой второго порядка в общем виде может выглядеть, например, так:
x2+a1y2+a2xy+a3x+a4y+а5 = 0.
Таким образом, для описания бесконечной кривой второго порядка достаточно пятя; параметров. Если требуется построить отрезок кривой, понадобятся еще два параметра.
Кривая третьего порядка. Отличие этих кривых от кривых второго порядка состоит в возможном наличии точки перегиба. Например график функции у = x3 имеет точку перегиба в начале координат (рис. 15.5). Именно эта особенность позволяет сделать кривые третьего порядка основой отображения природных объектов в векторной графике. Например линии изгиба человеческого тела весьма близки к кривым третьего порядка. Все кривые второго порядка, как и прямые, являются частными случаями кривых третьего порядка.
В общем случае уравнение кривой третьего порядка можно записать так:
x3 + а1у3 + а2x2у + a3xy2 + a4x2 + а5y2 + а6xy + a7x + а8y + а9 = 0
Таким образом, кривая третьего порядка описывается девятью параметрами. Описание ее отрезка потребует на два параметра больше.
Рис.5. Кривая третьего порядка (слева) и кривая Безье (справа)
Кривые Безье. Это особый, упрощенный вид кривых третьего порядка (с. рис. 5). Метод построения кривой Безье (Bezier ) основан на использовании пары касательных, проведенных к отрезку линии в ее окончаниях. Отрезки кривых Безье описываются восемью параметрами, поэтому работать с ними удобнее. На форму линии влияет угол наклона касательной и длина ее отрезка. Таким образом, касательные играют роль виртуальных «рычагов», с помощью которых управляют кривой.
Отрезками кривых Безье можно аппроксимировать сколь угодно сложный контур. Наряду с линией другим основным элементом векторной графики является узел (опорная точка). Линии и узлы используются для построения контуров. Каждый контур имеет несколько узлов. Форма контуров в векторных редакторов изменяется путем манипуляции узлами. Это можно сделать одним из следующих способов: перемещением узлов, изменением свойств узлов, добавлением или удалением узлов. В основе всех процедур связанных с редактированием контуров лежит работа с узлами. При выделении узловой точки криволинейного сегмента у нее появляются одна или две управляющие точки, соединенные с узловой точкой касательными линиями. Управляющие точки изображаются черными закрашенными точками. Расположение касательных линий и управляющих точек определяет длину и форму криволинейного сегмента, а их перемещение приводит к изменению формы контура.
Наиболее очевидная формализация системного подхода к исследованию сложных систем осуществляется на основе понятия “объект ” как базового элемента системы. Объектным подходом будем называть системный подход, формализованный на основе понятия объект. Технологии, построенные на базе объектного подхода, будем называть объектно-ориентированными технологиями (ООТ).
Объектно-ориентированное моделирование (ООМ) обеспечивает ряд существенных преимуществ:
1. Использование объектного подхода существенно повышает уровень унификации разработки и пригодность для повторного использования уже созданных и подтвердивших свою работоспособность моделей.
2. Использование ООМ приводит к построению систем на основе стабильных промежуточных описаний, что упрощает процесс внесения изменений. Это дает возможность системе развиваться постепенно и не приводит к полной ее переработке даже в случае существенных изменений исходных требований.
3. Объектно-ориентированные модели часто получаются более компактными. Это означает не только уменьшение объема кода программ, но и удешевление проекта за счет использования предыдущих разработок, что дает выигрыш в стоимости и во времени.
4. Объектная модель снижает риск разработки сложных систем за счет четко определенных этапов проектирования и интеграции процесса создания модели, который растягивается на все время разработки, а не превращается в единовременное событие.
5. Объектная модель позволяет в полной мере использовать выразительные возможности современных объектно-ориентированных языков программирования.
Сравнение определений объекта в литературе позволило выявить важные моменты ООМ:
Объектный анализ выявляет для объектов поведение и структуру;
Неоднозначность в представлении разрешается путем закрепления за понятиями термина «класс» , а за конкретными физическими объектами термина «объект» .
Таким образом, ООМ предполагает поддержку классов и экземпляров (статических и динамических) объектов, инкапсуляцию, наследование и полиморфизм. Понятия класс и экземпляр поддерживаются явно или неявно практически всеми языками имитационного моделирования. В противном случае достаточно сложно моделировать системы с множеством однотипных блоков и невозможно моделировать системы с динамической структурой.
Более сложными понятиями ООМ являются наследование и полиморфизм. Наследование позволяет перенести в описание нового класса элементы описания уже имеющегося класса с добавлением новых. Полиморфизм означает возможность использования вместо экземпляра блока некоторого базового класса экземпляра любого его производного класса.
