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研究生:廖漢君
研究生(外文):Han-Chun Liao
論文名稱:UML:類別圖轉換至物件關聯模式之研究
論文名稱(外文):UML: A Study for Transforming Class Diagram to Object-Relational Model
指導教授:吳仁和吳仁和引用關係
指導教授(外文):Jen-Her Wu
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:資訊管理學系研究所
學門:電算機學門
學類:電算機一般學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:131
中文關鍵詞:統一塑模語言類別圖物件關聯模式擴充式實體關係圖
外文關鍵詞:class diagramUMLEERDobject-relational model
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物件導向技術是繼結構化技術後,系統開發上的另一新思維典範,它已成為軟體工程領域的熱門議題之一。1997年統一塑模語言(Unified Modeling Language, UML)通過物件管理組織(OMG)的認可成為物件導向分析與設計的標準,並廣為業界採用。雖然UML已成為業界標準的物件導向軟體塑模語言,但是UML沒有提出將類別圖實作至後端資料庫管理系統的具體塑模原則與步驟。
本研究的目的在提出將UML類別圖轉換為物件關聯模式的具體塑模原則與步驟,該轉換方法包括類別的靜態結構轉換與動態行為轉換,並以汽車銷售管理雛形系統之個案實作,來展示塑模方法或原則之可行性。此研究成果對於使用UML塑模系統時有關與資料庫連結的方法提供具體的參考原則,並可因此加速資訊系統的開發。
After well-known structured technology, object-oriented technology has become another paradigm of system development and a hot topic in the field of software engineering. The Unified Modeling Language (UML) has become a standard means for the analysis and design of object-oriented after it passed the certification of the Object Management Group (OMG) in 1997, and it was widely used in many industries. Although it becomes a standard of object-oriented modeling language, UML hasn’t provided principles or guidelines for mapping classes to tables.
The purpose of this study is to investigate the guidelines for transforming UML class diagram to object-relational model. The transferring methods include both static structure transfer and dynamic behavior transfer. An example of automobile ordering system is used to illustrate the guideline and application. With these guidelines, analysts can easily use the UML class diagram to express database designing and thereby improve the efficiency and effectiveness of UML modeling.
目錄
第壹章、緒論………………………………………………………………………1
第一節、研究背景…………………………………………………………………1
第二節、研究動機…………………………………………………………………3
第三節、研究目的…………………………………………………………………5
第四節、研究範圍與限制…………………………………………………………6
第五節、研究方法與步驟…………………………………………………………6
第六節、論文架構…………………………………………………………………7
第貳章、文獻探討…………………………………………………………………9
第一節、統一塑模語言介紹………………………………………………………9
一、UML的圖形……………………………………………………………………10
二、UML塑模軟體系統的五個連鎖觀點…………………………………………11
三、物件導向塑模活動及塑模工具.……………………………………………14
四、類別圖的使用方式.…………………………………………………………14
第二節、類別圖.…………………………………………………………………16
一、類別圖的介紹.………………………………………………………………16
二、類別圖的元件.………………………………………………………………18
三、類別間的關係.………………………………………………………………22
相依關係(Dependency).…………………………………………………23
一般化關係(Generalization).…………………………………………24
關聯關係(Association)…………………………………………………26
實現關係(Realization)…………………………………………………34
第三節、擴充式實體關係圖.……………………………………………………35
一、實體關係模式.………………………………………………………………35
二、擴充式實體關係模式.………………………………………………………37
三、將EER模式對映為關聯式資料庫資料表格的演算法………………………42
第四節、類別圖與擴充式實體關係圖的比較.…………………………………44
一、類別(Class)與實體(Entity)結構的比較……………………………45
二、類別圖與EERD的比較.………………………………………………………45
第五節、UML的資料塑模…………………………………………………………46
一、UML類別圖的邏輯資料庫綱要塑模…………………………………………46
二、UML類別圖轉換的方式………………………………………………………47
三、關於類別圖轉換為資料庫的文獻或研究報告.……………………………48
第六節、物件關聯式資料庫.……………………………………………………50
