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  第45题      
  知识点:   统一建模语言(UML)概述   建模   进程   实例   事物   视图   统一建模语言
  关键词:   UML   对象   进程   实例   视图   统一建模语言   建模   语言        章/节:   系统分析和设计基础知识       

 
在统一建模语言(UML)中,(45)展现了一组对象以及它们之间的关系,给出了系统的静态设计视图或静态进程视图,描述了(46)中所建立的事物实例的静态快照。
 
 
  A.  序列图
 
  B.  状态图
 
  C.  对象图
 
  D.  通信图
 
 
 

 
  第44题    2017年上半年  
   40%
在UML中有4种事物:结构事物、行为事物、分组事物和注释事物。其中,(44)事物表示UML模型中的名词,它们通常是模型的静态部分,..
  第47题    2018年上半年  
   35%
UML中的结构事物是模型中的静态部分,采用名词描述概念或物理元素。(46)属于结构事物,以此事物为主的UML模型图为(47)。
  第46题    2010年下半年  
   42%
以下关于面向对象分析与设计叙述中,正确的是(46)。
 
  第45题    2011年上半年  
   52%
在统一建模语言(UML)中,(45)用于描述系统与外部系统及用户之间的交互。
  第47题    2013年下半年  
   38%
统一建模语言(UML)图中,(47)用于建模系统的动态行为,它描述活动的顺序,展现从一个活动到另一个活动的控制流。
  第50题    2018年下半年  
   44%
判定表和判定树常用于描述数据流图的( )。
   知识点讲解    
   · 统一建模语言(UML)概述    · 建模    · 进程    · 实例    · 事物    · 视图    · 统一建模语言
 
       统一建模语言(UML)概述
        UML由3个要素构成:UML的基本构造块、支配这些构造块如何放置在一起的规则和运用于整个语言的一些公共机制。
        UML的词汇表包含3种构造块:事物、关系和图。事物是对模型中最具有代表性的成分的抽象;关系把事物结合在一起;图聚集了相关的事物。UML提供了9种图:类图、对象图、用例图、序列图、协作图、状态图、活动图、构件图、部署图。
 
       建模
        建模是在计算机上创造三维形体的过程,建模是三维动画的基础,没有一个好的模型,其他好的效果都难以表现。三维建模的基本方法主要有:利用二维形体的技术、直接进行三维物体建模、造型组合等。
        利用二维形体进行建模的技术的主要思想是首先创建简单的二维形体,如样条线和形状等,然后对这些创建的二维形体进行挤压、旋转、放样等操作以创建三维造型。
        直接进行三维物体建模的常用方法有多边形建模、面片建模、NURBS建模等。
        造型组合是把已有的物体组合成新的物体,其中布尔运算是最重要的组合技术。
 
       进程
        简单而言,一个进程就是一个正在运行的程序。一般来说,一个进程至少应该包括以下几个方面的内容。
        .相应的程序:进程既然是一个正在运行的程序,当然需要有相应程序的代码和数据。
        .CPU上下文:指程序在运行时,CPU中各种寄存器的当前值,包括:程序计数器,用于记录将要取出的指令的地址;程序状态字,用于记录处理器的运行状态信息;通用寄存器,用于存放数据或地址;段寄存器,用于存放程序中各个段的地址;栈指针寄存器,用于记录栈顶的当前位置。
        .一组系统资源:包括操作系统用来管理进程的数据结构、进程的内存地址空间、进程正在使用的文件等。
        进程有动态性、独立性和并发行三个特性。
        (1)动态性。进程是一个正在运行的程序,而程序的运行状态是在不断地变化的。例如,当一个程序在运行的时候,每执行完一条指令,PC寄存器的值就会增加,指向下一条即将执行的指令。而CPU中用来存放数据和地址的那些通用寄存器,它们的值肯定也不断地变化。另外,堆和栈的内容也在不断地变化,每当发生一次函数调用时,就会在栈中分配一块空间,用来存放此次函数调用的参数和局部变量。而当函数调用结束后,这块栈空间就会被释放掉。
        (2)独立性。一个进程是一个独立的实体,是计算机系统资源的使用单位。每个进程都有自己的运行上下文和内部状态,在它运行的时候独立于其他的进程。
        (3)并发性。从宏观上来看,在系统中同时有多个进程存在,它们相互独立地运行。
        下图表示四个进程A、B、C、D在系统中并发地运行。从中可以看出,虽然从宏观上来说,这四个进程都是在系统中运行,但从微观上来看,在任何一个特定的时刻,只有一个进程在CPU上运行。从时间上来看,开始是进程A在运行,然后是进程B在运行,然后是进程C和进程D。接下来又轮到了进程A去运行。因此,在单CPU的情形下,所谓的并发性,指的是宏观上并发运行,而微观上还是顺序运行,各个进程轮流去使用CPU资源。
        
