《面向对象系统分析与设计》实验指导书.doc

面向对象系统分析与设计实验指导书软件学院前 言随着计算机技术的不断发展，面向对象的系统分析与设计方法已成为当前做重要的主流软件开发方法。面向对象基本理论、基本思想、面向对象分析和面向对象设计等领域的方法和技术已经成为软件工程专业人员最重要的知识基础和专业技能。通过面向对象系统分析与设计课程的学习，可以使学生系统地掌握面向对象的基本理论、基本思想、面向对象分析和面向对象设计的方法和技术，培养学生良好的专业基础和专业技能。本实验指导书给出了本课程的所有实验的实验目的、实验原理、实验内容、实验要求和实验步骤。授课时，其具体内容可根据具体授课情况进行增改。本实验的内容安排的重点是对学生各种能力的培养。首先，关注的是对学生在面向对象思想方面的思维能力方面的培养。其次，是对应用统一建模语言能力的培养。最后，是对学生使用面向对象方法进行系统分析和系统设计方面能力的培养。因此，所有实验内容的增减和调整都应围绕培养这些能力进行。实验一：用例图建模一、实验目的通过实验熟练掌握用例图的建模方法，掌握用例事件流建模方法。掌握使用活动图描述用例的建模方法。理解和掌握用例建模的实质含义。二、实验原理根据系统的需求陈述或用例陈述，进行系统用例建模或用例的事件流建模或活动图建模。三、实验内容1 对于给定的需求陈述。 一台饮料自动售货机能提供6种不同的饮料，售货机上有6个按钮，分别对应于这6种饮料，顾客可通过按钮来选择所要的饮料。每个按钮旁边有一个指示灯，用来表明该售货机中是否还有这种饮料可售。售货机有一个硬币槽和找零槽，用来收钱和找钱。假设现在有一位顾客投币购买矿泉水，不用找零。请给出描述上述场景的用案图。1）根据上述陈述画出该系统的用例图。2）分析该系统可能的类，并用类图描述。2、对于给定的处理销售用例陈述。一个顾客带着商品在收款处准备交费购买。出纳员使用POS终端记录所购买的每一件商品。POS系统给出所应收的总款数以及每件商品的价格细节。顾客键入支付信息，系统进行确认并记录。然后，系统更新商品的存货清单，顾客拿着系统打印出的收条并带着商品离开。1）给出该用例事件流描述。2）给出该用例的活动图描述。3）分析该系统可能的类，并用类图描述。3、现设计一个电子投票系统。一次电子投票可能涉及到一个或者多个职位的竞选，每个职位的竞选涉及到多个候选人。在一个具体的职位竞选时，投票人能看到该职位的名称以及相应的候选人(每个职位的候选人不超过5个)，投票者只能为该职位选中一个候选人。每个职位的竞选作为一屏独立的信息提交给投票者，使用时，投票机应由一名监督员启动。为了将电子信息装载到投票机上，监督员必须输入验证码。电子信息是以文件的形式存储在服务器上的，该文件包含这次电子投票的标题以及每个职位竞选的信息。当信息装载到投票机上时，监督员审核这些信息。如果信息有误，监督员将终止该程序并重新装载数据;如果信息是正确的，监督员将再次输入验证码进行确认，此时投票可以开始。每个投票者在投票前必须输入自己的身份证号码，以避免多次投票给同一个候选人。投票者可以查看每个职位的竞选信息并投票，也可以翻屏的方式返回先前的屏幕修改投票决定。当投票结束时，投票者将看到自己给每个职位的投票结果。在这次电子投票结束时，监督员输入验证码，每个职位的投票结果(职位的名称和每个候选人的得票数)将以独立的一屏信息显示。监督员在审查完这些结果后，关掉机器。1) 画出上述场景的用案图。2) 画出该系统的类图。3) 给出成功场景和扩展场景。4)用序列图或协作图描述上述每个场景。四、实验要求实验前，应预习Rational Rose软件的基本使用方法并预先做好实验题目的解答。在规定的时间内完成全部实验题目，并将结果整理成一个WORD文档。五、实验步骤1、使用Rational Rose进行用例图、类图建模。2、实用WORD编写实验报告。实验二：类图建模一、实验目的通过实验熟练掌握类图的建模方法，包括类、属性、方法、作用域、可见性、类关系、对象关系、构造型、注释等模型元素的使用方法。理解和掌握类图建模的实质含义。二、实验原理根据系统的需求陈述或用例陈述，分析系统需要的类。并对分析结果用类图描述。三、实验内容1 假设一个公司雇佣了若干员工，每个员工的信息包括员工号码、姓名、地址和生日。