118

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ХАКАССКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ

ФГАОУ ВПО «СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

П. В. Минеев

Проектирование информационных систем Учебное пособие

Абакан

2012

УДК 681.325.5

М61

Рецензенты:

А.Н. Таскин, канд. физ.-мат. наук, доцент института естественных наук и математики Хакасского государственного университета им. Н.Ф. Катанова;

З.А. Колмакова, канд. пед. наук, доцент НОУ ВПО «Хакасский институт бизнеса».

Минеев, П. В.

Проектирование информационных систем: учеб. пособие / П. В. Минеев ; Сиб. федер. ун-т, ХТИ – филиал СФУ. – Абакан : РИСектор ХТИ – филиала СФУ, 2012. – 116 с.

Рассмотрены основные методологии структурного и объектно-ориентированного проектирования информационных систем, стандарт моделирования UML, а также методические рекомендации по применению инструментального средства ModelMaker для лабораторного практикума и курсового проектирования.

Предназначено для студентов специальности 080801.65 - Прикладная информатика (по областям) и направления бакалавриата 230700.62 – Прикладная информатика очной и заочной форм обучения.

УДК 681.325.5

© ХТИ – филиал СФУ, 2012

©Минеев П. В., 2012

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 5

4. Объектно-ориентированный подход в проектировании информационных систем 44

4.1. Основные понятия объектно-ориентированного 44

программирования 44

4.2. Основные понятия объектно-ориентированного 45

проектирования 45

5. Унифицированный язык моделирования UML 46

5.1. Основные сведения 46

5.2. Диаграммы вариантов использования 47

5.4. Диаграммы классов 59

6. Инструментальные средства разработки информационных систем 67

6.1. Общая характеристика Case – средств проектирования информационных систем 67

6.2. ModelMaker как средство визуального проектирования концептуальной модели информационной системы 68

6.3. Выполнение учебного проекта с использованием 70

CASE – средства ModelMaker 70

6.3.1. Постановка задачи проектирования системы регистрации для учебного заведения 70

6.3.2. Создание главной диаграммы модели информационной системы 73

6.3.3. Составление списка вариантов использования 74

6.3.4. Анализ системы 82

6.3.5. Распределение поведения, реализуемого вариантом использования, между классами 85

6.3.6. Построение диаграммы классов и модуля проекта 87

6.3.7. Документирование работы 96

8. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ 98

8.1.Цели и задачи курсового проектирования 98

8.2. Тематика и примерная структура курсовой работы 98

8.3. Задания к курсовой работе 102

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 113

ГЛОССАРИЙ 114

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 116

ВВЕДЕНИЕ

Проектирование информационных систем (ИС) — логически сложная, трудоемкая и длительная работа, требующая высокой квалификации участвующих в ней специалистов. Однако до настоящего времени проектирование ИС нередко выполняется на интуитивном уровне неформализованными методами, включающими в себя элементы искусства, практический опыт, экспертные оценки и дорогостоящие экспериментальные проверки качества функционирования ИС. Кроме того, в процессе создания и функционирования ИС информационные потребности пользователей постоянно изменяются или уточняются, что еще более усложняет разработку и сопровождение таких систем [1].

Производство программного обеспечения (ПО) сегодня - крупнейшая отрасль мировой экономики, в которой занято около трех миллионов специалистов (программистов, разработчиков ПО и т. п.).

В начале 70-х гг. в США был отмечен кризис программирования. Это выражалось в том, что большие проекты стали выполняться с отставанием от графика или с превышением сметы расходов, разработанный продукт не обладал требуемыми функциональными возможностями, производительность его была низка, качество получаемого программного обеспечения не устраивало потребителей.

Аналитические исследования и обзоры, выполняемые в течение ряда последних лет ведущими зарубежными аналитиками, показывали не слишком обнадеживающие результаты.

Только 16,2% проектов завершились в срок, не превысили запланированный бюджет и реализовали все требуемые функции и возможности; 52,7% проектов завершились с опозданием, расходы превысили запланированный бюджет, требуемые функции не были реализованы в полном объеме; 31,1% проектов были аннулированы до завершения.