        四个进程在并发运行
        在具体实现上,以CPU中的程序计数器PC为例,真正物理上的PC寄存器只有一个。当四个进程在轮流执行时,PC取值的运动轨迹是先在进程A内部流动,然后再到进程B的内部流动,再到进程C和D。从进程的独立性角度来说,每个进程都有“自己”独立的PC寄存器,即逻辑上的PC寄存器,它们的取值相互独立、互不影响。所谓的逻辑PC,其实就是一个内存变量。例如,在上图中,当进程A要执行的时候,就把A的逻辑PC的值拷贝到物理PC中,然后开始运行。当轮到B运行的时候,先把物理PC的当前值保存到A的逻辑PC中,然后再把B的逻辑PC的值装入到物理PC中,即可运行。这样就实现了各个进程的轮流运行。
 
       实例
        某考务处理系统有如下功能:
        (1)对考生送来的报名单进行检查。
        (2)对合格的报名单进行检查。
        (3)对阅卷站送来的成绩清单进行检查,并根据考试中心指定的合格标准审定合格者。
        (4)制作考生通知单(内含成绩合格/不合格标志)送给考生。
        (5)按地区、年龄、文化程度、职业和考试级别等进行成绩分类统计和试题难度分析,产生统计分析表。
        该考务处理系统的分层数据流图如下图所示。
        
        考务处理系统分层数据流图
 
       事物
        UML中有4种事物:结构事物、行为事物、分组事物和注释事物。
        (1)结构事物(structural thing)。
        结构事物是UML模型中的名词。它们通常是模型的静态部分,描述概念或物理元素。UML有7种结构事物:类(class)、接口(interface)、协作(collaboration)、用例(use case)、主动类(active class)、构件(component)和节点(node)。结构事物的图形表示如下图所示。
        
        结构事物的图形表示
        类是描述具有相同属性、方法、关系和语义对象的集合,一个类实现一个或多个接口。接口是指类或构件提供特定服务的一组操作的集合,接口描述了类或构件的对外可见的动作。协作定义了交互的操作,使一些角色和其他事物一起工作,提供一些合作的动作。用例是描述一系列的动作,产生有价值的结果。在模型中用例通常用来组织行为事物。用例是通过协作来实现的。主动类的对象有一个或多个进程或线程。构件是物理上或可替换的部分,它实现了一个接口的集合。节点是一个元素,它在运行时存在,代表一个可计算的资源,通常占用一些内存和具有处理能力。一个构件集合一般来说位于一个节点,但有可能从一个节点转到另一个节点。
        (2)行为事物(behavior thing)。
        行为事物是UML模型的动态部分。它们是模型中的动词,描述了跨越时间和空间的行为。共有两类主要的行为事物:交互(interaction)和状态机(state machine)。
        交互由在特定语境中共同完成一定任务的一组对象之间交换的消息组成。一个对象群体的行为或单个操作的行为可以用一个交互来描述。交互涉及一些其他元素,包括消息、动作序列(由一个消息所引起的行为)和链(对象间的连接)。在图形上,把一个消息表示为一条有向直线,通常在表示消息的线段上标注操作名,如下图(a)所示。
        
        消息与状态表示
        状态机描述了一个对象或一个交互在生命期内响应事件所经历的状态序列。单个类或一组类之间协作的行为可以用状态机来描述。一个状态机涉及一些其他元素,包括状态、转换(从一个状态到另一个状态的流)、事件(触发转换的事物)和活动(对一个转换的响应)。在图形上,把状态表示为一个圆角矩形,通常在圆角矩形中含有状态的名称及其子状态,如上图(b)所示。
        (3)分组事物(grouping thing)。
        分组事物是UML模型的组织部分。它们是一些由模型分解成的“盒子”。在所有的分组事物中,最主要的分组事物是包(package)。包是把元素组织成组的机制,这种机制具有多种用图。结构事物、行为事物甚至其他分组事物都可以放进包内。包与构件(仅在运行时存在)不同,它纯粹是概念上的(即它仅在开发时存在)。包的图形化表示如下图所示。
        
