UML диаграммы: классы, объекты, прецеденты

Министерство образования и науки Республики Дагестан
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение РД
«Кизлярский профессионально-педагогический колледж»
РЕФЕРАТ
НА ТЕМУ:
«Внепрограммные сущности. Диаграммы классов, объектов,
прецедентов взаимодействий, деятельности, состояний.
Архитектура»
Выполнила студентка группы 5ИСиП-4
Омарова Р.Х.
Преподаватель: Искандырова А.А
Кизляр, 2024г.
Оглавление
Введение ................................................................................................................... 3
1. Диаграмма классов............................................................................................ 4
2. Диаграмма объектов ......................................................................................... 6
3. Диаграмма прецедентов (use case) .................................................................. 9
4. Диаграмма состояния ..................................................................................... 10
5. Диаграммы деятельности ............................................................................... 13
6. Диаграмма состояния ..................................................................................... 14
Заключение ............................................................................................................ 15
Список использованной литературы ................................................................... 16
2
Введение
Высокая значимость и недостаточная практическая разработанность
проблемы
"Диаграммы"
определяют
несомненную
новизну
данного
исследования.
Дальнейшее внимание к вопросу о проблеме "Диаграммы" необходимо
в целях более глубокого и обоснованного разрешения частных актуальных
проблем тематики данного исследования.
Актуальность настоящей работы обусловлена, с одной стороны,
большим интересом к теме "Диаграммы" в современной науке, с другой
стороны, ее недостаточной разработанностью. Рассмотрение вопросов
связанных с данной тематикой носит как теоретическую, так и практическую
значимость.
21
век
–
это
век
новейших
технологий,
и,
как
следствие,
информационный век. Ежедневно мы пропускаем через себя огромный поток
информации. Каждому из нас очень важно не потеряться в этом потоке, а для
этого необходимо научиться быстро перестраиваться с одного вида
деятельности на другой. В частности, школьникам в течение дня нужно
усвоить материал по нескольким учебным предметам одновременно. Как же
представить информацию, чтобы легче ее запомнить и в дальнейшем
пользоваться ею? Ответ на свой вопрос я нашла на одном из уроков
математики, когда учитель познакомил нас с диаграммами.
Ежедневно просматривая новости, листая газеты и журналы, невольно
обращаешь внимание, что большая часть информации представлена в
диаграммах. Поэтому, на мой взгляд, тема моего проекта является
актуальной.
Современному человеку просто необходимо уметь читать такие
источники информации, как диаграммы. Тем более что такие данные легче
запоминаются. Кроме того, они развивают память, логику и воображение, что
очень важно для подрастающего поколения.
3
1. Диаграмма классов
Диаграмма классов – это UML-диаграмма, которая описывает систему,
визуализируя различные типы объектов внутри системы и виды статических
связей, которые существуют между ними. Он также иллюстрирует операции
и атрибуты классов.
Обычно
они
используются
для
изучения
концепций
области,
понимания требований к программному обеспечению и описания подробных
проектов.
Основные принципы
Диаграмма
классов
соответствует
принципам
объектно-
ориентированного программирования (ООП) и является одним из базовых
инструментов проектирования ООП-систем.
Диаграмма
классов
соответствует
принципу
инкапсуляции.
Он
заключается в том, что каждый класс должен скрывать свою реализацию от
других классов и предоставлять интерфейс для взаимодействия с ним. Это
достигается через использование публичных и приватных методов и
атрибутов класса, которые определены на диаграмме.
Диаграмма классов также соответствует принципу наследования,
который позволяет создавать новые классы на основе уже существующих.
Наследование позволяет упростить процесс проектирования системы, так как
можно использовать уже реализованные классы и добавлять к ним новые
функциональности.
Другим важным принципом, которому соответствует диаграмма
классов, является полиморфизм. Он позволяет одному методу работать с
различными объектами, реализующими один и тот же интерфейс. Диаграмма
классов позволяет определить интерфейсы и абстрактные классы, которые
могут быть реализованы различными классами.