Потребность контролировать процесс разработки ПО, прогнозировать и гарантировать стоимость разработки, сроки и качество результатов привела в конце 70-х гг. к необходимости перехода от кустарных к индустриальным способам создания ПО и появлению совокупности инженерных методов и средств создания ПО, объединенных общим названием "программная инженерия"(Software engineering).

В процессе становления и развития программной инженерии можно выделить два этапа: 70-е и 80-е гг. — систематизация и стандартизация процессов создания ПО (на основе структурного подхода) и 90-е гг. — начало перехода к сборочному, индустриальному способу создания ПО (на основе объектно-ориентированного подхода).

В основе программной инженерии лежит одна фундаментальная идея: проектирование ПО является формальным процессом, который можно изучать и совершенствовать [1, 2]. Освоение и правильное применение методов и средств создания ПО позволят повысить качество ИС, обеспечить управляемость процесса проектирования ИС и увеличить срок ее жизни.

Для успешной реализации проекта объект проектирования должен быть прежде всего адекватно описан, т.е. должны быть построены полные и непротиворечивые модели архитектуры ПО.

Под моделью понимается полное описание системы ПО с определенной точки зрения. Модели представляют собой средства для визуализации, описания, проектирования и документирования архитектуры системы.

Моделирование является центральным звеном всей деятельности по созданию качественного ПО. Модели строятся для того, чтобы понять и осмыслить структуру и поведение будущей системы, облегчить управление процессом ее создания и уменьшить возможный риск, а также документировать принимаемые проектные решения.

Разработка модели архитектуры системы ПО промышленного характера на стадии, предшествующей ее реализации или обновлению, в такой же мере необходима, как и наличие проекта для строительства большого здания [1, 3].

Хорошие модели являются основой взаимодействия участников проекта и гарантируют корректность архитектуры. Поскольку сложность систем повышается, важно располагать эффективными методами моделирования. Хотя имеется много других факторов, от которых зависит успех проекта, наличие строгого стандарта языка моделирования является весьма существенным.

Язык моделирования должен включать: элементы модели - фундаментальные концепции моделирования и их семантику; нотацию - визуальное представление элементов моделирования; руководство по использованию — правила применения элементов в рамках построения тех или иных типов моделей ПО.

Очевидно, что конечная цель разработки ПО - это не моделирование, а получение работающих приложений (кода). Диаграммы в конечном счете — это всего лишь наглядные изображения, поэтому, используя графические языки моделирования, очень важно понимать, чем они помогут при написании кода программ.

В 70-80-х гг. при разработке ПО достаточно широко применялись структурные методы, базирующиеся на строгих формализованных методах описания ПО и принимаемых технических решений. В настоящее время такое же распространение получают объектно-ориентированные методы. Эти методы основаны на использовании наглядных графических моделей: для описания архитектуры ПО в различных аспектах (как статической структуры, так и динамики поведения системы.

Наглядность и строгость средств структурного и объектно-ориентированного анализа позволяют разработчикам и будущим пользователям системы с самого начала неформально участвовать в ее создании, обсуждать и закреплять понимание основных технических решений. Однако широкое применение этих методов и следование их рекомендациям при разработке конкретных ИС сдерживалось отсутствием адекватных инструментальных средств, поскольку при неавтоматизированной (ручной) разработке все их преимущества практически сведены к нулю.

Перечисленные проблемы породили потребность в программно-технологических средствах специального класса - САSЕ-средствах, реализующих САSЕ-технологию создания и сопровождения ПО ИС [7]. Термин САSЕ имеет весьма широкое толкование. В настоящее время наряду с термином «САSЕ-средства» широко используется термин «Инструментальные средства разработки ИС».

Большинство существующих САSЕ-средств основано на методах структурного или объектно-ориентированного анализа и проектирования, использующих спецификации в виде диаграмм или текстов для описания внешних требований, связей между моделями системы, динамики поведения системы и архитектуры программных средств.