软件工程UML作业题集锦

软件工程UML作业题集锦UML（统一建模语言）作为软件工程领域公认的标准建模语言，其重要性不言而喻。无论是需求分析、系统设计还是后续的开发与测试，UML都扮演着桥梁的角色，能够清晰、准确地传达设计思想。对于初学者而言，理解并熟练运用UML的各类图形，是提升软件工程实践能力的关键一步。本文汇集了一系列具有代表性的UML作业题，涵盖核心图形类型，旨在帮助读者通过练习深化理解，掌握UML建模的精髓。这些题目不仅考察对基本概念的掌握，更注重实际应用能力的培养，希望能为你的学习之路提供有益的助力。一、用例图(UseCaseDiagram)用例图是从用户角度描述系统功能的图形化工具，其核心在于准确捕捉系统的参与者以及他们与系统之间的交互。作业中常涉及参与者识别、用例识别、以及用例间关系（包含、扩展、泛化）的建模。习题1：在线购物系统用例图场景描述：某在线购物平台允许注册用户浏览商品、将商品加入购物车、提交订单、在线支付。游客可以浏览商品，但不能进行购买相关操作。系统管理员负责商品信息管理和订单处理。当用户提交订单后，系统会自动向用户发送订单确认邮件。如果订单金额超过一定阈值，用户可以选择使用优惠券抵扣部分金额。任务：1.识别该系统的主要参与者。2.识别并描述至少5个核心用例。3.绘制用例图，清晰表示参与者与用例之间的关系，以及用例之间可能存在的包含或扩展关系。提示：思考“注册用户”与“游客”是否存在泛化关系？“提交订单”是否必然包含某个其他用例？“使用优惠券”是哪种类型的用例关系？习题2：图书馆管理系统用例图场景描述：图书馆管理系统需要支持读者借书、还书、预约图书。librarian（图书管理员）负责图书入库、图书编目、处理读者的借书请求和还书手续，并能查询图书的借阅状态。系统还提供图书检索功能，读者和librarian都可以使用该功能。当图书超期未还时，系统会自动生成罚款通知。任务：1.绘制该图书馆管理系统的用例图。2.明确每个参与者及其参与的用例。3.分析是否存在用例的包含、扩展或泛化关系，并在图中体现。提示：“图书检索”用例的参与者是谁？“处理借书请求”是否包含“图书检索”？“生成罚款通知”与哪个用例相关，是什么关系？二、类图(ClassDiagram)类图是面向对象建模的核心，用于描述系统中的类、接口、以及它们之间的静态关系。作业重点考察类的属性与方法定义、类间关系（关联、聚合、组合、继承、依赖）的准确表达。习题3：在线课程管理系统类图场景描述：设计一个在线课程管理系统的部分类结构。系统中有“课程(Course)”，每个课程有课程名称、课程编号、学分、授课教师等信息。课程可以包含多个“章节(Chapter)”，每个章节有章节标题、内容简介和顺序号。“学生(Student)”可以选择多门课程，每门课程也有多名学生。学生选择课程后会获得一个“成绩(Grade)”，成绩记录了学生的学号、课程号、分数和评分日期。“教师(Teacher)”负责教授课程，一位教师可以教授多门课程，一门课程也可以由多位教师共同教授。任务：1.根据上述描述，识别主要的类，并列出每个类的关键属性和方法（至少2个属性，2个方法）。2.绘制类图，清晰表示这些类之间的关系（包括关联的多重性、适当的关系类型如聚合、组合、继承、依赖等）。提示：Course和Chapter是什么关系？Student和Course是什么关系？Grade类在其中扮演什么角色，它与Student和Course的关系如何？Teacher和Course的关系多重性如何？习题4：简单银行账户系统类图场景描述：银行账户系统中，有“账户(Account)”基类，它有账号、余额等属性，以及存款(deposit)、取款(withdraw)、查询余额(checkBalance)等方法。