面向对象的图可视化系统设计与实现

用于三维图形和可视化的面向对象（OO）工具库的设计和开发(一种3维图形实现可视化的面向对象编程工具的设计)摘要：可视化工具箱( visual toolkit) 是实现3维图形可视化，并可得到C++源代码的类库。

在这篇文章里我们描述这个工具箱的核心特性。

这包括为图形的可视化及对面向对象模式的描述的同步执行；一篇数据画像计划的摘要；C++ 的角色；在穿过PC 和Unix 体制的轻便性方面的问题；并且我们怎样自动用象Java 和Tcl 那样的注释语言包裹C++ 类库。

我们也证明系统的能力适合标量，矢量，tensor 和其他可视化技术。

1，介绍：在计算机工业中两个重要的发展趋势就是面向对象的发展和复杂的用户界面，这尤其在3维计算机图形及可视化的使用中更加广泛。

面向对象应该提供更适合，更简易的系统，为计算机组件的重复使用提供可靠的维护性。

计算机图形向计算机提供一个窗口并在那里创造出虚拟的世界；通过可视化，用户可以快速的了解和掌握这个复杂的系统。

总而言之，这两个趋势将是推动计算机工业步入二十一世纪的主要力量。

3维图形及可视化正逐渐占据主流地位。

我们可以把3维图形广泛地用于娱乐和游戏工业上，并支持在PC上使用。

例如：现在就有几种3维图形软件API（包括OpenGL）在PC机上使用，并且硬件费用在几百美元到几千美元之间。

目前，面向对象的方法被广泛地认为是软件设计和实施最有效的工具。

来自Rumbaugh和Booch这些研究人员的设计方法学引起了广泛的注意，当时C++，SmallTalk，以及其他面向对象的语言已经成功地成为广泛使用的软件工具。

此外，提供了多种多样的类库，从标准的数据结构到解决数学和数字方程式。

这种趋势只是最近（最近五年）才被转化为实现3维图形及可视化的工具。

这些都已影响到了商业系统象A VS、IBM数据采集和Iris采集，他们在模块化和可扩展组件上表现出面向对象的特征。

然而，尽管有这些特征，由于系统不是全采用面向对象的技术和语言，因此很难使他们的图形用户环境独立起来。

UML主要功能及特点1 UML概述2 UML主要功能3 UML特点4 UML优缺点分析1UML概述UML(Unified Modeling Language，统一建模语言)承袭面向对象分析与设计(OOAD Object Oriented Analysis and Design)的方法，是一种用来描述系统蓝图的标准模式语言。

它是由三位面向对象方法领域著名的方法学家Booch、Rumbaugh 和Jacobson提出，结合了他们以及其它众多优秀方法和思想，得到了世界知名公司如Microsoft,HP,IBM,Rational 等的使用和支持，并于1997 年11 月被OMG(Object Management Group)组织采纳作为基于对象技术的标准建模语言。

它融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术，不仅支持面向对象的分析和设计，还支持从需求开始的软件开发过程，是近十年来最具有划时代意义的软件技术之一。

