Transcript Daten- und Ablaufmodellierung

Daten- und Ablaufmodellierung
IT 10
1. Grundlagen
Modell
System
Hierarchische Modellierung
Objektorientierte Modellierung
Algorithmische Modellierung
Datenorientierte Modellierung
Funktionale Modellierung
Zustandsorientierte (Dynamische) Modellierung
2. Phasen der Modellierung
3. Praktische Beispiele
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
IT 10
Was ist ein Modell?
Stefan
Wiedemann
Grundlagen
Daten- und Ablaufmodellierung
Grundlagen - Modell
IT 10
Was ist ein Modell?
Beispiele
• Abbild eines vorhandenen Gebildes (ein Automodell, ein Modell
einer Volkswirtschaft)
• Gedankliches Vorbild für ein zu schaffendes Gebilde (Modell für
ein geplantes Gebäude, Musterbrief)
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Grundlagen - Modell
IT 10
Was ist ein Modell?
Beispiele
• Modell eines physikalischen Phänomens
• Gegenstand einer künstlerischen Abbildung (Person oder Sache)
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
IT 10
Grundlagen - Modell
Wozu brauchen wir überhaupt Modelle?
• zum Verständnis eines Gebildes
• um über ein Gebilde kommunizieren zu können
• als gedankliches Hilfsmittel zum Gestalten, Bewerten oder
Kritisieren
• für ein geplantes Gebilde
• zur Durchführung von Experimenten, die am Original nicht
durchgeführt werden sollen, können oder dürfen
• Aufstellen oder Prüfen von Hypothesen über beobachtete
oder postulierte Phänomene
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
IT 10
Wozu brauchen wir überhaupt Modelle?
Modelle sind insbesondere dann notwendig,
wenn das modellierte Original
• nicht beobachtbar ist
• zu groß oder zu klein ist
• zu komplex ist
• nicht zur Verfügung steht
• noch nicht existiert
oder wenn die Arbeit am Original
• zu gefährlich,
• zu teuer,
• verboten,
• nicht möglich ist.
Stefan
Wiedemann
Grundlagen - Modell
Daten- und Ablaufmodellierung
Grundlagen - Modell
IT 10
Modellbegriff
Wissenschaftlicher Modellbegriff:
Modelle sind Abbildungen und Konstruktionen der Realität
Definition
Bei einem Modell handelt es sich um eine vereinfachte
Beschreibung eines realen, geplanten oder eines gedachten
Systems. Das Modell beinhaltet nur Teile des Originals.
Unwichtige
Informationen
werden
weggelassen,
um
entscheidende Merkmale besser herauszustellen (Reduktion).
Unter Modellierung versteht man das Erstellen des Abbildes
eines gedachten, geplanten oder eines realen Objekts bzw.
eines Systems.
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Grundlagen - System
IT 10
Was ist ein System?
Beispiele
Auto, Computer, Fußpumpe, Eisenbahn, Gleissystem der
Deutschen Bahn, Sternen oder Planetensystem,
Währungssystem, Zahlensystem …
Definition
Unter einem System versteht man die Gesamtheit von
Gegenständen (Systemkomponenten), die in Beziehung bzw.
Wechselwirkung zueinander stehen.
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Grundlagen – Ziele
IT 10
Ziele und Gefahren
Ziel eines Modells ist
• Analyse eines Systems unter festen Randbedingungen
• Analyse eines Systems bei der Eingabe von
unterschiedlichen Szenarien (Parameter)
• Optimierung eines bestehenden Modells (zeitliches
Verhalten, Ressourcennutzung, ...)
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Grundlagen – Gefahr
IT 10
Ziele und Gefahren
Gefahren bei der Modellbildung und Simulation
• Vereinfachungsfehler
• Verfahrensfehler bei der Auswahl und Anwendung eines
Rechenverfahrens
• Rechenfehler Rundungsfehler, endliche Speicherkapazität
• Interpretationsfehler beim Schließen vom errechneten
zukünftigen Modellzustand auf den realen zukünftigen
Systemzustand,
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Grundlagen - Gefahr
IT 10
Ziele und Gefahren
Gefahren bei der Modellbildung und Simulation
Das Erzeugen eines Modells ist keine wertfreie Tätigkeit. Der
Erzeuger eines Modells kann die Sichtweise des Betrachters in eine
von ihm gewollte Richtung lenken!