一、物件關聯式資料庫的定義.…………………………………………………51
二、物件關聯式資料庫範例.……………………………………………………52
三、SQL3標準.……………………………………………………………………54
第參章、類別圖轉換至物件關聯模式的方法.…………………………………58
第一節、EER模式資料塑模與UML資料塑模的比較.……………………………58
第二節、類別圖轉換的方法論.…………………………………………………65
第三節、類別的靜態結構轉換.…………………………………………………66
一、將標記為永存的類別對映為資料表格.……………………………………68
二、將類別的屬性對映為資料表格的欄位.……………………………………69
三、將組成關係對映成為整體及部份的資料表格.……………………………71
四、將聚集和關聯關係對映成資料表格.………………………………………73
一對一(One-to-One)關係的對映.………………………………………75
一對多(One-to-Many)關係的對映………………………………………76
多對多(Many-to-Many)關係的對映.……………………………………77
五、將關聯類別對映為交叉資料表格.…………………………………………79
六、將指定的關聯對映為交叉資料表格.………………………………………81
七、將繼承關係對映為資料表格.………………………………………………83
第四節、類別的動態行為轉換.…………………………………………………86
一、類別圖操作的轉換.…………………………………………………………86
二、互動圖的轉換.………………………………………………………………88
三、活動圖的轉換.………………………………………………………………92
四、狀態圖轉換成觸發程序或預儲程序.………………………………………94
第肆章、應用個案-汽車銷售管理系統………………………………………100
第一節、使用者需求描述………………………………………………………100
一、個案背景描述………………………………………………………………100
二、企業資訊化目標……………………………………………………………100
三、使用者需求描述……………………………………………………………101
第二節、汽車銷售管理系統類別圖……………………………………………102
一、類別與屬性…………………………………………………………………102
二、類別間的關係………………………………………………………………103
第三節、個案系統靜態結構轉換之結果………………………………………107
一、轉換前的準備………………………………………………………………107
二、類別圖轉換的實施步驟……………………………………………………108
三、完整的轉換結果……………………………………………………………117
四、Master/Detail結構的處理方式.…………………………………………121
第四節、個案系統動態行為轉換之結果………………………………………123
一、操作描述……………………………………………………………………123
二、程式碼………………………………………………………………………124
第伍章、結論與未來研究方向…………………………………………………125
第一節、研究成果………………………………………………………………125
第二節、研究貢獻………………………………………………………………125
第三節、未來研究方向…………………………………………………………126
參考文獻…………………………………………………………………………128
圖目錄
圖1-1、研究流程…………………………………………………………………7
圖2-1、五個連鎖觀點的軟體系統架構…………………………………………13
圖2-2、物件導向塑模活動及塑模工具…………………………………………16
圖2-3、票務管理系統的類別圖範例……………………………………………18
圖2-4、觀眾類別…………………………………………………………………19
圖2-5、類別相依關係圖…………………………………………………………23
圖2-6、類別一般化關係圖………………………………………………………25
圖2-7、多重繼承…………………………………………………………………26
圖2-8、關聯的命名………………………………………………………………27
圖2-9、關聯的角色………………………………………………………………28
圖2-10、關聯的多重性.…………………………………………………………28
圖2-11、關聯的共用聚集(左)和組成(右).………………………………30
圖2-12、組成的強烈擁有性(SO).……………………………………………30
圖2-13、關聯的方向.……………………………………………………………31
圖2-14、關聯的可見度.…………………………………………………………32
圖2-15、關聯的指定.……………………………………………………………33
圖2-16、關聯的介面限定元.……………………………………………………33
圖2-17、關聯類別.………………………………………………………………34
圖2-18、實現化關係.……………………………………………………………35
圖2-19、訂單系統實體關係圖範例.……………………………………………37
圖2-20、特殊化的範例.…………………………………………………………39
圖2-21、重疊(Overlap)子類別的特殊化……………………………………39
圖2-22、一般化的範例.…………………………………………………………40
圖2-23、對員工的屬性-工作型態的屬性定義特殊化.………………………42
圖2-24、學生選課ER圖.…………………………………………………………53
圖2-25、關聯式學生註冊資料庫.………………………………………………53
圖2-26、物件關聯式學生註冊資料庫.…………………………………………54
圖3-1、EER模式與UML模式資料塑模的程序比較………………………………60
圖3-2、(第一種轉換途徑)類別圖轉換至EERD的方法………………………64
圖3-3、(第二種轉換途徑)UML轉換ORDBMS的方法.…………………………66
圖3-4、永存的類別(A)、短暫的類別(B)、與介面類別(C).…………………67
圖3-5、語意重覆的問題…………………………………………………………68
圖3-6、類別對映至資料表格……………………………………………………69
圖3-7、屬性對映至資料表格的欄位……………………………………………70
圖3-8、使用者自定型態的領域欄位……………………………………………71
圖3-9、組成關係的對映…………………………………………………………73
圖3-10、聚集和關聯對映資料表格的比較.……………………………………74
圖3-11、一對一聚集和關聯關係的對映.………………………………………76
圖3-12、一對多聚集和關聯關係的對映.………………………………………77
圖3-13、多對多關聯對映為交叉資料表格.……………………………………79
