Сущность языка програмирования UML

Заключение

В результате работы можно сделать ряд выводов. Язык UML является формальным графическим объектно-ориентированным языком, знание которого необходимо при проектировании сложных систем. Модели UML включают описание сущностей и отношения между ними. Элементы модели группированы в диаграммы, чтобы наилучшим образом представлять моделируемую систему с разных точек зрения [2].
Среди множества диаграмм, основными являются диаграммы вариантов использования, которые составляются на первом шаге моделирования. Их основным назначением является выявлении функции системы во внешней среде.
Структуру сложных систем описывают с помощью дескрипторов. Диаграмма классов моделирует структуру классов и отношения между ними. Классы выбирают в ходе анализа предметной области. Взаимосвязи между классам ...

Содержание

Введение 3
1. Теоретическая часть 4
1.1. Особенности языка программирования UML 4
1.1.1. Сущность языка программирования UML 5
1.1.2. Основные элементы языка программирования UML 7
1.1.3. Особенности изображения диаграмм языка UML 10
1.2. Основные особенности построения диаграмм языка UML 13
1.2.1. Диаграммы вариантов использования (use case diagrams) 14
1.2.2. Диаграммы классов (class diagrams) 15
1.2.3. Диаграммы видов деятельности (activity diagrams) 16
1.2.4. Диаграммы взаимодействия (communication diagrams) 17
2. Практическая часть 19
2.1 Построение диаграммы прецедентов по видам экономической деятельности 19
2.2. Построение диаграммы классов по видам экономической деятельности 23
2.3 Построение диаграммы видов деятельности 26
2.4. Построение диаграмм взаимодействия(последовательности) по видам экономической деятельности 28
Список использованной литературы 32

Введение

Язык UML, имеющий полное название Unified Modeling Language, что переводится как унифицированный язык моделирования стал преемником методик объектно-ориентированного анализа и проектирования, появившихся в конце 80-х и начале 90-х годов.
Впервые унифицированный метод был предложен в 1995 году на конференции OOPSLA Гради Бучом и Джимом Рамбо. Немного позднее к ним присоединился Айвар Якобсон и в 1996 году Г. Буч, Д. Рамбо и А. Якобсон, продолжили работу над этим методом, получившим название унифицированного языка моделирования (UML). Но кроме этого метода сообщество разработчиков создало и другие методы. Так увидела свет первая версия языка UML - UML 1.1. Общепризнанной версией языка UML является версия 1.5, но идет разработка спецификации языка UML версии 2.0 [3].
Все большее рас пространение языка UML обусловлено удобством его применения из-за наглядности, которую предоставляют инструменты UML [7]. Он используется на этапе проектирования систем, а так же на этапе разработки для установления связи между разработчиками системы и ее заказчиками.
Целью курсовой работы является изучение теоретических аспектов языка UML, особенностей построения и алгоритма разработки диаграмм языка UML и освоение практических навыков построения диаграмм прецедентов, классов, видов деятельности и последовательности.
Для построения вышеперечисленных диаграмм в работе используется программа Microsoft Visio 2013.