Еще один принцип ООМ является принцип модульности , подразумевающий разбиение системы на части, называемые модулями, каждый из которых содержит группы классов. Наличие широких библиотек классов является серьезным преимуществом той или иной системы имитационного моделирования. В этом случае модель может строиться механически из экземпляров стандартных классов с их параметрической настройкой. На основе разработанных библиотек классов создаётся банк блоков для конструирования имитационных моделей различных предметных областей.
Объектная форма представления наилучшим образом отвечает задачам имитационного моделирования, так как позволяет поставить в однозначное соответствие каждому предмету, явлению или процессу реального мира и их отношениям соответствующий информационный аналог.
В настоящее время признанным стандартом моделирования сложных систем является унифицированный язык моделирования UML (Unified Modeling Language ). Язык UML был разработан компанией Rational Software и ее партнерами. Он является преемником языков моделирования, основанных на методах объектного анализа и проектирования Буча, OOSE Якобсона, OMT Рэмбо и др.
Визуальные модели обеспечивают ясность представления выбранных архитектурных решений и позволяют понять исследуемую или разрабатываемую систему во всей ее полноте. Сложность систем и проектов продолжает увеличиваться, и поэтому возрастает актуальность создания моделирующих комплексов, использующих технологию визуального моделирования.
Одним из немногих инструментальных средств ИМ, использующих в качестве основы структурные диаграммы UML, является AnyLogic , которое применяется в основном для исследования динамических непрерывных систем, за счет использования «гибридных» карт состояний и активных объектов UML-RT, созданных специально для представления динамических систем реального времени. Система Model Vision Studium является упрощенным (лабораторным) вариантом системы AnyLogic .
Языки объектно-ориентированного моделирования стали появляться между серединой 1970-х и концом 1980-х годов, когда началась разработка подходов к объектно-ориентированному анализу и проектированию (ООАП) систем. К середине 1990-х годов некоторые из методов были существенно улучшены. Известными в этот период становятся: метод Гради Буча (Grady Booch - Воосh"93); метод Джеймса Румбаха (James Rumbaugh - Object Modeling Technique); метод Айвара Джекобсона (IvarJacobson- Object Orienter Software Engineering).
История языка UML (Unified Modeling Language) берет начало с октября 1994 года, когда Буч и Румбах из Rational Software Согрогаtion начали работу по |унификации своих методов. Проект так называемого унифицированного метода версии 0.8 был подготовлен и опубликован в ноябре 1995 года. Осенью того же года к ним присоединился Джекобсон, главный технолог из компании ObjectoryАВ (Швеция), с целью интеграции своего метода ООSЕ с двумя предыдущими.
В этот период поддержка разработки языка UML становится одной из целей консорциума OMG (Object Management Group) – образован в 1989 году. Язык UML приобретает статус второго стратегического направления в работе OMG. Усилия Г. Буча, Дж. Румбаха и А. Джекобсона привели к появлению документов, содержащих описание собственно языка UML версии 0.9 (1996 г.)
Rational Software Согрогаtion вместе с несколькими организациями, изъявили желание выделить ресурсы для разработки строгого определения языка UML, учредила консорциум партнеров UML В январе 1997 года опубликован документ с описанием языка UML 1.0.
Из более чем 800 компаний и организаций, входящих в настоящее время в состав консорциума OMG, особую роль продолжает играть Rational Software Согрогаtion, которая стояла у истоков разработки языка UML. Эта компания разработала и выпустила в продажу одно из первых инструментальных СА8Е-средств Rational! Rose 98, в котором была реализована нотация различных диаграмм языка UML. В феврале 2003 г. компания Rational Software Согрогаtion была приобретена IBM, и с этого момента она имеет официальное название IBM Rational Software.
В настоящее время все вопросы дальнейшей разработки языка UML сконцентрированы в рамках консорциума OMG. Соответствующая группа специалистов обеспечивает публикацию материалов, содержащих описание последующих версий языка UML. Очередной этап развития данного языка закончился в марте 1999 года, когда консорциумом OMG было опубликовано описание языка UML 1.3. Следующей версией языка UML стала версия 1.5, специфицированная в марте 2003 г. В 2004 г. вышла версия UML 2.0.
На основе технологии UML компании Microsoft, Rational Software и другие поставщики средств разработки программных систем разработали единую информационную модель, которая получила название UML Information Model. Предполагается, что эта модель даст возможность различным программам, поддерживающим идеологию UML, обмениваться между собой компонентами и описаниями.
UML представляет собой общецелевой язык визуального моделирования, который разработан для спецификации, визуализации, проектирования и документирования компонентов программного обеспечения, бизнес-процессов и других систем. Он является простым и мощным средством моделирования, который может быть эффективно использован для построения концептуальных, логических и графических моделей сложных систем самого различного целевого назначения. Этот язык вобрал в себя наилучшие качества и опыт методов программной инженерии, которые с успехом использовались на протяжении последних лет при моделировании больших и сложных систем.
