系统模型目标上下文建行为建模
复杂系统的建模和分析
复杂系统的建模和分析复杂系统指的是由大量相互作用的组成部分构成的系统，其中任意一个部分的变化都可能对整个系统产生影响，并且这些作用关系是非线性的，加上系统内部和外部的不确定性，这就使得复杂系统的建模与分析变得非常困难。
为了深入了解复杂系统的运行机制和行为规律，我们需要对其进行建模和分析。
模型的建立首先要确定系统的组成部分和其之间的相互关系，这需要从实际问题中抽象出关键要素，并根据其特性进行分类和分析，以确定其在整个系统中的作用和地位。
同时，还需要考虑系统中存在的多重反馈和非线性作用，以及外部环境的各种影响。
建模过程中，常用的方法有状态空间法、方程组法、网络模型、统计模型等。
其中，状态空间法是一种基于状态变量来描述系统行为和演化规律的方法，可以有效地对非线性系统进行建模和分析。
方程组法则是将系统的各个变量表示为方程的形式，并进行求解，其适用于一些简单的线性系统。
网络模型是利用图论和网络分析方法，将系统的各个元素和相互关系表示为节点和边，并利用网络的拓扑结构来分析系统的性质和行为规律。
统计模型则是基于大量数据的统计分析方法，常用于对现象进行建模和预测。
除了建模方法外，还需要对复杂系统进行分析，以发现其内部关系、演化规律和行为特征。
其中，动力学方法是一种常用的分析方法，其基于系统的状态变量和参数，来推导系统状态的演化方程和稳态解。
另外，还有一些非线性动力学方法，如混沌理论、奇异系统分析等，对复杂系统的分析也起到了很大的作用。
总之，建模和分析是深入了解复杂系统的重要手段，其主要任务是通过对系统的关键要素和行为规律的认识，从而发现系统内部的运行机制和规律，并为进一步的优化和控制提供决策支持。
这需要采用多种方法和手段，并结合实际问题进行分析和应用，以提高对复杂系统的认识和管理能力。
系统工程学学习总结系统建模与优化的理论与实践
系统工程学学习总结系统建模与优化的理论与实践系统工程学学习总结——系统建模与优化的理论与实践系统工程学是一门综合性学科，旨在研究和解决复杂系统的设计、开发、运营和优化问题。
在系统工程学的学习过程中，系统建模与优化是一项重要内容，本文将对系统建模与优化的理论与实践进行总结。
一、系统建模系统建模是对待研究对象进行抽象和描绘的过程，旨在找出问题的本质和关键。
它能够帮助我们理解和分析系统的结构、功能和行为，并为系统的优化提供基础。
1. 功能模型功能模型是系统建模中常用的一种方法。
它通过识别和描述系统中各个部分的功能及其相互关系，帮助我们理解系统的整体功能以及子功能之间的依赖关系。
常见的功能模型包括功能流程图和功能树等。
2. 结构模型结构模型主要关注系统中各个组成部分的结构和组织关系。
通过结构模型，我们可以清晰地描述系统中各种组件、模块或对象之间的关系，从而更好地理解系统的内部结构。
常见的结构模型有层次结构图、数据流图等。
3. 行为模型行为模型是描述系统中各个部分的动态行为和相互作用方式的模型。
通过行为模型，我们可以模拟系统中各种状态的变化，分析系统的响应和行为，并发现潜在的问题或优化方案。
常见的行为模型包括状态转换图、时序图等。
二、系统优化系统优化是通过调整系统的各个组成部分、参数或结构，使系统在满足一定约束条件的前提下，达到最优性能或效果。
系统优化不仅依赖于理论的支持，也需要实践中的验证和调整。
1. 数学建模数学建模是系统优化的重要手段之一。
通过建立合适的数学模型，我们可以将复杂的系统问题转化为数学形式，并利用数学工具和方法进行求解和优化。
常用的数学建模方法包括线性规划、动态规划、遗传算法等。
2. 实验设计实验设计是系统优化的另一种重要方式。
通过设计合适的实验方案，我们可以获取系统的观测数据，并利用统计学方法进行分析和优化。
实验设计可以帮助我们验证理论模型的有效性，并找出系统中的潜在问题与改进方向。
3. 模拟与仿真模拟与仿真是系统优化的实践手段之一。
系统工程第三章系统建模方法
聚集性
节点倾向于形成紧密的集群或 社区。
鲁棒性与脆弱性
网络对随机攻击具有鲁棒性， 但对针对性攻击表现出脆弱性。
复杂网络的建模过程
确定网络节点与边 构建网络拓扑结构
分析网络特性 建立网络动态模型
识别系统中的实体作为节点，确定实体间的相互作用或关系作 为边。
根据节点和边的定义，构建网络的拓扑结构，包括节点的连接 关系和边的权重等。
目的
系统建模的主要目的是为了更好地理 解和分析系统的结构和行为，预测系 统的性能，以及为系统的优化设计和 控制提供决策支持。
系统建模的基本原则
准确性原则
模型应能准确地反映实际系统的本质特征和 主要行为。
可操作性原则
模型应具有可操作性和可计算性，以便进行 数值仿真和实验验证。
简明性原则
模型应尽可能地简单明了，避免不必要的复 杂性和冗余信息。
数据流图
使用数据流图描述系统中数据的流动和处理过程， 清晰地表达系统功能和数据之间的关系。
3
数据字典
对数据流图中的每个元素进行详细定义和描述， 形成数据字典，为系统分析和设计提供准确的数 据基础。
结构化设计方法
模块化设计
01
将系统划分为若干个功能模块，每个模块完成特定的功能，模
块之间通过接口进行通信。
多态是指允许使用父类类 型的指针或引用来引用子 类的对象，并可以在运行 时确定实际调用的子类对 象的方法。
面向对象的建模过程