Bsp.: Ergebnis einer Bürgermeisterwahl
Stefan
Wiedemann
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Hierarchische Modelle
Stefan
Wiedemann
Modellarten
Daten- und Ablaufmodellierung
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Hierarchische Modelle
Stefan
Wiedemann
Modellarten
Daten- und Ablaufmodellierung
IT 10
Hierarchische Modelle
Stefan
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Modellarten
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IT 10
Hierarchische Modelle
Stefan
Wiedemann
Modellarten
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IT 10
Konzepte und Sichten (1)
Konzepte und Sichten zur Problemlösung
Objektorientiertes Modell
Jedes Modell und jedes modellierte Original wird als
Menge von Objekten mit Attributen und Methoden
(Operationen) beschrieben.
Dabei gehört jedes Objekt einer bestimmten Klasse
an. Die Methoden sind in der Regel die Folgen von
bestimmten Ereignissen.
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Konzepte und Sichten (1)
IT 10
Objektorientiertes Modell
Begriffe
• Ein Objekt (Exemplar, Instanz) ist ein individuelles Exemplar von
Dingen, Personen oder Begriffen. Es besitzt eine Objektidentität.
• Klassen fassen Objekte mit gleichen Attributen und Methoden zusammen.
• Attribute (Eigenschaften) beschreiben die Merkmale eines Objekts. Die aktuellen
Werte, die ein Objekt gerade besitzt heißen Attributwerte (Eigenschaftswerte).
• Methoden (Operationen) beschreiben das Verhalten eines Objekts, d.h. die
Dienstleistungen, die es seiner Umwelt oder sich selbst zur Verfügung stellt.
Methoden kommunizieren mit der Umwelt über Ein-/Ausgabeparameter.
Durch Operationen lassen sich die Attributwerte eines Objekts ändern.
• Durch Botschaften (Ereignisse) kommunizieren Objekte und Klassen
untereinander.
• Durch die Vererbung werden Attribute und Methoden an alle Unterklassen einer
Oberklasse weitergegeben
Stefan
Wiedemann
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IT 10
Objektorientiertes Modell
Syntax und Semantik
Stefan
Wiedemann
Konzepte und Sichten (1)
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Konzepte und Sichten (1)
IT 10
Objektorientiertes Modell
Ein Objekt (Exemplar, Instanz) ist ein individuelles Exemplar von
Dingen, Personen oder Begriffen. Es besitzt eine Objektidentität.
Klasse: PKW
INSTANZ
(Exemplar)
Objekt (Instanz aus der Klasse PKW)
 Porsche
Eigenschaft (Attribut)
Attributwert:
 Farbe:
gold
Stefan
Wiedemann
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Konzepte und Sichten (1)
IT 10
Objektorientiertes Modell
Schreibweise als Objektdiagramm:
Name: Porsche
Farbe: gold
Schiebedach: falsch
Leistung: 340 PS
beschleunigen(5 m/s²)
tanken(70 l)
Stefan
Wiedemann
Objektname
Attribute
Methoden
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Objektorientiertes Modell
Stefan
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Konzepte und Sichten (1)
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Objektorientiertes Modell
(Punktnotation)
Stefan
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Konzepte und Sichten (1)
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Objektorientiertes Modell
Stefan
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Konzepte und Sichten (1)
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Objektorientiertes Modell
Stefan
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Konzepte und Sichten (1)
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Konzepte und Sichten (1)
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Objektorientiertes Modell
Klassendiagramm mit UML (Unified Modelling Language)
Sprache und Notation zur Spezifikation, Konstruktion, Visualisierung und
Dokumentation von Modellen für Softwaresysteme.
Stefan
Wiedemann
Die Pfeilspitze steht für eine Vererbung zwischen
zwei Klassen. Vererbung bedeutet, dass bei
Änderungen von Attributwerten in der oberen
Klasse, von der der Pfeil ausgeht, diese Werte auf
die untere Klasse, auf die der Pfeil zeigt,
weitergegeben werden.
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Objektorientiertes Modell
Stefan
Wiedemann
Konzepte und Sichten (1)
Daten- und Ablaufmodellierung
Konzepte und Sichten (1)
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Objektorientiertes Modell
Hierarchische Modelle
als Klassendiagramm
Die Attribute und Methoden der einzelnen Klassen werden
hier weggelassen, da sie für den Zweck, der mit diesem
Modell verfolgt wird, unerheblich sind.