Содержание диаграммы классов
Классы
4
Класс — это основной элемент моделирования, который представляет
собой абстракцию реального объекта или сущности в системе. Он определяет
свойства (атрибуты) и поведение (методы) объектов, которые являются
экземплярами данного класса. На диаграмме классов обычно представляется
в виде прямоугольника, разделенного на три части:
Название класса располагается в верхней части прямоугольника.
Атрибуты класса указываются в средней части прямоугольника.
Методы класса располагаются в нижней части прямоугольника.
Атрибуты класса — это характеристики объекта, например, имя,
возраст, адрес и т.д. Каждый атрибут имеет имя и тип данных. Тип данных
может быть примитивным (например, целочисленным, строковым) или
ссылочным, то есть типом другого класса.
Методы класса — это действия, которые может выполнять объект,
например, получение или изменение значения атрибутов, выполнение какойлибо операции или обработка событий. Каждый метод имеет имя, тип
возвращаемого значения (если есть) и список параметров.
Виды классов
Обычный класс
это класс, который представляет собой абстракцию реального объекта
или сущности в системе. Он имеет свои атрибуты и методы, которые
описывают характеристики и поведение объектов данного класса.
Абстрактный класс
это класс, который содержит хотя бы один абстрактный метод.
Абстрактный метод не имеет реализации в самом классе, а определяется
только его сигнатура (имя, параметры, тип возвращаемого значения).
Абстрактные
классы
могут
использоваться
для
определения
общих
характеристик для нескольких классов, от которых наследуются другие
классы.
5
2. Диаграмма объектов
Диаграмма объектов - это структурная диаграмма, которая показывает
объекты, их атрибуты и взаимосвязи с другими объектами.
Объект - это экземпляр класса в определенный момент времени
выполнения, который может иметь свое собственное состояние и значения
данных.
Диаграмма объектов UML является экземпляром диаграммы классов
(про диаграмму классов ранее я писал тут), она показывает моментальный
снимок подробного состояния системы в определенный момент времени.
Таким образом, можно сказать, что диаграмма объектов является
частным случаем диаграммы классов.
Когда использовать диаграмму объектов?
Использование объектных диаграмм довольно ограничено.
На этапе анализа проекта вы можете создать диаграмму классов для
описания структуры системы, а затем создать набор объектных диаграмм в
качестве тестовых примеров для проверки точности и полноты диаграммы
классов.
Прежде чем создавать диаграмму классов, можно создать диаграмму
объектов, чтобы узнать факты о конкретных элементах модели и их связях
или
проиллюстрировать
конкретные
примеры
необходимых
классификаторов.
Из каких элементов состоит диаграмма объектов ?
Объекты
Изображение объекта на диаграмме объектов
Каждый объект обозначается в виде прямоугольника, в котором имя
объекта и его класс подчеркнуты, а также разделены двоеточием.
6
Атрибуты объекта
Изображение атрибута объекта на диаграмме объектов
Аналогично диаграмме классов, каждому объекту присваиваются
атрибуты. Однако, в отличие от классов, атрибутам объектов должны быть
присвоены значения, потому что на диаграмме классов мы рассматриваем
конкретный временной отрезок.
Связи
Изображение связей на диаграмме объектов
Связи используются для представления взаимосвязи между двумя
объектами (по аналогии с диаграммой классов).
Диаграмма классов VS Диаграмма объектов
Ниже представлены основные тезисы про диаграмму классов и
диаграмму объектов:
Объектная диаграмма - это структурная диаграмма UML, которая
показывает экземпляры классификаторов в моделях.
Объектные диаграммы используют обозначения, аналогичные тем,
которые используются в диаграммах классов.
Диаграммы классов показывают фактические классификаторы и их
взаимосвязи в системе.
7
Объектные диаграммы показывают конкретные экземпляры этих
классификаторов и связи между этими экземплярами в определенный момент
времени.
На картинке ниже показан пример диаграммы классов и диаграммы
объектов для этого класса. Как можно видеть, обе диаграммы очень схожи и
вторая является частным случаем первой.
Изображение диаграммы классов и диаграммы объектов
Как нарисовать диаграмму объектов ?
