Основы объектно-ориентированного проектирования

Тема реферата по дисциплине «Проектирование интеллектуальных систем» «Основы объектно-ориентированного проектирования».

Целью изучения дисциплины является подготовка специалистов в области автоматизации сложноформализуемых задач. Задачей изучения дисциплины является приобретение знаний о фундаментальных алгоритмах, применяемых при построении систем искусственного интеллекта, а также методов разработки программных приложений, реализующих эти системы.

Принципиальное отличие интеллектуальных систем от любых других систем автоматизации заключается в наличии базы знаний о предметной среде, в которой решается задача. Неинтеллектуальная система при отсутствии каких-либо входных данных прекращает решение задачи, интеллектуальная же система недостающие данные извлекает из базы знаний и решение выполняет.

По А.Н. Колмогорову, любая материальная система, с которой можно достаточно долго обсуждать проблемы науки, литературы и искусства, обладает интеллектом. Такое определение показывает, что данная дисциплина находится во взаимосвязи практически со всеми учебными дисциплинами. Тем не менее, следует подчеркнуть связи со следующими дисциплинами: «Программирование», «Математический анализ», «Линейная алгебра и аналитическая геометрия», «Дискретная математика», «Логическое программирование», «Экспертные системы», «Интерфейсы интеллектуальных систем».

1. Понятие о классах и объектах

Проникновение классов и объектов в программирование произошло на основе известных принципов классификации, применяемых в различных отраслях науки – зоологии, биологии, химии и т.д. Со школьной скамьи известна систематизация живых организмов, предложенная К. Линнеем. Основой распределения животных по видам, подвидам, группам является наличие ряда общих особенностей. Например, общей чертой всех животных, относимых к млекопитающим, является кормление детенышей молоком; для членистоногих характерна общая черта строения конечностей и т.д. Следует, подчеркнуть отличие между видом и представителем вида: вид – один, представителей (экземпляров) вида – множество.

Таким образом, основным принципом отнесения какого-либо предмета реального мира к тому или иному классу является следующий: есть или нет у этого предмета характеристика (или совокупность характеристик), такая же, как и у остальных предметов, входящих в класс. Например, изображенные на рисунке 2 объекты могут быть отнесены к классу компьютеров, если они позволяют вводить описания, выполнять и отображать результаты некоторых последовательностей действий. На рисунке 2 представлены четыре экземпляра класса (понятия) «компьютер». Рисунок 2 отображает также и другую особенность – классы могут содержать в качестве составных частей другие классы. Используя информацию рисунка, можно выделить класс «Клавиатура», класс «Дисплей», класс «Системный блок».

Термин «общая черта», использованный при определении понятия «класс», предполагает наличие у предметов реального мира не только одинакового набора характеристик, но и одинакового поведения в одинаковых ситуациях. Таким образом, определение класса должно включать определение характеристики (совокупности характеристик), общей для всех представителей класса, и описаний действий, выполняемых любым представителем класса в различных ситуациях.

Объекты реального или виртуального мира находятся во взаимосвязях друг с другом. Связи могут воплощаться в виде реального объекта, как, например, соединительные кабели между клавиатурой и системным блоком, между дисплеем и системным блоком и т.д. Связи могут иметь духовную природу (например, брак между людьми) и оформляться документами. Очевидно, что при программой реализации связи между классами самый простой способ «документальный», т.е. когда одной из характеристик класса будет ссылка на класс (классы), связанный с данным.

Класс – это абстракция множества предметов реального мира, которые соответствуют следующим требованиям:

- все предметы в этом множестве – объекты (экземпляры) – имеют один и тот же набор характеристик(атрибутов) (значения характеристик могут быть разными);

- все объекты подчинены и согласовываются с одним и тем же набором правил и линий поведения;

- между объектами одного класса нет связей.

Каждый класс должен иметь уникальное и значимое имя.

Атрибут – это характеристика, которой обладают все объекты (экземпляры) класса. Каждый атрибут обеспечивается именем, уникальным в пределах класса.

Операция (метод) – это процедура (или функция), задающая последовательность действий любого представителя класса в некоторой ситуации.

2. Унифицированный язык моделирования

История развития унифицированного языка моделирования – UnifiedModelingLanguage (UML), – берет начало с октября 1994 года, когда Гради Буч и Джеймс Румбах из RationalSoftwareCorporation начали работу по унификации методов Booch и ObjectModelingTechnique (ОМТ). Хотя сами по себе эти методы были достаточно популярны, совместная работа была направлена на изучение всех известных объектно-ориентированных методов с целью объединения их достоинств. При этом Г. Буч и Дж. Румбах сосредоточили усилия на полной унификации результатов своей работы.

Компания RationalSoftware вместе с несколькими организациями, изъявившими желание выделить ресурсы для разработки строгого определения версии 1.0 языка UML, учредила консорциум партнеров UML, в который первоначально вошли такие