识别对象
从问题领域中识别出实体和概念，将它们抽 象为对象。
定义类
根据对象的共同特征定义类，包括类的属性 和方法。
建立类之间的关系
通过继承、关联、聚合等方式建立类之间的 关系，形成类的层次结构。
复杂系统的建模和控制方法
复杂系统的建模和控制方法第一章：引言复杂系统建模和控制方法是现代科学与技术发展中的关键问题之一。
复杂系统是由大量互相作用的不同部分组成的，在这些部分之间可能存在相互依赖、非线性关系与随机性影响等特性。
复杂系统建模和控制方法在很多领域中都有广泛的应用，包括物理、化学、生物、金融、环境、社会等等。
本文将从不同的角度对复杂系统的建模和控制方法进行讨论，提供一些有益的思路和建议。
第二章：常用的复杂系统建模方法在建模过程中，选择一个合适的数学模型是非常重要的。
下面列举几种常用的方法：1. 线性回归模型线性回归是一种基本的建模方法，使用线性方程来描述变量之间的相互作用以建立模型。
这种方法的适用条件是数据集中变量之间存在简单的线性关系。
2. 非线性回归模型非线性回归模型是针对存在非线性关系的数据，使用非线性方程描述变量之间的相互作用以建立模型的方法。
在模型的选择和参数估计过程中需要特别注意。
3. 神经网络神经网络是模仿人类神经系统的工作原理而建立的一种模型，可以适用于处理非线性的、高度关联的数据集。
神经网络适合建立那些数据较复杂，而且变量之间联系较为难以确定的模型。
第三章：复杂系统的控制方法复杂系统的控制方法需要结合复杂系统本身的特点和需要达到的目标来确定。
下面介绍几种常见的方法：1. 反馈控制反馈控制是一种将系统的输出信息与期望的输出信息进行比较的控制方法。
通常将期望输出信息与实际输出信息之间的误差做为反馈信号，通过对信号的处理来改变控制器的输出并影响系统的行为。
2. 非线性控制非线性控制方法依赖于非线性系统的特点，根据系统的状态和输入变量设计相应的控制器，以实现目标控制。
非线性控制通常比线性控制更加灵活，可以适用于更加复杂的系统。
3. 自适应控制自适应控制方法可以根据系统的状态与环境的变化进行调整，以达到更精准的控制效果。
自适应控制的设计需要更多的先验知识，一旦出现不良效应，容易导致系统失控。
第四章：结论复杂系统的建模和控制方法是一个相对独立的学科领域，需要跨越多个学科的边界，深入挖掘系统本身的特点。
UML的定义和组成详细介绍
UML的定义和组成详细介绍⽬录1、UML1.1概述UML(Unified Modeling Language 统⼀建模语⾔) 是为软件系统的制品进⾏描述（specifying）、可视化（visualizing）、构造（constructing）、⽂档化（documenting）的⼀种语⾔。
UML规范⽤来描述建模的概念有: 类、对象、关联、职责、⾏为、接⼝、⽤例、包、顺序、协作，以及状态。
1.2 UML是⼀种建模语⾔建模⽅法 = 建模语⾔ + 建模过程。
建模语⾔定义了⽤于表⽰设计的符号(通常是图形符号)；建模过程描述进⾏设计所需要遵循的步骤。
标准建模语⾔UML是⼀种建模语⾔，⽽不是⼀种⽅法，它统⼀了⾯向对象建模的基本概念、术语及其图形符号，为⼈们建⽴了便于交流的共同语⾔。
建模能⼒：建模⽅法 + 领域知识 + 实践1.3 UML语⾔包含三⽅⾯1. UML基本图素：它是构成UML模型图的基本元素。
例如类、对象、包、接⼝、组件等。
2. UML模型图：它由UML基本图素按照UML建模规则构成。
例如⽤例图、类图、对象图、…等。
3. UML建模规则：UML模型图必须按特定的规则有机地组合⽽成,从⽽构成⼀个有机的、完整的UML模型图（well-formed UMLdiagram）。
2、UML⽀持软件体系结构建模为了表达不同的软件开发相关⼈员在软件开发周期的不同时期看待软件产品的不同侧重⾯, 需要对模型进⾏分层。
UML根据软件产品的体系结构（architecture）对软件进⾏分层。
软件的体系结构分解为五个不同的侧⾯，称为4＋1视图(view)。
分别是：⽤例视图（Use case view，Scenarios）—场景视⾓逻辑视图(Logical view) — 逻辑视⾓进程（过程）视图（Process view） — 过程视⾓实现（开发）视图(Implementation view) —开发视⾓部署（物理、配置）视图(Deployment view) —物理视⾓每个视图分别关注软件开发的某⼀侧⾯视图由⼀种或多种模型图(diagram)构成模型图描述了构成相应视图的基本模型元素（element）及它们之间的相互关系。
系统建模基本知识汇总
系统建模基本知识汇总系统建模是指对一个系统进行建立模型的过程，可以通过模型来描述系统的特征、结构、行为和性能等方面。
系统建模是复杂系统研究的基础，可以帮助我们理解系统的整体特征和运行规律，为系统设计、优化和管理提供依据。
在进行系统建模之前，需要明确系统的目标和范围。
系统目标是指系统实现的功能和所要达到的效果，系统范围是指系统所包含的组成部分和与外界的接口。
系统建模的基本知识主要包括以下几个方面：1.系统的特征描述：系统的特征描述可以从结构和行为两个方面进行。
结构描述主要涉及系统的组成部分和它们之间的关系，可以使用框图、图表和树状结构等方法来表示；行为描述主要涉及系统的动态演化和交互过程，可以使用状态图、序列图和活动图等方法来表示。