圖3-14、關聯類別對映為交叉資料表格.………………………………………81
圖3-15、指定的關聯對映為交叉資料表格.……………………………………83
圖3-16、繼承關係對映為新資料表格.…………………………………………85
圖3-17、銷售的現金交易類別圖.………………………………………………87
圖3-18、新增採購項目使用個案循序圖.………………………………………89
圖3-19、計算採購總金額之活動圖.……………………………………………93
圖3-20、訂單處理的狀態圖.……………………………………………………95
圖4-1、汽車銷售系統類別圖……………………………………………………106
圖4-2、訂單與訂單明細之關係…………………………………………………123
表目錄
表2-1、UML的九種圖形說明.……………………………………………………10
表2-2、UML系統塑模觀點使用圖形及適用對象表.……………………………13
表2-3、學者對類別圖使用方式的看法…………………………………………15
表2-4、類別間的四種關係………………………………………………………23
表2-5、EER模式對映為資料表格綱要的演算法.………………………………42
表2-6、類別與實體結構的比較…………………………………………………45
表2-7、類別圖與EERD的比較……………………………………………………45
表2-8、UML類別圖轉換的方法.…………………………………………………48
表2-9、抽象資料型態的例子……………………………………………………56
表3-1、EER模式資料塑模與UML資料塑模的比較表……………………………61
表3-2、UML類別圖與ORDBMS資料表格的對應關係.……………………………85
表3-3、類別圖操作的程式樣板…………………………………………………87
表3-4、購物車物件之操作描述…………………………………………………90
表3-5、新增採購項目操作描述程式樣板………………………………………91
表3-6、計算採購總金額之程式樣板……………………………………………93
表3-7、訂單明細的異動庫存數量觸發程序程式樣板…………………………96
表3-8、操作轉換、對映至程式碼的步驟………………………………………97
表3-9、操作轉換至OOPL程式碼或ORDBMS SQL的差別…………………………98
表4-1、類別圖對映後的資料表格名稱…………………………………………108
表4-2、類別屬性對映後的資料表格欄位………………………………………109
表4-3、一對一關聯關係對映資料表格…………………………………………112
表4-4、一對多關聯關係對映資料表格(A).…………………………………113
表4-5、一對多關聯關係對映資料表格(B).…………………………………113
表4-6、一對多關聯關係對映資料表格(C).…………………………………114
表4-7、一對多關聯關係對映資料表格(D).…………………………………114
表4-8、一對多關聯關係對映資料表格(E).…………………………………114
表4-9、繼承關係對映為資料表格(A).………………………………………115
表4-10、繼承關係對映為資料表格(B)………………………………………116
表4-11、繼承關係對映為資料表格(C)………………………………………116
表4-12、繼承關係對映為資料表格(D)………………………………………117
表4-13、完整的轉換結果.………………………………………………………118
表4-14、使用巢狀表格的訂單SQL DDL語法……………………………………122
表4-15、計算總金額之操作描述.………………………………………………124
表4-16、計算總金額的程式碼.…………………………………………………124
中文部份:1.吳仁和、林信惠,系統分析與設計理論與實務應用,勝智文化事業有限公司,2002年。2.陳志昌編譯,UML技術手冊,美商歐萊禮股份有限公司台灣分公司,1999年。譯自UML in a Nutshell,原著Alhir, S.S.。3.陳盈志,"應用UML於軟體塑模之研究:以電腦兵棋為例",國立中山大學資訊管理研究所碩士論文,2001年。4.黃敏男,"建構物件與物件關聯資料庫工作量產生器",國立政治大學資訊管理研究所碩士論文,2000年。5.高煥堂,"系統分析師(SA)文件的標準化、視覺化、數位化-使用UML與Rose開發環境",物件導向雜誌第12期,1999年6月,pp.11-12。6.姚修慎,"物件導向資料庫系統和關聯式資料庫系統的結合",物件導向雜誌,1995年11~12月。7.李強,"設計與實現一個在關連式資料庫管理系統上的物件導向包裝層",工程科技通訊,計畫編號:NSC-84-2213-E-006-033,1995年,pp.23-24。8.張莉、周伯莊、葛科、楊順祥、王雲、周伯生,"標準塑模語言UML及其支援環境",北京航空航太大學軟體工程研究所,2000年。9.張裕益譯,Oracle8i入門手冊,美商麥格羅.希爾國際股份有限公司台灣分公司,2000年。譯自Oracle8i A Beginner’s Guide,原著Abbey, M., Abramson, I. and Corey, M., 1999。10.張瓊誼,"物件導向換資料庫系統之應用與研究",台中商專學報學報,第26期,1994年6月。11.曾守正、周韻寰編著,資料庫系統進階實務,儒林圖書,1999年。英文部份:1.Booch, G., Rumbaugh, J. and Jacobson, I., The Unified Modeling Language: User Guide. Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, 1999.2.Bennett, S., McRobb, S. and Farmer, R., Object-Oriented Systems Analysis and Design using UML, 1999.3.Cattell, R.G.G., Object Data Management: Object Oriented and Extended Relational Database System, Addison Wesley Publishing Company, Inc., 1994.4.Chen, H.H. and Ho, K.W., "Providing an Object-Relational Interface for a Relational Database", TATUNG Journal, vol.28, pp.217-226, November 1998.5.Connolly, T. and Begg, C., Database System – A Practical Approach to Design, Implementation, and Management, Second Edition, 1999.6.Dorsey , P. and Hudicka, J.R.H., Oracle8 Design Using