IT 10

Stefan

Wiedemann

Daten- und Ablaufmodellierung

1.1. GrundlagenGrundlagen

ModellModell

SystemSystem

Hierarchische ModellierungHierarchische Modellierung

Objektorientierte ModellierungObjektorientierte Modellierung

Algorithmische ModellierungAlgorithmische Modellierung

Datenorientierte ModellierungDatenorientierte Modellierung

Funktionale ModellierungFunktionale Modellierung

Zustandsorientierte (Dynamische) ModellierungZustandsorientierte (Dynamische) Modellierung

2.2. Phasen der ModellierungPhasen der Modellierung

3.3. Praktische BeispielePraktische Beispiele

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Daten- und Ablaufmodellierung

Was ist ein Modell?

Grundlagen

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Daten- und Ablaufmodellierung

Beispiele

• Abbild eines vorhandenen Gebildes (ein Automodell, ein Modell einer Volkswirtschaft)

Was ist ein Modell?Was ist ein Modell?

Grundlagen - Modell

• Gedankliches Vorbild für ein zu schaffendes Gebilde (Modell für ein geplantes Gebäude, Musterbrief)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Was ist ein Modell?Was ist ein Modell?

Beispiele

• Modell eines physikalischen Phänomens

Grundlagen - Modell

• Gegenstand einer künstlerischen Abbildung (Person oder Sache)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Wozu brauchen wir überhaupt Modelle?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

Grundlagen - Modell

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Daten- und Ablaufmodellierung

• 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.

Grundlagen - Modell

Wozu brauchen wir überhaupt Modelle?Wozu brauchen wir überhaupt Modelle?

Modelle sind insbesondere dann notwendig, wenn das modellierte Original

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Daten- und Ablaufmodellierung

ModellbegriffModellbegriff

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.

Wissenschaftlicher Modellbegriff:

Modelle sind Abbildungen und Konstruktionen der Realität

Grundlagen - Modell

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Daten- und Ablaufmodellierung

Was ist ein System?Was ist ein System?

Beispiele

Definition

Unter einem System versteht man die Gesamtheit von Gegenständen (Systemkomponenten), die in Beziehung bzw. Wechselwirkung zueinander stehen.

Auto, Computer, Fußpumpe, Eisenbahn, Gleissystem der Deutschen Bahn, Sternen oder Planetensystem, Währungssystem, Zahlensystem …

Grundlagen - System

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Daten- und Ablaufmodellierung

Ziele und GefahrenZiele 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, ...)

Grundlagen – Ziele

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Daten- und Ablaufmodellierung

Ziele und GefahrenZiele 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,

Grundlagen – Gefahr

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Daten- und Ablaufmodellierung

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

Grundlagen - Gefahr

Ziele und GefahrenZiele und Gefahren

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Daten- und Ablaufmodellierung

Hierarchische ModelleHierarchische Modelle

Modellarten

IT 10

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Daten- und Ablaufmodellierung

Hierarchische ModelleHierarchische Modelle

Modellarten

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Daten- und Ablaufmodellierung

Hierarchische ModelleHierarchische Modelle

Modellarten

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Daten- und Ablaufmodellierung

Hierarchische ModelleHierarchische Modelle

Modellarten

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Daten- und Ablaufmodellierung

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.

Konzepte und Sichten zur ProblemlösungKonzepte und Sichten zur Problemlösung

Objektorientiertes Modell

Konzepte und Sichten (1)

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Daten- und Ablaufmodellierung

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

Objektorientiertes Modell

Konzepte und Sichten (1)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Syntax und Semantik

Objektorientiertes Modell

Konzepte und Sichten (1)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Objektorientiertes Modell

Ein Objekt (Exemplar, Instanz) ist ein individuelles

Exemplar von Dingen, Personen oder Begriffen. Es besitzt

eine Objektidentität.