2.系统的组成部分：系统的组成部分可以分为静态部分和动态部分。
静态部分是指系统的结构和组成元素，包括系统的组件、接口和数据等；动态部分是指系统的行为和运行过程，包括系统的事件、操作和状态等。
3.系统的交互与接口：系统与外界的交互和接口是系统建模中的重要内容。
系统可以与其他系统或外部资源进行信息交换和数据传输，通过接口来实现系统之间的通信和协作。
接口描述可以包括接口的信息流、接口的函数和操作等。
4.系统的性能评估：对系统的性能进行评估是系统建模的重要目标。
性能评估可以从多个角度进行，如时间性能、空间性能、可靠性和安全性等。
常用的性能评估方法包括模拟分析、仿真实验和性能测试等。
5.系统的优化和改进：通过对系统进行建模和性能评估，可以找到系统的不足和瓶颈，并提出优化和改进方案。
优化和改进可以从系统的结构、算法和参数等方面进行，来提升系统的性能和效果。
除了以上基本知识，系统建模还涉及到一些相关概念和方法，如需求分析、系统设计、系统验证和系统管理等。
系统建模是一个多学科、多层次的领域，涉及到计算机科学、控制理论、运筹学、统计学和心理学等多个学科的知识。
总之，系统建模是对系统进行描述和分析的过程，可以帮助我们理解系统的特征和行为，为系统设计和优化提供依据。
控制系统中的系统建模与模型验证
控制系统中的系统建模与模型验证控制系统是将各种物理量转化为电信号，并通过计算机进行处理和控制的系统。
在控制系统的设计和开发中，系统建模和模型验证是至关重要的步骤。
系统建模是指将现实世界的系统抽象为数学模型的过程，而模型验证则是验证所建立的模型是否准确地反映了系统的行为。
一、系统建模在进行系统建模之前，我们需要明确系统的输入、输出和内部结构。
系统的输入是指外部对系统的控制，输出是系统的响应，而内部结构则是系统各个组成部分的联系和相互作用。
1. 功能模型功能模型是系统建模中最常见的一种模型。
它描述了系统的功能和输入输出关系。
对于一个简单的控制系统来说，功能模型可以用框图或者流程图表示。
在框图中，用矩形表示功能模块，用箭头表示输入输出关系。
2. 状态空间模型状态空间模型描述了系统在不同时间点的状态和状态之间的转移关系。
它可以用矩阵和向量表示，其中状态向量包含了系统的所有状态变量，状态转移矩阵描述了状态之间的转移规律。
3. 传递函数模型传递函数模型描述了系统输入和输出之间的关系。
它是一种频域模型，可以用分子多项式和分母多项式表示。
传递函数模型常用于线性系统的建模，可以通过频率分析来研究系统的稳定性和性能。
二、模型验证模型验证是验证所建立的模型是否准确地反映了系统的行为。
在模型验证过程中，我们需要对模型进行仿真和实验验证。
1. 仿真验证仿真验证是通过计算机模拟系统的行为，从而验证模型的准确性和可行性。
在仿真验证过程中，我们可以根据模型的输入，计算系统的输出，并与实际数据进行对比。
如果模型的输出与实际数据吻合较好，说明模型是可靠的。
2. 实验验证实验验证是通过实际搭建系统的物理模型，并进行实验测试来验证模型的准确性。
在实验验证中，我们需要搭建控制系统的硬件平台，并根据模型的输入，测量系统的输出。
将实际数据与模型的输出进行对比，以验证模型的准确性。
三、总结控制系统中的系统建模和模型验证是控制系统设计中不可或缺的一步。
系统模型目标上下文建行为建模-Read
是由使用面向对象分析和设计方法的开发者所 设计的 已经变成面向对象 建模的一个有力的标准 记号法
对象类用一个长方形来表示,在顶端是名字的，属性
在中间，在底部的区段中是操作 在对象类 之间的关系( 关联)用对象之间的连线表示 继承是一个泛化，在层次结构中表现为“向上”而 不是“向下”
图书馆类层次
要点
语义数据模型描述系统导入和导出的数据的 逻辑结构 对象模型描述系统中实体及其分类关系和聚 合关系
三 行为模型
行为模型
行为模型用来描述系统的全部行为 行为模型的两种类型
数据处理模型：展现数据在系统中移动时如何被
处理的 状态机模型：说明系统如何响应事件的
这两个模型对系统的行为描述是必需的
3.1 数据流模型
数据流模型是描述数据处理的直观的方 式 数据流模型用来描述数据是如何在系统 中流动的 数据流模型是需求分析方法的重要组成 部分 数据流模型采用简单和直观的符号，以 利于客户的理解
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行为级建模和结构化建模
行为级建模和结构化建模解读一、行为级建模行为级建模是一种系统建模方法，它主要关注系统的动态行为和交互。
这种建模方法特别适合于模拟和分析实时、嵌入式系统。
行为级建模具有以下几个主要特点：1. **重点在动态行为**：行为级模型的主要目标是捕获系统的动态行为，例如系统的响应时间和性能等。
这使得它成为对实时和嵌入式系统进行模拟和性能分析的理想选择。
2. **关注交互**：行为级建模强调系统各部分之间的交互，以及这些交互如何影响系统的整体行为。
这种交互可以包括硬件与硬件、硬件与软件、软件与软件之间的交互。
3. **抽象层次高**：虽然行为级模型详细描述了系统的动态行为，但它通常在一个相对高的抽象层次上工作，以便更有效地理解和分析系统。
这意味着模型可能会忽略一些细节，以简化模型并突出主要的行为特性。
