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基于Petri网的自动售货机的建模分析摘要首先介绍自动售货机的工作原理和基本功能，并根据工作原理对其进行Petri网模型的构建。
而后Petri网模型的建立与化简技术的结合使用，使得复杂的Petri网模型能够得以简单化，系统的活性、有界性和合理性等都能直观地表现出来。
关键词Petri网；自动售货机；系统建模基于Petri网的自动售货机的建模就是根据系统功能抽象自动售货机的工作信息，得出系统的状态（库所）和操作（转换），并利用HPSIM软件对系统的Petri网模型进行测试，同时通过Petri网的化简规则验证模型的合理性。
1 自动售货机动态模型的建立自动售货机的功能要求是：首先，用户准备，系统服务器启动；其次，用户用按键选择商品，在数码管上显示商品的编号和单价；然后用户准备投币，投币时，按一次键模仿投入1元硬币。
投入硬币的数量够买入商品时，点亮一个指示灯，表示商品已经买出。
如果输入的硬币不够数，按退款键可以退出硬币，清除投币的显示数据。
如果在硬币数量足够的情况下，系统中的货物总量不足时，系统通过网络向远程服务器发送缺货信息。
根据自动售货机的功能如顺序Petri网模型、选择Petri网模型和并行Petri 网模型等对自动售货机进行动态模型的建立。
通过对自动售货机交易流程状态表的分析，利用HPSIM工具能够实现自动售货机交易流程的Petri网建模。
2 模型合理性验证Petri网模型的合理性是指：对应于起始库所的每一个标记，最终会有且仅有一个标记出现在终止库所中，当终止库所中出现标记时，其它所有库所都为空，对每个转换，从初始状态都能够到达该转换的就绪状态。
通常对于复杂的、大型的Petri网模型的合理性验证通过上述定义较难实现，为更好地分析模型的合理性在此引入Petri网模型化简技术。
Petri网的化简是指在某种性质不变的基础上，采用等效变换，以达到缩小状态空间、简化系统分析的目的。
2.1 Petri网的化简规则Petri网模型化简规则包括以下4条：（矩形表示Petri网模型中的转换，圆形表示Petri网模型中的库所）。
综合应用例题第一部分传统软件开发方法1、某一8位计算机，其十六进制常数的定义为：以0x或0X开头的数是十六进制整数，其值的范围是-7f至7f（大小写字母不加区别），如0x13，0X6A，-0x3c 。
请用等价类划分法设计测试用例。
解：第一步：建立等价类表第三步：为无效等价类至少设计一个测试用例2、下面是一段求最大值的程序，其中datalist是数据表，n是datalist的长度。
???????int GetMax(int n, int datalist[ ])???????{???????????int k=0;???????????for ( int j=1; j<n; j++ )????????????????if ( datalist[j] > datalist[k] ) k=j;???????????return k;???????}画出该程序的程序流程图，并计算其McCabe复杂度。
解：程序流程图如下：McCabe复杂度为3。
3、有下列伪码程序:STARTINPUT (M,N)IF M>=10THEN X:=10ELSE X:=lENDIFIF N>=20THEN Y:=20ELSE Y:=2ENDIFPRINT(X,Y)STOP?设计该程序的语句覆盖和路径覆盖测试用例。
解：语句覆盖测试用例为①M=9(或<l0),N=l9(或<20);②M=l0(或>=10),N=20(或>=20)路径覆盖的测试用例为①M=9,N=19;②M=9、N=20;③M=l0,N=l9;④M=10,N=204、根据伪码程序画出程序流程图，盒图（N-S图）。