При моделировании диаграммы объектов стоит учесть, что объектная
диаграмма должна быть допустимым экземпляром статической диаграммы
классов.
Ниже представлены шаги для моделирования диаграммы объектов.
Сначала нудно определить механизм, который вы хотели бы
смоделировать. Механизм представляет некоторые функции или поведение
части
моделируемой
вами
системы,
которые
являются
результатом
взаимодействия множества классов, интерфейсов и других вещей.
Для каждого механизма нужно определить классы, интерфейсы и
другие элементы, которые участвуют в этом взаимодействии; также нужно
определить взаимосвязи между этими элементами.
Далее нужно рассмотреть один сценарий, который проходит через этот
механизм. Заморозить этот сценарий на определенный момент времени и
визуализировать каждый объект, участвующий в механизме.
При необходимости нужно представить информацию о состоянии и
значениях атрибутов каждого такого объекта, чтобы понять сценарий.
8
Диаграмма объектов — это частный случай диаграммы классов. Она
показывает моментальный снимок подробного состояния системы в
определенный момент времени.
Диаграмма объектов состоит практически из такого-же набора
сущностей, как и диаграмма классов: объекты, атрибуты объекта и связи
Использование объектных диаграмм довольно ограничено. Как один из
примеров использования диаграммы - это создание диаграммы классов для
описания структуры системы, а затем создание набора объектных диаграмм в
качестве тестовых примеров для проверки точности и полноты диаграммы
классов.
3. Диаграмма прецедентов (use case)
Диаграмма вариантов использования UML — это основная форма
требований
к
недостаточно
системе/программному
разработанной
обеспечению
программы.
для
Варианты
новой,
еще
использования
определяют ожидаемое поведение (что?), а не точный метод его реализации
(как?).
Диаграмма прецедентов представляет собой графическое изображение
вариантов использования (use case) системы, акторов (actors) и их
взаимодействия
в
виде
эллипсов
и
прямоугольников.
Варианты
использования описывают функциональность системы с точки зрения ее
пользователей, а акторы представляют внешние сущности, которые
используют систему.
Суть диаграммы вариантов использования заключается в том, что она
помогает
лучше
понять
требования
к
системе
и
определить
ее
функциональные возможности. Она используется для определения сценариев
использования
системы
и
для
выявления
потенциальных
проблем
взаимодействия между пользователями и системой. Диаграмма вариантов
использования является основным инструментом для описания поведения
системы на ранней стадии ее проектирования.
9
Пример диаграммы прецендентов
4. Диаграмма состояния
Диаграмма состояния (фазовая диаграмма), графическое изображение
всех возможных состояний термодинамической системы в пространстве
основных параметров
состава х (обычно
состояния -
выражаемого
температуры Т,
молярными
или
давления р и
массовыми
долями
компонентов). Для сложных систем, состоящих из многих фаз и
компонентов, построение диаграмма состояния является единственным
методом, позволяющим на практике установить, сколько фаз и какие
конкретно фазы образуют систему при данных значениях параметров
состояния. Каждое реально существующее состояние системы на диаграмме
состояния изображается так называемой фигуративной точкой; областям
существования
одной
трехмерных диаграммах
двухмерных диаграммах
фазы
отвечают
состояния)
состояния),
участки
пространства
(на
или
плоскости
(на
сосуществования
фаз
условиям
соответствуют поверхности или линии; изменение фазового состояния
системы рассматривается как движение фигуративной точки на диаграмме
состояния. Анализ относительного расположения объемных участков,
10
поверхностей, линий и точек, которые образуют диаграмму состояния,
позволяет однозначно и наглядно определять условия фазового равновесия,
появления в системе новых фаз и химических соединений, образования и
распада жидких и твердых растворов и т. п.
Диаграммы состояния используют в материаловедении, металлургии,
нефтепереработке, химической технологии (в частности, при разработке
методов разделения веществ), производствах электронной техники и
микроэлектроники и т. п. С ее помощью определяют направленность
процессов,
связанных
с фазовыми
переходами,
осуществляют
выбор
режимов термообработки, отыскивают оптимальные составы сплавов и т. п.