        包
        (4)注释事物(annotational thing)。
        注释事物是UML模型的解释部分。这些注释事物用来描述、说明和标注模型的任何元素。注解(note)是一种主要的注释事物。注解是一个依附于一个元素或者一组元素之上,对它进行约束或解释的简单符号。注解的图形化表示如下图所示。
        
        注解
 
       视图
        幻灯片视图功能为用户提供了各种适应不同使用情况的操作界面,其中包括普通视图、幻灯片浏览视图、幻灯片放映视图。当启动PowerPoint时,系统默认的是普通视图工作方式。
               普通视图。
               普通视图也称为编辑视图。在该视图工作方式下,可进行演示文稿的编辑和制作,如输入文字、绘制图形和插入图片、插入声音和视频、设置动画及切换效果、设置超链接等。普通视图有4个工作区域,如上图所示。
               .大纲/幻灯片工作区:位于窗口的左侧,可通过单击“大纲”选项卡或“幻灯片”选项卡在幻灯片文本大纲或幻灯片缩略图之间切换。
               .主工作区:位于窗口的中部,用于显示和编辑当前幻灯片。
               .任务窗格:位于窗口的右侧,提供常用命令的窗口。主要操作包括创建新演示文稿;选择幻灯片的版式;选择设计模板、配色方案和动画方案;创建自定义动画;设置幻灯片切换等。
               .备注区:位于窗口的下方,用户可以添加备注信息。
               幻灯片放映视图。
               在该视图方式下,可以放映演示文稿中的所有幻灯片。若幻灯片添加了切换效果,则会播放出来;若为幻灯片中的对象设置了动画效果,则在放映时即可展现动画效果。设置的超链接只有在幻灯片放映视图中才有效。
               幻灯片浏览视图。
               在该视图方式下,可以观察演示文稿的全局并了解演示文稿的风格,还可以调整演示文稿的顺序。可以对幻灯片进行选择、复制、删除、隐藏等操作,设置幻灯片的切换效果。
 
