Wprowadzenie do UML, przyk ad uzycia...

Języki modelowaniaProblem kolizji dwóch obiektów

Implementacja rozwiązania

Wprowadzenie do UML, przykład użycia – kolizja

Bogdan Kreczmerbogdan.kreczmer@pwr.wroc.pl

Zakład Podstaw Cybernetyki i RobotykiInstytut Informatyki, Automatyki i Robotyki

Politechnika Wrocławska

Kurs: Programowanie obiektowe

Niniejszy dokument zawiera materiały do wykładu dotyczącego programowania obiektowego. Jest onudostępniony pod warunkiem wykorzystania wyłącznie do własnych prywatnych potrzeb i może on być kopiowanywyłącznie w całości, razem z niniejszą stroną tytułową.

Programowanie obiektowe Wprowadzenie do UML, przykład użycia – kolizja

Niniejsza prezentacja została wykonana przy użyciu sys-temu składu LATEX oraz stylu beamer, którego autoremjest Till Tantau.

Strona domowa projektu Beamer:http://latex-beamer.sourceforge.net

1 Języki modelowaniaUML – geneza i przeznaczenieUML – DiagramyPodstawowe oznaczenia – diagram klas

2 Problem kolizji dwóch obiektówSformułowanie problemuAnaliza problemu, rozwiązanie analityczneAnaliza obiektowa, projektowanie, konstrukcja

3 Implementacja rozwiązaniaDefinicje klasDefinicja metody sprawdzania kolizji

UML – geneza i przeznaczenieUML – DiagramyPodstawowe oznaczenia – diagram klas

Plan prezentacji

UML – Unified Modeling Language

Główni twórcy: Grady Booch, Ivar Jacobson, James Rumbaugh

1994 – zapoczątkowanie prac nad UML

1995 – pierwsza robocza wersja 0.8

1997 – zaakceptowanie wersji 1.1 przez OMG (Object Manag-ment Group)

1999 – opublikowanie wersji 1.3

2004/2005 – zaakceptowanie wersji 2.0

sierpień 2007 – opublikowanie wersji 2.1.1

Strona projektu: http://www.uml.org

UML jest językiem znormalizowanym, służącym do zapisywaniaprojektu systemu.

UML jest językiem znormalizowanym, służącym do zapisywaniaprojektu systemu. Może być stosowany do obrazowania, specy-fikowania, tworzenia i dokumentowania artefaktów powstałychpodczas procesu budowy systemu informatycznego.

UML służy do obrazowania, specyfikowania i dokumentowaniasystemów obiektowych.

UML jest przede wszystkim przeznaczony do wspomagania bu-dowy systemów informatycznych.

Przykładowe obszary zastosowań:

tworzenie systemów informatycznychprzedsiębiorstw,

usług bankowych i finansowych,

rozproszone usługi internetowe.

Plan prezentacji

Przykłady diagramów

Rysunek: Diagram klas

Przykłady diagramów

Rysunek: Diagram klas modelujący strukturę firmy

Ważniejsze diagramy

W wersji 2.0 wyróżnia się 13 rodzaji diagramów głównych i 4abstrakcyjne.

W wersji 2.0 wyróżnia się 13 rodzaji diagramów głównych i 4abstrakcyjne.Najczęściej używane diagramy:

Przypadków użycia

Czynności

Sekwencji

Przypadków użycia

Czynności

Sekwencji

Przypadków użycia

Czynności

Sekwencji

Przypadków użycia

Czynności

Sekwencji

Przypadków użycia

Czynności

Sekwencji

Przypadków użycia – służy do obrazowania zachowaniasystemu, podsystemu lub klasy w taki sposób, żebyużytkownicy mogli zrozumieć, jak z tego bytu korzystać, aprogramiści mogli go zaimplementować.

Czynności

Sekwencji

Ważniejsze diagramy – diagram przypadków użycia

Przypadków użycia

Czynności – modeluje dynamiczne aspekty systemu.Demonstrują przepływ sterowania od operacji do operacji.

Sekwencji

Ważniejsze diagramy – diagram czynności

Przypadków użycia

Czynności

Klas – służy do obrazowania statycznych aspektówsystemu. Bierze się w nim pod uwagę wymaganiafunkcjonalne (usługi), jakie system powinien udostępniaćswoim użytkownikom.