В рамках языка UML все представления о модели сложной системы фиксируются в виде специальных графических конструкций, получивших название диаграмм. В терминах языка UML определены следующие виды диаграмм:
диаграмма вариантов использования (use case diagram)
диаграмма классов (class diagram)
диаграммы поведения (behaviorг diagrams)
диаграммы взаимодействия (interaction diagrams)
диаграмма кооперации (collaboration diagram)
диаграмма последовательности (sequence diagram)
диаграмма состояний (statechart diagram)
диаграмма деятельности (activity diagram)
диаграммы реализации (implementation diagrams)
диаграмма компонентов (component diagram)
диаграмма развертывания (deployment diagram)
Из перечисленных диаграмм некоторые служат для обозначения двух и более других подвидов диаграмм. При этом в качестве самостоятельных представлений в языке UML используются следующие диаграммы.
Диаграмма вариантов использования – функциональное назначение системы
Диаграмма классов – статическая структура модели системы в терминологии классов ООП
Диаграмма кооперации – структурный аспект взаимодействия объектов системы через передачу и прием сообщений
Диаграмма последовательности – временной аспект взаимодействия объектов системы
Диаграмма состояний – описание поведения системы в терминах переходов и состояний
Диаграмма деятельности – моделирование процесса выполнения операций (частный случай диаграммы состояний)
Диаграмма компонентов – описание физического представления системы, определяющее ее архитектуру (первая из двух диаграмм реализации)
Диаграмма развертывания – представление общей конфигурации и топологии распределенной системы (вторая из двух диаграмм реализации)
Перечень этих диаграмм и их названия являются каноническими в том смысле, что представляют собой неотъемлемую часть графической нотации языка UML. Более того, процесс ООАП неразрывно связан с процессом построения этих диаграмм. При этом совокупность построенных таким образом диаграмм является самодостаточной в том смысле, что в них содержится вся информация, которая необходима для реализации проекта сложной системы.
Каждая из этих диаграмм детализирует и конкретизирует различные представления о модели сложной системы в терминах языка UML. При этом диаграмма вариантов использования представляет собой наиболее общую концептуальную модель сложной системы, которая является исходной для построения всех остальных диаграмм. Диаграмма классов является, по своей, сути, логической моделью, отражающей статические аспекты структурного построения сложной системы.
Диаграммы поведения также являются разновидностями логической модели, которые отражают динамические аспекты функционирования сложной системы. И, наконец, диаграммы реализации служат для представления физических компонентов сложной системы и поэтому относятся к ее физической модели.
ArCon. Дизайн интерьеров и архитектурное моделирование для всех Кидрук Максим Иванович
Объектно-ориентированное моделирование
Общепринятой философией в большинстве современных графических систем при создании чертежей на компьютере является использование наипростейших геометрических примитивов: точек, отрезков и дуг. С помощью различных комбинаций перечисленных примитивов, посредством присвоения их геометрическим свойствам определенных значений (имеются в виду координаты характерных точек, длины, радиусы и т. п.), а также с помощью заложенных в программу команд редактирования пользователь может создавать сколь угодно сложное изображение. Вы можете возразить, что практически в любой графической системе присутствует также еще множество команд для построения, скажем, кривых Безье или NURBS-кривых. Однако пускай это не вводит вас в заблуждение: на аппаратном уровне все эти кривые и сплайны все равно переводятся в последовательный набор отрезков, аппроксимирующих реальную кривую (то есть максимально приближенных к действительному положению кривой). Примерно таков же подход в трехмерном твердотельном моделировании: сложный объемный объект создается посредством последовательных комбинаций различных базовых трехмерных фигур (куба, сферы, конуса, тора и т. п.), а также с использованием базовых формообразующих операций (выдавливание, вращение, булева операция и пр.).
В большинстве случаев такой подход вполне устраивает пользователей, поскольку позволяет формировать изображения и модели фактически любых форм. Однако за это приходится расплачиваться временем, потраченным на освоение функциональных возможностей графической системы, в равной степени как и временем на создание каждого такого чертежа или трехмерной модели. Плата, в сущности, не так и велика, однако в скором времени такой подход перестал устраивать пользователей. Причиной тому в первую очередь следует считать тот факт, что при проектировании пользователь создает модель или изображение реального (пускай еще и не существующего) материального объекта. Любой такой объект реального мира наделен вполне определенными свойствами, которые не всегда можно передать через изображение обычного чертежа или 3D-модель. Надо заметить, что такая возможность с развитием средств, а соответственно и требований в проектировании была бы далеко не лишней. Именно это и послужило толчком, заставившим отдельных разработчиков пойти немного другим путем, в результате чего и был придуман объектный подход.