Теоретическими основами построения и интерпретации диаграмм
состояния равновесных систем являются: 1) условие фазового равновесия,
согласно которому химические потенциалы μi каждого i-го компонента во
всех фазах при равновесии равны; 2) условие химического равновесия,
согласно которому сумма химических потенциалов вступающих в реакцию
веществ при равновесии равна аналогичной сумме для продуктов реакции;
3) фаз правило Гиббса, согласно которому число компонентов К, число
фаз Ф и вариантность
системы v (т.е.
число
независимых
параметров
состояния, которые можно в определенных пределах изменять без изменения
числа и природы фаз) связаны соотношением: v = К — Ф + 2. Цифра 2
означает, что учитываются только два интенсивных параметра состояния температура и давление. Если учитываются и другие параметры, например,
напряженности
электромагнитного
или
гравитационного
полей, вариантность
системы соответственно
увеличивается.
Различают
нонвариантные (v = 0), моновариантные (v = 1), дивариантные (v = 2) и т. д.
состояния (равновесия); 4) правило о соприкасающихся пространствах
состояния, согласно которому если два разных пространства состояния (поля
в случае плоской диаграммы) соприкасаются по линии, то они различаются
между собой на одну фазу, если поля соприкасаются в точке, то состояния
различаются на две фазы.
11
Для построения диаграммы состояния расчетным путем необходимо
знать
зависимости
химических
потенциалов
всех компонентов
системы от Т, р и состава фаз. Приближенные методы расчета с применением
ЭВМ интенсивно развиваются, в частности, для многокомпонентных
сплавов.
Однако
пока диаграммы
состояния строят
на
основе
экспериментальных данных, получаемых главным образом термическим
анализом,
который
позволяет
определять
зависимости
температур плавления или кристаллизации от состава, а также изучением
равновесий жидкость - пар и жидкость -
жидкость.
Широко
используют рентгеновский фазовый анализ, данные о микроструктуре
затвердевших расплавов, измерения физических свойств фаз (см. Диаграмма
состав-свойство).
Изучение диаграмм
состояния составляет
основное
содержание физико-химического анализа.
ОДНОКОМПОНЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ
Однокомпонентной системой является любое простое вещество или
химическое соединение, обладающее строго определенным составом в
газообразном, жидком и твердом состояниях. Диаграмму состояния обычно
строят на плоскости в координатах T-p (рис. 1). Фазовые поля (области
существования) пара V, жидкости L и твердой фазы S дивариантны, т.е.
допускают одновременное изменение двух параметров состояния - Т и р.
Рис. 1. Диаграмма состояния однокомпонентной системы. S, L и V соответственно
фаз; 1, 2 и 3 -
области
существования
твердой, жидкой
кривые кипения (испарения), плавления и
и
паровой
возгонки
(сублимации) соответственно, К - критическая точка; А - тройная точка.
12
5. Диаграммы деятельности
Диаграммы
деятельности
(Activity
diagram),
называемые
также
диаграммами активности или диаграммами видов деятельности, были
введены в язык UML сравнительно недавно. Диаграмма деятельности - это,
по существу, блок-схема, которая показывает, как поток управления
переходит от одной деятельности к другой, при этом внимание фиксируется
на результате деятельности. Результат может привести к изменению
состояния системы или возвращению некоторого значения.
Диаграмма деятельности отличается от традиционной блок-схемы
более высоким уровнем абстракции;
возможностью представления с помощью диаграмм деятельности
управления
параллельными
потоками
наряду
с
последовательным
управлением.
Основными направлениями использования диаграмм деятельности
являются
визуализация особенностей реализации операций классов;
отображение внутрисистемной точки зрения на прецедент.
В последнем случае диаграммы деятельности применяют для описания
шагов, которые должна предпринять система после того, как инициирован
прецедент
Разработка диаграммы деятельности преследует цели:
детализировать
особенности
алгоритмической
и
логической
реализации выполняемых системой операций и прецедентов;
выделить последовательные и параллельные потоки управления;
подготовить
детальную
документацию
для
взаимодействия
разработчиков системы с ее заказчиками и проектировщиками.