4. **支持多种分析**：由于行为级模型关注动态行为，它可以支持多种分析，如性能分析、可靠性分析、控制系统分析和能源消耗分析等。
二、结构化建模结构化建模是一种更传统的系统建模方法，其重点是系统结构和组成部分之间的关系。
结构化建模主要基于自上而下的设计原则，将系统分解为更小的、更易于管理的部分。
以下是结构化建模的一些关键特点：1. **关注系统结构**：结构化模型强调系统的组成和各部分之间的关系。
这有助于更好地理解系统的整体结构和功能。
2. **分解和模块化**：结构化建模通常将系统分解为多个模块或组件，每个模块执行特定的功能。
这有助于简化设计和分析过程。
3. **顺序和流程**：在这种方法中，通常强调模块之间的顺序和流程关系，而不是并行或并发关系。
4. **强调因果关系**：结构化模型强调事件之间的因果关系，而不是实时交互或并发行为。
5. **易于理解和分析**：由于结构化模型通常更简单、更直观，因此更容易理解和分析。
这对于初步的系统设计阶段尤其有用。
总结：行为级建模和结构化建模是两种不同的系统建模方法，各有其优点和适用场景。
数据管理知识体系之数据建模学习
数据管理知识体系数据架构设计包括对业务数据的描述，数据收集、存储、整合、迁移、分布、验证、增强、链接、脱敏等。
模型：是指结构+规范。
包括数据实体（业务概念）、实体间的关系、业务规则、关键属性、定义、规划、映射、业务规则模型分类：概念模型、逻辑模型、物理模型模型设计方法：自上而下：先设计主题，再设计下层模型自下而上：先分析现有模型，再向上提炼抽象模型：是由各个组件组成，标准化进行管理数据建模和设计数据可以使用多种模式来表示：关系模型、多维模型、面向对象模式、基于实事的模型、时间序列模型、非关系模型；又可通过概念模型、逻辑模型、物理模型来表示。
每种模型包含多个组件。
每个组件又由实体、实体间关系、事实、键、属性等组成。
数据建模和设计语境关系图：定义：目标：确认并记录不同视角对数据需求的理解。
确保应用程序更加符合当前和未来的业务需求。
输入：现有数据模型和数据库、数据标准、数据集、初始需求、原始需求、数据架构、企业分类法；活动：规划数据建模、建立数据模型（概念模型、逻辑模型、物理模型）、审核、维护；输出：概念模型、逻辑模型、物理模型；方法：命名规范、数据库规范设计、数据库类型选择；工具：数据建模工具、数据血缘工具、数据分析工具、元数据资料库、数据模型模式、行业数据模型；度量指标：数据模型校验指标。
确认并记录不同视角对数据需求的理解，有助于：格式化：数据模型是对结构和关系的简单定义，能够评估当前或理想情况上业务规则对数据的影响。
格式化定义赋予了数据规范和结构，减少业务在访问和保存数据时的异常概率；范围定义：数据模型可以解释数据的上下文边界。
1、数据建模：对组织数据理解的过程。
数据模型是现实实物的一个表征或想要创造事件的一个样式；2、建模的数据模型：对主要数据类型建模a)类别信息：对主要数据进行分类或分配事物类型的数据，如按业务部门或按市场分类划分客户、按型号划分产品等；b)资源信息：实施操作流程所需要的基本数据资源，如产品、客户、供应商等；c)业务事件信息：操作过程创建的数据，如订单数据；d)详细的交易信息：泛采集到的原始的明细数据，如传感器采集到的数据。
第5章 系统模型
练习
识别“超市进销存管理系统”中的参与者
2 用例
用例是一组连续的操作，当用户使用系统来完成某个
过程时出现，它是外部可见的系统功能单元。通过将 这些不同功能单元的组合，就构成了对系统总体需求 的描述。
用例要点:
1.位于系统 --必须由系统运行 2.目标导向 --用例运行必须有所目的 3.止于边界 --可以观测到结果,并且是在边界和外部 有所交互的 4.用户观点 --参与者观测 5.粒度 --是一组有共同目标或者可以类聚的目标的 实例组成
用例1.1
Maintenance Asministrator
用例1.2
主角2 用例1.2.1 用例1.3.1
Maintenance BorrowInfo Maintenance BookInfo
图书维护系统
泛化参与者
参与者也可以进行泛化。
以图书管理系统中管理员 为例，图书管理系统的管 理员的参与者有 Administrator，Librarian， 而Manager则能表示 Administrator，Librarian两 者的泛化。
第五章 系统建模（System models）
1
学习引导
软件的固有困难之一：复杂性。其实是描述的复 杂性。首先是需求描述的复杂性。怎样克服？——
建立模型来帮助我们思考和讨论。
本章介绍一系列不同的系统模型，这些模型是在
需求工程过程中必须建立有用工具。
主要内容：
为什么确立系统的边界和对系统上下文建模是重要的； 行为建模、数据建模和对象建模等概念； 统一建模语言（UML）中定义的符号及其建模应用。 模型驱动工程，从结构模型和行为模型自动的生成系统。
注意
UML系统设计(学生信息管理系统)