При объектно-ориентированном моделировании пользователь оперирует не простейшими геометрическими примитивами, а конкретными объектами. К примеру, при построении плана этажа какого-либо здания теперь вместо точек, отрезков и дуг используются стены, окна, двери, отдельные помещения и т. п. Каждый такой объект наделен определенным набором свойств, которые задаются (или же присваиваются по умолчанию) при создании объекта и хранятся в файле документа вместе с изображением чертежа или геометрией трехмерной модели. Для окон эти свойства могут включать габаритные размеры и описание формы окна (прямоугольное, полукруглое, в форме арки или любой другой формы), оптические свойства застекления, материал и текстура рамы. Для стен – толщина, длина и высота стены, материал стены, текстура внешней и внутренней поверхности, факт наличия окон или дверей на данной стене, а также ссылки на объекты, соответствующие этим окнам или дверям.
При трехмерном моделировании 3D-сцена также строится из отдельных объектов, которые система предлагает пользователю на выбор. К примеру, если определенная программа предназначается для моделирования дизайна жилых комнат или коммерческих помещений, то база данных такой программы может быть представлена набором различной мягкой или офисной мебели, шкафов, столов и пр. Каждый трехмерный объект интерьера также владеет специфическими свойствами, позволяющими модифицировать его в определенных пределах (изменять цвет, конфигурацию, подбирать материал и другие свойства).
Применение объектного подхода дает множество преимуществ.
На порядок возрастает скорость создания планов и чертежей.
Чертеж или модель становятся более информативными: при выделении (или редактировании) того или иного объекта вы можете легко определить (заменить) его свойства, причем большинство этих свойств, как правило, на обычном чертеже или модели не смогут быть отображены.
База данных объектов иногда наполняется не просто произвольными, ранее заготовленными, а вполне реальными объектами (к примеру, реально существующие экземпляры мебели от различных фирм, материалы от конкретных производителей и т. п.). В таких случаях в программе обязательно приводятся адреса фирм-поставщиков и производителей, по которым вы сразу после завершения проработки проекта можете обратиться и заказать необходимые материалы и прочие объекты.
Объекты легко изменять и модифицировать, при этом программа отслеживает правильность задания значений определенных свойств (к примеру, вы не сможете создать окно, больше, чем габариты стены, на которой оно размещено). Это облегчает работу и позволяет избегать неумышленных ошибок.
Построенная модель (чертеж) может быть представлена в виде иерархического дерева (рис. 1.1), что облегчает навигацию по проекту, поиск и редактирование его отдельных частей.
Рис. 1.1. Пример иерархического представления строительного плана, созданного на основе объектного подхода
Примечание
Иерархическое представление – далеко не новость в автоматизированном проектировании. Однако в данном случае узлами дерева являются не отдельные части графического изображения, которые, как правило, неинформативны и не несут никакой смысловой нагрузки, а конкретные объекты, разделенные по определенному признаку.
Одним из главных, но вовсе не очевидных преимуществ объектно-ориентированного подхода при создании графических изображений является возможность быстрого и полностью автоматического перехода к трехмерному изображению (другими словами, возможность автоматической генерации трехмерной модели спроектированного объекта). С учетом того, что набор объектов, которыми может оперировать пользователь, в любом случае ограничен, а также учитывая то, что в свойствах каждого объекта можно заложить достаточно информации, чтобы получить полное представление о его форме, становится возможным реализация «поднятия» графического изображения в 3D без каких-либо усилий со стороны пользователя (именно такой подход и реализован в системе ArCon). В итоге пользователь почти мгновенно получает трехмерное представление своего проекта, при этом не затратив практически никаких усилий. Полученную трехмерную модель далее можно будет визуализировать и получить реалистичную картинку или передать в другую систему для дальнейшего редактирования или проведения инженерных расчетов. Более того, в таком случае пользователю вообще не нужно никаких специальных навыков трехмерного моделирования.
Примечание
На это свойство следует обратить больше внимания, поскольку генерация трехмерной модели по чертежам давно является камнем преткновения для всех разработчиков инженерных графических систем. В действительности на практике реализован прямо противоположный принцип – генерация чертежа (по существу – проекции 3D-модели) по готовой модели. Попытка реализовать обратное действие (переход из двухмерного изображения в 3D) имела место в некоторых известных CAD-системах (в частности, в SolidWorks), однако успешной ее назвать сложно. На двухмерное изображение налагаются слишком жесткие ограничения, что не позволяет применять заявленный функционал повсеместно. Объектный подход предоставляет возможность получения завершенной трехмерной модели, конечно, с учетом специфики конкретных объектов.
Несмотря на большое количество преимуществ, перечисленных выше, объектно-ориентированный подход имеет и недостатки.
В первую очередь (и это очевидно) это ограниченность набора готовых объектов, а также невозможность произвольного их изменения. Это отбирает гибкость у программы, из чего следует, что принцип объектного проектирования может быть применен только в специализированных системах (таких, к примеру, как ArCon, Professional Home Design Platinum и пр.). Разработчикам таких систем необходимо основательно учитывать специфику отрасли, для автоматизации и решения задач которой предназначается программный продукт, а также максимально расширять возможность настройки свойств предлагаемых объектов.