Ниже приведен пример диаграммы деятельности:
13
6. Диаграмма состояния
Диаграмма состояния (фазовая диаграмма), графическое изображение
всех возможных состояний термодинамической системы в пространстве
основных параметров
состава х (обычно
состояния -
выражаемого
температуры Т,
молярными
или
давления р и
массовыми
долями
компонентов). Для сложных систем, состоящих из многих фаз и
компонентов,
построение диаграмма
состояния является
единственным
методом, позволяющим на практике установить, сколько фаз и какие
конкретно фазы образуют систему при данных значениях параметров
состояния. Каждое реально существующее состояние системы на диаграмме
состояния изображается так называемой фигуративной точкой; областям
существования
одной
трехмерных диаграммах
двухмерных диаграммах
фазы
отвечают
состояния)
состояния),
участки
пространства
(на
или
плоскости
(на
сосуществования
фаз
условиям
соответствуют поверхности или линии; изменение фазового состояния
системы рассматривается как движение фигуративной точки на диаграмме
состояния. Анализ относительного расположения объемных участков,
поверхностей, линий и точек, которые образуют диаграмму состояния,
позволяет однозначно и наглядно определять условия фазового равновесия,
появления в системе новых фаз и химических соединений, образования и
распада жидких и твердых растворов и т. п.
14
Заключение
Диаграммы в программировании помогают описывать различные
процессы и явления, например, зависимости частей приложения друг от
друга, описание классов в коде.
Один из стандартизированных языков моделирования для этого —
UML. 3 С его помощью можно создавать диаграммы, которые делятся на
структурные и поведенческие. Структурные описывают, из каких элементов
состоит система, а поведенческие — как она себя ведёт внутри.
Некоторые виды структурных диаграмм:
Диаграмма классов. Описывает структуру и связи между объектами и
классами. Помогает понять, какие классы от кого наследуются и с кем
взаимодействуют.
Диаграмма компонентов. Показывает, какие компоненты есть в
системе и как они взаимодействуют между собой.
Диаграмма объектов. Нужна, чтобы показать состояние элементов в
конкретный момент времени. Это помогает лучше понять, как моделировать
объекты.
Некоторые виды поведенческих диаграмм:
Диаграмма деятельности. Показывает всю последовательность работы
системы.
Диаграмма вариантов использования. Нужна, чтобы показать, как
пользователи взаимодействуют с системой. На этой диаграмме можно
указать все сценарии использования, а также показать, как перейти из одного
сценария в другой.
15
Список использованной литературы
1. Атли, Крейг Visual Basic .NET для программистов / Крейг Атли. - М.:
ДМК Пресс, 2020. - 950 c.
2. Ван, Тассел Д. Стиль, разработка, эффективность, отладка и
испытание программ / Ван Тассел Д.. - М.: Мир, 2020. - 336 c.
3. Вольф, Эберхард Continuous delivery. Практика непрерывных
апдейтов / Эберхард Вольф. - М.: Питер, 2021. - 261 c.
4. Дагене, В.А; Григас Г.К. 100 задач по программированию / В.А;
Дагене, Г.К. Григас, К.Ф. Аугутис. - М.: Просвещение, 2020. - 255 c.
5. Дао, Л. Программирование микропроцессора 8088 / Л. Дао. - М.:
Мир, 2019. - 357 c.
6. Дунаев Web-программирование для всех / Дунаев, Вадим. - М.: БХВПетербург, 2021. - 560 c.
7. Зелковиц, М. Принципы разработки программного обеспечения / М.
Зелковиц, А. Шоу, Дж. Гэннон. - М.: Мир, 2019. - 368 c.
8. Зубов, В.С. Сборник задач по базовой компьютерной подготовке /
В.С. Зубов, И.Н. Котарова, О.Г. Архипов, и др.. - М.: Московский
Энергетический Институт, 2021. - 178 c.
9. Кнут Искусство программирования / Кнут, Эрвин Дональд. - М.:
Вильямс, 2019. - 487 c.
10. Ламот, А. Программирование трехмерных игр для Windows / А.
Ламот. - М.: Вильямс, 2021. - 345 c.
16