UML og Klasser og Objekter i Python

Uge 47Computer science, kap 7Martin Fowler: UML distilled, kap. 3. Addision-Wesley, 2004.Learning Python: kap 15-16, 19-22.

Diagrammer

Diagrammer er visuelle fremstillinger af beskrivelser der består af en lang række simple ens sætninger

Entity-relation

Entitet har Egenskab Entitet A står-i-relation-til Entitet B

EgenskabEntitet

Relation

ER-diagram

Et kæledyr har et navn Et kæledyr har en fødselsdag Et kæledyr er ejet af en person

Kæledyr

Navn

Fødselsdag Dødsdag

Ejet af Person

Navn

M

1

ErEn

M

Art1

Navn

Species

Kald-struktur

Structure chart Funktion A kalder funktion B

A

B

HTML-tabellen def makeHtmlPage(tablecontents):

return makeStart() + makeTable(tablecontents) + makeEnding()

def makeTable(tablecontents): …. htmltabel += makeRow(row) … return htmltabel

def makeRow(rowcontents): …. htmlrow += makeCell(cell) …. return htmlrow

HTML-tabellen

makeHtmlPage(tablecontents):

makeStart() makeTable(tablecontents)makeEnding()

makeRow(rowcontents):

makeCell(cell)

Brugsscenarier

Use case diagrams Defineret ved formål Aktør interagerer med

Systemmodul Formål her: brugerne

og udvikleren retter simuleringen så den passer med brugernes teori

Hvem har hvilke ansvarsområder

Beggars and philanthropists

Udvikler

check behavior

Correct behaviorBruger

** *

**

*

Check output *

*

UML klassediagrammer

Klasse A er en underklasse/overklasse af klasse B

Klasse A er en del af/har delen klasse B

Klasse A står i relation til klasse B Klasse A afhænger af klasse B Klasse A har attributten B Klasse A kan udføre metoden B

Konventioner for notationsform

Klasser starter altid med stort begyndelsesbogstav og efterfølgende ord ligeledes med stort

Attributter og metoder starter med lille begyndelsesbogstav og efterfølgende ord med stort

MinKlasse-attrNummer1-attrNummer2

+metodeNr1+metodeNr2+metodeNr3

Klassenavn

Attributter

Metoder

Access modifiers

Generalisering/specialisering

Klasse A er en underklasse/overklasse af klasse B

+slicing()+()

-length

Sequence

+isAlpha()+isDigit()

String Tuple

+append()+extend()

List

Aggregering/dekomponering

Klasse A er en del af/har delen klasse B

+append()+extend()

List

Object

1*

Organisationer: Århus Universitet

-lønramme-cpr-bankkonto

Ansat

-fagområde

Institut +opretUddannelse()+nedlægUddannelse()+ansæt()+fyr()+opretInstitut()+nedlægInstitut()

-fagområde

Fakultet

Universitet

+underviser()+forsker()

VIP

+administrerer()

TAP

Adjunkt

+lektorbedømmelser()

Lektor

+professorbedømmelser()

Professor

-ansat

*

-arbSted

1

1* 1*

-navn-addresse

Entitet

-ledelse

Organisation

+udnævn()+fjern()

-medlemmer

Ledelse

1 1

-hører under1-udbyder

*

Uddannelse-administreres af*

-udbyder *

Kursus

-tilhører1

-består af*

TAP=Teknisk-Administrativt PersonaleVIP=Videnskabeligt Personale

Metoder og attributter Klasse A kan udføre metoden B Klassen A har attributten B Primitive attributter defineres i klassen, komplekse bliver defineret

som en ny klasse med et tilhørsforhold

class Ledelse: def __init__(self, medlemmer, organisation): self.medlemmer = medlemmer self.organisation = organisation

def udnaevn(self, medlem): self.medlemmer.append(medlem) def fjern(self, medlem): self.medlemmer.remove(medlem)

-lønramme-cpr-bankkonto-er medlem af

Ansat

+udnævn()+fjern()

