Методы анализа, ориентированные на структуры данных

Элементами проблемной области для любой системы являются потоки, процессы и структуры данных. При структурном анализе активно работают только с потоками данных и процессами.

Методы, ориентированные на структуры данных, обеспечивают:

1) определение ключевых информационных объектов и операций;

2) определение иерархической структуры данных;

3) компоновку структур данных из типовых конструкций — последовательности, выбора, повторения;

4) последовательность шагов для превращения иерархической структуры данных в структуру программы.

Наиболее известны два метода: метод Варнье-Орра и метод Джексона.

В методе Варнье-Орра для представления структур применяют диаграммы Варнье [54].

Для построения диаграмм Варнье используют 3 базовых элемента: последовательность, выбор, повторение (рис. 3.11) [74].

Рис. 3.11.Базовые элементы в диаграммах Варнье

Как показано на рис. 3.12, с помощью этих элементов можно строить информационные структуры с любым количеством уровней иерархии.

Рис. 3.12.Структура газеты в виде диаграммы Варнье

Как видим, для представления структуры газеты здесь используются три уровня иерархии.

Метод анализа Джексона

Как и метод Варнье-Орра, метод Джексона появился в период революции структурного программирования. Фактически оба метода решали одинаковую задачу: распространить базовые структуры программирования (последовательность, выбор, повторение) на всю область конструирования сложных программных систем. Именно поэтому основные выразительные средства этих методов оказались так похожи друг на друга.

Методика Джексона

Метод Джексона (1975) включает 6 шагов [39]. Три шага выполняются на этапе анализа, а остальные — на этапе проектирования.

1. Объект-действие. Определяются объекты — источники или приемники информации и действия — события реального мира, воздействующие на объекты.

2. Объект-структура. Действия над объектами представляются диаграммами Джексона.

3. Начальное моделирование. Объекты и действия представляются как обрабатывающая модель. Определяются связи между моделью и реальным миром.

4. Доопределение функций. Выделяются и описываются сервисные функции.

5. Учет системного времени. Определяются и оцениваются характеристики планирования будущих процессов.

6. Реализация. Согласование с системной средой, разработка аппаратной платформы.

Шаг объект-действие

Начинается с определения проблемы на естественном языке.

Пример:

Разработать компьютерную систему для обслуживания университетских перевозок. Университет размещается на двух территориях. Для перемещения студентов используется один транспорт. Он перемещается между двумя фиксированными остановками. На каждой остановке имеется кнопка вызова.

При нажатии кнопки:

q если транспорт на остановке, то студенты заходят в него и перемещаются на другую остановку;

q если транспорт в пути, то студенты ждут прибытия на другую остановку, приема студентов и возврата на текущую остановку;

q если транспорт на другой остановке, то он ее покидает, прибывает на текущую остановку и принимает студентов, нажавших кнопку.

Транспорт должен стоять на остановке до появления запроса на обслуживание.

Описание исследуется для выделения объектов. Производится грамматический разбор. Возможны следующие кандидаты в объекты: территория, студенты, транспорт, остановка, кнопка. У нас нет нужды прямо использовать территорию, студентов, остановку — все они лежат вне области модели и отвергаются как возможные объекты. Таким образом, мы выбираем объекты транспорт и кнопка.

Для выделения действий исследуются все глаголы описания.

Кандидатами действий являются: перемещаться, прибывает, нажимать, принимать, покидать. Мы отвергаем перемещаться, принимать потому, что они относятся к студентам, а студенты не выделены как объект. Мы выбираем действия: прибывает, нажимать, покидать.

Заметим, что при выделении объектов и действий возможны ошибки. Например, отвергнув студентов, мы лишились возможности исследовать загрузку транспорта. Впрочем, список объектов и действий может модифицироваться в ходе дальнейшего анализа.

Шаг объект-структура

Структура объектов описывает последовательность действий над объектами (в условном времени).

Для представления структуры объектов Джексон предложил 3 типа структурных диаграмм. Они показаны на рис. 3.13. В первой диаграмме к объектам применяется такое действие, как последовательность, во второй — выбор, в третьей — повторение.

Рассмотрим объектную структуру для транспорта (см. рис. 3.14). Условимся, что начало и конец истории транспорта — у первой остановки. Действиями, влияющими на объект, являются Покинуть и Прибыть.

Рис. 3.13.Три типа структурных диаграмм Джексона

Рис. 3.14.Объектная структура для транспорта

Диаграмма показывает, что транспорт начинает работу у остановки 1, тратит основное время на перемещение между остановками 1 и 2 и окончательно возвращается на остановку 1. Прибытие на остановку, следующее за отъездом с другой остановки, представляется как пара действий Прибыть(i) и Покинуть(i). Заметим, что диаграмму можно сопровождать комментариями, которые не могут прямо представляться средствами метода. Например, «значение г в двух последовательных остановках должно быть разным».

Структурная диаграмма для объекта Кнопка показывает (рис. 3.15), что к нему многократно применяется действие Нажать.

Рис. 3.15.Структурная диаграмма для объекта Кнопка

В заключение заметим, что структурная диаграмма — время-ориентированное описание действий, выполняемых над объектом. Она создается для каждого объекта модели.