它是一种可以应用于任何软件开发过程的标记法和语义语言)。

作为对软件解决方案的业务领域进行描述的事实上的标准，UML 是第一种获得大多数从业者、软件厂商和学术界一致认同的表示法。

UML 是一种通用的可视化建模语言，用于对软件描述、可视化处理、构造和建立软件系统制品的文档。

它记录了对必须构造的系统的决定和理解，可用于对系统的理解、设计、浏览、配置、维护和信息控制。

UML 适用于各种软件开发方法、软件生命周期的各个阶段、各种应用领域以及各种开发工具，是一种总结了以往建模技术的经验并吸收当今优秀成果的标准建模方法。

UML 包括概念的语义，表示法和说明，提供了静态、动态、系统环境及组织结构的模型。

它可被交互的可视化建模工具所支持，这些工具提供了代码生成器和报表生成器。

UML 标准并没有定义一种标准的开发过程，但它适用于迭代式的开发过程。

它是为支持大部分现存的面向对象开发过程而设计的。

UML 描述了一个系统的静态结构和动态行为。

UML基础知识内容提纲：1.UML概述1.1 UML的定义2. UML的组成2.1 UML的三个基本构造块2.1.1 事物2.1.2 图2.1.3 关系3.UML中建模的机制4.UML中图的使用4.1 用例图4.1.1 组成4.1.2 用例间的关系4.1.3 如何发现用例4.2.类图4.2.1 类和对象4.2.2 类的组成4.2.3 类之间的关系4.2.4 类图4.2.5 如何发现类4.3 序列图(Sequence图)4.3.1 定义4.3.2 组成4.4 活动图4.4.1 定义4.4.2 组成4.5 状态图1.UML概述???UML是随着面向对象的分析和设计方法(OOA&D)的出现而出现的。

最早的面向对象建模语言出现在70年代中期，随后数量越来越多，其中最著名的是Booch 1993(Booch)、OOSE(Jacobson)和OMT-2(Rumbaugh)。

为了将各种各样的建模语言统一起来，建立一个统一的建模语言，这三位建模语言大师聚到一起工作，将各自的理论和方法结合在一起，从而形成了“统一建模语言(Unified Model Language)”，简称UML。

下面这张图形象的说明了UML 的发展历程。

1.1UML的定义???UML是一种通用的可视化建模语言，是一种标准化的用图形方式来建模(建立模型)的语言，是面向对象分析和设计的一种表示。

它用于对软件进行描述、可视化处理、构造和建立软件系统的文档。

UML适用于各种软件开发方法、软件生命周期的各个阶段、各种应用领域以及各种开发工具。

UML能够描述系统的静态结构和动态行为：静态结构定义了系统中重要对象的属性和操作，以及这些对象之间的相互关系；动态行为定义了对象的时间特性和对象为完成目标任务而相互进行通信的机制。

UML不是一种程序设计语言，但我们可以用代码生成器将UML模型转换为多种程序设计语言代码，或使用反向生成器工具将程序源代码转换为UML模型。

UML（UnifiedModelingLanguage统⼀建模语⾔）UML（Unified Modeling Language 统⼀建模语⾔），⼜称标准建模语⾔。

是⽤来对软件密集系统进⾏可视化建模的⼀种语⾔。

UML是⼀种⾯向对象的建模语⾔，它可以实现⼤型复杂系统各种成分描述的可视化、说明并构造系统模型，以及建⽴各种所需的⽂档，是⼀种定义良好、易于表达、功能强⼤且普遍适⽤的建模语⾔。