该公司当前有几个项目，每个项目的信息包括项目名称和开始日期。每个员工可同时被分派到一个或几个项目中，也可以不做任何项目。每个项目至少由一个员工来承担。公司在每个月末给每个员工邮寄一张支票，支票上的数额与项目的性质和工作时间相关。请用一张类图描述上述情况，要求:给出相关的类、属性、方法和类之间关系。2、汽车和自行车都是交通工具。一辆自行车只能归一个人拥有，但一辆汽车可归一个人或者两个人拥有。人分男人和女人两类，每个人都具有年龄和名字。一个人可能没有自行车或汽车，也可能拥有多辆自行车或汽车。每辆汽车都有自己的颜色和商标。在任何时候，一辆汽车上可能载有0个或多个乘客。特别地，每辆汽车都只有两个前灯和一台发动机。请画出类图表达上述陈述。要求:给出相关的类、属性、方法和类之间关系。3、有些公司雇佣人来工作，但有些公司只雇佣其他公司而不直接雇佣人。一个雇佣人的公司称为雇主，它有一个人力资源部，受雇的人则称为雇员。一个雇佣其他公司的公司实际上充当主承包商，受雇的公司起着分承包商的作用。请用类图描述它们之间的关系。请画出类图表达上述陈述。要求:给出相关的类、属性、方法和类之间关系。四、实验要求实验前，应预先做好实验题目的解答。在规定的时间内完成全部实验题目，并将结果整理成一个WORD文档。五、实验步骤1、使用Rational Rose进行类图建模。2、使用WORD编写实验报告。实验三：顺序图和通信图建模一、实验目的通过实验熟练掌握顺序图和通信图的建模方法，掌握构成顺序图和通信图的构成元素和构成规则以及他们表达的语义。理解和掌握顺序图和通信图建模的实际意义。二、实验原理根据给定的一个过程陈述，构建实现该过程的顺序图（通信图），并分析顺序图（通信图）建模的实际意义。三、实验内容1.在一个图书馆中，书可外借1个月，期刊可外借3天，学生可以预约已被借出的书。当一本书被归还时，如果己经有学生预约了这本书，则这本书将放在大厅中的借书处，否则将放回书库。倘若过了预约期限还没有人来取，预约的书也将放回书库。图书馆工作人员由1位领导、20位正式的图书管理员和10位学生图书管理员(帮助大厅借书处或书库中工作的正式图书管理员)组成。在任何时候，大厅中的借书处有两位正式的图书管理员、两位学生管理员以及另外一位可能是领导、学生图书管理员或正式图书馆管理员的人。正式的图书管理员负责监督学生图书管理员并向领导汇报工作。该图书馆准备开发一个图书借阅系统，学生可利用该系统借书。在使用该系统时，如果想借的书在图书馆，这本书将借给借阅者。该系统有一个扩展版供图书馆管理员们维护图书馆的数据库并跟踪借阅情况和发送过期通知。1)请给出描述学生借书的序列图。2)请给出描述图书馆中工作人员的类图。3)请给出一本书在流通过程中的状态图。4)请给出学生使用该系统的用案图。2、在“加入讨论班”的用案中，学生通过主菜单来申请加入讨论班，并且验证其姓名和ID.系统会对学生的身份进行验证，并显示他(她)当前可申请加入的讨论班。如果某学生申请加入一个讨论班，系统先判断他(她)是否有资格申请，检查他(她)的课程安排在时间上是否有冲突，然后计算所需的费用并显示给该学生。该学生检查所显示的信息并确认参加所选的讨论班。最后，系统正式登记该学生的注册信息。1)请画出上述用案的序列图。2)请把该序列图转换为协作图。四、实验要求实验前，应预先做好实验题目的解答。在规定的时间内完成全部实验题目，并将结果整理成一个WORD文档。五、实验步骤1、使用Rational Rose进行类图建模。2、使用WORD编写实验报告。实验四：状态图一、实验目的通过实验熟练掌握状态图的建模方法，掌握构成状态图的构成元素和构成规则以及它们表达的语义。理解和掌握顺序图和通信图建模的实际意义。二、实验原理根据给定的一个对象或系统状态的陈述，构建描述该对象或系统状态的状态图，并讨论状态图建模的实际意义。三、实验内容1 对于给定预订航班用案的事件流陈述。用案UC1预订航班主要的成功场景:1.顾客向系统提交航班预订信息(出发地、目的地、出发日期和人数)。2.系统检索满足这些条件的航班。3.系统显示满足条件的航班信息。4.顾客选择所要的航班.5.系统检索该航班剩余的座位信息。6.系统显示可预订的座位信息。7.顾客选择所要的座位。8.