ＵＭＬ模型图自动比较方法的研究与应用 文章编号：１００３－５８５０（２０１Ｏ）１０—００７２—０３ ＵＭＬ模型图自动比较方法的研究与应用 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ ＵＭＬ Ｍｏｄｅｌ Ｄｉａｇｒａｍ 汪前进董剑利 ２２２００５） （淮海工学院计算机工程学院 江苏连云港【摘 要】介绍了不同类型试题的自动批改方法。分析了基于Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｉｏ构建的ＵＭＬ模型图的组成和结 构，应用Ｖｉｓｉｏ二次开发技术，提出了一种基于图形元素比较的ＵＭＩ 模型图的自动批改方法。该方法采用开放 性设计模式，基于组件方式实现，具有良好的可扩充性。 【关键词】ＵＭＬ模型，自动批改，Ｖｉｓｉｏ二次开发，组件开发 中图分类号：ＴＰ３１１．５６ 文献标识码：Ａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｔｅｓｔ ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ．Ａｎ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＵＭＬ ｍｏｄｅｌ ｄｉａｇｒａｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｉｏ ｗｉｔｈ Ｖｉｓｉｏ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ．Ｉｔ ｂａｓｅ ｏｎ ｏｐｅｎ ｄｅｓｉｇｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ＳＯ ｔｈａｔ ｗｅ ｃａｎ ｅｘｔｅｎｄ ｉｔｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｅａｓｉｌｙ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ＵＭＬ ｍｏｄｅｌ，ａｕｔｏｍａｔｉｃ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，Ｖｉｓｉｏ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ 软件建模是学生从事软件开发的必备能力，在教 学过程中，无论是结构化开发方法，还是面向对象开发 和软件需求的一致性。从狭义的可操作的自动批改技 术看，正确的模型是指符合标准答案要求的模型。在软 件项目建模实训过程中，学生使用Ｖｉｓｉｏ完成ＵＭＬ建 模任务，提交绘图文件。教师提供标准绘图文件作为参 和评分标准，自动批改程序打开学生提交的绘 图文件，对比参，检查并判别图形元素的正确 性，根据评分标准，计算出得分。通过开发Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｉｏ解决方案的Ｖｉｓｉｏ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ技术，可以实现上 述功能。 方法，建立软件模型能有效提高软件的可视化程度，是 工程化开发的核心。ＵＭＬ建模技术是一种总结了以 往建模技术的经验并吸收了当今优秀成果的标准建模 技术，利用ＵＭＩ 表达的软件模型，可以直接将ＵＭＩ 模型转化为某种程序设计语言的源代码框架口］。