Sekwencji

Ważniejsze diagramy – diagram klas

Przypadków użycia

Czynności

Sekwencji – służy do obrazowania dynamicznych aspektówsystemu. Demonstruje kolejność komunikatów w czasie,które przesyłają między sobą obiekty.

Ważniejsze diagramy – diagram sekwencji

Plan prezentacji

Oznaczenia

Klasa —

Model klasy w UML

Klasa Wektor – przykład modelu w UML

class Wektor {public :

double x, y;

double Norma( ) const { return sqrt(x∗x+y∗y); }};

Klasa Wektor – przykład modelu w UML

class Wektor {public :

double x, y;

double Norma( ) const { return sqrt(x∗x+y∗y); }};

Klasa LZespolona – przykład modelu w UML

class LZespolona {public :

double re, im;

LZespolona(double re nowa, double im nowa): re(re nowa), im(im nowa) { }LZespolona Sprzezenie( ) const { return LZespolona(re,-im); }LZespolona operator + (const LZespolona& Arg2) const ;

LZespolona operator ∗ (const LZespolona& Arg2) const ;

double Modul2() const { return re∗re + im∗im; }};

Klasa LZespolona – przykład modelu w UML

class LZespolona {public :

double re, im;

LZespolona(double re nowa, double im nowa): re(re nowa), im(im nowa) { }LZespolona Sprzezenie( ) const { return LZespolona(re,-im); }LZespolona operator + (const LZespolona& Arg2) const ;

LZespolona operator ∗ (const LZespolona& Arg2) const ;

double Modul2() const { return re∗re + im∗im; }};

Klasa WektorZ – przykład modelu w UML

class WektorZ {public :LZespolona x, y;

WektorZ( ): x(0,0), y(0,0) {}double Norma( ) const;

WektorZ( ): x(0,0), y(0,0) {}double Norma( ) const { return sqrt((x∗x.Sprzezenie( )+y∗y.Sprzezenie( )).re); }

WektorZ( ): x(0,0), y(0,0) {}double Norma( ) const { return sqrt(x.Modul2( )+y.Modul2( )); }

class WektorZ {LZespolona Wsp[2];

public :

const LZespolona& operator [ ] (unsigned int Ind) const { return Wsp[Ind]; }LZespolona& operator [ ] (unsigned int Ind) { return Wsp[Ind]; }double Norma( ) const { return sqrt((∗this )[0].Modul2()+(∗this )[1].Modul2()); }

public :

Oznaczenia

Klasa —

Oznaczenia

Klasa —

Kompozycja —

Agregacja całkowita

public :

Oznaczenia

Klasa —

Kompozycja —

Agregacja —

Agregacja zwykła

Oznaczenia

Klasa —

Kompozycja —

Agregacja —

Zależność —

Powiazanie —

Sformułowanie problemuAnaliza problemu, rozwiązanie analityczneAnaliza obiektowa, projektowanie, konstrukcja

Plan prezentacji

Opis problemu

Należy zaimplementować procedurę obliczeniową umożliwiającą stwierdzenie,czy dla dwóch platform mobilnych poruszających się wzdłuż prostej ruchemjednostajnym zachodzi kolizja lub w jakiej miną się odległości.

Opis problemu

Należy zaimplementować procedurę obliczeniową umożliwiającą stwierdzenie,czy dla dwóch platform mobilnych poruszających się wzdłuż prostej ruchemjednostajnym zachodzi kolizja lub w jakiej miną się odległości.

Zakładamy, że kolizja zachodzi jeśli jakaś przeszkoda znajdzie się w obrębieokręgu opisanego na rzucie pionowym korpusu platformy.

Plan prezentacji

Etapy osiągania rozwiązania

Analiza

Projektowanie

Konstrukcja

Analiza – jest odwzorowaniem rzeczywistego świata na jegomodel koncepcyjny

Projektowanie

Konstrukcja

Analityczne rozwiązanie problemu

Rozwiązaniem problemu jest wyznaczenie najmniejszej odległości na jaką zbliżąsię do siebie platformy.Kolizja nie nastąpi jeżeli odległość ta będzie większa niżsuma promieni okręgów opisanych na korpusach obu platform.