UML基本内容详述（1）视图 视图是表达系统的某⼀⽅⾯特征的UML建模元素的⼦集；试图并不是图，它是由⼀个或多个图组成的对系统某个⾓度的抽象。

1）⽤例视图（核⼼视图） 强调从⽤户的⾓度看到的或需要的系统功能。

2）逻辑视图 该视图⽤于描述系统内实现的逻辑功能，展现系统的静态或结构组成及特征。

3）组件视图 该视图从系统实现的⾓度来描述模型对象间的关系。

4）配置视图 该视图⽤于说明系统的物理配置。

（2）图表 图表是描述视图内容的图。

1）⽤例图 ⽤于描述外部项与系统提供的使⽤事件之间的联系。

⼀个使⽤事件是系统提供的功能的具体描述，是系统分析⼈员从⽤户⾓度描述系统的功能，是功能与功能之间以及功能与⽤户之间的关系。

使⽤事件定义了系统的功能需求。

简单理解：⽤来描述系统的功能。

2）类图 ⽤于描述系统的静态结构。

类可以⽤不同⽅式连接，主要包括联合、依赖、独⽴和包装。

⼀个系统⼀般有多张类图，⼀个类可在不同的视图中出现。

3）对象图 ⽤于表述系统在某个时刻的静态结构。

对象图也可作为协作图的⼀部分，说明⼀组对象之间的动态协作关系。

对象图与类图的区别：对象图表⽰的是类中的许多对象实例，⽽不是类本⾝。

4）状态图 ⽤于说明类中的对象可能具有的状态，以及由时间引起的状态的改变。

简单理解：描述了系统元素的状态条件和响应。

5）顺序图（时序图） ⽤于描述对象间的动态协作关系。

表达了对象间发⾏消息的时序，同时也表达出对象间的相互作⽤，以及当系统执⾏到某个特定位置时可能会发⽣的事。

软件系统的建模的方法和介绍软件系统建模是将现实世界中的问题抽象表示为计算机能够理解和处理的形式的过程。

它是软件开发过程中的关键步骤之一，可以帮助开发团队更好地理解问题领域，并以一种可视化的方式来描述系统的结构和行为。

下面将介绍几种常见的软件系统建模方法。

1. 面向对象建模方法：面向对象建模是一种基于对象的方法，它将问题领域分解为多个独立的对象，并描述它们之间的关系和行为。

常用的面向对象建模方法包括UML（统一建模语言）和领域模型（Domain Model）等。

UML是一种广泛应用的面向对象建模语言，它提供了用于描述系统结构、行为和交互的图形符号和语法规则。

2. 数据流图（Data Flow Diagram, DFD）建模方法：数据流图是描述软件系统中数据流动的图形化工具。

它将系统分解为一系列的功能模块，通过数据流和处理过程之间的关系来描述系统的结构和行为。

数据流图主要包括外部实体、数据流、处理过程和数据存储等基本元素。

3.结构化建模方法：结构化建模是一种基于流程的建模方法，它主要通过流程图和结构图来描述系统的结构和行为。

流程图用于描述系统中的控制流程和数据流动，结构图用于描述系统中的数据结构和模块关系。

常见的结构化建模方法包括层次图、树形图和PAD（程序设计语言图）等。

4.状态图模型：状态图是一种描述系统状态和状态转换的图形化工具。

它主要包括状态、转移和事件等元素，用于描述系统中的各种状态及其变化过程。

状态图可以帮助开发团队清晰地理解系统的状态转换规则和事件响应机制。

5.时序图和活动图：时序图和活动图是UML中的两种重要建模方法。

时序图主要用于描述对象之间的交互和消息传递顺序，而活动图主要用于描述系统中的活动和操作流程。

这两种图形化表示方法可以帮助开发团队更好地理解系统的动态行为和操作流程。

除了上述几种常见的建模方法，还有很多其他的建模方法可供选择，如数据建模、用例建模、业务流程建模等。

不同的建模方法适用于不同的场景和应用需求，开发团队可以根据具体情况选择最合适的建模方法进行系统建模。

基于UML的科研项目管理系统的设计与实现作者：宗冉唐波黄煜洲来源：《电脑知识与技术》2019年第17期摘要：统一建模语言UML是一种被广泛应用的可视化面向对象的建模语言，能够建立系统模型和帮助分析业务流程。

由于某单位科研项目管理系统结构庞大，工作流程复杂，本文基于UML语言，建立“4+1”视图模型，用多个视图描述系统的功能、静态模型和动态模型，设计了系统的逻辑结构和物理实现。