Здесь на первый план выходит вопрос стоимости и функционала системы. Если вы на 100 % уверены в том, что та или иная специализированная программа подходит для ваших целей, сомнений при ее покупке не должно возникать. В противном случае вам необходимо более подробно изучить функционал, чтобы убедиться, можно ли будет решать поставленные задачи или же, в худшем случае, придется потратить деньги на «обычный» и дорогой CAD-редактор.
Вторым недостатком объектно-ориентированных графических инженерных систем является проблема интеграции с другими графическими системами. Речь идет не о каких-либо проблемах при передаче данных – обмен как двухмерной, так и трехмерной информацией давно уже считается стандартом для любых коммерческих программ. Суть проблемы заключается как раз в потере значений свойств объектов, а также всех иерархических связей, выстроенных между объектами. Причина понятна: система, в которую планируется экспортировать проект, может не поддерживать объектного подхода или же иметь у собственных объектов список свойств, отличный от данного. По этой причине при сохранении проекта из программы ArCon в какой-либо другой формат (не ArCon-объект) экспортируется только графическое изображение.
Примечание
Забегая наперед, скажу, что проекты ArCon+ 2005 можно экспортировать в различные как двухмерные, так и трехмерные форматы, используя группу команд Файл? Экспортировать в формате (рис. 1.2). Важно отметить, что в программе поддерживаются такие известные форматы обмена данных, как VRML, DXF, формат системы 3ds Max, а также возможность сохранения проекта в выполнимый EXE-файл (подробнее об этом написано далее).
Рис. 1.2. Поддерживаемые форматы для экспорта проектов из ArCon
Еще хуже дело обстоит с импортом данных из других систем. Если они не приведены к определенному формату, «взять» их внутрь объектной специализированной системы невозможно. Скажем, при импорте чертежа из AutoCAD в ArCon может быть загружено лишь изображение. При этом ArCon никак самостоятельно не сможет распознать, где в открытом изображении окна, двери, стены и т. п., и тем более присвоить отдельным объектам вполне разумные свойства. Это значит, что дальнейшее редактирование чертежа в ArCon, как и «поднятие» его в 3D, невозможно. Импортирование, по существу, становится бессмысленным, поэтому преимущественное большинство объектно-ориентированных проектных систем не имеют функций для чтения графических данных извне.
Однако, несмотря на такие существенные недостатки, легкость в работе, а главное – скорость и наглядность выполнения проектов берут верх. Как следствие, в последнее время системы, подобные рассматриваемой в этой книге программе ArCon, нашли широкое применение при решении различных задач проектирования.
Из книги Питон - модули, пакеты, классы, экземпляры. автора Бройтман ОлегОбъектно-ориентированное программирование Питон - объектно-ориентированный язык со множественным наследованием. Можно сказать, что Питон поддерживает классическую ОО-модель с некоторыми особенностями. Классы в Python могут иметь статические переменные, разделяемые
Из книги 3ds Max 2008 автора Верстак Владимир АнтоновичОбъектно-ориентированное моделирование 3ds Max 2008 – объектно-ориентированная программа, то есть все, что создается в программе, является объектами. Геометрия, камеры и источники света на сцене – это объекты. Объектами также являются модификаторы, контроллеры, растровые
Из книги Эффективное использование C++. 55 верных способов улучшить структуру и код ваших программ автора Мейерс СкоттГлава 6 Наследование и объектно-ориентированное проектирование Объектно-ориентированное программирование (ООП) существует почти 20 лет, поэтому, вероятно, вы имеете некоторое представление о наследовании, производных классах и виртуальных функциях. Даже если вы
Из книги Основы объектно-ориентированного программирования автора Мейер БертранОбъектно-ориентированное конструирование ПО У нас уже накоплено достаточно оснований, чтобы попытаться определить ОО-конструирование ПО. Это будет лишь первый набросок, более конкретное определение последует в следующей лекции.ОО-конструирование ПО (определение 1)
Из книги Программирование на языке Ruby [Идеология языка, теория и практика применения] автора Фултон ХэлКонструирование объектно-ориентированного ПО Мы уже давали определение конструирования ОО-ПО: будучи весьма общим, оно представляет метод следующим образом: "основывать архитектуру всякой программной системы на модулях, полученных из типов объектов, с которыми
Из книги VBA для чайников автора Каммингс Стив1.1. Введение в объектно-ориентированное программирование Прежде чем начать разговор о самом языке Ruby, неплохо было бы потолковать об объектно-ориентированном программировании вообще. Поэтому сейчас мы вкратце рассмотрим общие идеи, лишь слегка касаясь
Из книги Программирование для карманных компьютеров автора Волков Владимир Борисович Из книги Основы программирования на Java автора Сухов С. А.11.1. Рутинные объектно-ориентированные задачи Of his quick objects hath the mind no part, Nor his own vision holds what it doth catch… Вильям Шекспир. Сонет 113 Если вы вообще не знакомы с ООП, то эта глава вас ничему не научит. А если вы понимаете, что такое ООП в языке Ruby, то, наверное, ее и читать не стоит.
