04 Modellieren Diagrammarten - wvsg.schulen2.regensburg.de · Informatik 10 –4. Modellieren und...

ZurEntwicklungeinerSoftwareisteinestrukturiertePlanungnotwendig.ErstaufderGrundlageeinesModells(z.B.geeigneteKlassendiagramme)kanneineImplementierung(Programmierung)sinnvollerfolgen.WährendderImplementierungsphasekanndasModellauchangepasstwerden.

4.ModellierenundDiagrammarten

Informatik10– 4.ModellierenundDiagrammarten 1


ModellierenundImplementieren


EinfachesKlassendiagramm


ErweitertesKlassendiagramm


Klassenkarte

Inf-10 NTG O O M / O O P – J A V A - G r u n d l a g e n O S t R M i c h a e l G a n s h o r n 1

Wiederholung

In der heutigen Betrachtungsweise der Informatik besteht die Welt aus Objekten. Jedem Objekt liegt ein Bauplan zugrunde, nach dem es erstellt wurde.

• Diesen Bauplan nennt man Klasse. Eine Klasse legt fest, welche Attribute (Farbe, Breite, Höhe, ...) und welche Methoden (speichern(), setzeFarbe(...) ...) solche Objekte haben sollen.

Der logische Aufbau einer Klasse wird in der Regel durcheine sog. Klassen-Karte veranschaulicht. Eine Klassen-Karte ist ein Rechteck, das von oben nach unten aus dreiBereichen besteht:

Oben: Name der Klasse

Mitte: Attribute und Daten-Typen

Unten: Methoden

• Hat man nun mehrere Objekte einer Klasse erzeugt, so können sich diese durch ihre Attribut-Werte (Farbe: ''rot'', Radius: 3cm, …) unterscheiden.

Objekte werden durch eine Objekt-Karteveranschaulicht. Objekt-Karten haben im Vergleich zu Klassen-Karten abgerundete Ecken. Jede Objekt-Karte besteht aus zwei Bereichen:

Oben: Name und Klasse des Objekts

Unten: Attribute und deren Werte

Objekte spricht man immer in Punktnotation an:susi.laecheln()

susi.schlafen(7 Stdunden)

allgemein: Objektname.Methodenaufruf

• Verändernde Methoden bringen das Objekt in einen anderen Zustand:

setzeSchriftgroesse(12)

• Sondierende Methoden geben eine Antwort auf eine Frage

nenneDeinenNamen()

• Übergabe-Parameter kommen in die runden Klammern:

schlafen(7 Stunden)

• Methoden ohne Übergabe-Parameter erkennt man an den leeren Klammern:

laecheln()

M E N S C H

geburtsdatum

name

groesse

schlaeft …

laecheln()

schlafen( dauer )

trinken( was , menge )

...

s u s i : M E N S C H

geburtsdatum = 27.04.1996name = '' Susanne ''groesse = 1.63schlaeft = Nein...

Objektkartetina :MENSCH

geburtsdatum =29.02.1984name =“Tina“groesse =1.65schlaeft =nein...

Hinweis:EineObjektkarteistauchohneabgerundeteEckenmöglich.IndiesemFallmüssenderObjektnameunddieKlassedesObjektsunterstrichenwerden.


BeschreibungvonMethoden-Struktogramm

Informatik10– 4.ModellierenundDiagrammarten

ÖffnedasBlueJ-Projekt„Ampel_Vorlage“undöffnedieKlasseAMPEL.

a)ErzeugeeinObjektvonAMPELundmachdichmithilfedesObjektinspektorsunddemQuelltextüberdieFunktionsweisekundig.

b)BeschreibeinWorten,welcheObjektebeimAusführenderMethodeausschalten()beteiligtsindundwiesiemiteinanderkommunizieren.

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Übung1– Ampel


c)ImplementierediefehlendenMethoden,sodasseineeinfacheSimulationeinerAmpelschaltungentsteht.Überlege,wiedudieFunktionsweisederMethodenbeschreibenkönntest

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Übung1– Ampel


BeschreibungvonMethoden- Sequenzdiagramm

EinSequenzdiagrammveranschaulichtdiezeitlicheAbfolgederKommunikationzwischenObjekten.