利用可视化建模工具Star UML将模型生成Java代码框架，为系统的详细设计和编码开发提供了很好的支持。

实现了基于B/S架构的web科研项目管理系统，实现了对科研项目网络化共享和信息化管理的模式，提高了工作效率。

关键词：UML;建模; “4+1”视图模型;软件体系结构;信息系统中图分类号：TP302.1; ; ; ; 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2019）17-0053-03开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Abstract： The Unified Modeling Language（UML） is a widely used visual object-oriented modeling language that builds system models and helps analyze business processes. Due to the huge structure and complicated workflow of the scientific research project management system， this paper builds a “4+1” view model based on UML language， describes the system's function， static model and dynamic model with multiple views， and designs the logical structure and the physical implementation of the system. Using the visual modeling tool Star UML to generate the Java code framework for the model， it provides good support for the detailed design and coding development of the system. Based on B/S architecture web scientific research project management system to realize the mode of networked sharing and information management of the scientific research projects， and it also improves the work efficiency.Key words： UML; Modeling; "4+1"View Model; Software Architecture; Information System1 引言当前某单位的科研项目管理工作量日趋加重，但目前管理仍通过一些常用办公软件采用手工形式进行项目信息的采集和统计，这样的管理模式工作速度慢、时间长、效率低，数据出错率高，存档复杂，查询困难。

标准建模语言UML在软件开发中的应用-1作者：黎宇(摘自ZDNetChina)一标准建模语言UML面向对象的分析与设计(OOA&D)方法的发展在80年代末至90年代中出现了一个高潮,UML是这个高潮的产物。

它不仅统一了Booch、Rumbaugh和Jacobson的表示方法,而且对其作了进一步的发展,并最终统一为大众所接受的标准建模语言。

面向对象技术和UML的发展过程可用下图来表示,标准建模语言的出现是其重要成果。

在美国,截止1996年10月,UML获得了工业界、科技界和应用界的广泛支持,已有700多个公司表示支持采用UML作为建模语言。

1996年底,UML已稳占面向对象技术市场的85%,成为可视化建模语言事实上的工业标准。

1997年11月17日,OMG 采纳UML 1.1作为基于面向对象技术的标准建模语言。

UML代表了面向对象方法的软件开发技术的发展方向,具有巨大的市场前景,也具有重大的经济价值和国防价值。

图1 UML的发展历程UML 1.0 Team二 UML语言的特征∙不是一种可视化的程序设计语言，而是一种可视化的建模语言。

∙是一种建模语言规格说明，是面向对象分析与设计的一种标准表示。

∙不是过程，也不是方法，但允许任何一种过程和方法使用它。

三 UML语言的目标∙易于使用，表达能力强，进行可视化建模。

∙与具体的实现无关，可应用于任何语言平台和工具平台；∙与具体的过程无关，可应用于任何软件开发过程；∙简单并且可扩展，具有扩展和专有化机制，便于扩展，无需对核心概念进行修改；∙为面向对象的设计与开发中涌现出的高级概念（如协作、框架、模式和组件）提供支持，强调在软件开发中，对架构、框架、模式和组件的重用；∙与最好的软件工程实践经验集成；∙可升级，具有广阔的适用性和可用性；∙有利于面向对象工具的市场增长。

四 UML语言概述由视图view，图diagram，模型元素model element和通用机制general mechanism等几个部分组成∙视图是表达系统的某一方面特征的UML建模元素的子集，由多个图构成，是在某一个抽象层上，对系统的抽象表示。

《大型软件系统分析与设计》课程实验指导书主撰人：查大元主审人：王颖江西财经大学软件与通讯学院二○一六年三月前言《大型软件系统分析与设计》是软件工程卓越班课程体系中的重要组成部分，课程的掌握程度是大学生进入企业从事软件分析与设计的主要技术标志，实验课是提高软件分析与设计的主要技术手段。

本课程的主要任务是使学生全面而系统地掌握大型软件系统分析与设计的基本工作原理、原则和方法，为今后从事信息系统开发与研究奠定良好的理论基础。

该课程围绕着信息系统开发的整个过程，首先系统地介绍信息、系统、信息系统的基本概念、基本特征，然后重点介绍信息系统规划、分析、设计、实施、测试、试运行及运行管理等各项开发阶段的工作原则、步骤和方法，最后结合现实开发需求介绍原型法、面向对象方法的基本概念。