Построение модели позволяет разработчику сосредоточиться на глобальной картине того, как компоненты проекта взаимодействуют между собой, без того, чтобы углубляться в конкретные детали каждого компонента.Увеличение сложности, в результате жесткой конкуренции и постоянно меняющаяся окружающая бизнес-среда, ставит уникальные задачи по совершенствованию системы. Модели помогают нам организовывать, и визуализировать, понимать и создавать сложные вещи. Они используются, чтобы помочь нам решить проблемы разработки программного обеспечения сегодня и в будущем.Часто используют треугольник, как показано на рисунке 2, чтобы объяснить компоненты, необходимые для успешной реализации проекта [6]. Вы должны обозначить все три грани, нотация, процесс, и инструмент. Вы можете знать нотацию, но если вы не знаете, как ее использовать (Процесс), вам, вероятно, моделирование не удастся. Вы можете иметь отличный процесс, но если вы не можете взаимодействовать с процессом (нотация), вам, вероятно, моделирование так же не удастся. И, наконец, если вы не можете документировать свою работу (инструмент), вам также моделирование не удастся.Рис.2. Треугольник взаимодействия нотации процесса и инструмента [6]Роль нотацииНотация - обозначение, которое играет важную роль в любой модели - это клей, который держит процесс вместе. Нотации выполняет три функции:• Она служит в качестве языка для поиска решений, которые не являются очевидными или не могут быть выведены из самого кода.• Она обеспечивает семантику, которая является достаточно богатой, чтобы захватить все важное стратегические и тактические решения.• Она предлагает вид достаточный для людей, чтобы рассуждать и инструменты для манипулировать. [1]Unified Modeling Language (UML) обеспечивает очень надежную нотацию, которая растет от анализа к дизайну. Некоторые элементы нотации (например, классы, ассоциации, агрегации, наследования) вводятся в процессе анализа. Другие элементы записи (например, показатели реализации защитной оболочки и свойства) введены во время проектирования.1.1.3. Особенности изображения диаграмм языка UMLМногие диаграммы языка UML представляют собой графы специального вида, которые состоят из вершин в виде геометрических фигур, связанных друг с другом ребрами или дугами. Так как информация, которая содержится в графах, имеет главным образом топологический характер, то геометрический размер и расположение элементов на диаграммах (кроме диаграммы последовательностей с метрическими осями времени) не имеют значения.На диаграммах в языке UML имеется три вида визуальных обозначений, важных с точки зрения заключенной в них информации:Связи, представленные разными линиями на плоскости. Связи языка UML, обобщающие понятие дуг и ребер из теории графов, но имеющие не столь формальный характер.Текст, содержащийся внутри границ отдельных геометрических фигур на плоскости. При этом формы этих фигур (прямоугольники, эллипсы) соответствуют некоторым элементам языка UML (классы, варианты использования) и имеют строгую семантику.Графические символы, который изображаются около различных визуальных элементов диаграмм.Поэтому, в языке UML применяется четыре основных типа графических элементов:Значки или пиктограммы. Значки являются графическими фигурами фиксированных размеров и формы. Они не могут увеличивать свои размеры, для размещении внутри себя дополнительных символов. Значки могут располагаться либо внутри других графических элементов, либо вне их. Примером значков является окончания связей элементов диаграмм. Графические символы на плоскости. Эти символы принято изображать с использованием различных геометрических фигур, они могут иметь разную высоту и ширину для размещения внутри них других языковых конструкций UML. Чаще всего внутри этих символов помещают текстовые строки, которые уточняющие семантику или фиксирующие некоторые свойства элементов языка UML. Данные, содержащиеся внутри фигур, имеют важное значение для конкретных моделей проектируемых систем, так как регламентируют реализацию соответствующих элементов программного кода.Пути, представляющие собой последовательность отрезков линий, которые соединяют отдельные графические символы. При этом концевые точки на отрезках линий должны качаться с геометрических фигур, служащих для обозначения вершин диаграмм. С концептуальной точки зрения пути в языке UML имеют особое значение, так как являются простыми геометрическими структурами. Другими словами, пути не могут обрываться на диаграмме линией, не соприкасающейся ни с одним графическим символом. Как было сказано выше, пути могут иметь в качестве окончания специальные графические фигуры - значки, которые изображаются на одном из концов линий, являющихся сегментами этого пути.Текстовые строки. Они используются для представления различного рода информации в грамматическом виде. Каждое применение строк текста должно соответствовать синтаксису в нотациям языка UML, с помощью которого могут быть реализованы грамматические разборы этих строк. Разбор важен для получения полных данных о модели. К примеру, строки текста в различных областях классов могут соответствовать атрибутам этого класса или его операциям. На использование строк накладывается важное условие - семантика всех допустимых символов должна быть заранее определена в языке UML или служить предметом его расширения в конкретной модели.1.2. Основные особенности построения диаграмм языка UMLПо мнению Г. Буча, в UML версии 1 всего определяется 9 различных видов диаграмм. Ими являются [8]: Диаграммы использования (Use Case diagrams); Диаграммы классов (Class diagrams); Диаграммы объектов (Object diagrams); Диаграммы состояний (State chart diagrams); Диаграммы деятельности (Activity diagrams); Диаграммы последовательности (Sequence diagrams); Диаграммы кооперации (Collaboration diagrams); Диаграммы компонентов (Component diagrams); Диаграммы размещения (Deployment diagrams). Данная классификация проиллюстрирована на рисунке 3.Рис.3. Классификация видов диаграмм в языке UML I[8]Язык UML I значительно отличается списком диаграмм - их число увеличивается до 13. Помимо этого две диаграммы переименованы: диаграмму кооперации переименовали в диаграмму коммуникации, а диаграмму состояний в диаграмму автомата. Классификация диаграмм в языке UML 2 приведена на рисунке 4.