Sequenzdiagramm


SequenzdiagrammBezeichnungen

Aktivitätsbalken

Botschaft Rückmeldung

beteiligteObjekte


ZeichnenvonSequenzdiagrammen

online

www.websequencediagrams.com


ErstelleeinSequenzdiagrammfürdieMethoderotSetzen().

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Übung2– Ampel


DieKlasseSpielautomaterzeugt(ähnlichwiedieKlasseAmpel)dreiLampen

lampe1(links),lampe2(Mitte)undlampe3(rechts)derKlasseLAMPE.

DiePositiondesSpielautomatenistfestgelegtdurchdiePositionvonlampe1.

DiePositioneinereinzelnenLampeistfestgelegtdurchdieKoordinatenderlinken

oberenEcke.InderZeichnungistalsodiePositiongleich(0,0).

(x-Achsenachrechts,y-Achsenachunten)

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Übung3– Spielautomat

public class Spielautomat {int positionX, positionY;LAMPE lampe1, lampe2, lampe3;

public Spielautomat(){ lampe1= new LAMPE();lampe2 = new LAMPE();lampe3 = new LAMPE();

farbmusterSetzen("rot","blau","gelb");neuePosition(0,0);

}

public void farbmusterSetzen(String farbe1, String farbe2, String farbe3){

lampe1.FarbeSetzen(farbe1);lampe2.FarbeSetzen(farbe2);lampe3.FarbeSetzen(farbe3);

}

public void neuePosition( int xNeu, int yNeu){positionX = xNeu;positionY = yNeu;lampe1.PositionSetzen(positionX,positionY);lampe2.PositionSetzen(positionX+1,positionY);lampe3.PositionSetzen(positionX+2,positionY);

} }



public class Spielautomat {int positionX, positionY;LAMPE lampe1, lampe2, lampe3;

public Spielautomat(){ lampe1= new LAMPE();lampe2 = new LAMPE();lampe3 = new LAMPE();

farbmusterSetzen("rot","blau","gelb");neuePosition(0,0);

}

public void farbmusterSetzen(String farbe1, String farbe2, String farbe3){

lampe1.FarbeSetzen(farbe1);lampe2.FarbeSetzen(farbe2);lampe3.FarbeSetzen(farbe3);

}

public void neuePosition( int xNeu, int yNeu){positionX = xNeu;positionY = yNeu;lampe1.PositionSetzen(positionX,positionY);lampe2.PositionSetzen(positionX+1,positionY);lampe3.PositionSetzen(positionX+2,positionY);

} }

a)ZeichneeinSequenzdiagrammvons1.neuePosition(2,1).(s1isteinObjektderKlasseSpielautomat)



b)DieKlasseSpielhalleenthältzweiReferenzattributespA1undspA2derKlasseSpielautomat.ImKonstruktorderKlassewerdenzweiSpielautomaten(Farbmusterrot-blau-gelb)wieinderZeichnungerzeugt.IneinerMethodewerdendieLampenallerSpielautomatenaufdieFarbeschwarzgesetzt.SchreibedenQuelltextderKlasseSpielhalle.


BeschreibungvonMethoden- Zustandsdiagramm

EinZustandsdiagrammbeschreibtdieÜbergängevonZuständenwährenddesAblaufseinesProgramms.DabeikönnenauchmehrereMethodenbeteiligtsein.EinZustand(z.B.Ampelphase)kanndurchdenWerteinesAttributsbeschriebenwerden.


ZustandsdiagrammAmpel


ZustandsdiagrammAmpel

Startzustand

auslösendeAktion


DieMethodeausschalten()solldieAmpelnurausderAmpelphase„gelb“indenZustand„aus“überführen.NurausdemZustand„aus“solldieMethodeeinschalten()dieAmpelwiederindenZustand„ein“überführen.

ErgänzedasZustandsdiagrammunddieImplementierung.