UML Object Modeling, McGraw Hill, 1999.7.Ensor, D. and Stevenson, I., UML distilled: a brief guide to the standard object modeling language, 2nd ed., 1997.8.Eisenberg, A. and Melton, J., "Sql:1999, formerly known as sql3. SIGMOD Record", 28(1):131-138, March 1999.9.Elmasri, R. and Navathe, S.B., Fundamentals of Database System, Third Edition, 2000.10.Fowler, M. with Scott, K., UML Distilled: Applying The Standard Object Modeling Language, Reading, MA: Addison-Wesley, 1997.11.Huang, S.M., Li, S.H. and Fong, J., "Translate Relational Database Model into Extended Entity Relationship Model: A Reverse Engineering Approach", TATUNG Journal, vol.26, pp.177-186, November 1996.12.Jacobson, I., Booch, G. and Rumbaugh, J., The Unified Modeling Language for Object-Oriented Development Documentation Set Version 0.9 Addendum, 1996.13.Kruchten, P.B., Rational Software. "The 4+1 View Model of Architecture", IEEE Software, November 1995, pp.42-50.14.Kwan, I. and Li, Q., "A Hybride approach to convert relational schema to object-oriented schema", SDOS, 1999.15.M., F., Toppling the Tower of Babble DBMS. October 1996, pp.68-74.16.Muller, R.J., Database Design for Smarties – Using UML for Data Modeling, Morgan Kaufmann, 1999.17.Mok, W.Y. and Paper, D.P., "On Transformations from UML Models to Object-Relational Database", Proceedings of the 34th Hawaii International Conference on System Sciences – 2001, IEEE 2001.18.Naiburg, E.J. and Maksimchuk, R.A., UML for Database Design , Addison Wesley Publishing Company, Inc., 2002.19.OMG, UML Notation Guide, In OMG Unified Modeling Language Specification, Version 1.3, June 1999, Chapter 3.20.PC Week, "Preview, SQL database server", PC Week Magazine Vol.18, No. 14, 1999.21.Rahayu, J.W., Chang, E. and Dillon, T.S., "Implementation of object-oriented association relationships in relational databases", in:Proc. Internet. Database Engineering and Applications Symposium IDEAS’98, IEEE Computer Soc. Press, UK, 1998a.22.Rahayu, J.W., Chang, E. and Dillon, T.S., Taniar, D., SDOS, "A methodology for transforming inheritance relationships in an object-oriented conceptual model to relational tables", 2000.23.Rational Software Company, Using Data Modeler – Rational Rose 2001, 2001.24.Rumbaugh, J., Blaha M., Premerlani, W., Eddy, F. and Lorensen, W., Object- Oriented Modeling and Design, Englewood Cliffs, NJ:Prentice-Hall International, 1991.25.Stonebraker, M. and Moore, D., Object-Relational DBMSs: the Next Great Wave, Morgan Kaufmann, Los Altos, CA, 1996.26.Stoimenov, L., Mitrovic, A., Djordjevic-Kajan, S. and Mitrovic, D., "Bridging objects and relations: a mediator for an OO front-end to RDBMSs", SDOS, 1999.27.Stonebraker, M. and Brown, P., Object-Relational DBMSs: Tracking the Next Great Wave, Morgan Kaufmann Publishers, Inc., San Francisco, California, second edition, 1999.28.Teorey, T.J., Yang, D. and Fry, J.P., "A Logical Design, Methodology for Relationship Database Using the Extended Entity-Relationship Model", Computing Surveys, Vol. 18, No 2, pp.187-222, 1986.
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