Рис.4. Классификация видов диаграмм в языке UML 21.2.1. Диаграммы вариантов использования (use case diagrams)Диаграммы вариантов использования (use case diagrams) являются самым общим представлением функциональных назначений системы. Диаграмму вариантов использования создают для ответа на основной вопрос моделирования: для какой функции создается система. На диаграммах вариантов использования имеется два вида основных сущностей: варианты использования (1) и действующие лица (2). Между этими сущностями формируют следующие отношения: - ассоциацию между лицами и вариантами использования (3); - обобщение между действующими лицами (4); - обобщение между вариантами использования (5); - зависимость между вариантами использования (6). На диаграммах вариантов использования могут добавляться примечания (7). Все вышеперечисленные элементы, присутствующие на диаграммах вариантов использования, приведены на рисунке 5.Рис.5. Диаграмма вариантов использования1.2.2. Диаграммы классов (class diagrams)Диаграммы классов (class diagram) являются основным способом формирования структур систем. Так как UML является объектно-ориентированным языком, то класс является основным строительным блоком. На диаграммах классов используется одна сущность - классы (1) (они включают множество частных случаев классов: интерфейс, примитивный тип, класс-ассоциацию и др.), между которыми формируются такие типы отношений: - ассоциации между классами (2); - обобщения между классами (3); - зависимость (разных типов) между классами (4), между классами и интерфейсами. Все элементы диаграммы, рассмотренные выше представлены на рисунке 6.Рис.6. Диаграмма классов1.2.3. Диаграммы видов деятельности (activity diagrams)Диаграммs деятельности (activity diagramы) являются еще одним способом при описании поведения. Они чем-то напоминают старые добрые блок-схемы алгоритмов. Из-за новых обозначений, которые согласованы с объектно-ориентированными подходами, диаграммы деятельности языка UML представляют собой мощное средство в описании поведения систем. На диаграмме деятельности используется одна основная сущность — действие (1), и один тип отношений — переход (2). Помимо этого имеются конструкции типа развилок, слияний, соединений, ветвлений (3), похожих на сущности, но не являющихся ими. Эти конструкции являются графическим способом изображений некоторых частных случаев гипердуги в гиперграфах. Основные элементы диаграммы деятельности изображены на рисунке 7. Рис.7. Диаграммы деятельности1.2.4. Диаграммы взаимодействия (communication diagrams)Диаграммы взаимодействия (communication diagrams) — способы описания поведения систем, семантически эквивалентные диаграммам последовательности. По факту, они так же представляют собой описание последовательностей обмена сообщениями при взаимодействии экземпляров классификаторов, только выраженные с помощью других графических средств. Поэтому, на диаграммах взаимодействия, как и на диаграммах последовательности используется одна основная сущность — экземпляр взаимодействующих классификаторов (1) и одно отношение — связь (2). Но тут главным является не указание течения времени, а структура связей между экземплярами. На рисунке 9 представлены основные элементы диаграммы коммуникации. При обозначении самих взаимодействующих объектов используют стандартные нотации — прямоугольники с именами экземпляров классификаторов. Взаимные положения элементов на диаграммах кооперации не важны — основным являются связи, вдоль которых передают сообщение (3). Чтобы отображать упорядоченность сообщений по времени используют иерархическую десятичную нумерацию. Рис.8. Диаграмма коммуникацииТаким образом, рассмотрены основные диаграммы, использующиеся для проектирования процессов с помощью языка UML. Как было сказано ранее, язык UML содержит намного большие возможности по построению дополнительных диаграмм, но на начальном этапе, для построения прототипа системы достаточно использовать диаграммы прецедентов, диаграммы деятельности, диаграммы классов и диаграммы взаимодействия.2.Практическая часть2.1Построение диаграммы прецедентов по видам экономической деятельностиРассмотрим изучение информационного процесса управления для предметной области на примере действий дежурного врача при поступлении пациента в больницу через приемный покой. Назовем этот процесс «Поступление пациента в больницу в приемное отделение». Для этого необходимо создать структурированное описание действующих лиц, диаграмму прецедентов предметной области «Поступление пациента в больницу в приемное отделение», взаимодействие между элементамиРассмотрим описание процесса.Дежурный врач организует прием пациента, что подразумевает оформление истории болезни, проведение анализов, первичный осмотр, оповещает родственников пострадавшего. В случае тяжелого состояния пациента он направляется в реанимацию. Если состояние пациента безнадежно, от родственников испрашивается согласие на трансплантацию органов. Разрабатываемая система должна автоматизировать выдачу направлений на анализы, предоставляя пакет документов для оформления согласия родственников. Истории болезни в организации ведутся в бумажной форме (результаты анализов в историю болезни вклеиваются). В таблице 1 представлено описание действующих лиц для предметной области «Поступление пациента в больницу в приемное отделение».Таблица1Описание функций действующих лиц предметной областиДействующее лицоХарактеристика 12Дежурный врачСпециалист, организующий прием пациента, что подразумевает оформление истории болезни, проведение анализов, первичный осмотр, оповещает родственников пострадавшего. В случае тяжелого состояния пациента он направляется в реанимацию. Если состояние пациента безнадежно, от родственников испрашивается согласие на трансплантацию органов.Лечащий врачСпециалист, который проводит принятие пациента в свое отделение, в зависимости от направления дежурного врача, проводит лечение пациента и его выпискуЛабораторияОрганизация, выполняющая взятие анализов у пациентовМедицинская сестраСпециалист, который оформляет пациента в отделение, выполняет необходимые процедуры.Рассмотрим функции приемных отделений в ОКБ г. Калуга и ОКБ г. Тверь.Функции действующих лиц в областных клинических больницах ОКБ г. Калуга и ОКБ г. Тверь представлены в таблице 2.Таблица 2 Описание Действующие лица и их функции в областных клинических больницах ОКБ г. Калуга и ОКБ г .