Rozwiązaniem problemu jest wyznaczenie najmniejszej odległości na jaką zbliżąsię do siebie platformy. Kolizja nie nastąpi jeżeli odległość ta będzie większa niżsuma promieni okręgów opisanych na korpusach obu platform.

d(t) =√(x1 − x2)2 + (y1 − y2)2

{x1(t) = vx,1t + x0,1y1(t) = vy ,1t + y0,1

{x2(t) = vx,2t + x0,2y2(t) = vy ,2t + y0,2

d(t) =√(x1 − x2)2 + (y1 − y2)2

{x1(t) = vx,1t + x0,1y1(t) = vy ,1t + y0,1

{x2(t) = vx,2t + x0,2y2(t) = vy ,2t + y0,2

d(t) =√(x1 − x2)2 + (y1 − y2)2

{x1(t) = vx,1t + x0,1y1(t) = vy ,1t + y0,1

{x2(t) = vx,2t + x0,2y2(t) = vy ,2t + y0,2

d(t) =√((vx,1 − vx,2)t + (x0,1 − x0,2))2 + ((vy ,1 − vy ,2)t + (y0,1 − y0,2))2

d(t) =√(vx,12t + x0,12)2 + (vy ,12t + y0,12)2

gdzie vx,12 = vx,1 − vx,2 analogicznie x0,12, vy ,12, y0,12.

d(t) =√(vx,12t + x0,12)2 + (vy ,12t + y0,12)2

Szukamy wartość t, dla której funkcja d(.) osiąga minimum.

d(t) =√(vx,12t + x0,12)2 + (vy ,12t + y0,12)2

dd(t)dt= 0 −→ vx,12(vx,12t + x0,12) + vy ,12(vy ,12t + y0,12) = 0

d(t) =√(vx,12t + x0,12)2 + (vy ,12t + y0,12)2

t =vx ,12x0,12 + vy ,12y0,12

v 2x ,12 + v 2

Finalne rozwiązanie problemu

((vx ,1 − vx ,2)vx,12x0,12+vy ,12y0,12

v2x,12+v

2y ,12

+ (x0,1 − x0,2))2

+((vy ,1 − vy ,2)vx,12x0,12+vy ,12y0,12

v2x,12+v

2y ,12

+ (y0,1 − y0,2))2

Zmiana układu współrzędnych

Zmiana układu współrzędnychTransformacja do lokalnego układu współrzędnych platformy nr 2 związanegoze środkiem okręgu opisanego na obrysie jej korpusu.{

xL(t) = x1(t)− x2(t)yL(t) = y1(t)− y2(t)

{vx,L(t) = vx,1(t)− vx,2(t)vy ,L(t) = vy ,1(t)− vy ,2(t)

Zmiana układu współrzędnychTransformacja do lokalnego układu współrzędnych platformy nr 2 związanegoze środkiem okręgu opisanego na obrysie jej korpusu.{

xL(t) = x1(t)− x2(t)yL(t) = y1(t)− y2(t)

{vx,L(t) = vx,1(t)− vx,2(t)vy ,L(t) = vy ,1(t)− vy ,2(t)

Dzięki zastosowanej transformacji rozwiązanie problemu znacznie się upraszcza. Nietrzeba liczyć pochodnej, gdyż w tym przypadku problem jest natury geometrycznej.

Rozwiązanie w układzie lokalnym

W lokalnym układzie współrzędnych jednej z platform problem sprowadzasię do wyznaczenia odległości prostej od początku układu współrzędnych.

d =| r sinα |

d = | r sinα | = | r(er × eV )z | = | (r× eV )z | = | (r× VL|| VL ||

d =| r sinα |

d = |(r×VL)z |||VL||

Porównanie rozwiązań

((vx ,1 − vx ,2)vx,12x0,12+vy ,12y0,12

v2x,12+v

2y ,12

+ (x0,1 − x0,2))2

+((vy ,1 − vy ,2)vx,12x0,12+vy ,12y0,12

v2x,12+v

2y ,12

+ (y0,1 − y0,2))2

d =| (r × VL)z ||| VL ||

Plan prezentacji

Analiza

Projektowanie

Konstrukcja

Analiza

Projektowanie – jest odwzorowaniem modelu koncepcyjnegona model implementacji.