Stefan
Wiedemann
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Konzepte und Sichten (1)
IT 10
Objektorientiertes Modell
Beispiele bei einem Textverarbeitungssystem
Objekt
Attribut
Attributswert
Stefan
Wiedemann
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Konzepte und Sichten (1)
IT 10
Objektorientiertes Modell
Beispiele bei einem Textverarbeitungssystem
Beispiel:
Objekt
Absatz
Attribut
Ausrichtung
Attributwert Linksbündig
Ereignis
Mausklick
(Botschaft)
Methode
(Operation)
Stefan
Wiedemann
Markieren()
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Konzepte und Sichten (1)
IT 10
Objektorientiertes Modell
Objekte / Attribute / Methoden in der Tva
Stefan
Wiedemann
Klasse/Objekt Attribute/Eigenschaften
Methoden/Operationen
ZEICHEN
Schriftart
Schriftschnitt
Farbe
Unterstreichung ....
Markieren()
Kopieren()
Einfügen()
setzeSchriftart() ...
ABSATZ
Ausrichtung
Einzug_links, Einzug_rechts
Abstand_davor, Abstand_nach
Zeilenabstand
Tabstopps
Rahmen ...
Markieren()
Kopieren()
Einfügen()
setzeAusrichtung(zentriert)
setzeEinzug_links(1,2 cm)
setzeZeilenabstand(12 pt) ...
ABSCHNITT/
SEITE
Papierformat
Seitenrand_oben, Seitenrand_rechts
Kopfzeile, Fußzeile
Spaltenzahl...
setzePapierformat(A4)
setzeSeitenrand_rechts(2 cm)
Drucken()
Seitenansicht()
Daten- und Ablaufmodellierung
Konzepte und Sichten (1)
IT 10
Objektorientiertes Modell
Objektorientierung in anderen Anwendungen
Objekt
Rechteck
Attribute
Füllung
Rahmenlinie
etc. ...
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Konzepte und Sichten (2)
IT 10
Algorithmisches Problemlösen
Beispiel:
Es soll gezeigt werden, dass jede beliebige Ausgangszahl
durch wiederholte Anwendung des folgenden Algorithmus zur
Zahl 123 wird:
Aus der ursprünglichen Zahl wird eine neue Zahl gebildet, bei
der an erster Stelle die Anzahl der geraden Ziffern, an zweiter
Stelle die Anzahl der ungeraden Ziffern und an dritter Stelle
die Gesamtzahl der Ziffern dieser ursprünglichen Zahl steht.
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Konzepte und Sichten (2)
IT 10
Algorithmisches Problemlösen
Struktogramm
Stefan
Wiedemann
Datenflussdiagramm
Daten- und Ablaufmodellierung
Konzepte und Sichten (2)
IT 10
Algorithmisches Problemlösen
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Konzepte und Sichten (2)
IT 10
Algorithmisches Problemlösen
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Konzepte und Sichten (2)
IT 10
Algorithmisches Problemlösen
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Konzepte und Sichten (3)
IT 10
Datenorientiertes Modell (ER-Modell)
Miniwelt Schule
Stefan
Wiedemann
Lehrer
Klasse
Objektmenge
(Entitäten)
Objektmenge
(Entitäten)
Daten- und Ablaufmodellierung
Konzepte und Sichten (3)
IT 10
Datenorientiertes Modell (ER-Modell)
Miniwelt Schule
Lehrer
Objektmenge
Stefan
Wiedemann
m
unterrichtet
Beziehung
n
Klasse
Objektmenge
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Konzepte und Sichten (3)
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Datenorientiertes Modell (ER-Modell)
Miniwelt Schule
Attribute
Nachname
Vorname
Amtsbezeichnung
Lehrer
LNr
Stefan
Wiedemann
m
Fächerkombination
Kl_bezeichnung
unterrichtet
n
Ausbildungsrichtung
Klasse
Klassenleiter
Klassensprecher
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Konzepte und Sichten (3)
IT 10
Datenorientiertes Modell (ER-Modell)
Miniwelt Bahnhof
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Konzepte und Sichten (4)
IT 10
Das funktionale Modell
Die Datenflüsse zwischen den Komponenten eines Systems werden in
einem Funktionsdiagramm dargestellt:
Funktion eines
Einzelplatzrechners
informationsverarbeitende
Prozesse
 Ellipsen
Dauerhafte
Datenobjekte
 Zylinder
Ein- bzw.