-medlemmer

Ledelse

-medlem af

*

-har medlem

*

Delvis implementering class Entitet: def __init__(self, navn,addresse): self.navn = navn self.addresse = addresse def verbalize(self): print vars(self)

class Organisation(Entitet): def __init__(self, navn,addresse, ledelse): Entitet.__init__(self,navn, addresse) self.ledelse = ledelse

class Uddannelse(Organisation): def __init__(self, navn,addresse, ledelse, tilknytning): Organisation.__init__(self, navn,addresse, ledelse) self.tilknytning=tilknytning class Universitet(Organisation): def __init__(self, navn,addresse, ledelse, fakulteter): Organisation.__init__(self, navn,addresse, ledelse) self.fakulteter = fakulteter class Fakultet(Organisation): def __init__(self, navn,addresse, ledelse,

fagområde,institutter,uddannelser): Organisation.__init__(self, navn,addresse, ledelse) self.fagområde = fagområde self.institutter = institutter self.uddannelser = uddannelser

class Institut(Organisation): def __init__(self, navn,addresse, ledelse,fagområde): Organisation.__init__(self, navn,addresse, ledelse) self.fagområde = fagområde

class Ledelse: def __init__(self, medlemmer, organisation): self.medlemmer = medlemmer self.organisation = organisation

def udnaevn(self, medlem): self.medlemmer.append(medlem) def fjern(self, medlem): self.medlemmer.remove(medlem)

class Ansat(Entitet): def __init__(self, navn,addresse, lønramme,cpr,bankkonto): Entitet.__init__(self,navn, addresse) self.lønramme = lønramme self.cpr = cpr self.bankkonto = bankkonto

Implementering

Aggregering: en liste af komponenterne (en beholder)

Specialisering: subklasser Attributter: variable knyttet til klassen Metoder: funktioner knyttet til klassen

Patterns

En gennemtestet metode til at løse et bestemt problem (GOF)

State pattern Løser problemet at en

instans ikke kan skifte klasse

Når man bliver lektor skal man oprette en helt ny ansat

-lønramme-cpr-bankkonto

Ansat

+underviser()+forsker()

VIP

+administrerer()

TAP

Adjunkt

+lektorbedømmelser()

Lektor

+professorbedømmelser()

Professor

-titel-ansæt periode

Stilling

* 1

Løs opgaveDiagrammet efter diskussion

Software: OOogSql +makeHTMLTable()

-columnNames-values

SQL

+getPrimaryKey()

-primaryKey-tableName

Persistent

+getRow()-rows

Table

+put()+get()+update()+insert()+delete()

Row

Temporary

1

*

columnNamesvaluesprimaryKeytableName

Object1 : Table

columnNamesvaluesprimaryKeytableName

Object3 : Row

columnNamesvalues

Object2 : Temporary

columnNamesvaluesprimaryKeytableName

Object4 : Persistent

Software: Beggars and philanthropists

Modellering af et simpelt kommunikationssystem for autonome agenter til brug i simuleringer af, hvordan forskellige økonomiske instanser fordeler penge ud frade ansøgninger de modtager, og ligeledes hvordan de forskellige ansøgere udvælger hvorde skal ansøge.

Beggars and philanthropists demo

Prompten viser hvordan de enkelte agenter kommunikerer med hinanden

Hele kildekoden kan ses bagefter hvis der er nogen der har interesse, består af ca. 2600 linjers kode

Kobling

Coupling Afhængigheder mellem moduler Kan man rette i eet modul uden at skulle rette i andre moduler?

Skal være lav. Skal helst kun være i nedadgående retning Øger genbrugelighed

GUI

Model

Persistens

Sammenhæng

Cohesion Sammenhæng indenfor det enkelte modul Logical cohesion: en klasse repræsenterer en

sammenhængende verden. En person klasse kan ikke have funktioner til at køre en

bil. Skal være høj. Øger også genbrugelighed, vi kan bruge en rigtigt

defineret person klasse mange gang

Engineering og reverse-engineering

Fra diagrammer til kode, kan automatiseres

Fra kode til diagram kan også automatiseres

Diagrammet fra B&P var reverse-engineered

Pause

Pause

Klasser og objekter

Klasser og objekter

En klasse beskriver en klump af samhørende funktioner og variable

En klasse er en beskrivelse. En kage form

Klassens objekter er instanser af klassen. De enkelte kager

En programudførelse indeholder (for det meste (klasse reference)) objekter, ikke klasser

Samlingsmønstret (composite) Behandl helheder og dele på

samme måde (her print) Rekursiv definition Samling ::= {Del}* Del ::= Simpel |Samling

Samling

Del Del

Samling

Del Del

+__str__()-navn

Del

+tilfoej()+fjern()+hent()+__str__()

-dele

Samling

Simpel

-helhed

1

-del

*

Nedarvning

Subklassen arver variable og funktioner fra superklassen

Simpel: navn __str__

Samling: navn dele __str__ tilføj fjern hent

Samling overskriver superklassens ’ __str__’

Simpel bevarer superklassens __str__’

Begge arver navn fra overklassen

Samling tilføjer nye ting

+__str__()-navn

Del

+tilfoej()+fjern()+hent()+__str__()