课程设计报告课程设计题目：学生信息管理系统的设计学院：计算机科学与信息学院专业：软件工程姓名：熊齐超（1208060220）指导教师：申玲2015年 4月 28日目录1.引言 (3)1.1研究背景 (3)1.2本文的主要内容及结构 (3)2.基于UML的系统建模 (3)2.1统一建模语言UML (4)3.学生信息管理系统需求分析 (5)3.1系统需求分析 (5)3.1.1业务流程分析 (5)3.1.2功能模块分析 (6)3.1.3问题域分析 (6)3.2系统用例分析 (7)4.基于UML的学生信息管理系统建模 (8)4.1静态结构模型 (8)4.1.1用例图 (8)4.1.2类图 (12)4.2动态行为模型 (13)4.2.1顺序图 (14)4.2.2状态图 (15)4.2.3活动图 (16)5.数据库设计 (18)5.1数据库设计过程 (18)5.2系统的E一模型 (18)5.3关键表单的设计 (19)1.引言1.1研究背景学生管理工作是一个系统工程，贯穿于学生在校学习期间的整个过程。
本课程设计从我校学生管理工作实际需求出发，设计了一个高校学生信息管理系统，该系统包含了五大功能模块:学籍管理模块、成绩管理模块、奖惩管理模块、党员、干部管理模块、毕业管理模块。
本系统采用统一建模语言UML、建模工具Star UML进行系统建模。
提出了适合高校学生信息管理系统软件的建模过程，建立了包括用例图、类图、顺序图、状态图和活动图、部署图的系统静态结构模型、动态行为模型，进行了数据库概念设计和关键表单的设计。
本课程设计的高校学生信息管理系统是采用UML技术，以网络为服务平台，使分析和设计变得直观、清晰，降低了系统的开发风险，有效地控制整个系统的开发过程，维护系统的完整性，本系统将能高效、规范地管理大量纷繁复杂的学生信息，与其它管理部门的信息系统紧密结合，轻松、条理、准确的完成学生从入学到就业的整个管理工作，有效地减轻学生工作管理人员的工作负担，提高工作效率。
建模方法论
第二章建模方法论2.1 数学模型系统模型的表示方式有许多，而其中数学方式是系统模型的最主要的表示方式。
系统的数学模型是对系统与外部的作用关系及系统内在的运动规律所做的抽象，并将此抽象用数学的方式表示出来。
本节将讨论建立数学模型作用、数学模型与集合及抽象的关系、数学建模的形式化表示、数学模型的有效性与建模形式化、数学模型的分类等问题。
2.1.1 数学建模的作用1、提高认识通信、思考、理解三个层次。
首先，一个数学描述要提供一个准确的、易于理解的通信模式；除了具有清楚的通信模式外，在研究系统的各种不同问题或考虑选择假设时，需要一个相当规模的辅助思考过程；一旦模型被综合成为一组公理和定律时，这样的模型将使我们更好地认识现实世界的现象。
因此，可把现实世界的系统看成是由可观测和不可观测两部分组成。
2、提高决策能力管理、控制、设计三个层次。
管理是一种有限的干预方式，通过管理这种方式人们可以确定目标和决定行为的大致过程，但是这些策略无法制定得十分详细。
在控制这一层，动作与策略之间的关系是确定的，但是，由于控制中的动作仅限于在某个固定范围内进行选择，所以仍然限制了干预的范围。
在设计层，设计者可以在较大程度上进行选择、扩大或代替部分现有的现实，以满足设计者的希望。
因此，可把现实世界的系统看成是由可控制和不可控制两部分组成。
3---统实际系统不可观部分不可控部分可观部分 可控部分目标：提高认识 目标：提高干预能力图 2.2 根据目标建立系统2.1.2 集合、抽象与数学模型抽象过程是建模工程的基础。
由于建模和集合论都是以抽象为基础，集合论对于建模工程是非常有用。
1、集合：有限集合无限集合，整数集合I,实数集合R ，正整数集合I +,非负整数集合I 0+=I +U{0}，}{0,0∞=++∞ I I 是非负整数加符号∞而成的集合。
与其类似，R +,R 0+和+∞,0R 则表示实数的相应集合。
叉积是集合基本运算：令A 和B 是任意集合，则A ×B={（a,b ）,a ∈A,b ∈B}。
第八章系统模型
2012/3/17
软件工程导论
31
多重继承
2012/3/17
软件工程导论
32
对象聚合
用于表示对象类是如何由一组对象组合而成. 聚合模型用于表示part-of（部分）关系.
2012/3/17
软件工程导论
33
对象聚合
2012/3/17
软件工程导论
34
对象的行为模型
展示了通过对象间的交互构成用例所定义的 系统的特定行为. 序列图 (or 协作图) 强调参加交互的各对象结 构的信息。
2012/3/17
软件工程导论
26
继承模型
将对象类组织到一个类继承层次中. 继承层次中顶端的类反应了所有类的通用属性. 一个对象类可以从一个或多个父类中继承属性和服 务（操作）. 类继承设计是一个困难的过程
2012/3/17
软件工程导论
27
对象模型和UML
UML已经被广泛用于面向对象的分析和设计 已经成为面向对象建模的标准. 标注
软件工程— 第八章 系统模型
2012/3/17
软件工程导论
1
目标
理解为什么确立系统边界和系统上下文和环 境建模是RE过程的一部分 描述行为建模，数据建模和对象建模 介绍UML所定义的一些符号 展示CASE平台如何支持系统建模
2012/3/17
软件工程导论
2
内容
上下文模型 行为模型 数据模型 对象模型 CASE平台
2012/3/17
软件工程导论
11
订单处理的数据流图
2012/3/17
软件工程导论
12
数据流图
数据流模型从功能角度对系统进行建模. 对数据的跟踪和文档化有利于全面了解系统. 数据流图也用于表示系统和相关系统和环境 之间的数据交换.
