Đặc tảCác phương pháp hình thức có thể được sử dụng để mô tả về hệ thống cần phát triển, tại bất kỳ mức độ chi tiết nào mà ta muốn. Mô tả hình thức này có thể được sử dụng để hướng dẫn các hoạt động phát triển tiếp theo (xem các mục dưới); ngoài ra, nó có thể được sử dụng để kiểm định xem các yêu cầu cho hệ thống đang được phát triển đã được đặc tả một cách đầy đủ và chính xác hay chưa.
Nhu cầu về các hệ thống đặc tả hình thức đã được nói đến từ nhiều năm. Trong Báo cáo ALGOL 60, John Backus đã trình bày một hệ thống ký hiệu hình thức để mô tả cú pháp ngôn ngữ lập trình (sau này được đặc tên là Backus normal form hay Backus-Naur form (BNF) (Dạng chuẩn tắc Backus))
28 trang |
Chia sẻ: tlsuongmuoi | Lượt xem: 2276 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đặc tả Z5, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1ðặc tả Z (5)
Nguyễn Thanh Bình
Khoa Công nghệ Thông tin
Trường ðại học Bách khoa
ðại học ðà Nẵng
2
Giới thiệu
ñược ñề xuất bởi Jean René Abrial ở ðại học
Oxford
ngôn ngữ ñặc tả hình thức ñược sử dụng rộng rãi
nhất
dựa trên lý thuyết tập hợp
ký hiệu toán học
sử dụng các sơ ñồ (schema)
dễ hiểu
23
Giới thiệu
Gồm bốn thành phần cơ bản
các kiểu dữ liệu (types)
• dựa trên khái niệm tập hợp
các sơ ñồ trạng thái (state schemas)
• mô tả các biến và ràng buộc trên các biến
các sơ ñồ thao tác (operation schemas)
• mô tả các thao tác (thay ñổi trạng thái)
các toán tử sơ ñồ (schema operations)
• ñịnh nghĩa các sơ ñồ mới từ các sơ ñồ ñã có
4
Kiểu dữ liệu
mỗi kiểu dữ liệu là một tập hợp các phần tử
Ví dụ
{true, false} : kiểu lô-gíc
N: kiểu số tự nhiên
Z: kiểu số nguyên
R: kiểu số thực
{red, blue, green}
35
Kiểu dữ liệu
Các phép toán trên tập hợp
Hội: A ∪ B
Giao: A ∩ B
Hiệu: A ⁄ B
Tập con: A ⊆ B
Tập các tập con: P A
• ví dụ: P {a, b} = {{}, {a}, {b}, {a, b}}
6
Kiểu dữ liệu
một số kiểu dữ liệu cơ bản ñã ñược ñịnh
nghĩa trước
kiểu số nguyên Z
kiểu số tự nhiên N
kiểu số thực R
...
có thể ñịnh nghĩa các kiểu dữ liệu mới
ANSWER == yes | no
[PERSON]
• sử dụng cặp ký hiệu [ và ] ñể ñịnh nghĩa kiểu cơ
bản mới
47
Kiểu dữ liệu
Khai báo kiểu
x : T
• x là phần tử của tập T
Ví dụ
• x : R
• n : N
• 3 : N
• red : {red, blue, green}
8
Vị từ
Một vị từ (predicate) ñược sử dụng ñể ñịnh
nghĩa các tính chất của biến/giá trị
Ví dụ
x > 0
pi ∈ R
59
Vị từ
Có thể sử dụng các toán tử lô-gíc ñể ñịnh nghĩa các vị
từ phức tạp
Và: A ∧ B
Hoặc: A ∨ B
Phủ ñịnh: ¬ A
Kéo theo: A ⇒ B
Ví dụ
(x > y) ∧ (y > 0)
(x > 10) ∨ (x = 1)
(x > 0) ) ⇒ x/x = 1
(¬ (x ∈ S)) ∨ (x ∈ T)
10
Vị từ
Các toán tử khác
(∀x : T • A)
• A ñúng với mọi x thuộc T
• Ví dụ: (∀x : N • x - x =0)
(∃x : T • A)
• A ñúng với một số giá trị x thuộc T
• Ví dụ: (∃x : R • x + x = 4)
{x : T | A}
• biểu diễn các phần tử x của T thỏa mãn A
• Ví dụ: N = {x : Z | x ≥ 0}
611
Sơ ñồ trạng thái
Cấu trúc sơ ñồ trạng thái gồm
tên sơ ñồ
khai báo biến
ñịnh nghĩa vị từ
12
Sơ ñồ trạng thái
ðặc tả Z chứa
các biến trạng thái
khởi gán biến
các thao tác trên các biến
biến trạng thái có thể có các bất biến
• ñiều kiện mà luôn ñúng, biểu diễn bởi các vị từ
713
Sơ ñồ thao tác
Khởi gán biến
Khai báo thao tác trên biến
kí hiệu ∆ biểu diễn biến trạng thái bị thay ñổi bởi thao
tác
kí hiệu ‘ (dấu nháy ñơn) biểu diễn giá trị mới của biến
14
Sơ ñồ thao tác
Thao tác có thể có các tham số vào và ra
tên tham số vào kết thúc bởi kí tự “?”