常用 的ＵＭＬ模型图有用例图、类图、对象图、顺序图、协作 图、状态图、活动图、组件图、部署图等类型，Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｉｏ可以方便地建立ＵＭＬ模型，是最易使用的建模 工具。 ２ Ｖｉｓｉｏ开发的关键技术 ２．１ Ｖｉｓｉｏ对象模型 目前，试题自动批改技术的研究方兴未艾，对于客 观题（如选择题、判断题），处理比较简单。对于主观题， 也有较多的研究，但因为涉及到领域知识和语义理解， Ｖｉｓｉｏ对象模型表示Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｉｏ引擎通过 Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ展示的对象、属性、方法和事件，描述了对 象之问的相关方式。模型中大多数对象对应于Ｖｉｓｉｏ 界面中看到和选定的项目。例如Ｓｈａｐｅ对象表示选定 难于用同一种方法解决，文献［２］提蹬了一种基于带权 概念网络进行分层相似度计算的主观题自动批改的解 决方案，文献［３］对算法的验证和批改提出了解决方 法。这些能够在一定程度上解决一般性主观题和算法 设计题，但软件建模结果ＵＭＬ模型的自动批改技术 还是空白，本文研究ＵＭＩ 模型的自动批改技术，是建 立软件工程实践环境的关键技术，可以有效地减轻教 的Ｖｉｓｉｏ绘图页中的内容（ｇＯ状、组合、连接线等）。有 些对象可以表示其它对象的集合，集合中包含０个或 多个对象。Ｖｉｓｉｏ对象模型（部分）如图１所示。 ２，２加载ＣｏＭ组件 Ｖｉｓｉｏ提供了ＣＯＭ对象、ＡｃｔｉｖｅＸ控件支持，可以 师的工作压力和劳动强度。 １ ＵＭＬ模型自动批改技术 从广义上看，正确的ＵＭＬ模型是指符合软件需 求的模型，判断ＵＭＬ模型的正确性也就是验证模型 ＊ ２０１０—０６—０５收到，２０１０—０８—２１改回 对ＵＭＬ模型进行图形控制，读取或写入信息到ＵＭＬ 模型的各种类型图［４］。在ＶＳ ２００８环境中，在工具箱上 添加Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｉｏ １１．０ Ｄｒａｗｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ组件，然 后就可以在Ｆｏｒｍ中调用其对象。项目引用中会自动 增加ＡｘＶｉｓＯｃｘ，ＶｉｓＯｃｘ和Ｖｉｓｉｏ的引用。在项目中首 ＊＊ 基金项目：中国高等教育学会２０１０年专项课题（２０１０ＹＨＥ００９）资助。 ＊＊＊汪前进，男，１９７１年生，硕士，副教授，研究方向：软件工程，ＵＭＬ及其支持环境。 第２３卷第１Ｏ期 电脑开发与应用 图１ Ｖｉｓｉｏ对象模型（部分） 先添加Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ． Ｏｆｆｉｃｅ． Ｉｎｔｅｒｏｐ．Ｖｉｓｉｏ 和 ＡｘＭｉｃｒｏｓｏｆｔ．Ｏｆｆｉｃｅ．Ｉｎｔｅｒｏｐ．ＶｉｓＯｃｘ 两 个 ｎａｍｅｓｐａｃｅ。然后，就可以通过Ｃ＃操作Ｖｉｓｉｏ对象。 ２．３读取ＵＭＬ模型元素信息 为了读取ＵＭＬ模型元素信息，需要分析模型图 的结构组成。一个ＵＭＬ模型包括若干页。如图２，类 图在一个页中。其在Ｖｉｓｉｏ中的结构组成如图３所示， Ｓｈａｐｅｓ 集合有 Ｃｌａｓｓ、Ｃｌａｓｓｌ １、Ｃｏｍｐｓｉｔｉｏｎ、 Ｗａｔｅｒｍａｒｋ Ｔｉｔｌｅ ４个元素。其中Ｃｌａｓｓ对应类 Ｅｍｐｌｏｙｅｅ的形状，Ｃｌａｓｓ１１对应类Ａｄｄｒｅｓｓ的形状， Ｃｏｍｐｓｉｔｉｏｎ对应Ｅｍｐｌｏｙｅｅ和Ａｄｄｒｅｓｓ之间的组合关 系，Ｗ ａｔｅｒｍａｒｋ Ｔｉｔｌｅ对应水印标题。每一个形状也是 一个集合。