Ausgabegeräte
 Rechtecke
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Konzepte und Sichten (4)
IT 10
Das funktionale Modell
Funktionsdiagramm
Stefan
Wiedemann
Flussdiagramm
Daten- und Ablaufmodellierung
Konzepte und Sichten (5)
IT 10
Das dynamische Modell
Aktivitätsdiagramm
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Konzepte und Sichten (5)
IT 10
Das dynamische Modell
Aktivitätsdiagramm
Aktivitäten
Stefan
Wiedemann
Aktivitäten führen von einem Zustand zu einem anderen. Deshalb nennt man
diese Diagrammart auch Zustandsübergangsdiagramm.
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IT 10
Das dynamische Modell
Aktivitätsdiagramm
Stefan
Wiedemann
Konzepte und Sichten (5)
Daten- und Ablaufmodellierung
IT 10
Das dynamische Modell
Seitenablaufdiagramm
Stefan
Wiedemann
Konzepte und Sichten (5)
Daten- und Ablaufmodellierung
Konzepte und Sichten (5)
IT 10
Das dynamische Modell
Simulation möglich mittels
 Tabellenkalkulation
 VBA Programm
 Interaktive Web-Seite
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Phasen der Modellierung
IT 10
1. Analyse
Analyse
Soll ein Modell für einen
Datenverarbeitungsvorgang erstellt werden, so
ist erst zu klären, welche Objekte an dem
Vorgang beteiligt sind. Eine Präsentation setzt
sich beispielsweise aus Textobjekten, Grafiken,
Tabellen, Videos und Audios zusammen, wobei
jedes Objekt durch seine Merkmale
gekennzeichnet ist. Bei der Analyse steht also
das „Was?“ im Vordergrund.
In der ersten Phase der Modellierung werden
demnach Sachverhalte analysiert, indem man
Objekte und Attribute festlegt, danach ordnet
man die Objekte den Klassen zu.
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Phasen der Modellierung
IT 10
2. Entwurf
Entwurf
Im Entwurf wird das „Wie?“ erkundet.
Die Beziehungen zwischen den
Objekten werden erkundet,
Methoden herausgestellt und
Ereignisse erfasst.
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
Phasen der Modellierung
IT 10
3. Implementierung
Implementierung
Stefan
Wiedemann
Unter Implementierung (implementieren:
einführen, einbauen) versteht man den
Arbeitsvorgang, durch den eine Komponente
mittels gegebener Bausteine realisiert wird.
Bei der Umsetzung des Modells in einer
EDV-Anwendung wird das Modell jetzt in
einer Programmierumgebung umgesetzt.
Das Ergebnis ist eine ausführbare
Anwendung. Neben den Sachverhalten
müssen also jetzt auch die Abläufe erfasst
werden.
Daten- und Ablaufmodellierung
Phasen der Modellierung
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4. Realisierung
Realisierung
Die Phase der Realisierung
umfasst alle Aktivitäten beim
Fertigstellen, Testen und
Dokumentieren der EDVAnwendung, um eine spätere
Wartung zu ermöglichen.
Ergebnis der Testphase ist ein
fertiges Produkt.
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
IT 10
3. Praktische Beispiele für Ablaufmodellierung
Das Resteverfahren
Stefan
Wiedemann
Beispiele
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3. Praktische Beispiele für Ablaufmodellierung
Das Iterationsverfahren nach Heron
Stefan
Wiedemann
Beispiele
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3. Praktische Beispiele für Ablaufmodellierung
Der Getränkeautomat
Stefan
Wiedemann
Beispiele
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IT 10
Beispiele
3. Praktische Beispiele für Ablaufmodellierung
Datenbank Wandertag
VName
RaumNr
Ort
Name
Klassenleiter
Straße
Stockw
GebDat
PLZ
Schüler
Würste
Telefon
Brezen
Stefan
Wiedemann
n
Semmeln
besucht
1
Klassen
Klasse
Ziel
Anfang
Ende
Daten- und Ablaufmodellierung
Übersicht
IT 10
Modelle
 Hierarchisches Modell
 Objektorientiertes Modell
 Algorithmisches Modell
 Datenorientiertes Modell
 Dynamisches Modell
 Funktionales Modell
Diagramme  Objektdiagramm
 Klassendiagramm
 Aktivitätsdiagramm
 Funktionales (Funktions-) Diagramm
 Flussdiagramm
Stefan
Wiedemann
Daten- und Ablaufmodellierung
IT 10
Stefan
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