866

работать с предоставляемыми сервисами. Для удобства множество вариантов использования может рассматриваться как отдельный пакет.

Примерами вариантов использования могут являться следующие действия: проверка состояния текущего счета клиента, оформление заказа на покупку товара, получение дополнительной информации о кредитоспособности клиента, отображение графической формы на экране монитора и другие действия.

Диаграмма классов (class diagram)

Центральное место в объектно-ориентированном программировании занимает разработка логической модели системы в виде диаграммы классов. Диаграмма классов (class diagram) служит для представления статической структуры модели системы в терминологии классов объектноориентированного программирования. Диаграмма классов может отражать, в частности, различные взаимосвязи между отдельными сущностями предметной области, такими как объекты и подсистемы, а также описывать их внутреннюю структуру и типы отношений.

В качестве примера на рис. 2 приведена диаграмма классов для информационной системы театра. Эту систему образует 6 классов.

Классы-агрегаты Театр и Труппа имеют операции добавления и удаления своих частей, которые включаются в агрегаты по ссылке. Частями Театра являются Зрители и Труппы, а частями Труппы — Актеры. Отношения агрегации между классом Театр и классами Труппа и Зритель слегка отличны. Театр может состоять из одной или нескольких трупп, но каждая труппа находится в одном и только одном театре. С другой стороны, в театр может ходить любое количество зрителей (включая нулевое количество), причем зритель может посещать один или несколько театров.

Между классами Труппа и Актер существуют два отношения — агрегация и ассоциация. Агрегация показывает, что каждый актер работает в одной или нескольких труппах, а в каждой труппе должен быть хотя бы один актер. Ассоциация отображает, что каждой труппой управляет только один актер — художественный руководитель, а некоторые актеры не являются руководителями.

Ассоциация между классами Спектакль и Актер фиксирует, что в спектакле должен быть занят хотя бы один актер, впрочем, актер может играть в любом количестве спектаклей (или вообще может ничего не играть).

Между классами Спектакль и Зритель тоже определена ассоциация. Она поясняет, что зритель может смотреть любое число спектаклей, а на каждом спектакле может быть любое число зрителей.

И наконец, на диаграмме отображены два отношения наследования, утверждающие, что и в зрителях, и в актерах есть человеческое начало.

Значки диаграммы позволяют отображать сложную иерархию систем, взаимосвязи классов (Classes) и интерфейсов (Interfaces). Данный тип диаграмм противоположен по содержанию диаграмме Collaboration, на котором отображаются объекты системы. Rational Rose позволяет создавать классы при помощи данного типа диаграмм в различных нотациях. похожего на облако. Таким образом, класс - это лишь шаблон, по которому в дальнейшем будет создан конкретный объект.

Диаграмма классов представляет собой граф, вершинами которого являются элементы типа "классификатор", связанные различными типами структурных отношений. Диаграмма классов может также содержать интерфейсы, пакеты, отношения и даже отдельные экземпляры, такие как объекты и связи.

Класс (class) в языке UML служит для обозначения множества объектов, которые обладают одинаковой структурой, поведением и отношениями с объектами других классов. Графически класс изображается в виде прямоугольника, который дополнительно может быть разделен горизонтальными линиями на разделы или секции. В этих разделах могут указываться имя класса, атрибуты (переменные) и операции (методы).

Диаграмма деятельности (activity diagram)

При моделировании поведения проектируемой или анализируемой системы возникает необходимость не только представить процесс изменения ее состояний, но и детализировать особенности алгоритмической и логической реализации выполняемых системой операций.

Фактически данный тип диаграмм может использоваться и для отражения состояний моделируемого объекта, однако, основное назначение Activity diagram в том, чтобы отражать бизнес-процессы объекта. Этот тип диаграмм позволяет показать не только последовательность процессов, но и ветвление и даже синхронизацию процессов.

Этот тип диаграмм позволяет проектировать алгоритмы поведения объектов любой сложности, в том числе может использоваться для составления блок-схем.

Для моделирования процесса выполнения операций в языке UML используются диаграммы деятельности. Применяемая в них графическая нотация во многом похожа на нотацию диаграммы состояний, поскольку на этих диаграммах также присутствуют обозначения состояний и переходов. Каждое состояние на диаграмме деятельности соответствует выполнению некоторой элементарной операции, а переход в следующее состояние выполняется только при завершении этой операции.

Таким образом, диаграммы деятельности можно считать частным случаем диаграмм состояний. Они позволяют реализовать в языке UML особенности процедурного и синхронного управления, обусловленного завершением внутренних деятельностей и действий. Основным направлением использования диаграмм деятельности является визуализация особенностей реализации операций классов, когда необходимо представить алгоритмы их выполнения.

В контексте языка UML деятельность (activity) представляет собой совокупность отдельных вычислений, выполняемых автоматом, приводящих

кнекоторому результату или действию (action). На диаграмме деятельности отображается логика и последовательность переходов от одной деятельности

кдругой, а внимание аналитика фокусируется на результатах. Результат деятельности может привести к изменению состояния системы или возвращению некоторого значения.

Состояние действия (action state) является специальным случаем состояния с некоторым входным действием и, по крайней мере, одним выходящим из состояния переходом. Этот переход неявно предполагает, что входное действие уже завершилось. Состояние действия не может иметь внутренних переходов, поскольку оно является элементарным. Обычное использование состояния действия заключается в моделировании одного шага выполнения алгоритма (процедуры) или потока управления.