-dele

Samling

Simpel

-helhed

1

-del

*

__init__ og andre funktioner class Del: def __init__(self, navn): self.navn = navn def __str__(self, niveau = 1): text = '\n' + niveau *' '+'(' + self.navn + ')' return text

class Samling(Del): def __init__(self, navn, dele = None): Del.__init__(self, navn)

if dele == None: self.dele = [] else:

self.dele = dele def tilfoej(self,enDel): self.dele.append(enDel) def fjern(self,enDel): if enDel in self.dele: self.dele.remove(enDel) def hent(self,delNavn): for d in self.dele: if d.navn == delNavn: return d return None def __str__(self, niveau = 1): text = '\n' + niveau *' '+'(' + self.navn for enDel in self.dele: text += enDel.__str__(niveau+1) text += '\n' + niveau *' '+')' return text

class Simpel(Del): def __init__(self, navn): Del.__init__(self, navn)

superklasse

subklasse

subklasse

initialisering

metoder

Dannelse af objekter

bil = Samling('bil',[Samling('karosseri'),Samling('hjul'),Samling('motor')]) bil.hent('karosseri').tilfoej(Simpel('Tag')) bil.hent('karosseri').tilfoej(Simpel('Doere')) bil.hent('karosseri').tilfoej(Simpel('Bund')) bil.hent('hjul').tilfoej(Simpel('venstre forhjul')) bil.hent('hjul').tilfoej(Simpel('venstre forhjul')) bil.hent('hjul').tilfoej(Simpel('hoejre forhjul')) bil.hent('hjul').tilfoej(Simpel('venstre baghjul')) bil.hent('hjul').tilfoej(Simpel('hoejre baghjul')) bil.hent('motor').tilfoej(Simpel('stempler')) bil.hent('motor').tilfoej(Simpel('karburator')) print bil

Inits parametre

Kald af hjulsamlingens tiltøj-funktion

Output (bil (karosseri (Tag) (Doere) (Bund) ) (hjul (venstre forhjul) (venstre forhjul) (hoejre forhjul) (venstre baghjul) (hoejre baghjul) ) (motor (stempler) (karburator) ) )

Definition af klasser: Class <klassenavn>(<evt. superklasse>):

<init-funktionen> <funktioner der tilhører klassen>

class Samling(Del): '''repræsenterer en samling af dele, enten samlinger eller simple''' def __init__(self, navn, dele = None): Del.__init__(self, navn) self.dele = dele def tilfoej(self, enDel): if self.dele == None: self.dele = [] self.dele.append(enDel) def fjern(self,enDel): if self.dele == None: self.dele = [] if enDel in self.dele: self.dele.remove(enDel) def hent(self,delNavn): for d in self.dele: if d.navn == delNavn: return d return None def __str__(self, niveau = 1): '''giver en textuel repræsentation af klassen __str__ gør det muligt at printe klassen direkte''' text = '\n' + niveau *' '+'(' + self.navn for enDel in self.dele: text += enDel.__str__(niveau+1) text += '\n' + niveau *' '+')' return text

metoder der tilhører klassen

Init metoden (Constructor)

klassenavnsuperklasse

Check om det er rigtigt: Introspektion

Python indeholder en række funktioner der giver direkte adgang til dens indvolde

Objekt.__dict__: en dictionary der gemmer objektets attributter og værdier

Dir(object): returnerer alle de attributter og metoder der er knyttet til objektet.

Introspection

def introspect(self): text = 'Dictionary: ' text += '\n'+ str(self.__dict__) text += '\n'+'Attributes and functions: ' text += '\n'+ str(dir(self)) return text

Eksempel Bil (Samling):

Dictionary: {'dele': [<__main__.Samling instance at 0x00FC2BE8>,

<__main__.Samling instance at 0x00FC2CD8>, <__main__.Samling instance at 0x00FC2D00>],

'navn': 'bil'} Attributes and Functions :

['__doc__', '__init__', '__module__', '__str__', 'dele', 'fjern', 'hent', 'introspect', 'navn', 'tilfoej']

Tag (Simpel): Dictionary:

{'navn': 'Tag'} Attributes and Functions :

['__doc__', '__init__', '__module__', '__str__', 'introspect', 'navn']

Nedarvede fra Python

Brugerdefinerede

Generering af klasser

Klasse definition class Simpel(Del): def __init__(self, navn): Del.__init__(self, navn)

Generering af klasse <klassenavn>(<inits parametre undtagen self>)

Forhjul = Simpel('venstre forhjul') __init__kaldes automatisk når klassen

genereres

Simpel’s init kalder superklassens initHusk at give den parametren self med!!