Konstrukcja

Określenie przypadków użycia

Należy zaimplementować procedurę obliczeniową umożliwiającą stwierdzenie,czy dla dwóch platform mobilnych poruszających się wzdłuż prostejruchem jednostajnym zachodzi kolizja lub w jakiej miną się odległości.

Określenie przypadków użycia

Należy zaimplementować procedurę obliczeniową umożliwiającą stwierdzenie,czy dla dwóch platform mobilnych poruszających się wzdłuż prostejruchem jednostajnym zachodzi kolizja lub w jakiej miną się odległości.

Stworzona procedura będzie wykorzystywana w module detekcji kolizji oraz mo-dule planowania trajektrorii.

Diagram przypadków użycia

Diagram przypadków użycia służy do obrazowania zachowania sys-temu, podsystemu lub klasy w taki sposób, żeby użytkownicy moglizrozumieć, jak z tego bytu korzystać, a programiści mogli go zaim-plementować.

Diagram czynności

Diagram czynności modeluje dynamiczne aspekty systemu. Demon-strują przepływ sterowania od operacji do operacji.

Diagram czynności

Diagram klas

Diagram klas służy do obrazowania statycznych aspektów systemu.Bierze się w nim pod uwagę wymagania funkcjonalne (usługi), jakiesystem powinien udostępniać swoim użytkownikom.

Diagram klas

Należy zaimplementować procedurę obliczeniową umożliwiającą stwierdzenie,czy dla dwóch platform mobilnych poruszających się wzdłuż prostejruchem jednostajnym zachodzi kolizja lub w jakiej miną się odległości.Zakładamy, że kolizja zachodzi jeśli jakaś przeszkoda znajdzie się w obrębieokręgu opisanego na rzucie pionowym korpusu platformy.

Diagram klas

Kluczowe rzeczowniki: Własności: Operacje:

Diagram klas

Kluczowe rzeczowniki:platforma (mobilna)

Własności: Operacje:

Diagram klas

Własności:ruchpołożenierozmiar

Operacje:

Diagram klas

Operacje:

Diagram klas

Operacje:

Diagram klas

Operacje:

Diagram klas

Operacje:

Diagram klas

Operacje:sprawdzeniekolizyjności

Diagram klas

Operacje:sprawdzeniekolizyjnościwyznaczanie odległości

Diagram klas

(Po rozwiązaniu analitcznym)Dodatkowe rzeczowniki:

wektor

Diagram klas

wektor

Diagram klas

wektor

(Po rozwiązaniu analitycznym)Dodatkowe operacje:

odejmowanie wektorów

iloczyn skalarny

iloczyn wektorowy

Diagram klas

wektor

iloczyn skalarny

iloczyn wektorowy

Diagram klas

wektor

iloczyn skalarny

iloczyn wektorowy

Diagram klas

wektor

iloczyn skalarny

iloczyn wektorowy

Diagram klas

wektor

iloczyn skalarny

iloczyn wektorowy

Diagram klas

Definicje klasDefinicja metody sprawdzania kolizji

Analiza

Projektowanie

Konstrukcja

Analiza

Projektowanie

Konstrukcja – jest odwzorowaniem modelu implementacji nadziałający system.

Plan prezentacji

Definicje klasy Wektor

class Wektor { // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .public:float x, y;

Wektor operator – ( Wektor ) const ;float operator ∗ ( const Wektor &V ) const { return x∗V.y − y∗V.x; }float operator & ( const Wektor &V ) const { return x∗V.x + y∗V.y; }}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Wektor Wektor::operator − ( Wektor W ) const{W.x = x − W.x; W.y = y − W.y;return W;

Plan prezentacji

Definicja klasy PlatformaMobilnaclass PlatformaMobilna {// . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Wektor Pozycja;Wektor Predkosc;float R;

public:bool CzyKolizja( const PlatformaMobilna&, float& ) const ;

. . .}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

bool PlatformaMobilna::CzyKolizja( const PlatformaMobilna &PM, float &d) const{Wektor V L = PM. Predkosc – Predkosc;Wektor r = PM. Pozycja – Pozycja;

d = fabs(r ∗ V L)/sqrt(V L & V L);return d < PM. R+ R;}

d =| (r × VL)z ||| VL ||

. . .}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d =| (r × VL)z ||| VL ||

. . .}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d =| (r × VL)z ||| VL ||

. . .}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d =| (r × VL)z ||| VL ||

. . .}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d =| (r × VL)z ||| VL ||

. . .}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d =| (r × VL)z ||| VL ||

. . .}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d =| (r × VL)z ||| VL ||

Wyliczenie prędkości platformy 1 w lokalnymukładzie współrzędnych platformy nr 2.