STARTaIF x1 THENREPEAT UNTIL x2bEND REPEATELSEBLOCKcdEND BLOCKEND IFSTOP解：(1) 程序流程图 (2) N-S (3)PAD图5、根据下列描述，画出教材征订系统的第一层数据流图。
作业四面向对象需求建模（第9-11章）4-1、根据以下描述，使用面向对象的分析方法，分析有那些主要对象和这些对象的主要属性、方法，画出对象图。
一个饮料自动售货机可以放置五种不同或部分相同的饮料，可由厂商根据销售状况自动调配，并可随时重新设置售价，但售货机最多仅能放置50罐饮料，其按钮设计在各种饮料样本的下方，若经金额计算器累计金额足够，则选择键灯会亮；若某一种饮料已销售完毕，则售完灯会亮。
顾客将硬币投入售货机，经累加金额足额的饮料选择键灯亮，等顾客按键选择。
顾客按键后饮料由出物口掉出，并自动结算及找钱。
顾客可在按下选择键前任何一个时刻，可以拉动退币杆取消交易收回硬币。
4-2、请画出一个用户使用银行ATM的状态转换图。
从用户将卡插入卡槽开始，到用户取卡结束（如果用户忘记，ATM应报警），用户可以完成以下几个步骤：登录（卡片进入ATM机后，如果不是可读卡，退卡；如是，等待用户输入密码，三次错，吞卡，正确后进入主菜单），取钱（进入取钱菜单，输入金额，如果帐户余额不足，提示余额，并要求用户重新输入，如果帐上钱够，吐钱币，并询问是否打印凭证，最后返回主菜单），主菜单提供退出取卡选择。
4-3、某公安报警系统在一些公安重要保护单位（银行、学校等）安装了报警装置，其工作过程如下：一旦发生意外事故，故事发生单位只需按报警按钮，系统立即向公安局发出警报信息、自动显示出报警单位的地址、电话号码等。
110警车立即出动前往出事地点。
值班人员可以接通事故单位的电话、问清情况，需要时再增派公安人员到现场处理。
根据以上情况进行分析，确定本系统有哪些用例、对象，画出用例图、类图及顺序图。
下面是某位同学做的用例：按报警按钮，向公安局发出警报信息，显示报警单位地址电话，110警车前往出事地点，值班人员接通事故单位的电话、问清情况，增派公安人员对象：事故单位、报警系统、公安局、值班人员、公安人员，警车类图：用例图：事故单位报警系统值班人员顺序图：4-4、小李新接了一个项目：设计一个简单的学生选课系统，系统能注册符合要求的同学，同学注册以后就能进行选课，选课过程如下：先选课名，然后根据课程的上课老师、时间、地点和人数限制来决定是否成功选课；老师也可以根据情况提供新的课程说明或修改过去课程的说明；教务处的老师统一管理注册的情况，可以有删除、修改学生、老师和课程的权限。
综合应用例题第一部分传统软件开发方法1、某一8位计算机，其十六进制常数的定义为：以0x或0X开头的数是十六进制整数，其值的范围是-7f至7f（大小写字母不加区别），如0x13，0X6A，-0x3c 。
请用等价类划分法设计测试用例。
2、下面是一段求最大值的程序，其中datalist是数据表，n是datalist的长度。
int GetMax(int n, int datalist[ ]){int k=0;for ( int j=1; j<n; j++ )if ( datalist[j] > datalist[k] ) k=j;return k;}画出该程序的程序流程图，并计算其McCabe复杂度。
3、有下列伪码程序:STARTINPUT (M,N)IF M>=10THEN X:=10ELSE X:=lENDIFIF N>=20THEN Y:=20ELSE Y:=2ENDIFPRINT(X,Y)STOP设计该程序的语句覆盖和路径覆盖测试用例。
4、根据伪码程序画出程序流程图，盒图（N-S图）。