Self

self henviser til det nydannede objekt Når man i klassedefinitionen vil

henvise til objektets egne funktioner eller variable skal det ske via self

def getName(self): return self.name

Med og uden self class Samling(Del): def __init__(self, navn, dele): Del.__init__(self, navn) self.dele = dele stelnummer = 100

’Stelnummer’ er blot en lokal variabel i __init__ der forsvinder når funktionen har kørt. ’Dele’ er derimod fast knyttet til objektet >>> bil.dele [<__main__.Simpel instance>, <__main__.Samling instance >,

<__main__.Simpel instance >] >>> bil.stelnummer Traceback (most recent call last): File "<pyshell#7>", line 1, in ? bil.stelnummer AttributeError: Samling instance has no attribute 'stelnummer' >>>

Self bruges også til at referere til objektets egne funktioner class Eksempel: def __init__(self,enListe): self.minListe = enListe def summer(self): resultat = 0 for i in self.minListe: resultat += i return resultat def udskrivSum(self): print self.summer()

etElement = Eksempel([1,2,3,4]) etElement.udskrivSum()

Resultat: 10 >>>

+summer()+udskrivSum()

-minListe

Eksempel

Udeladelse af self

def udskrivSum(self): print summer() Python ved ikke hvad ’summer’

refererer til:’ print summer() NameError: global name 'summer' is not

defined

Klasse variabler

Det er også muligt at referere direkte til parametre defineret i klassen i stedet for objektet. Dette gøres uden self

Brug af konstante til at gøre koden renere og lettere at omstrukturere, vi bruger A.meters alle steder i stedet for tallet 100, hvis det skulle ændre sig skal vi kun ændre et sted

class A: meters = 100 def printer(self): self.meters = 50 print "i objektet: " + str(self.meters)+", i klassen: "+str(A.meters)

print "i klassen: "+ str(A.meters)instance = A()instance.printer()

>>> >>>i klassen: 100>>>i objektet: 50, i klassen: 100>>>

Er defineret uden for klassens metoder!Derfor ydre scope

Hele Python består af objekter

>>> L = [1,2,3] >>> L.append(4) >>> L [1, 2, 3, 4] >>>

object

+append()+count()+extend()

List

Relationer mellem objekter

Der er en én-mange relation mellem en samling og dens dele

En relation er et abstrakt begreb der kan implementeres på mange måder.

SQL: som en relation Python: som en liste af

objekter

+__str__()-navn

Del

+tilfoej()+fjern()+hent()+__str__()

-dele

Samling

Simpel

-helhed

1

-del

*

SQL

Helhedens primærnøgle benyttes som fremmednøgle i delen

Navn HelhedId

hjul 200100

hjul 200101

hjul 200102

NavnId

bil200

bil201

bil202

fremmednøgleDel Samling

Python

class Samling(Del): def __init__(self, navn, dele): Del.__init__(self, navn) self.dele = dele

Helheden har en liste over de objekter der repræsenterer dens dele

navndele

Object3 : Samling

navn

Object4 : Del

navn

Object5 : Del

[ , ]

OOogSQL

+init()+makeHTMLTable()+printContents()+combineColumNamesAndValues()+makeVerticalTable()+makeHorizontalTable()

-columnNames-values

SQL

+init()+getPrimaryKey()+printContents()

-primaryKey-tableName-columnNames

Persistent

+init()+getRow()+printContents()

-rows

Table+init()+put()+putAll Values()+get()+update()+insert()+delete()

Row

+init()

Temporary

1 *

Persistent class Persistent(SQL): '''Abstract class''' def __init__(self, tableName, values): self.primaryKey = database.getPrimaryKey(tableName) self.tableName = tableName columnNames = database.getColumnNames(tableName) SQL.__init__(self, columnNames, values) def printContents(self): '''prints the data of the object''' print 'Table name: '+self.tableName print 'Primary key: ' + self.primaryKey SQL.printContents(self) def getPrimaryKey(self): '''returns the primary key''' return self.primaryKey