本课程是软件工程专业卓越班的主干课程之一。

本课程是一门融软件工程、计算机语言、UML工具等计算机软件为一体的实践型学科，因此要求学生必须熟练掌握软件分析与设计及其实务的基本原理。

为结合理论课程教学的需要，设置32课时的实验机时。

通过本课程实验，使学生在实际的案例中完成大型软件系统分析与系统设计中的主要步骤，并了解信息系统开发的有关应用软件，加深对大型软件系统分析与设计课程基础理论、基本知识的理解，提高分析和解决问题的能力，使学生在实践中熟悉大型软件系统分析与设计的规范和提高团队协作能力，为后继的毕业设计和未来的科学研究及软件开发的实际工作打下良好的基础。

目录第一部份绪论 (4)一、本课程实验的作用与任务 (4)二、本课程实验的基础知识 (5)三、本课程实验教学项目及其教学要求 (7)第二部份基本实验指导 (8)实验一设计和开发工具的安装与使用 (8)一、实验目的 (8)二、实验内容与步骤 (8)三、实验资料 (8)四、实验注意事项 (9)实验二系统需求分析和设计 (11)一、实验目的 (11)二、实验内容与步骤 (11)三、实验资料 (12)四、实验注意事项 (16)一、实验目的 (18)二、实验内容与步骤 (18)三、实验资料 (18)四、实验注意事项 (20)实验四用面向对象方法进行系统分析和设计 (21)一、实验目的 (21)二、实验内容与步骤 (21)三、实验资料 (21)四、实验注意事项 (21)实验五各小组软件项目分析与设计 (22)一、实验目的 (22)二、实验内容与步骤 (22)三、实验资料 (22)四、实验注意事项 (22)第一部份绪论本指导书是根据《大型软件系统分析与设计》课程实验教学大纲编写的，适用于软件工程和计算机科学专业。

UML建模学生选课系统(类图+对象图+用例图+部署图)-课程设计UML建模学生选课系统(类图+对象图+组件图+部署图)录1．项目简介 31.1. 学生选课系统 31.2. 项目主题 31.3. 设计思路 31.4. 项目目的 32. 小组成员 42.1. 小组成员简介 43. 需求分析和设计过程 53.1. 需求分析 53.2. 技术支持 53.3. 设计过程 64. 本次课程设计小结 85.附录 95.1 用例图 95.2 活动图 105.3 状态图 135.4 顺序图 145.5 协作图 195.6 类图 225.7 对象图 235.8 组件图 245.9 部署图 245.10 产考资料 251．项目简介1.1. 学生选课系统随着学校教学管理的网络化，为了简化在校学生选课的复杂程序，为了便捷的管理教学教务，学生选课系统成为了现在高校教学中必不可少的一个部分。

由于，目前高校多采用学分制，学生在一定范围内可以选择自己喜欢的和学需要的学科进行学习和研究，使得高校更好的进行学生的个性教育，同时这也加重了教学教务中工作负担。

此外，我国高校进行扩招，在校学生越来越多，使学校的教学资源紧张，管理教职人员和课程安排更加复杂。

所以，学校推行学生选课系统势在必行。

1.2. 项目主题为了满足在校大学生人数的不断增加，从而对教务系统的数据量的需要。

本系统包括了学生上网选课和教师发布课程两个方面进行设计，基本实现了学生的信息查询、选课功能，教师发布课程的功能，另外也解决了管理员的管理权限问题。

1.3. 设计思路1. 利用UML和Rational Rose工具对系统进行建模 ;2. 进行需求分析，从而绘制系统的用例图、活动图和时序图 ;3. 根据用例模型，进行架构建模，绘制系统的状态图，类图和交互图 ;4. 绘制系统中重要功能的对象图 ;5. 绘制系统的组件图和部署图 ;6. 对所完成的模型进行正向工程，创建系统的主要程序框架;1.4. 项目目的1. 理解UML语言的概念、结构、语义、表示方法以及UML的便捷；2. 掌握UML建模工具Rational Rose的使用方法；3. 通过学生选课系统，熟练地使用Rose工具；2. 小组成员2.1. 小组成员简介李诺进行需求分析，从而绘制系统的用例图、活动图和时序图。