账户分为“储蓄账户(SavingsAccount)”和“支票账户(CheckingAccount)”。储蓄账户有利率属性，并有计算利息(calculateInterest)的方法。支票账户可能允许透支，但有透支额度限制，取款时如果超过余额且超过透支额度则失败。系统中还有“客户(Customer)”类，一个客户可以拥有多个账户。任务：1.绘制该银行账户系统的类图。2.正确表示类的继承关系。3.为每个类添加合理的属性和方法。4.表示出Customer和Account之间的关系。提示：SavingsAccount和CheckingAccount与Account是什么关系？它们是否需要重写父类的某些方法（如withdraw）？Customer和Account的关联多重性是怎样的？三、时序图(SequenceDiagram)时序图侧重于描述对象之间在特定场景下的动态交互顺序，强调消息传递的时间顺序。作业常要求根据用例场景或文字描述，绘制相应的时序图。习题5：用户登录系统时序图场景描述：用户在登录界面输入用户名和密码，点击“登录”按钮。系统前端（UI）将用户名和密码发送给认证服务（AuthenticationService）。认证服务首先查询用户数据库（UserDatabase）验证用户名是否存在。若不存在，返回“用户不存在”错误给UI。若存在，从数据库获取该用户的加密密码，并与用户输入的密码（经加密处理后）进行比对。如果密码不一致，返回“密码错误”给UI。如果密码一致，认证服务生成一个临时令牌（Token），返回给UI，并将该令牌与用户信息存储在会话（Session）中。UI收到成功信息后，跳转至系统主页。任务：1.根据上述登录场景，绘制时序图。2.明确参与交互的对象（包括边界对象、控制对象、实体对象等）。3.清晰表示消息传递的顺序、消息内容（可简化）以及可能的返回消息。4.考虑并表示出“用户不存在”和“密码错误”这两种异常流程。提示：时序图的参与者有哪些？消息的发送顺序是怎样的？数据库查询和密码比对是哪个对象的行为？如何在时序图中表示条件判断和不同的返回路径？习题6：图书借阅时序图场景描述：读者到图书馆借书。首先，图书管理员（Librarian）在系统中选择“借书”功能。系统提示输入读者ID，图书管理员输入读者ID后，系统查询读者信息（Reader），确认读者是否有效（例如，没有欠费或其他限制）。若读者无效，系统提示错误。若读者有效，系统提示输入图书ID。图书管理员输入图书ID，系统查询图书信息（Book），检查图书是否在馆且可借阅。若图书不可借（已借出、损坏等），系统提示。若可借，系统创建借阅记录（LoanRecord），更新图书状态为“已借出”，并更新读者的借阅列表。最后，系统显示借阅成功信息给图书管理员。任务：1.根据上述图书借阅场景，绘制时序图。2.确保包含所有关键的消息交互步骤。3.考虑如何表示“读者无效”和“图书不可借”这两个可选的失败路径。提示：Librarian是时序图中的参与者吗？“查询读者信息”和“查询图书信息”分别是向哪个对象发送消息？“创建借阅记录”是由哪个对象完成的？四、活动图(ActivityDiagram)活动图用于描述一个业务流程或用例的步骤、决策点、并行活动等，展现工作流的动态行为。作业常要求对某个业务过程或复杂操作进行建模。习题7：网上购物下单活动图场景描述：用户在网上商城下单的大致流程如下：用户浏览商品后将商品加入购物车，然后进入购物车确认订单商品和数量。接着，用户填写或选择收货地址和联系方式。之后，选择支付方式并进行支付。支付成功后，系统生成订单并通知仓库。仓库接收到订单后进行拣货，拣货完成后打包，然后通知物流进行配送。用户收到商品后确认收货，订单完成。