系统生成一个临时预订记录。9.系统将顾客所选择的座位状态从“未预订”修改为“已预订”。扩展:la.顾客退出用案。2a.系统检索不到满足条件的航班。1.系统向用户显示没有满足条件的航班。2.系统建议顾客返回步骤1。4a.顾客退出用案。1)系统分析员认为与该用案相关的类至少有Reservation（预订）， Seat（座位）和Flight（航班）。请给出对应于该用案主要成功场景的序列图(请补充必要的类)。2)请给出Flight对象的状态图。3)请给出Reservation对象的状态图。2.假设有一个汽车公司专门为学生服务，它拥有40辆汽车，服务对象是1600个学生。汽车日常行驶的路线有30条，但在节假日等特殊日子里会临时增加新的路线。每条路线上设有许多站牌，学生们可在这些地方上下车。公司雇佣了20个全职的司机和30个兼职的司机。汽车公司设有一个调度员，专门负责司机和路线的安排。该调度员也负责将学生和家长们上下车的地点以及时间等方面的特别要求传达给司机。当路线变更或增添新路线时，调度员必须将这些信息传达给司机、学生和家长。公司经常会收到学生或家长们对司机的投诉。如果投诉的情况相当严重，司机有可能会被停职甚至被解雇。另外，公司也可能会招募新员工，以替代被解雇和退休的员工，或配备给新的路线。1)请给出与调度员相关的主要用案。2)请用一个协作图描述从学生家长到司机的消息传递过程。3)请用序列图描述增添新路线的过程。4)请用状态图描述司机的状态。3.请给出信用卡账户的状态图。当一个顾客提交申请信用卡并通过时，账户处于“空”状态。一旦该顾客收到信用卡并激活时，账户处于“激活但无余额”状态。当顾客用该信用卡支付时，账户处于“激活一结欠余额”状态。如果刚好支付了所有的余额，账户就处于“激活一无余额”状态。如果顾客在1个月后还没有向银行支付消费的额度，账户就处于“拖欠账务”状态，但在信用卡允许的信用额度里仍可使用。一旦顾客支付了过去所欠的金额，账户就处于“激活一无余额”或者“激活一结欠余额”状态。只有余额为0时，顾客才可以注销账户。4请给出描述下述场景的状态图。假设有一个代表简单网络监控设备的类，该设备有两种模式:被动模式和交互式模式。开始时，该设备处于被动模式，并连续监控一个端口，直到收到一个包。如果收到的不是一个ETX包，则系统就切换到交互式模式，否则该设备终止运行。当系统进入交互式模式时，出现一个图形用户界面，它允许用户选择各种各样的命令。当用户选择“退出”命令时，系统将离开交互式模式。四、实验要求实验前，应预先做好实验题目的解答。在规定的时间内完成全部实验题目，并将结果整理成一个WORD文档。五、实验步骤1、使用Rational Rose进行类图建模。2、使用WORD编写实验报告。实验五：面向对象分析（综合实验（一）一、实验目的通过实验熟练掌握面向对象分析的主要建模方法-用例建模方法。掌握用例模型的构成元素和构成规则以及它们表达的语义。系统掌握面向对象分析的内容、步骤、方法以及建模方法。二、实验原理根据给定的系统需求陈述，构建该系统的OOA模型，包括用例模型和类图模型。给出该系统的需求分析文档。三、实验内容分析一个小型数据处理系统（具体内容可自选，如图书借阅、储蓄管理和成绩管理等）的用户需求，并为该系统建立一个需求模型。具体要求如下：1）构建该系统的用例模型用于表达系统的需求模型。2）对模型中的每一个用例进行事件流建模。3）分析你的用例模型，找出系统需要哪些类，分析这些所具有的属性和方法，分析这些类之间的关系。四、实验要求此实验要求在两周之内完成，全部实验内容必须在规定的时间内完成，并将结果整理成一个WORD文档。文档内容要求完整，格式要求美观、规范。五、实验步骤1、使用Rational Rose进行类图建模。2、使用WORD编写实验报告。实验六：面向对象设计（综合实验（二）一、实验目的通过实验熟练掌握面向对象设计的主要建模方法。掌握问题域子系统、人机界面子系统和数据管理子系统的设计方法。系统掌握面向对象设计的内容、步骤、方法以及建模方法。二、实验原理面向对象设计中，问题域子系统、人机界面子系统和数据管理子系统设计的一般原则和方法。三、实验内容根据实验五的分析模型，完成该系统的问题域子系统、人机界面子系统和数据管理子系统的设计。并将设