智能家居系统中的用户行为分析与建模
智能家居系统中的用户行为分析与建模一、引言随着科技的发展，智能家居系统成为现代家庭不可或缺的一部分。
智能家居系统通过将传感器、设备和互联网连接起来，实现了家庭自动化控制。
在这样的系统中，用户行为分析与建模是关键的一环。
本文将探讨智能家居系统中的用户行为分析与建模，并介绍一些现有研究成果。
二、智能家居系统的用户行为分析用户行为分析是对用户在系统中的操作和使用行为进行收集、分析和建模的过程。
在智能家居系统中，用户的行为主要包括设备的控制和交互。
通过对用户行为的分析，可以帮助系统了解用户的需求和偏好，并提供更加个性化的服务。
1. 用户行为数据收集在智能家居系统中，用户行为数据可以从多个渠道收集，包括传感器数据、设备操作记录、用户交互等。
传感器数据可以用于检测用户的活动和环境状态，如人体移动、温度变化等。
设备操作记录可以记录用户对设备的开关、调节等操作。
用户交互数据则包括用户与系统之间的交互行为，如点击、滑动等。
2. 用户行为分析方法针对智能家居系统中的用户行为，可以应用多种方法进行分析。
其中一种常用的方法是基于规则的行为分析。
通过定义一系列的规则，系统可以判断用户的行为类型，如睡眠、工作、娱乐等，从而提供相应的自动化控制。
另一种方法是基于机器学习的行为分析。
通过收集大量的用户行为数据，可以利用机器学习算法训练模型，从而预测用户的行为和需求。
三、智能家居系统的用户行为建模用户行为建模是在用户行为分析的基础上，对用户行为进行建模和预测的过程。
智能家居系统可以通过用户行为建模，实现更加智能化的服务和控制。
1. 基于规则的用户行为建模在智能家居系统中，可以通过定义一系列的规则，对用户的行为进行建模。
例如，当传感器检测到用户进入卧室并且环境温度较低时，系统可以根据规则自动开启暖气设备。
这种基于规则的用户行为建模可以简单、易于实现，但是限制性较强，无法适应复杂的用户需求和行为变化。
2. 基于机器学习的用户行为建模基于机器学习的用户行为建模可以更加准确地预测用户的行为和需求。
第5章-系统建模.
Actor之间的关系
执行者可以详细的泛化其他执行者:
用例模型-执行者
获取执行者（角色）
谁使用系统的主要功能（主要使用者）？ 谁需要系统支持他们的日常工作？ 谁来维护、管理系统使其能正常工作（辅助使用 者）？ 系统需要控制哪些硬件？ 系统需要与其他哪些系统交互？ 对L统一建模语言
面向对象建模的标准建模语言。 活动图 用例图 时序图 类图 状态图
图形建模的用途
为讨论现有系统或提出新功能的系统提供 便利 论证现有系统 作为详细的系统描述，该描述可用来产生 系统实现
5.1 上下文模型
上下文模型用来描述一个系统的运行环境。 用它来界定系统的边界。 应该在过程的早期阶段完成这些判断，以 便限制系统成本以及分析系统需求和设计 中需要花费的时间。
5.2.1 用例模型
用例模型被用来支持需求导出。它是UML中 的模型图之一。 用例，参与者，关系
每一个用例表示一个具体的任务 参与者可能是人，也可能是其他系统
传输数据用例
A use case in the MHC-PMS
用例“传输数据”的表格描述
MHC-PMS: 传输数据 参与者 描述 分诊医生，病人记录系统 (PRS) 分诊医生会将数据从MHC-PMS系统传递给更通用的病人记录数据 库，该数据库由卫生主管部分维护。信息传递也许是更新个人信 息，也许是简短记录病人的诊断和诊治
UML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。它的作用域不限 于支持面向对象的分析与设计，还支持从 需求分析开始的软件开发的全过程。 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。
软件工程课件 08系统模型
状态图（ Statecharts）是UML的一个组成部分。
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状态机（Statecharts）
允许把一个状态机模型分解为子模型（参见下 页）。
在每个状态的“DO” 符号之下，包含有对一个 行动的简单描述。
数据流程图也可用于表示一个系统与其环境中 的其它系统进行的数据交换。
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Insulin pump DFD 胰岛素泵的数据流程图
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状态机模型 (State e models)
这些模型对来自于系统外部和内部的事件的系统响应 行为进行建模。
它们表示系统对激励的反应，所以常被用于实时系统 建模。
系统建模帮助分析员了解系统的功能，同时模型 被用于与客户进行交流。
不同的模型用不同的观点（ perspectives ）表示 系统 外部观点反映系统的上下文和环境； 行为观点反映系统的行为； 结构观点反映系统或数据的体系结构。
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模型种类（Model types）
数据处理模型(Data processing model)表示在不同的阶段 数据是如何处理的。
合成模型（Composition model）表示实体是如何由其它实 体组成的。
体系结构模型（Architectural model）把主要的子系统显示 出来。
类模型（Classification model）说明实体的具有的共同特 征。
激励/响应模型（Stimulus/response model）表明系统对事 件的反应。
可以用描述状态和激励的表格进行补充。
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微波炉模型 （Microwave oven model）
建模方法