如果支付失败，用户可以选择重新支付或取消订单。如果用户在确认订单前选择取消，则订单终止。任务：1.根据上述描述，绘制网上购物下单的活动图。2.正确使用活动节点、动作节点、决策节点、合并节点、分叉与汇合等元素。3.清晰表示流程的分支（如支付成功/失败）和合并。提示：从“浏览商品”开始，到“订单完成”或“订单终止”结束。注意“支付失败”后的分支。“拣货”、“打包”是否可以考虑为并行活动？习题8：图书采编入库活动图场景描述：图书馆采购新书后，需要进行采编入库流程。首先，图书管理员接收新书，然后对图书进行验收，检查图书数量、品相是否符合采购单。如果验收不合格，通知采购部门处理。验收合格后，进行图书著录，包括录入书名、作者、出版社、ISBN等元数据。著录完成后，为图书分配分类号和书次号，生成索书号。接着，制作图书标签并粘贴。之后，将图书信息录入图书馆管理系统，并分配馆藏地点。最后，将新书上架。任务：1.绘制图书采编入库流程的活动图。2.明确流程中的主要步骤和可能的分支。提示：“验收不合格”是一个重要的分支点。“著录”和“分配分类号”的顺序是怎样的？整个流程的起点和终点是什么？五、状态图(StateDiagram)状态图描述一个对象在其生命周期内的状态变迁过程，以及引发状态变迁的事件和相应的动作。作业通常要求为具有明确状态变化的对象绘制状态图。习题9：订单状态图场景描述：在一个电子商务系统中，订单（Order）的状态变迁如下：订单创建后初始状态为“待付款”。用户付款后，订单状态变为“已付款/待处理”。商家接单后，状态变为“处理中”。商家发货后，状态变为“已发货”。用户确认收货后，订单变为“已完成”。如果用户在“待付款”状态下取消订单，或超过付款期限未付款，订单变为“已取消”。如果在“已付款/待处理”或“处理中”状态下用户申请取消，商家同意后订单变为“已取消”并触发退款流程。如果商品在运输途中丢失或损坏，订单可能变为“异常”状态，后续可能处理为“已取消并退款”或“重新发货”。任务：1.根据上述描述，绘制订单（Order）对象的状态图。2.识别订单的主要状态。3.明确触发状态转换的事件以及可能的监护条件。4.必要时，可以在转换上标注相应的动作。提示：起点（初始状态）和终点（终止状态）是什么？“待付款”状态可以转换到哪些状态，分别由什么事件触发？“异常”状态之后有哪些可能的转换？习题10：电梯状态图场景描述：一部电梯的基本状态包括：静止（Idle）、上升（MovingUp）、下降（MovingDown）、开门（DoorOpen）、关门（DoorClosing）。电梯在静止状态（停靠在某一楼层，门关闭）时，如果收到内部或外部的上楼请求且目标楼层高于当前楼层，则进入上升状态。如果收到内部或外部的下楼请求且目标楼层低于当前楼层，则进入下降状态。电梯在运行过程中（上升或下降），每到达一个目标楼层时，会停止（进入静止状态的一种过渡？或直接处理开门？），然后开门。门打开后，经过一段时间（或检测到门已关好），开始关门。门完全关闭后，如果还有未完成的请求，则继续上升或下降；如果没有，则回到静止状态。如果电梯在开门状态时检测到障碍物，会重新打开门。任务：1.绘制电梯的状态图。2.清晰表示电梯的各种状态以及状态之间的转换条件（事件）。提示：“静止”状态是否是一个稳定状态？“开门”和“关门”是独立状态还是某个过程的一部分？电梯从“上升”或“下降”状态如何过渡到开门状态？六、其他图类作业题简述除了上述核心图类，活动图、部署图、组件图等也可能出现在作业中，但频率相对较低，或常与其他图结合考察。*部署图(DeploymentDiagram)：可能要求根据系统架构描述，绘制硬件节点、通信路径以及软件组件在节点上的部署情况。例如，描述一个Web应用系统（Web服务器、应用服务器、数据