其中，类形状包含８个元素：Ｎａｍｅ为类名， Ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ为类的属性，Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ为类中操作， Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ为参数，另外４个未定义。类图中 Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ（组合），Ｇｅｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ（泛化），Ｂｉｎａｒｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（二元关联），Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｙ（依赖）等形状 均包含若干元素。Ｅｍｐｌｏｙｅｅ Ａｄ出ｅｓｓ －Ｅｍｐｃｏｄｅ：ｉｎｔ －ＨｏｕｓｅＮｕｍｂｅｒ：ｉｎｔ －Ｎａｍｅ：ｓｉｒｉｎｇ －Ｓｂ＇ｅｅｔＮｕｒｎｂｅｒ：ｓｔｉｒｎｇ ｄｄｔｅｓｓ：Ａｄｄｒｅｓｓ －Ｃｉｔｙ：ｓｔｒｉｎｇ —ＢｉｒｔｈＤａｔｅ：ｏｂｊｅｃｔ －Ｚｉｐｃｏｄｅ：ｉｎｔ ４Ｃ：￣ｔＥｍｐｌｏｙｅｅＤｅｔａｉｌｓ（） ＋ＧｅｌＡｄｄｒｅｓ￥（） ＋ＳｅｔＥｒｎｐｌｏｙｅｅＤｅｔａｉｌｓ（） ＋ＳｅｔＡｄｄｒｅｓｓ（） 图２ ＵＭＬ模型中的类图 每一个形状（元素）是一个对象，通过引用对象的 属性可以取得相应的值。设类图页为ｓｔａｎｄａｒｄＰａｇｅ， ｓｔａｎｄａｒｄＰａｇｅ．Ｓｈａｐｅｓ［ｉ３．Ｔｅｘｔ取得当前页第ｉ个形 状的文本，ｓｔａｎｄａｒｄＰａｇｅ．Ｓｈａｐｅｓ［ｉ３．Ｎａｍｅ取得当前 页第ｉ个形状的名称，对于类形状集合，其元素Ｓｈａｐｅｓ ［４］表示Ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ，Ｓｈａｐｅｓ［５］表示Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ， Ｓｈａｐｅｓ［－６３表示Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，Ｓｈａｐｅｓ［７］表示Ｎａｍｅ，返 回这些形状的Ｔｅｘｔ属性值，黎 ：： 。 ｉｎｇ 。 可以获得类的属性定义、操 窨 作定义、参数定义和名称。对 苦 ｓ 于二重关联、泛化、组合、依 Ｈ懿 赖等连接形状，Ｓｈａｐｅｓ・ 譬嚣 Ｃｏｎｎｅｃｔｓ ［ ｉ ］ 鎏ｓＳｈｅｅｔ．； １１ｌ Ｓｈｅｅｔ．５ ．ＴｏＣｅｌ１．Ｓｈａｐｅ．Ｎａｍｅ能够 ：￣蜡＂Ｃｃｌ ａｓｓ…．１ ｌ 返回当前页形状的第 个连 ， “ 接点所连接的形状的名字。 图３类图的结构组成 对于泛化形状，Ｃｏｎｎｅｃｔｓ［１］表示无继承符号（子类）的 一端，Ｃｏｎｎｅｃｔｓ［－２］表示有三角形继承符号（父类）的一 端；对于组合形状，Ｃｏｎｎｅｃｔｓ［１］表示有菱形符号（整 体）的一端，ＣｏｎｎｅｃｔｓＥｚ３表示元菱形符号（部分）的一 端。 ３ ＵＭＬ模型自动批改算法 ３．１ ＵＭＬ模型图的比较 ＵＭＬ模型自动批改通过模型图的比较实现，算 法ｃｏｍｐＤｉａｇｒａｍ（）实现了两个模型图的比较， ｓｔａｎｄａｒｄＰａｇｅ表示标准答案模型图中页，ｃｕｒｒｅｎｔＰａｇｅ 表示需要批改模型图中页。算法调用ｃｏｍｐＳｈａｐｅ（）方 法对两个页中的形状逐一扫描比较，判定两个形状的 是否相等。 