Objekt (Instanz aus der Klasse PKW)

PorschePorscheEigenschaft (Attribut) Attributwert: Farbe:Farbe: goldgold

Klasse: PKW

INSTANZ(Exemplar)

Konzepte und Sichten (1)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Objektorientiertes Modell

Schreibweise als Objektdiagramm:

Name: PorscheFarbe: goldSchiebedach: falschLeistung: 340 PS

beschleunigen(5 m/s²)tanken(70 l)

Attribute

Objektname

Methoden

Konzepte und Sichten (1)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Objektorientiertes Modell

Konzepte und Sichten (1)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Objektorientiertes Modell

(Punktnotation)

Konzepte und Sichten (1)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Objektorientiertes Modell

Konzepte und Sichten (1)

IT 10

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Daten- und Ablaufmodellierung

Objektorientiertes Modell

Konzepte und Sichten (1)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Objektorientiertes Modell

Klassendiagramm mit UML (Unified Modelling Language)Sprache und Notation zur Spezifikation, Konstruktion, Visualisierung und Dokumentation von Modellen für Softwaresysteme.

Konzepte und Sichten (1)

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.

IT 10

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Daten- und Ablaufmodellierung

Objektorientiertes Modell

Konzepte und Sichten (1)

IT 10

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Daten- und Ablaufmodellierung

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.

Hierarchische ModelleHierarchische Modelle

Objektorientiertes Modell

Konzepte und Sichten (1)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Beispiele bei einem Textverarbeitungssystem

Objektorientiertes Modell

Attribut

Attributswert

Objekt

Konzepte und Sichten (1)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Beispiele bei einem Textverarbeitungssystem

Objektorientiertes Modell

Beispiel:

Objekt Absatz

Attribut Ausrichtung

Attributwert Linksbündig

Ereignis Mausklick(Botschaft)

Methode Markieren()(Operation)

Konzepte und Sichten (1)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Objekte / Attribute / Methoden in der Tva

Objektorientiertes Modell

Konzepte und Sichten (1)

Klasse/Objekt

Attribute/Eigenschaften

Methoden/Operationen

ZEICHENZEICHEN SchriftartSchriftschnittFarbeUnterstreichung ....

Markieren()Kopieren()Einfügen()setzeSchriftart() ...

ABSATZABSATZ AusrichtungEinzug_links, Einzug_rechtsAbstand_davor, Abstand_nachZeilenabstandTabstoppsRahmen ...

Markieren()Kopieren()Einfügen()setzeAusrichtung(zentriert)setzeEinzug_links(1,2 cm)setzeZeilenabstand(12 pt) ...

ABSCHNITT/ABSCHNITT/SEITESEITE

PapierformatSeitenrand_oben, Seitenrand_rechtsKopfzeile, FußzeileSpaltenzahl...

setzePapierformat(A4)setzeSeitenrand_rechts(2 cm)Drucken()Seitenansicht()

IT 10

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Daten- und Ablaufmodellierung

Objektorientierung in anderen Anwendungen

Objektorientiertes Modell

Konzepte und Sichten (1)

AttributeFüllungFüllung

RahmenlinieRahmenlinieetc. ...etc. ...

ObjektRechteckRechteck

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Daten- und Ablaufmodellierung

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.

Konzepte und Sichten (2)

IT 10

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Daten- und Ablaufmodellierung

Algorithmisches Problemlösen

Struktogramm Datenflussdiagramm

Konzepte und Sichten (2)

IT 10

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Daten- und Ablaufmodellierung

Algorithmisches Problemlösen

Konzepte und Sichten (2)

IT 10

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Daten- und Ablaufmodellierung

Algorithmisches Problemlösen

Konzepte und Sichten (2)

IT 10

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Daten- und Ablaufmodellierung

Algorithmisches Problemlösen

Konzepte und Sichten (2)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Datenorientiertes Modell (ER-Modell)

Miniwelt Schule

Lehrer Klasse

Objektmenge (Entitäten)

Objektmenge (Entitäten)

Konzepte und Sichten (3)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Datenorientiertes Modell (ER-Modell)

Miniwelt Schule

Lehrer Klasse

Objektmenge Objektmenge

unterrichtet

Beziehung

Konzepte und Sichten (3)

m n

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Daten- und Ablaufmodellierung

Datenorientiertes Modell (ER-Modell)