STARTaIF x1 THENREPEAT UNTIL x2bEND REPEATELSEBLOCKcdEND BLOCKEND IFSTOP5、根据下列描述，画出教材征订系统的第一层数据流图。
学生入学后到教材科订书，教材科根据教材库存情况分析是否需要买书，如需购买，则向书店购买。
各种资金往来通过学校的会计科办理。
6、画出下列伪码程序的程序流程图，盒图（N-S图）。
STARTIF p THENWHILE q DOFEND DOELSEBLOCKgnEND BLOCKEND IFSTOP7、画出下面PDL伪码程序的程序流程图、N-S图、PAD图和程序流图，并计算其McCabe复杂度。
WHILE P DOIF A>O THEN A1 ELSE A2 ENDIF;IF B>0 THEN B1;IF C>0 THEN C1 ELSE C2 ENDIFELSE B2ENDIF;B3ENDWHILE;8、根据下面伪码程序，设计语句覆盖、路径覆盖、边覆盖、判定覆盖、条件覆盖、点覆盖的测试用例。
简述功能模型,对象模型,动态模型之间的关系功能模型、对象模型和动态模型是软件开发中常见的三个模型,它们之间的关系非常密切,共同构成了软件系统的骨架。
下面将简要介绍这三种模型之间的关系。
1. 功能模型功能模型是指描述软件系统的功能及其相互关系的一种模型。
功能模型关注软件系统的功能和逻辑,通过对功能进行分解和组织,以模块化的方式来描述软件系统的功能和流程。
功能模型通常包括输入、输出、流程、步骤和条件等概念。
功能模型的核心思想是将软件系统的功能划分为若干个模块,每个模块都有一个明确的功能职责和接口,并通过一定的规则和约束来实现这些功能。
在软件开发过程中,功能模型通常用于设计和实现软件系统的功能和逻辑,并作为软件系统开发的基础。
2. 对象模型对象模型是一种描述软件系统中对象及其相互关系的一种模型。
对象模型关注软件系统中的对象和数据,通过对对象进行建模和描述,以可视化软件系统的结构和功能。
对象模型通常包括类、对象、继承、多态等概念。
在对象模型中,软件系统的对象通常表示为一个数据结构,包含了属性和方法两个部分。
属性表示对象的数据特征,方法表示对象的操作行为。
通过对象模型,开发人员可以更好地理解软件系统中的对象和数据,并设计出更加灵活和可扩展的软件系统。
3. 动态模型动态模型是一种描述软件系统中流程和交互的一种模型。
动态模型关注软件系统的动态行为和变化,通过对流程和交互进行建模和描述,以模拟和优化软件系统的流程和交互。
动态模型通常包括事件、消息、状态和消息传递等概念。
在动态模型中,流程和交互被描述为一系列事件和消息的传递和处理。
通过动态模型,开发人员可以更好地理解软件系统中的流程和交互,并设计出更加高效和可扩展的软件系统。
功能模型、对象模型和动态模型是软件开发中常见的三种模型,它们之间的关系非常密切。
功能模型主要关注软件系统的功能和逻辑,对象模型主要关注软件系统中的对象和数据,动态模型主要关注软件系统中流程和交互。
饮料自动售货机系统的分析与设计1.系统的分析1.1 需求分析描述自动售货机像磁卡、银行柜员机一样，以方便、新颖、文明、昼夜服务等特点，成为便民配套设施。
如今的自动售货机可以为顾客提供多种服务。
顾客可以根据自己的需要选择商品并投入钱币，售货机接收钱币，售出商品。
自动售货机是一种无人售货系统。
售货时，顾客投入硬币，售货机进行真假币的检查，若是假币拒绝接收，若是有效硬币则进行累加。
售货机装有若干个含有相同价格货物的货物分配器。
顾客可以通过货物分配器选择货物，如果有被选货物，并且顾客支付的货币值不小于货物的价格，货物将被传送给顾客，同时余额返回到退币口。