ｉｎｔ ｃｏｍｐＤｉａｇｒａｍ（Ｐａｇｅ ｓｔａｎｄａｒｄＰａｇｅ，Ｐａｇｅ ｃｕｒｒｅｎｔＰａｇｅ） ｛ｆｏｒ（ｉ一１；ｉ＜一ｓｈａｐｅｎｕｍｌ；ｉ＋＋） ｛ｃｕｒｎａｍｅ＝ｓｔａｎｄａｒｄＰａｇｅ．Ｓｈａｐｅｓ［ｉ］．ＮａｍｅＵ．Ｓｐｌｉｔ （’．’）； ｆｏｒ（ｊ一１；ｊ＜一ｓｈａｐｅｎｕｍ２；ｊ＋＋） ｛ｓｔａｎｄａｒｄｎａｍｅ＝ｃｕｒｒｅｎｔＰａｇｅ．Ｓｈａｐｅｓ［ｉ］ ．ＮａｍｅＵ．Ｓｐｌｉｔ（’．’）； ｉｆ（ｃｏｍｐｓｈａｐｅ（ｉ，ｊ，ｓｔａｎｄａｒｄｎａｍｅ Ｅ０３，ｃｕｒｎａｍｅ 厂Ｏ］）） （ｓｃｏｒｅ＋一ｗＥｉ］，ｂｒｅａｋ；） ｝／／ｆｏｒ ）／／ｆｏｒ ｝／／ｅｏｍｐＤｉａｇｒａｍ 其中，ｓｃｏｒｅ表示得分。Ｓｐｌｉｔ（）方法将字符串以参 数字符为分界点划分成若干个子串。若模型图的当前 页包含ｎ个元素，则问题的规模为ｎ，其时间复杂度为 ０（ｎ ）。 ｃｏｍｐＳｈａｐｅ（ｉｎｔ ｉ，ｉｎｔ ｊ，ｓｔｒｉｎｇ ｓｌ，ｓｔｒｉｎｇ ｓ２）实现 类图中形状的比较，参数ｉ，ｊ指定了不同的形状，ｓ１，ｓ２ 表示形状的类型。类图中，形状类型有Ｗａｔｅｒｍａｒｋ Ｔｉｔｌｅ， Ｇｅｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ， Ｃｏｍｐｏｓｉｔｍｎ， Ｃｌａｓｓ， Ｂｉｎａｒｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｙ等。算法对同类型的两个形 状进行比较，根据形状的具体信息判断是否相等。 （下转第７６页） ・７６・ （总８３６） 遗传算法在粗糙集属性约简中的研究 ０芷 ２０］据简约量为４２．８６ 。 从上面的两组数据可以知道，算法的 ４结束语 种用于求解决策表系统属性约简的遗传 遗传算法是一类可用于复杂系统优化 算法，经实验证明了该遗传算法解决粗糙 执行结果和运行效率直接受种群规模大 计算的鲁棒搜索算法，从而受到广泛关注。 集属性约简是有效可行的，能够得到正确 小的影响。种群规模越大，约简算法的约 简能力就越强，但却要花费大量的时间。 并且能找到所有最优解，提高了 由于遗传算法具有全局优化和隐含 的约简， 并行性的特点，因此用其求解属性约简， 效率。通常会减小计算的复杂性。本文设计的这 （上接第７３页） Ｂｏｏｌｅａｎ ｃｏｍｐＳｈａｐｅ（ｉｎｔ ｉ，ｉｎｔ ｊ，ｓｔｒｉｎｇ ｓｌ，ｓｔｒｉｎｇ ｓ２） ｆ ｉｆ（ｓ１．Ｅｑｕａｌｓ（ｓ２）） 增加ＤＬＩ 组件增加新的模型图批改功能，修改某个组 件不会影响其他组件。该方法结构稳定，可以推广到其 他模型图，具有良好的可扩充性和可修改性。 ｛ｓｗｉｔｃｈ（ｓ１） ｛ｃａｓｅ Ｗａｔｅｒｍａｒｋ Ｔｉｔｌｅ”：ｒｅｔｕｒｎ ｔｒｕｅ； ｃａｓｅ Ｇｅｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎ”： ４结束语 本文论述的方法充分利用Ｖｉｓｉｏ软件提供的编程 接口，可以有效地实现ＵＭＬ模型的自动批改。该方法 实用性强，可以广泛用于作业系统、实验、实训系统中。 但ＵＭＬ模型的主观性很强，其正确性判断涉及到相 关的业务领域知识，如何从需求层面，检验模型的准确 性，需要在领域知识方面进一步研究。 参考文献 ｉｆ（ｓｔａｎｄａｒｄＰａｇｅ．Ｓｈａｐｅｓ［ｉ］．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ．Ｔｅｘｔ．Ｅｑｕａｌｓ （ｃｕｒｒｅｎｔＰａｇｅ．Ｓｈａｐｅｓ［ｊ］．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ．Ｔｅｘｔ）） …／／泛化关系形状信息比较 ｃａｓｅ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ”：… ｃａｓｅ Ｃｌａｓｓ”：… ｃａｓｅ Ｂｉｎａｒｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ：… ｃａｓｅ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｙ ：… ）／／ｓｗｉｔｃｈ ｅｌｓｅ ｒｅｔｕｒｎ ｆａｌｓｅ； ［１］ 郭宁．ＵＭＬ及建模［Ｍ］．北京：清华大学出版社， ２００７． ｝／／ｉｆ ）／／ｃｏｍｐＳｈａｐｅ ［２］ 王津，严蔚敏．基于服务器组件技术的在线练习环境 口］．计算机应用与软件，２００３，２０（９）：２６—２７． ［３］ 黄康，袁春风．基于领域概念网络的自动批改技术． ３．２基于组件的实现 将类图模具中所有形状的比较方法定义为 Ｃｌａｓｓ．ｄｌ１组件，以便动态调用。针对其它模型图，如功 能模型（数据流模型图），也可将模型图模具中的形状 计算机应用研究［Ｊ］，２００４，２１（１１）：２６０—２６２． ［４］ 朱吴，雷鸣，高 山．Ｖｉｓｉｏ二次开发技术在电气 工程教学图形化中的应用［Ｊ］．电气电子教学学报， ２００６，２８（１）：９５—９７． （外部实体、处理、数据流、数据存储等）的比较方法定 义为ＤＦＤ．ｄｌｌ组件，基于ＶＳ２００８平台，通过Ｃ＃动态 调用委托的ＤＬＩ ，根据形状类型选择方法，完成自动 ［５］ Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ公司．开发Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｖｉｓｉｏ解决方案［Ｍ］． 北京：北京大学出版社，２００２． ［６］Ｈｅｊｌｓｂｅｒｇ等．Ｃ＃编程语言祥解（第２版［Ｍ］）．北 京：电子工业出版社，２００７． 比较嘲。这种开放性设计模式，使自动批改模块可通过 （上接第７４页） ①在ａｃｃｐ．１ｃｏｍ域中创建全局组 组；号加入到这个全局组中，当访问资源的用 ｔｅｓｔｌ，将财务部的用户账号加入全局组 ⑥赋予ｔｅｓｔ组对“工资报表”文件夹 只读的权利。 参考文献 户发生变化时，也由本域的管理员负责更 新组里的成员关系，从而大大提高网络资 源管理效率。 ｔｅｓｔ１； ②在ｈｉ．ａｃｃｐ．Ｉｃｏｍ域中创建全局组 ｔｅｓｔ２，将财务部的用户账号加入ｔｅｓｔ２组； ［１］ ［美］Ｍａｒｉｏ Ｈｅｗａｒｄｔ．Ｗｉｎｄｏｗｓ高级调 ⑧在ｓｈ．ａｃｃｐ．１ｃｏｍ域中创建全局组 ＡＧＤＬＰ规则能够实现账户跨域进行 试［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００９． ｅｓｔ３，将财务部的用户账号加入ｔｅｓｔ３组； ［２］ 苏英如．局域网技术与组网工程［Ｍ］．北 资源的访问，在多域的环境下管理资源需 ｔ要合理地运用ＡＧＤＬＰ规则，假设 ④在ｂｊ＿ｂｅｎｅｔ．ｃｏｍ．ｃｎ域中创建全局 京：中国水利水电出版社，２００６． 徐祗祥．Ｗｉｎｄｏｗｓ网络服务［Ｍ］．北京： Ｂｅｎｅｔ．ｃｏｍ．ｃｎ域中有一个共享文件夹“工 组ｔｅｓｔ４，将财务部用户账号加入ｔｅｓｔ４组； ［３］资报表”要提供给其他四个域的财务部的 员工查询。利用ＡＧＤＬＰ规则如下： ⑤在ｂｅｎｅｔ．ｔｏｍ．ｃｎ域中创建域本地 组ｔｅｓｔ，将ｔｅｓｔ１、ｔｅｓｔ２、ｔｅｓｔ３、ｔｅｓｔ４加入该 科学技术文献出版社，２００８．