Пример диаграммы деятельности приведен на рис. 3. Эта диаграмма описывает деятельность покупателя в Интернет-магазине. Здесь представлены две точки ветвления — для выбора способа поиска товара и для принятия решения о покупке. Присутствуют три линейки синхронизации: верхняя отражает разделение на два параллельных процесса, средняя отражает и разделение, и слияние процессов, а нижняя — только слияние процессов.

Дополнительно на этой диаграмме показаны две плавательные дорожки

— дорожка покупателя и дорожка магазина, которые разделены вертикальной линией. Каждая дорожка имеет имя и фиксирует область деятельности конкретного лица, обозначая зону его ответственности.

2.Примерные темы курсовых работ

1.Классификация онтологий по цели создания и содержанию.

2.Языки описания онтологий (OWL, RDF, KIF, CycL и др.): основные возможности, элементы языка, примеры. Инструментальные средства описания онтологий: Protégé, DOE, OntoEdit, OilEd, WebOnto.

3.Понятие паттерна проектирования, элементы паттернов проектирования.

4.Назначение паттернов. Классификация паттернов.

5.Использования паттернов проектирования при разработке ИС.

6.Структурный подход к моделированию процессов и систем. Базовые принципы структурного подхода к моделированию, его преимущества и недостатки.

7.Основные типы используемых диаграмм: IDEF0 (SADT), ERD, DFD, краткая характеристика, примеры.

8.Объектно-ориентированных подход к моделированию процессов и

систем.

9.Диаграмм UML: диаграммы классов, диаграммы вариантов использования, диаграммы взаимодействия, краткая характеристика, преимущества, недостатки, примеры.

10.Понятие предметно-ориентированных языков (DSL), их классификация, примеры.

11.Преимущества и недостатки предметно-ориентированного моделирования. Использование DSL при разработке ИС.

12.Подходы к разработке DSL. Понятие DSM-платформы (языкового инструментария). Требования к инструментальным средствам разработки DSL. Архитектура DSM-платформ.

13.Инструментальное средство MetaEdit+: основные возможности, преимущества, недостатки. Алгоритм описания DSL и моделей предметной области с помощью MetaEdit+.

14.Технология Eclipse Graphical Modeling Framework: основные возможности, преимущества, недостатки. Алгоритм описания DSL и моделей предметной области с помощью Eclipse Graphical Modeling Framework.

15.Языковой инструментарий MS DSL Tools: основные возможности, преимущества, недостатки. Алгоритм описания DSL и моделей предметной области с помощью MS DSL Tools.

16.Технология Meta Programming System: основные возможности, преимущества, недостатки. Алгоритм описания DSL и модели предметной области с помощью Meta Programming System.

17.Научно-исследовательские проекты Real-IT, UFO-toolkit: краткая характеристика, области применения.

18.Сравнение различных инструментальных средств разработки предметно-ориентированных языков моделирования: MetaEdit+, Microsoft

Tools for Domain-specific Modeling, Eclipse Graphical Modeling Framework, Meta Programming System.

19.Понятие абстрактного и конкретного синтаксиса. Понятие графовой грамматики.

20.Различные формализмы представления графовых грамматик (классические графы, орграфы, мультиграфы, псевдографы, метаграфы, hiграфы, гиперграфы и др.) и их применение в программировании и моделировании)

3.В результате анализа литературы по предметной области учащимся должен быть изложен материал в виде курсовой работы по следующей структуре:

Теоретическая часть по теме».

1Практическая часть: Для выполнения необходимо для своей предметной области разработать и описать

2Первоначальная постановка задачи: диаграмму прецедентов, диаграмму деятельности, диаграмму классов.

3Развитие постановки задачи: диаграмму прецедентов, диаграмму деятельности, диаграмму классов.

4.Библиографический список

1.Петровский В. С. Моделирование систем [Текст]: доп. УМО вузов по образованию в обл. автоматизир. машиностр. (УМО АМ) в качестве учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений, обучающихся по направлению подгот. дипломир. специалистов - "Автоматизир. технологии и пр-ва" / В. С. Петровский; ВГЛТА. - Воронеж, 2010. - 371 с. - Электронная версия в ЭБС ВГЛТУ.

2.Щеклеин В.С. Моделирование информационных систем [Электронный ресурс]: конспект лекций / В. С. Щеклеин. - Ульяновск: УлГТУ, 2002. - 46 с. - ЭБС "Единое окно".

3.Моделирование систем и процессов [Текст] : науч.-техн. журн. Вып. 3-4 / редкол.: В. К. Зольников (гл. ред.) [и др.]; Воронеж. гос. лесотехн. акад., Науч.-исслед. ин-т электрон. техники . - Воронеж : ВГУ, 2009. – 120 с. - ЭБС "Единое окно".

4.Советов Б. Я. Моделирование систем [Текст] : учеб. для бакалавров : рек. М-вом образования Рос. Федерации в качестве учеб. для студентов высш. учеб. заведений, обучающихся по направлениям "Информатика и выч. техника" и "Информ. системы" / Б. Я. Советов, С. А. Яковлев; С.-Петерб. гос. электротехн. ун-т. - 7-е изд. - М. : Юрайт, 2012. - 343 с.

Марина Леонидовна Лапшина

«МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И МОДЕЛИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ И ТЕХНОЛОГИЙ»

Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов по направлению подготовки

09.04.02 «Информационные системы и технологии» (уровень магистратуры)

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный лесотехнический университет»

394087, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8 Отпечатано в УОП ФГБОУ ВО «ВГЛТу». 394087, г. Воронеж, ул. Докучаева, 10