如果货币值小于货物价格，则等待投币，此时如果顾客取消本次活动，那么之前所投的货币将从退币口中退出，返回给顾客。
1.2 系统功能结构图图1 体统功能结构图1.3 用例图图2 饮料自动售货系统用例图1.4 系统类图的建立系统的类图揭示了系统的整个结构。
分析时先产生问题域中的对象，再抽象出类。
在本系统中，类有：自动售货机、顾客、货币、货币累加器、货物、货物分配器、显示屏、取消按钮、选择按钮、事务、更新。
货币顾客图3 饮料自动售货系统类图1.5 动态模型的建立从系统模型的角度，静态模型定义了系统的结构和组成。
任何实际的系统都是活动的，都通过系统元素间的互动来实现系统。
面向对象的许多方法在建立动态模型时首先写各种情况时的交互行为脚本，通过对脚本的分析描绘动态模型。
脚本是用例的一次具体执行过程，一般包括正常情况脚本和异常情况脚本。
系统的卖货物用例中，顾客投入硬币，系统检查硬币的有效性，然后对有效硬币进行累加，顾客选择货物及其数量，系统送出货物；这系列步骤表示正常情况脚本。
异常脚本为：顾客投入有效硬币，然后选择货物，若货物量不够，系统将投入的硬币从退币口退出。
在UML中,可以利用序列图来表示脚本。
下面是卖货物用例的一次具体交互的序列图。
对象1图4 自动卖货物的顺序图由于本系统中，自动售货机本身的状态比较复杂，因此建立其状态图。
基于UML的自动售货机系统的分析与设计【摘要】 uml 是一种面向对象的标准建模语言，它易于表达，功能强大且普遍使用,支持从需求分析开始的软件开发全过程，利用uml 的建模机制，可以对大型复杂系统的各部分进行可视化表示、构建系统模型。
以自动售货机系统的开发为背景,研究了基于uml 的应用软件系统的开发过程，给出了设计过程中的用例图、类图、时序图等。
【关键词】 uml 自动售货机系统模型目前中国的自动售货机拥有量约为3万多台，而相对于13 亿的人口大国，这个数字是微不足道的。
如今，在机场、地铁、商场、公园等客流量较大的场所，不难发现自动售货机的身影。
如果自动售货机的市场被充分开发起来,其前景是十分可观的，届时中国的自动售货机将发展成为一个巨大的产业。
本文通过uml 建模语言对自动售货机系统进行的需求分析和建模,使用uml 建模工具结合高效的模型，可以设计出便于更改、扩展性强、易于维护的自动售货机系统。
1 uml 简介uml 是一种可视化的建模语言，对其各种建模元素可进行详细说明，并能生成所建模型的文档［1］。
使用uml 时，要从不同的角色观察系统，为此定义了一个概念”视图”。
视图是对系统模型在某方面的投影，它注重于系统的某个方面，每个视图是图的协作，由视图可以定义模型，模型在语义上是闭合的，它从特定的角度、在一定抽象层次上描述目标系统。
可以把视图组织成模型，开发人员可从各视角观察并使用模型。
2 基于uml 的自动售货机系统的建模2.1 系统需求分析需求分析包括建立问题领域的业务模型和用户需求分析。
首先要获取需求，得到描述系统所需功能的用例、业务流程或清晰的正文，它从系统外部观察系统。
在uml 中，用一些简单的类图等来描述用户的功能需求。
自动售货机功能描述：为顾客提供所购买的商品；验证硬币的合法性；对异常（商品售完，零钱不合适等）情况进行提示；找零钱。
2.2 系统的用例图一个系统的用例模型由若干用例图组成，用例图的主要成分有用例、行为者和系统，它用简单的图标元素准确地描述了行为者与系统的交互情况和系统的功能。
自动售货机的系统结构1.1自动售货机的系统概述自动售货机是集光、机、电一体化的独立机构，它只需要顾客投币和按购物键选择即可自动售货及退找零钱，其工作程序如下图1.1图1.1 自动售货机工作时序图售货机的工作原理是：（1）从投币口送入货币，然后通过传感器采集数据、识别器判断货币的真伪并判别面值。