Из книги C++ для начинающих автора Липпман СтенлиОбъектно-ориентированное программирование и VBA В результате своей эволюции Visual Basic превратился в (почти) объектно-ориентированный язык программирования. Хотя освоение приемов работы с объектами и представляет некоторую трудность в начале знакомства с VBA, ожидаемая
Из книги автораГлава 12. Объектно-ориентированное программирование. В этой главе...~ Концептуализация объектов~ Понимание свойств, методов и событий - главных компонентов VBA-объектов~ Работа с объектными моделями~ Использование форм как объектов~ Выяснение и установка свойств объектов~
Из книги автораОбъектно-ориентированное программирование Абстракция, наследование, полиморфизм, инкапсуляцияГоворя об ООП (объектно-ориентированном программировании), нельзя обойти стороной эти четыре базовых понятия. Поэтому ниже будет приведено их краткое описание.Абстракция –
Из книги автораОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА JAVA 7. КЛАССЫ Базовым элементом объектно-ориентированного программирования в языке Java является класс. В этой главе Вы научитесь создавать и расширять свои собственные классы, работать с экземплярами этих классов. Напомним,
Из книги автора2.4. Объектно-ориентированный подход Вспомним спецификацию нашего массива в предыдущем разделе. Мы говорили о том, что некоторым пользователям может понадобиться упорядоченный массив, в то время как большинство, скорее всего, удовлетворится и неупорядоченным. Если
Из книги автораПроцедурно-ориентированное программирование В части II были представлены базовые компоненты языка С++: встроенные типы данных (int и double), типы классов (string и vector) и операции, которые можно совершать над данными. В части III мы увидим, как из этих компонентов строятся
Из книги автораV. Объектно-ориентированное программирование Объектно-ориентированное программирование расширяет объектное программирование, вводя отношения тип-подтип с помощью механизма, именуемого наследованием. Вместо того чтобы заново реализовывать общие свойства, класс
Из книги автора17.1.1. Объектно-ориентированное проектирование Из чего складывается объектно-ориентированное проектирование четырех рассмотренных выше видов запросов? Как решаются проблемы их внутреннего представления?С помощью наследования можно определить взаимосвязи между
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Контрольная работа
" Объектно-ориентированное моделирование на основе UML "
Студент: Филатов Р.Д.
Липецк 2015
Введение
В данной контрольной работе разработана объектно-ориентированная модель информационной подсистемы для учета валютных операций с вкладами физических лиц. Данная модель разработана с помощью программного продукта Rational Rose 2000, с помощью языка UML.
Rational Rose 2000 имеет достаточно простой и интуитивно понятный интерфейс пользователя, позволяющий создавать модели сложных программных продуктов с помощью унифицированного языка программирования UML
Унифицированный язык моделирования UML (Unified Modeling Language) представляет собой язык для определения, представления, проектирования и документирования программных систем, информационных систем, организационно-экономических систем, технических систем и других систем различной природы.
Разработка языка UML преследовала несколько различных целей. Прежде всего, UML создавался как язык моделирования общего характера. UML не является частной собственностью, он основан на соглашении большинства специалистов в компьютерной области. В него были включены основные понятия из наиболее известных методологий, поэтому он может использоваться совместно с ними. UML разрабатывался для поддержки таких ценных наработок проектирования, как инкапсуляция, разделение сущностей и выявление сути конструкции модели. UML отвечает требованиям современной разработки программного обеспечения, в том числе таким, как крупномасштабность, параллелизм, распределенность, возможность использования образцов и удобство при командной работе.
Создание диаграммы прецедентов
Диаграмма прецедентов (использования) называется диаграмма, на которой показана совокупность прецедентов и актеров, а также отношения (зависимости, обобщения и ассоциации) между ними. Диаграммы прецедентов применяются для моделирования вида системы с точки зрения прецедентов (или вариантов использования). Чаще всего это предполагает моделирование контекста системы, подсистемы или класса либо моделирование требований, предъявляемых к поведению указанных элементов. Этот вид диаграммы позволяет создать список операций, которые выполняет система. Диаграмма этого вида представляет важную информацию - это одно из основных преимуществ ее применения. Взглянув на варианты использования, можно понять, какие функциональные возможности будут заложены в систему. Рассматривая действующих лиц можно выяснить, кто конкретно будет с ней взаимодействовать. Изучая все множество вариантов использования и действующих лиц, определятся сфера применения системы (что она будет делать). Это помогает узнать также, что она не будет делать, и внести коррективы. На диаграмме нашей объектно-ориентированной модели (рисунок А.1) показаны два действующих лица (актера): банковский работник и клиент, а также семь основных действий, выполняемых моделируемой системой: открыть вклад, закрыть вклад, совершить операцию по покупке валюты, отказ по покупке валюты, совершить операцию по продаже валюты, начислить проценты, касса.