Miniwelt Schule

Lehrer Klasseunterrichtet

Nachname

VornameAmtsbezeichnung

LNr Fächerkombination

Kl_bezeichnung Ausbildungsrichtung

KlassensprecherKlassenleiter

Attribute

Konzepte und Sichten (3)

m n

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Daten- und Ablaufmodellierung

Datenorientiertes Modell (ER-Modell)

Miniwelt Bahnhof

Konzepte und Sichten (3)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Das funktionale Modell

Konzepte und Sichten (4)

Die Datenflüsse zwischen den Komponenten eines Systems werden in einem Funktionsdiagramm dargestellt:

Funktion eines Einzelplatzrechners

informationsverarbeitende Prozesse Ellipsen

DauerhafteDatenobjekte Zylinder

Ein- bzw.Ausgabegeräte Rechtecke

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Funktionsdiagramm

Daten- und Ablaufmodellierung

Das funktionale Modell

Flussdiagramm

Konzepte und Sichten (4)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Das dynamische Modell

Aktivitätsdiagramm

Konzepte und Sichten (5)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Das dynamische Modell

Aktivitätsdiagramm

Konzepte und Sichten (5)

Aktivitäten führen von einem Zustand zu einem anderen. Deshalb nennt man diese Diagrammart auch Zustandsübergangsdiagramm.

Aktivitäten

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Daten- und Ablaufmodellierung

Das dynamische Modell

Aktivitätsdiagramm

Konzepte und Sichten (5)

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Daten- und Ablaufmodellierung

Das dynamische Modell

Konzepte und Sichten (5)

Seitenablaufdiagramm

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Das dynamische Modell

Konzepte und Sichten (5)

Simulation möglich mittels

Tabellenkalkulation

VBA Programm

Interaktive Web-Seite

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Daten- und Ablaufmodellierung

1. Analyse1. Analyse

Analyse

Phasen der Modellierung

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.

IT 10

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Daten- und Ablaufmodellierung

2. Entwurf2. Entwurf

Entwurf

Phasen der Modellierung

Im Entwurf wird das „Wie?“ erkundet.

Die Beziehungen zwischen den

Objekten werden erkundet,

Methoden herausgestellt und

Ereignisse erfasst.

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Daten- und Ablaufmodellierung

3. Implementierung3. Implementierung

Implementierung

Phasen der Modellierung

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.

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Daten- und Ablaufmodellierung

4. Realisierung4. Realisierung

Realisierung

Phasen der Modellierung

Die Phase der Realisierung

umfasst alle Aktivitäten beim

Fertigstellen, Testen und

Dokumentieren der EDV-

Anwendung, um eine spätere

Wartung zu ermöglichen.

Ergebnis der Testphase ist ein

fertiges Produkt.

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Daten- und Ablaufmodellierung

3. 3. Praktische Beispiele für AblaufmodellierungPraktische Beispiele für Ablaufmodellierung

Das Resteverfahren

Beispiele

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Daten- und Ablaufmodellierung

3. 3. Praktische Beispiele für AblaufmodellierungPraktische Beispiele für Ablaufmodellierung

Das Iterationsverfahren nach Heron

Beispiele

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Daten- und Ablaufmodellierung

3. 3. Praktische Beispiele für AblaufmodellierungPraktische Beispiele für Ablaufmodellierung

Der Getränkeautomat

Beispiele

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Daten- und Ablaufmodellierung

3. 3. Praktische Beispiele für AblaufmodellierungPraktische Beispiele für Ablaufmodellierung

Datenbank Wandertag

Beispiele

Schüler Klassenbesuchtn 1PLZ

GebDat

VNameName Straße

Würste

BrezenTelefon

Semmeln

OrtKlassenleiter

RaumNr

Stockw

Ziel

Anfang

EndeKlasse

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Daten- und Ablaufmodellierung

ModelleModelle

Übersicht

DiagrammeDiagramme

Hierarchisches Modell

Objektorientiertes Modell

Algorithmisches Modell

Datenorientiertes Modell

Dynamisches Modell

Funktionales Modell

Objektdiagramm

Klassendiagramm

Aktivitätsdiagramm

Funktionales (Funktions-) Diagramm

Flussdiagramm

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