tên tham số ra kết thúc bởi kí tự “!”
815
Sơ ñồ thao tác
Kí hiệu Ξ mô tả thao tác không thể thay ñổi
biến trạng thái
16
Ví dụ 1
ðặc tả hệ thống ghi nhận các nhân viên vào/ra tòa
nhà làm việc
Kiểu dữ liệu [Staff] là kiểu cơ bản mới của hệ thống
Trạng thái của hệ thống bao gồm
• tập hợp các người sử dụng hệ thống user
• tập hợp các nhân viên ñang vào in
• tập hợp các nhân viên ñang ra out
bất biến của hệ thống
917
Ví dụ 1
ðặc tả thao tác ghi nhận một nhân viên vào
18
Ví dụ 1
ðặc tả thao tác ghi nhận một nhân viên ra
10
19
Ví dụ 1
ðặc tả thao tác kiểm tra một nhân viên vào hay ra
Thao tác này cho kết quả là phần tử của kiểu
QueryReply == is_in | is_out
ðặc tả thao tác
20
Ví dụ 1
Khởi tạo hệ thống
11
21
Ví dụ 1
Tóm lại
Sơ ñồ trạng thái: các thành phần/ñối tượng
của hệ thống
Bất biến: ràng buộc giữa các ñối tượng
Các sơ ñồ thao tác
• ðiều kiện trên các tham số vào
• Quan hệ giữa trạng thái trước và sau
• Tham số kết quả
Khởi gán
22
Ví dụ 1
Hãy ñặc tả các thao tác
Register: thêm vào một nhân viên mới
QueryIn: cho biết những nhân viên ñang
vào/làm việc
12
23
Toán tử sơ ñồ
Các sơ ñồ có thể ñược kết hợp ñể tạo ra
các sơ ñồ mới
Các toán tử sơ ñồ
Và: ∧
Hoặc: ∨
24
Toán tử sơ ñồ
Các sơ ñồ ñã có
Tạo các sơ ñồ mới
Schema3 == Schema1 ∧ Schema2
Schema4 == Schema1 ∨ Schema2
13
25
Ví dụ 1 (tiếp)
Cải tiến thao tác StaffQuery
Thao tác StaffQuery chưa ñặc tả trường hợp
lỗi
• name? ∉ users
26
Ví dụ 1 (tiếp)
Cải tiến thao tác StaffQuery
ðặc tả lại kiểu QueryReply
QueryReply == is_in | is_out | not_registered
Khi ñó
RobustStaffQuery == StaffQuery ∨ BadStaffQuery
14
27
Ví dụ 1 (tiếp)
Cải tiến thao tác CheckIn
Mở rộng thao tác cho trường hợp ghi nhận thành công
28
Ví dụ 1 (tiếp)
Cải tiến thao tác CheckIn
Mở rộng thao tác cho trường hợp ghi nhận thành
công
Khi ñó
GoodCheckIn == CheckIn ∧ Success
15
29
Ví dụ 1 (tiếp)
Cải tiến thao tác CheckIn
Xử lý thêm hai trường hợp lỗi
1. name? ñã ñược ghi nhận
2. name? chưa ñược ñăng ký
30
Ví dụ 1 (tiếp)
Cải tiến thao tác CheckIn
Xử lý thêm hai trường hợp lỗi
16
31
Ví dụ 1 (tiếp)
Cải tiến thao tác CheckIn
Khi ñó
CheckInReply == ok | already_in | not_registered
RobustCheckIn == GoodCheckIn
∨ BadCheckIn1
∨ BadCheckIn2
32
Quan hệ
Cặp phần tử có thứ tự ñược biểu
diễn
(x, y)
Tích ðề-các của hai kiểu T1 và T2
T1 x T2
(x, y) : T1 x T2