Создание диаграммы последовательности
Взаимодействие объектов в системе происходит посредством приема и передачи сообщений объектами-клиентами и обработки этих сообщений объектами-серверами. При этом в разных ситуациях одни и те же объекты могут выступать и в качестве клиентов, и в качестве серверов. Данный тип диаграммы позволяет отразить последовательность передачи сообщений между объектами, акцентирует внимание на временной упорядоченности сообщений. Диаграммы последовательности отражают поток событий, происходящих в рамках варианта использования. Например, вариант использования "Открыть вклад" предусматривает несколько возможных последовательностей, таких как вести вариант вклада или вести неправильный вариант вклада. Ввод данных о открытие вклада представлен на данной диаграмме последовательностей. Под сценарием понимается конкретный экземпляр потока событий. Эта диаграмма последовательности отображает поток событий в рамках варианта использования "Открыть вклад" (рисунок А.2). Проанализировав составные части системы, наглядно видно, что наиболее главная задача работы банковского работника - это ввод данных о вкладах. Получив всю нужную информацию, составляем описание сценариев: Банковский работник создает новый вклад. Банковский работник вводит данные в базу данных. Банковский работник вводит данные в базу данных, но при ее сохранении в базе данных возникает ошибка. Действующее лицо на диаграмме - Банковский работник. Т.к. все взаимодействие в объектно-ориентированных системах осуществляется при помощи сообщений между объектами, то классы должны позволять отправку или прием сообщений. При обмене сообщениями одни классы являются клиентами и принимают сообщения, а другие - серверами и отправляют сообщения. информационный прецедент программный
Создание диаграммы сотрудничества
Диаграммы сотрудничества - второй тип диаграмм взаимодействия -Collaboration Diagram - Г. Буч называет диаграммой объектов. Эта диаграмма не акцентирует внимание на последовательности передачи сообщений, она отражает наличие взаимосвязей вообще, то есть на этой диаграмме отражается наличие сообщений от клиентов к серверам. Диаграмма показывает взаимодействие между объектами, а не классами, то есть является мгновенным снимком объектов системы в некотором состоянии. Ведь объекты, в отличие от созданных на этапе проектирования классов, создаются и уничтожаются на всем протяжении работы программы. И в каждый момент имеется конкретная группа объектов, с которыми осуществляется работа. В связи с этим появляются такие понятия, как время жизни и область видимости объектов, которые будут рассмотрены далее.
Создание диаграммы классов
Class diagram (диаграммы классов) позволяет создавать логическое представление системы, на основе которого создается исходный код описанных классов. На диаграммах классов отображаются некоторые классы и пакеты системы. Это статические картины фрагментов системы и связей между ними. Объединять классы можно как угодно, однако существует несколько наиболее распространенных подходов.
Во-первых, можно группировать классы по стереотипу. В таком случае получается один пакет с классами-сущностями, один с пограничными классами, один с управляющими классами и так далее. Этот подход может быть полезен с точки зрения размещения готовой системы, поскольку все находящиеся на клиентских машинах пограничные классы уже оказываются в одном пакете.
Второй подход заключается в объединении классов по их функциональности. Например, в пакете Security (Безопасность) будут содержаться все классы, отвечающие за безопасность приложения. Преимущество этого метода заключается в возможности повторного использования пакетов. Если внимательно подойти к группированию классов, можно получить практически не зависящие друг от друга пакеты. Например, пакет Security можно использовать и в других приложениях.
Наконец, применяют комбинацию двух указанных подходов. Для дальнейшей организации классов разрешается вкладывать пакеты друг в друга. На высоком уровне абстракции можно сгруппировать классы по функциональности, создав пакет Security. Внутри него можно создать другие пакеты, сгруппировав отвечающие за безопасность классы по функциональности или по стереотипу. Ознакомившись с классами модели, объединим эти классы в пакеты по стереотипу. Были созданы следующие пакеты: Entities (Сущности), Boundaries (Границы) и Control (Управление). В эти пакеты были помещены советующие им классы (рисунок А.4).
Классы-сущности (entity classes) отражают основные понятия (абстракции) предметной области и, как правило, содержат хранимую информацию. В данный пакет были добавлены класса Вклад и ВкладВалюты.
Управляющие классы (control classes) отвечают за координацию действий других классов. Обычно у каждого варианта использования имеется один управляющий класс, контролирующий последовательность событий этого варианта использования. Управляющий класс отвечает за координацию, но сам не несет в себе никакой функциональности - остальные классы не посылают ему большого количества сообщений. Вместо этого он сам посылает множество сообщений. Управляющий класс просто делегирует ответственность другим классам, по этой причине его часто называют классом-менеджером. В данном проекте данную функцию выполняет класс Control.