事件的含义：是指定时刻发生的事物，是 某事物发生的信号，它没有持续时间，是 一种相对性的快速事件。现实世界中，各 对象之间相互触发， 一个触发行为就称 作是一个事件。 事件可看成是信息从一个对象到另一个对 象的单项传送，发送事件的对象可能期望 对方的答复，但这种答复也是一个受第二 个对象控制下的一个独立事件，第二个对 象可以发送也可以不发送这个答复事件。
逻辑设计部分，着重于类和对象的定义。 物理设计部分，着重于软件系统的结构。 静态模型，侧重于系统的构成和结构。 动态模型，侧重于系统在执行过程中的行为，描述系 统的动态行为。
类图
类图用于表示类的存在以及类与类间的 关系。（关联，包容，继承） 表示方法：以虚线为边界的云状图表示 一个类，名字、属性和操作则可以列入 其中。 类间的关系也用一条直线表示。 对象图在关系线的端点用特定符号表示 多元性。多元性通常用n来指定，另外 还有特定的线端点表示普通的多元性。
事件跟踪图
可用事件跟踪图来表示事件、事件的接 收对象和发送对象接收和发送对象位于 垂直线顶端。用一条垂直线表示每个对 象，各事件用水平箭头线表示， 箭头 方向是从发送对象指向接收对象，时间 从上到下递增。
事件跟踪图
呼叫者 拿起电话 响拨号声 拨号(3) 拨号声停 拨号(2) …… 拨号(8) 鸣响声 响铃 受话者拿起电话 停鸣响声 电话接通 铃声停 电话接通 受话者挂断 电话中断 呼叫者挂断 电话中断 电话线 受话者
状态图
动态模型由多个状态图表示。状态图反 映了状态与事件的关系，当接收一事件 时，下一状态就取决于当前状态的该事 件，由该事件引起的状态变化称转换。
状态图
表示方法：用结点表示状态，结点用圆角框表示； 圆角框内有状态名，用带箭头连线（弧）表示状 态的转换，上面标记事件名，箭头方向表示转换 的方向。一个状态框的活动用关键字“do：”表 示，接着是“活动的文字”或“活动的描述”。
上下文建模的方法 -回复
上下文建模的方法-回复上下文建模的方法是一种用于分析和理解复杂系统的技术方法。
它可以帮助我们将系统分解为更小的组件，识别组件之间的关系和相互作用，并根据这些关系和作用构建系统模型。
本文将详细介绍上下文建模的步骤和方法，并通过实例说明其应用。
第一步是确定系统的边界。
在上下文建模中，系统包括我们要研究和分析的部分，以及与该部分相互作用的其他部分。
确定系统的边界有助于我们区分系统内部和外部的组件，并找出系统与外部组件之间的关系。
第二步是识别系统的组件。
在这一步骤中，我们需要识别系统中的各个组件，并确定它们之间的关系。
组件可以是物理实体，例如机器或设备，也可以是抽象概念，例如过程或算法。
识别组件的关键是分析系统的功能和目标，并找出实现这些功能和目标所需要的模块或部件。
第三步是分析组件之间的关系和相互作用。
在这一步骤中，我们需要确定组件之间的依赖关系和交互方式。
依赖关系可以是组件之间的输入输出关系，例如一个组件的输出作为另一个组件的输入。
交互方式可以是组件之间的消息传递，例如一个组件发送消息给另一个组件来触发某个动作。
第四步是建立系统模型。
在这一步骤中，我们需要根据之前的分析结果构建系统的模型。
系统模型可以是一个图表，包括组件和它们之间的关系，也可以是一个数学模型或者是一个计算机模拟模型。
系统模型可以帮助我们更好地理解系统的行为，并进行进一步的分析和预测。
第五步是验证和验证系统模型。
在这一步骤中，我们需要验证系统模型的准确性和可靠性。
我们可以使用测试数据来检验模型的输出是否符合预期，并进行修正和改进。
验证系统模型是一个迭代的过程，需要不断地进行验证和修正，直到我们得到准确和可靠的模型。
上下文建模的方法可以应用于各种领域和行业。
例如，在软件开发中，上下文建模可以用于分析和设计软件系统。
在工程领域，可以使用上下文建模来分析和优化生产过程。
在市场营销中，可以使用上下文建模来分析客户需求和行为。
总之，上下文建模是一种有助于分析和理解复杂系统的方法。
上下文建模的方法
上下文建模的方法上下文建模是指在广义上从所涉及到的对象和概念的相互关系中获取信息，并且将其用于理解和描述实体对象之间的相关性。
在信息科学领域，上下文建模是指对对象、概念和关系进行抽象化的过程，以便更好地理解和描述系统中的各种组成部分之间的相互作用。
上下文建模的方法可以应用于多个领域，包括软件工程、人工智能、语言学、心理学等，这些领域在不同程度上都需要对对象和概念进行建模，以便更好地理解和描述它们之间的关系。
在软件工程领域，上下文建模可以用于分析和设计系统的需求，通过对系统的上下文进行建模和描述，可以更好地理解系统与其周围环境的交互关系，有助于准确把握系统的功能和行为。
在人工智能领域，上下文建模可以用于构建智能系统的知识表示，通过对不同对象和概念之间的关系进行建模，可以更好地帮助智能系统理解和处理复杂的信息，并做出正确的推理和决策。
在语言学和心理学领域，上下文建模可以帮助研究者理解和描述语言和思维中的各种关系和联系，从而揭示人类认知和交流的本质和机制。
上下文建模的方法通常包括以下几个步骤：首先是对所涉及到的对象和概念进行抽象化，然后通过建立模型来描述它们之间的关系。
在建模的过程中，需要考虑到对象和概念的内在属性和相互之间的外部联系，以便更好地把握它们之间的相互作用。
上下文建模还需要考虑到不同时间和空间尺度下的变化和演化，以充分表达对象和概念之间的动态关系。
在实际应用中，可以采用一些具体的方法来进行上下文建模，比如使用形式化的数学模型来描述对象和概念之间的关系，或者采用图形化的工具来展现它们之间的联系。
还可以借助于计算机软件和数据分析技术来进行上下文建模，以帮助研究者更好地理解和描述对象和概念之间的相关性。
上下文建模的方法是一种非常重要的信息处理和认知工具，它可以帮助研究者更好地理解和描述各种对象和概念之间的关系，有助于推动科学研究和技术发展的进步。
通过不断地改进和应用上下文建模的方法，我们可以更好地认识和理解世界的本质和规律，从而更好地应对现实世界中的各种挑战和问题。
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反应的