       统一建模语言
        UML是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。它融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。它的作用域不限于支持面向对象的分析与设计,还支持从需求分析开始的软件开发的全过程。
        在这个知识点,要求掌握UML的图形和类之间的关系,以及用例之间的关系。
               UML的图形
               UML2.0包括14种图,分别列举如下。
               (1)类图(Class Diagram):展现了一组类、接口、协作和它们之间的关系。在面向对象系统的建模中所建立的最常见的图就是类图。类图给出了系统的静态设计视图。包含主动类的类图给出了系统的静态进程视图。
               (2)对象图(Object Diagram):展现了一组对象及它们之间的关系。对象图描述了在类图中所建立的事物实例的静态快照。和类图一样,这些图给出系统的静态设计视图或静态进程视图,但它们是从真实案例或原型案例的角度建立的。
               (3)构件图(Component Diagram):展现了一个封装的类和它的接口、端口,以及由内嵌的构件和连接件构成的内部结构。构件图用于表示系统的静态设计实现视图。对于由小的部件构建大的系统来说,构件图是很重要的。构件图是类图的变体。
               (4)组合结构图(Composite Structure Diagram):它可以描绘结构化类(例如构件或类)的内部结构,包括结构化类与系统其余部分的交互点。它显示联合执行包含结构化类的行为的部件配置。组合结构图用于画出结构化类的内部内容。
               (5)用例图(Use Case Diagram):展现一组用例、参与者(一种特殊的类)及它们之间的关系。用例图给出系统的静态用例视图。这些图在对系统的行为进行组织和建模时是非常重要的。
               (6)顺序图和通信图:两者都是交互图。交互图(Interaction Diagram)展现了一种交互,它由一组对象或角色以及它们之间可能发送的消息构成。交互图专注于系统的动态视图。顺序图(Sequence Diagram)是强调消息的时间次序的交互图;通信图(Communication Diagram)也是一种交互图,它强调收发消息的对象或角色的结构组织。顺序图和通信图表达了类似的基本概念,但每种图所强调的概念不同,顺序图强调的是时序,通信图则强调消息流经的数据结构。
               (7)状态图(State Diagram):展现一个状态机,它由状态、转移、事件和活动组成。状态图展现了对象的动态视图。它对于接口、类或协作的行为建模尤为重要,而且它强调事件导致的对象行为,这非常有助于对反应式系统建模。
               (8)活动图(Activity Diagram):将进程或其他计算的结构展示为计算内部一步步的控制流和数据流。活动图专注于系统的动态视图。它对系统的功能建模特别重要,并强调对象间的控制流程。
               (9),部署图(Deployment Diagram):展现了对运行时的处理结点及在其中生存的构件的配置。部署图给出了体系结构的静态部署视图,通常一个结点包含一个或多个部署图。
               (10)制品图(Artifact Diagram):展现了计算机中一个系统的物理结构。制品包括文件、数据库和类似的物理位集合。制品图通常与部署图一起使用。制品也展现了它们实现的类和构件。
               (11)包图(Package Diagram):展现了由模型本身分解而成的组织单元,以及它们的依赖关系。
               (12)定时图(Timing Diagram):是一种交互图,它展现了消息跨越不同对象或角色的实际时间,而不仅仅只是关心消息的相对顺序。
               (13)交互概览图(Interaction Overview Diagram):是活动图和顺序图的混合物。
               用例之间的关系
               两个用例之间的关系可以概括为两种情况:一种是用于重用的包含关系,用构造型include或use表示;另一种是用于分离出不同行为的扩展关系,用构造型extend表示。
               (1)包含关系:当可以从两个或两个以上的原始用例中提取公共行为,或者发现能够使用一个构件来实现某一个用例很重要的部分功能时,应该使用包含关系来表示它们。
               (2)扩展关系:如果一个用例明显地混合了两种或两种以上的不同场景,即根据情况可能发生多种事情,则可以断定将这个用例分为一个主用例和一个或多个辅用例进行描述可能更加清晰。
               另外,用例之间还存在一种泛化关系。用例可以被特别列举为一个或多个子用例,这被称做用例泛化。当父用例能够被使用时,任何子用例也可以被使用。例如,购买飞机票时,既可以通过电话订票,也可以通过网上订票,则订票用例就是电话订票和网上订票的抽象。
               类之间的关系
               (1)关联关系。描述了给定类的单独对象之间语义上的连接。关联提供了不同类之间的对象可以相互作用的连接。其余的关系涉及类元自身的描述,而不是它们的实例。用“”表示。
               (2)依赖关系。有两个元素X、Y,如果修改元素X的定义可能会引起对另一个元素Y的定义的修改,则称元素Y依赖于元素X。在UML中,使用带箭头的虚线“”表示依赖关系。
               在类中,依赖由各种原因引起,例如,一个类向另一个类发送消息;一个类是另一个类的数据成员;一个类是另一个类的某个操作参数。如果一个类的接口改变,则它发出的任何消息都可能不再合法。
               (3)泛化关系。泛化关系描述了一般事物与该事物中的特殊种类之间的关系,也就是父类与子类之间的关系。继承关系是泛化关系的反关系,也就是说子类是从父类继承的,而父类则是子类的泛化。在UML中,使用带空心箭头的实线“”表示泛化关系,箭头指向父类。
               (4)聚合关系。聚合是一种特殊形式的关联,它是传递和反对称的。聚合表示类之间的关系是整体与部分的关系。例如一辆轿车包含4个车轮、一个方向盘、一个发动机和一个底盘,就是聚合的一个例子。在UML中,使用一个带空心菱形的实线“”表示聚合关系,空心菱形指向的是代表“整体”的类。
               (5)组合关系。如果聚合关系中表示“部分”的类的存在与否与表示“整体”的类有着紧密的关系,例如“公司”与“部门”之间的关系,那么就应该使用“组合”关系来表示这种关系。在UML中,使用带有实心菱形的实线“”表示组合关系。
               (6)实现关系。实现关系将说明和实现联系起来。接口是对行为而非实现的说明,而类之中则包含了实现的结构。一个或多个类可以实现一个接口,而每个类分别实现接口中的操作。实现关系用“”表示。
               (7)流关系。流关系将一个对象的两个版本以连续的方式连接起来。它表示一个对象的值、状态和位置的转换。流关系可以将类元角色在一次相互作用中连接起来。流的种类包括变成(同一个对象的不同版本)和复制(从现有对象创造出一个新的对象)两种。用“”表示。
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