Граничные классы (boundary classes) - позволяют действующему лицу взаимодействовать с системой. Каждому взаимодействию между действующим лицом и вариантом использования должен соответствовать по крайней мере один граничный класс.
Граничные классы (boundary classes) - это классы, которые расположены на границе системы и окружающей среды. Они включают все формы, отчеты, интерфейсы с аппаратурой (такой, как принтеры или сканеры) и интерфейсы с другими системами.
В данной модели была создана диаграмма классов (рисунок А.4) для сценария "Открыть новый вклад".
Проектируя класс Вклад, видно, что за его поведением нужно наблюдать. Многие требования к классу значительно изменяются при изменении состояния его экземпляра. Чтобы убедиться, что проект удовлетворяет всем требованиям, создается диаграмма состояний для класса Вклад. С ее помощью в проекте была создана диаграмма состояния
Создание диаграммы состояний для классов и диаграммы компонентов
Диаграммы состояний (State) предназначена для отображения состояний объектов системы, имеющих сложную модель поведения. Состоянием (state) называется одно из возможных условий, в которых может существовать объект.
Находясь в конкретном состоянии, объект может выполнять определенные действия. Например, может генерировать отчет, осуществлять некоторые вычисления или посылать событие другому объекту. С состоянием можно связывать действия пяти типов: деятельность, входное действие, выходное действие, событие и история состояния.
Литература
1. Боггс У., Боггс М.. UML и Rational Rose: Пер. с англ. - М.: Издательство "Лори", 2009.- 581 с, ил.
2. Буч Г., Рамбо Д., Джекобсон А. Язык UML для пользователя: Пер. с англ. - М.: ДМК, 2009.- 432 е., ил. (Серия "для программистов").
3. Ларман К. применение UML и шаблонов проектирования: Пер. с англ. - М.: Издательский дом "Вильяме", 2012. - 496 с, ил.
4. Кураев Е.А. Банковские системы: Издательский дом "Глория", 2013.-225 с.,ил (Валютные операции с вкладами)
5. Родионова В.М. Банковские операции: Под ред. Родионовой В.М.,2011 .- 112с, ил (Валютные операции с вкладами)
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Использование программы Rational Rose 2000 для моделирования информационной подсистемы учета валютных операций с вкладами физических лиц. Создание диаграмм прецедентов, последовательности и сотрудничества. Основные добавленные атрибуты класса "Вклад".
курсовая работа , добавлен 23.06.2011
Этапы разработки объектно-ориентированной модели информационной подсистемы приемной комиссии для учета абитуриентов. Создание диаграмм для моделирования процесса обмена сообщениями между объектами. Порядок генерации программного кода на языке С++.
курсовая работа , добавлен 29.06.2011
Методика разработки объектно-ориентированной модели информационной подсистемы необходимой для учета успеваемости студентов факультета, которая спроектирована с помощью программного продукта Rational Rose 2003 и унифицированного языка моделирования UML.
курсовая работа , добавлен 25.06.2011
Разработка объектно-ориентированной подсистемы складского учета для фирмы "КавказЮгАвто". Краткая характеристика предметной области. Построение диаграмм размещения, прецедентов, последовательности, компонентов и классов. Генерация программного кода C++.
курсовая работа , добавлен 26.06.2011
Унифицированный язык моделирования. Методы объектно-ориентированного анализа и проектирования. Создание диаграммы последовательности и диаграммы сотрудничества. Главная диаграмма классов. Добавление связей между классами. Зависимость между пакетами.
курсовая работа , добавлен 23.06.2011
Общая характеристика склада как объекта хозяйственной деятельности. Создание диаграммы прецедентов и последовательности. Построение корпоративной диаграммы сотрудничества. Предназначение диаграммы классов и компонентов. Генерация программного кода C++.
курсовая работа , добавлен 23.06.2011
Разработка модели информационной подсистемы для учета заказов клиентов автосервиса с применением языка UML. Создание диаграммы прецедентов, последовательности, сотрудничества и классов, используя методы Rational Rose 2000. Генерация программного кода C++.
курсовая работа , добавлен 22.06.2011
Особенности объектно-ориентированного проектирования. Основные понятия объектно-ориентированного подхода. Основы языка UML, варианты его использования. Диаграммы классов и взаимодействия. Разработка диаграммы прецедентов (вариантов использования).
курсовая работа , добавлен 13.05.2014
Разработка объектно-ориентированной модели информационной подсистемы учета студентов университета во время экзаменационной сессии с помощью программы Rational Rose 2000, с использованием языка UML. Порядок генерации программного кода на языке С++.
курсовая работа , добавлен 21.06.2011
Построение диаграмм, добавление деталей к описаниям операций, определение атрибутов классов и порядок генерации программного кода на языке С++ объектно-ориентированной модели информационной подсистемы, автоматизирующей работу регистратуры поликлиники.