二 系统上下文模型
2.1 上下文模型
▪ 上下文模型通常说明系统的边界 ▪ 社会和组织的因素,系统的边界充满了非
技术因素
▪ 体系结构模型展现一个系统和它其他系 统的关系(定义系统上下文和系统与环境 之间的依赖关系)
▪ 简单的体系结构模型一般要以其他模型 共同来描述
ATM系统的上下文
Branch accounting
3.2 状态机模型
▪ 状态机模型是一种描述系统对外部和内部事 件响应的行为建模
▪ 这中系统多是由外界的激励而驱动的，通常 用于对实时系统的建模
▪ 状态机模型中系统状态用节点表示，而事件 用这些节点之间的弧来表示。当事件发生时， 系统从一个状态转移到另一个状态
Full power
Waiting do: display
➢ 状态机模型：说明系统如何响应事件的
▪ 这两个模型对系统的行为描述是必需的
3.1 数据流模型
▪ 数据流模型是描述数据处理的直观的方 式
▪ 数据流模型用来描述数据是如何在系统 中流动的
▪ 数据流模型是需求分析方法的重要组成 部分
▪ 数据流模型采用简单和直观的符号，以 利于客户的理解
订单处理的数据流图
Send to supplier
Checked and signed order
+ order notification
Adjust available budget
Order amount + account details
Orders file
Budget file
数据流图
▪ 上述模型说明了货物订单是如何在各个过程之间流动的， 同时描述了其中的数据存储
▪ 数据流模型的价值主要体现在它对系统中的数据和数据 存储在特定的过程中的流动的跟踪和记录，有助于系统 分析人员理解系统中到底发生了什么
▪ 数据流模型是从功能角度来看待系统而得到的模型，对 数据的每一个变换用一个处理过程来描述。它不仅可以 用来描述系统内的处理过程，有时还能有效地描述系统 的上下文。数据流模型可以描述不同系统间以及子系统 之间是如何交换信息的
State W aiting Half power Full power Set time
Disabled Enabled Operation
Description The oven is waiting for input. The display shows the current time. The oven power is set to 300 watts. The display shows ‘Half power’. The oven power is set to 600 watts. The display shows ‘Full power’. The cooking time is set to the user’s input value. The display shows the cooking time selected and is updated as the time is set. Oven operation is disabled for safety. Interior oven light is on. Display shows ‘Not ready’. Oven operation is enabled. Interior oven light is off. Display shows ‘Ready to cook’. Oven in operation. Interior oven light is on. Display shows the timer countdown. On completion of cooking, the buzzer is sounded for 5 seconds. Oven light is on. Display shows ‘Cooking complete’ while buzzer is sounding.
SW07
系统模型
目标
▪ 上下文建、行为建模，数据 建模 和对象建模 ▪ 介绍在统一建模语言(UML)中使用的一些记
号
内容
▪ 上下文模型 ▪ 行为模型 ▪ 数据模型 ▪ 对象模型
一 系统模型概述
1.1 系统模型
▪ 系统模型：系统经过需求分析后的抽象描述 ▪ 系统模型能帮助非专业人士理解系统的功能，有利
time
Half power
微波炉模型
Full power
do: set power = 600
Timer
Number
Full
Set time
power do: get number
exit: set time
Half
power
Door
Timer
closed
Door
Start
open
f power
于同客户人员交流 ▪ 不同的模型从不同的角度展现系统
➢ 外部角度：展现的是系统的上下文或环境(建模) ➢ 行为角度：展现的是系统的行为(建模) ➢ 结构角度：展现的是系统的体系架构和数据结构(建模)
1.2 模型类型
▪ 数据处理模型：展现数据如何在不同的阶段被 处理的
▪ 组成模型：展现实体是如何由其他实体组成的 ▪ 体系结构模型：展现整个系统的主要的子系统 ▪ 分类模型：展现实体是如何拥有共性特性的 ▪ 刺激/ 响应模型：展现系统是如何对事件作出
system
Branch counter system
Security system
Auto-teller system
Maintenance system
Account database
Usage database
三 行为模型
行为模型
▪ 行为模型用来描述系统的全部行为 ▪ 行为模型的两种类型
➢ 数据处理模型：展现数据在系统中移动时如何被 处理的
do: set power = 300
Door closed
Enabled
do: display 'Ready'
Operation do: operate
oven
Cancel
Door open
Waiting
do: display time
Disabled
do: display 'Waiting'
微波炉状态描述