（2）识别器把信息数据传给通信模块。
（3）通信模块与售货机的主控系统通信，主控系统显示面值，启动售货机的面板键，显示出哪个货道有货，哪个货道已经售完，并等待顾客按键选择商品。
（4）顾客选择商品后，售货机自动把商品送出，等待顾客取走。
（5）显示余额，如果金额足够多，顾客可以选择找币或者继续买商品；如果款额不够，售货机经过延时予以退币。
退币分为两种情况：一种是由货币识别器完成退纸币，另一种是由硬币的通信模块完成退硬币。
（6）系统复零，完成售货。
自动售货机的硬件原理构成如下图2.2所示图1.2 自动售货机硬件结构图综合所述，售货机系统可以分为三部分组成，即自动售货机的控制子系统、通讯子系统、硬币器子系统以及纸币器子系统。
其中控制子系统是本设计研究重点。
这些内容在下文中进一步介绍。
1．1．1自动售货过程的控制子系统简述控制子系统由以下四个部分组成，分别是预设自动售货机系统、金额累计、可售指示和退币系统、售完检测系统、售出累计及自测功能系统。
1、预设自动售货机系统。
自动售货机售出的同类商品可分为若干品种，其售前设定价格须预先寄存在控制系统内。
售货机的价格设置由按键和存储器组成。
通过按键选择被设价商品的种类及价格，并将价格写入存储器中，该存储器本身具有掉电保护功能，属于软件设置方式。
此外，在简易售货机中，由于出售商品的种类少，价格变化下，使用币种单一，也可以用硬件设置价格，才用拨码开关对应方式，结构简单，操作方便。
2、金额累计、可售指示和退币系统。
控制系统的核心CPU 对识币、退币、无货检验及购货信号进行循环检查，当有识币信号后，将金额数值送入金额累计存储器中进行累计，并通过串行接口使可售指示灯亮，提示购货。
自动售货机信息1101 施敏宇18号下面是自动售货机系统的需求陈述，试建立它的对象模型、动态模型和功能模型：自动售货机系统是一种无人售货系统。
售货时，顾客把硬币投入机器的投币口中，机器检查硬币的大小、重量、厚度及边缘类型。
有效的硬币是一元币、五角币、五分币、二分币、一分币。
其他货币被认为是假币。
机器拒绝接受假币，并将其从退币孔退出。
当机器接受了有效的硬币之后，就把硬币送入硬币储藏器中。
顾客支付的货币根据硬币的面值进行累加。
自动售货机装有货物分配器。
每个货物分配器中包含零个或多个价格相同的货物。
顾客通过选择货物分配器来选择货物。
如果货物分配器中有货物，而且顾客支付的货币值不小于该货物的价格，货物将被分配到货物传送孔送给顾客，并将适当的零钱返还到退币孔。
如果分配器是空的，则和顾客支付的货币值相等的硬币将被送回到退币孔。
如果顾客支付的货币值少于所选择的分配器中货物的价格，机器将等待顾客投进更多的货币。
如果顾客决定不买所选择的货物，他投放进的货币将从退币孔中退出。
面向对象的分析面向对象分析方法的核心思想是利用面向对象概念和方法为软件需求构造一组相关模型（对象模型，动态模型和功能模型），来获得关于问题域的全面认识。
这三个模型从不同的角度对系统进行描述，其中：对象模型描述了系统静态的、结构化的数据性质；动态模型描述了系统顺势的、行为化的控制性质；功能模型描述了变化的系统的功能性质。
这三个模型都涉及到数据。
控制和操作等共同的概念，但每种模型描述的侧重有所不同。
它们各自以不同侧面反应系统的实质内容，综合起来则全面反映了目标系统的需求。
对象模型是三个模型中最关键的。
它的作用是描述系统的静态结构，包括构成系统的类和对象、它们的属性和操作以及它们之间的联系。
UML中类图适用于建立对象模型，状态图适用于建立动态模型。
每个类的动态行为用一张状态图来表示，各个类的状态图通过事件合并起来，构成系统的动态模型。
也就是说，动态模型是基于事件共享而相互关联的一组状态图的集合。