17
33
Quan hệ
Quan hệ (relation) là tập các cặp
phần tử có thứ tự
Ví dụ:
34
Quan hệ
Có thể ký hiệu quan hệ
T ↔ S == P (T x S)
directory : Person ↔ Number
Ánh xạ
cặp phần tử có thứ tự (x, y) có thể viết
• Ví dụ
Lưu ý
kí hiệu ↔ dành cho kiểu
kí hiệu dành cho giá trị
18
35
Quan hệ
Domain và Range
tập hợp các thành phần thứ nhất trong một quan hệ
ñược gọi là domain (miền)
• kí hiệu: dom
• ví dụ:
dom(directory) = {mary, john, jim, jane}
tập hợp các thành phần thứ hai trong một quan hệ
ñược gọi là range
• kí hiệu: ran
• ví dụ:
ran(directory) = {287373, 398620, 829483, 493028}
36
Quan hệ
Phép trừ miền (domain subtraction)
ký hiệu:
biểu diễn quan hệ R với các phần tử
trong miền S ñã bị loại bỏ
Nghĩa là:
19
37
Quan hệ
Phép trừ miền (domain subtraction)
Ví dụ:
Khi ñó:
38
Ví dụ 2
ðặc tả danh bạ ñiện thoại gồm tên người và
số ñiện thoại
Sử dụng kiểu cơ bản
[Person, Phone]
ðặc tả trạng thái hệ thống
20
39
Ví dụ 2
Khởi tạo hệ thống
Thêm một số ñiện thoại
40
Ví dụ 2
Tìm số ñiện thoại của một người
Tìm tên theo số ñiện thoại
có thể cải tiến ?
21
41
Ví dụ 2
Xóa số ñiện thoại của một người
42
Ví dụ 2
Xóa các mục trong danh bạ ứng với một tên
Xóa các mục trong danh bạ ứng với một tập các
tên
22
43
Partial Function
là quan hệ mà mỗi phần tử trong domain cho một
giá trị duy nhất trong range
ký hiệu
nghĩa là
44
Partial Function
Ví dụ
Có thể áp dụng các toán tử hàm
23
45
Partial Function
Toán tử quá tải hàm (Function Overriding)
thay thế một mục vào bởi một mục mới
ký hiệu
ví dụ
lưu ý
46
Ví dụ 3
ðặc tả hệ thống quản lý ngày sinh
sử dụng kiểu cơ bản mới
[Person, Date]
mỗi người chỉ có một ngày sinh duy nhất
khởi tạo hệ thống
24
47
Ví dụ 3
Thêm một người vào hệ thống
48
Ví dụ 3
Chỉnh sửa ngày sinh
Xóa một người
ðiều gì xảy ra nếu name? ∉ dom(bb)
25
49
Ví dụ 3
Tìm ngày sinh của một người
50
Ví dụ 3
Tìm ngày sinh của một người
trường hợp tìm không thấy
26
51
Ví dụ 3
Tìm ngày sinh của một người
thông báo khi tìm thấy
khi ñó
52
Ví dụ 3
Tìm những người cùng ngày sinh
27
53
Total Function
ñịnh nghĩa ánh xạ từ tất cả giá trị của domain ñến
range
ký hiệu
nghĩa là
54
Total Function
Ví dụ
28
55
Total Function
Sử dụng ñể ñịnh nghĩa hằng số
Ví dụ
56
Các ký hiệu
Toán tử lô-gíc Tập hợp Quan hệ và Hàm
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- Đặc tả Z5.pdf