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Übung4– AmpelZustandsdiagramm



BeidenZustandsübergängenkönnenzusätzlicheBedingungenundausgelösteAktionenbeteiligtsein:



Beispiel

EineinfacherKaffeeautomatsollimZustandBereitnachDruckenderTaste"Start"eineTasseKaffeeausgeben.FurdenFall,dasskeinKaffeeeingefulltist,erscheinteineFehlermeldung,derAutomatwartetaufdieEingabevonKaffeeundbefindetsichimZustandFehler.IstindiesemZustandderKaffeeeingefüllt,wirddieTasseKaffeeausgegebenundderZustandaufBereitgewechselt.


Übung5 – Zustandsdiagramm,Stoppuhr

ZumModelliereneinerStoppuhrverwendetmaneinZustandsdiagrammmitdenZuständen„Bereit“,„Zeitmessungläuft“und„Zeitangehalten“.DrücktmanimStartzustand„Bereit“dieTaste„StartStopp“,startetdieZeitmessungunddieAnzeigewirdaktualisiert.DrücktmanimZustand„Zeitmessungläuft“dieTaste„StartStopp“,wirddieZeitmessungangehaltenunddieAnzeigeaktualisiert.DrücktmandieTaste„StartStopp“erneut,läuftdieZeitmessungweiterunddieAnzeigewirdaktualisiert.DieTaste„Reset“löstaufderUhrdieAnzeige„reset“ausundsetztsieindenStartzustand.WährendderZeitmessungkannmanauchdieTaste„Zwischenzeit“betätigen.DiesaktualisiertdieAnzeige.

ZeichnedasZustandsdiagramm.


Übung6 – Zustandsdiagramm,SpülmaschineDieSpülmaschineistzuBeginnimZustand"StandBy".

NachWähleneinesProgrammsistsieimZustand"Programmgewählt".

DurchDrückenderTasteStartwechseltsienurdannindenZustand"InBetrieb",wenndie

Türgeschlossenist.IndiesemFallwirdderWasserzulaufgeöffnetunddasProgramm

gestartet.

ÖffnetmanwährenddeslaufendenProgrammsdieTür,wirdderWasserzulaufgestoppt

unddasProgrammangehalten.DieMaschineistdannimZustand"Pause" unddurch

DrückenderTaste"Abbrechen"gelangtmanindenZustand"StandBy".

DasAbbrechenistauchvomZustand"Programmgewählt"möglich.

SchließtmanimZustand"Pause"wiederdieTür,wirddasProgrammfortgesetzt.

ÖffnetmandieTürnachBeendendesProgramms,wechseltdieMaschineindenZustand

"StandBy".

ZeichneeinZustandsdiagramm.


Übung7 – Zustandsdiagramm,Kühlschrank

EineinfacherKuhlschrankbesitzteinenEin-Aus-Schalter,derjederzeitbetatigtwerden

kann.ImeingeschaltetenZustandkanneraufdieKuhlstufen1,2oder3eingestellt

werden.DafurgibtesdieTasten▲zumHochschaltenund▼zumHerunterschaltender

Kuhlstufe.NachdemEinschaltenbefindetsichderKuhlschrankimmeraufKuhlstufe2.

a)ModellieredenbeschriebenenKühlschrankmithilfeeinesZustandsdiagramms.

b)ErstelleeineZustandsübergangstabelle:

Zustand\ auslösendeAktion einschalten hochschalten herunterschalten

aus

1

2

3


Übung7 – Zustandsdiagramm,Kühlschrank(*)

c)

ImplementieredenKuhlschrankdurchDefinitioneinergeeignetenKlasse,wobeidie

moglichenZustandedesKuhlschranksdurchdieAttributestufeundeingeschaltetunddie

auslosendenAktionendurchdieMethodenhochschalten(),herunterschalten()und

einausschalten()realisiertwerdensollen.

TestedeineImplementierung,indemdudieZustandsubergangenachunterschiedlichen

MethodenaufrufenmitdemZustandsdiagrammvergleichst.DefinieredazueineMethode

zustandAusgeben(),diedenZustanddesKuhlschranksaufdemBildschirmausgibt.

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