Genbrug af overklassens funktioner

Overklassens navn

Reference til ’mig selv’Omdefinering af overklassens funktion

Table class Table(Persistent): def __init__(self, tableName): values = database.findRecords(tableName,[]) Persistent.__init__(self,tableName, values) #insert a list of Row-instances corresponding to the values rows =[] primaryKey = self.getPrimaryKey() i = self.columnNames.index(primaryKey) for v in self.values: theKey = v[i] rows.append(Row(tableName,theKey)) self.rows = rows def getRow(self,theKey): '''returns a row-instance whose primary key = theKey if none exists, returns None''' primaryKey = self.getPrimaryKey() for r in self.rows: if r.get(primaryKey) == theKey: return r return None def printContents(self): '''prints the data of the object''' print 'Table name: '+self.tableName print 'Primary key: '+ self.primaryKey print ’Column names : \n' + str(self.columnNames) print 'Components: ' for c in self.rows: c.printContents()

Self.getPrimaryKey() er nedarvet fra overklassen

Brug af OOogSQL 1 fetch a row from Child with primary key 1111111111, change the first

name to Jeppe and store it, fetch the row again to see if the change worked aRow = Row('Child','1111111111') aRow.put('firstname','Jeppe') aRow.update() aRow = Row('Child','1111111111') aRow.printContents()

Resultat: Table name: Child Primary key: cpr Column names: ['cpr', 'firstname', 'lastname', 'address', 'city', 'gender',

'email', 'phone', 'insurance', 'hasFather', 'hasMother', 'hasDoctor'] Values: [['1111111111', 'Jeppe', 'Andersen', 'Thorsgade 20', '8410', 'dreng',

'', '86379790', 'Baltica', '1111111112', '1111111113', '1111111114']]

Brug af OOogSQL 2

restore the first name, print a html version of the row aRow.put('firstname','Jeppe Boegh') aRow.update() print aRow.makeHTMLTable()

Resultat <table width="75%" border="1"> <tr> <td>cpr</td> <td>firstname</td> <td>lastname</td> <td>address</td> <td>city</td> <td>gender</td> <td>email</td> <td>phone</td> <td>insurance</td> <td>hasFather</td> <td>hasMother</td> <td>hasDoctor</td> </tr> <tr> <td>1111111111</td> <td>Jeppe Boegh</td> <td>Andersen</td> <td>Thorsgade 20</td> <td>8410</td> <td>dreng</td> <td></td> <td>86379790</td> <td>Baltica</td> <td>1111111112</td> <td>1111111113</td> <td>1111111114</td> </tr> </table>

Brug af OOogSQL 3 make a new empty row-object, insert values into the object

aRow = Row('Child') valueList = ['1111111111', 'Jeppe Boegh', 'Andersen', 'Thorsgade 20',

'8410', 'dreng', '', '86379790', 'Baltica', '1111111112', '1111111113', '1111111114']

aRow.putAllValues(valueList) aRow.printContents()

Resultat Table name: Child Primary key: cpr Column names: ['cpr', 'firstname', 'lastname', 'address', 'city', 'gender',

'email', 'phone', 'insurance', 'hasFather', 'hasMother', 'hasDoctor'] Values: ['1111111111', 'Jeppe Boegh', 'Andersen', 'Thorsgade 20', '8410',

'dreng', '', '86379790', 'Baltica', '1111111112', '1111111113', '1111111114']

Brug af OOogSQL 4

create a selection of all children that live at the same address as their mother' SQLordre = '''SELECT Child.cpr, Child.firstname,

Child.lastname FROM Child, Person WHERE Child.hasMother = Person.cpr AND

Child.address = Person.address''' aSelection =

Temporary(['cpr','firstname','lastname'],SQLordre) aSelection.printContents()

Resultat Column names: ['cpr', 'firstname', 'lastname'] Values: (('1111111115', 'Stine', 'Jacobsen '),)

Brug af OOogSQL 5 print aSelection.makeHTMLTable() Resultat <table width="75%" border="1"> <tr> <td>cpr</td> <td>firstname</td> <td>lastname</td> </tr> <tr> <td>1111111115</td> <td>Stine</td> <td>Jacobsen </td> </tr> </table>

Fordelen ved UML

Vi kan beskrive de logiske forhold i problemområdet uden at skulle tage beslutninger om implementeringen At kunne dette er jeres hovedkvalifikation.

Har vi et godt UML diagram er der ikke lang vej til implementering for dygtige programmører.

Databse.py

Ny udgave på nettet, har foretaget nogle ændringer, idet at en session førhen blev lukket efter hvert kald. Dette gav problemer med nogle ting

Husk at lukke connection nu! database.closeConnection() Eller noget der nedarver SQL klassen, ligeledes

objekt.closeConnection()

Opgave 9

Øvelse 9 ligger på hjemmesiden. Udfyld de steder hvor der står ”insert

code here” så det passer til beskrivelsen af metoden eller funktionen

Test at alting virker som det skal