. . .}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d =| (r × VL)z ||| VL ||

Wyliczenie prędkości platformy 1 w lokalnymukładzie współrzędnych platformy nr 2.

. . .}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d =| (r × VL)z ||| VL ||

Wyliczenie współrzędnych wektora poprowadzone zplatformy nr 2 do platformy nr 1.

. . .}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d =| (r × VL)z ||| VL ||

Wyliczenie współrzędnych wektora poprowadzone zplatformy nr 2 do platformy nr 1.

. . .}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d =| (r × VL)z ||| VL ||

Wyliczenie najmniejszej odległości między środkamiplatform.

. . .}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d =| (r × VL)z ||| VL ||

Wyliczenie najmniejszej odległości między środkamiplatform.

. . .}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d =| (r × VL)z ||| VL ||

Porównanie rozmiarów sumy obrysów obu platformz odległością ich największego zbliżenia.

. . .}; // . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

d =| (r × VL)z ||| VL ||

Porównanie rozmiarów sumy obrysów obu platformz odległością ich największego zbliżenia.

Prównanie – metody wersus operatory

bool PlatformaMobilna::CzyKolizja( const PlatformaMobilna& PM, float &d) const{Wektor V L = PM. Predkosc.Odejmij( Predkosc);Wektor r = PM. Pozycja.Odejmij( Pozycja);

d = fabs(r.IloczynWektZ(V L))/sqrt(V L.IloczynSkal(V L));

return d < PM. R+ R;}

bool PlatformaMobilna::CzyKolizja( const PlatformaMobilna& PM, float &d) const{Wektor V L = PM. Predkosc – Predkosc;Wektor r = PM. Pozycja – Pozycja;

d = fabs(r ∗ V L)/sqrt(V L & V L);return d < PM. R+ R;

Koniec prezentacji

Wprowadzenie do UML, przyk ad uzycia...

Documents

Transcript of Wprowadzenie do UML, przyk ad uzycia...

UML dla każdego

UML – Unified Modeling Language (2)

UML - Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanejgrochu/...media=zajecia:npr_2012_1:sumowski-uml.pdf · język UML i umożliwiało generowanie kodu mając projekt UML oraz

Diagramy klas w języku UML

Podstawy modelowania w jezyku UMLwozna.org/students/2018-2019/uml/UML01.pdf · Wprowadzenie Modelowanie Wprowadzenie do UML Diagramy UML Perspektywa 4+1 Diagram klas Podstawy modelowania

UML [ Unified Modeling Language ]hades1.if.uj.edu.pl/cplusplus/phocadownload/CWICZENIA/...UML [ drzewo diagramów ] • UML to nie metodologia projektowania i tworzenia systemów •

Inżynieria oprogramowania - uml.iiar.pwr.wroc.pluml.iiar.pwr.wroc.pl/uml/Wykłady_pierwszy_-_czwarty.pdfZnaczenie języka UML • Język komunikacji z użytkownikiem – Na etapie

Uml gota-a-gota

Ing Software 2 UML

INŻYNIERIA OPROGRAMOWANIA OPROGRAMOWANIA ... - … · Historia UML INŻYNIERIA OPROGRAMOWANIA Język UML (UnifiedModelingLangauge –ujednolicony język modelowania) –unifikacja

Uml class Diagram

UML - Gota a gota

UML 2.0. Wprowadzenie

UML. Wprowadzenie

Załącznik nr 3 - Centralne Biuro Antykorupcyjne3. UML a projektowanie obiektowe 4. Modelowanie wymagań w UML 5. Cechy dobrego modelu w UML 6. Tworzenie dokumentacji projektowej

Report UML

Uml Final1

UML Handout

Uml Notes1

UML 2.0 Tutorial - dr inż. Zofia Kruczkiewiczzofia.kruczkiewicz.staff.iiar.pwr.wroc.pl/wyklady/analizasi/... · Dwa rodzaje diagramów UML 2 Diagramy UML modelowania strukturalnego