EXPRESS (язык моделирования данных)

Рис. 1. Требования к базе данных для коллекции аудиокомпакт-дисков (CD), представленной в нотации EXPRESS-G.

EXPRESS — это стандарт общего моделирования данных языка для данных о продуктах . EXPRESS формализован в стандарте ISO для модели обмена продуктами STEP (ISO 10303) и стандартизирован как ISO 10303-11.

Обзор

Модели данных формально определяют объекты данных и отношения между объектами данных для интересующей области. Некоторые типичные применения моделей данных включают поддержку разработки баз данных и обеспечение обмена данными для определенной области интересов. Модели данных определяются на языке моделирования данных. EXPRESS — это язык моделирования данных, определенный в ISO 10303-11, Справочном руководстве по языку EXPRESS.

Модель данных EXPRESS может быть определена двумя способами: текстовым и графическим. Для формальной проверки и в качестве входных данных для таких инструментов, как SDAI, текстовое представление в файле ASCII наиболее важным является . С другой стороны, графическое представление часто более подходит для использования человеком, например, для объяснений и учебных пособий. Графическое представление, получившее название «ЭКСПРЕСС-Г», не способно отобразить все детали, которые можно сформулировать в текстовой форме.

EXPRESS похож на такие языки программирования, как Паскаль . В СХЕМЕ могут быть определены различные типы данных вместе со структурными ограничениями и алгоритмическими правилами. Основной особенностью EXPRESS является возможность формальной проверки совокупности типов данных - это проверка всех структурных и алгоритмических правил.

ЭКСПРЕСС-Г

EXPRESS-G — стандартная графическая система обозначений информационных моделей . Это дополнение к языку EXPRESS для отображения определений сущностей и типов, отношений и мощности. Эта графическая запись поддерживает подмножество языка EXPRESS. Одним из преимуществ использования EXPRESS-G по сравнению с EXPRESS является то, что структура модели данных может быть представлена ​​более понятно. Недостатком EXPRESS-G является невозможность формального указания сложных ограничений. Рисунок 1 является примером. Модель данных, представленная на рисунке, может использоваться для определения требований к базе данных для коллекции аудиокомпакт-дисков (CD).

Простой пример

Рис. 2. Диаграмма EXPRESS-G для схемы Family.

Простая модель данных EXPRESS выглядит так, как показано на рис. 2, а код такой:

Семья СХЕМА;

 СУЩНОСТЬ Человек
    АБСТРАКТНЫЙ СУПЕРТИП (ОДИН (Мужчина, Женщина));
      имя: СТРОКА;
      мать: НЕОБЯЗАТЕЛЬНО Женщина;
      отец: НЕОБЯЗАТЕЛЬНО Мужчина;
 END_ENTITY;

 СУЩНОСТЬ Женщина
    ПОДТИП (Человек);
 END_ENTITY;

 ENTITY Мужчина
    ПОДТИП (Человек);
 END_ENTITY;

 КОНЕЦ_СХЕМА;
 

Модель данных включена в семейство схем EXPRESS . Он содержит сущность супертипа Person с двумя подтипами Male и Female . Поскольку Person только экземпляры (ONEOF) подтипа Male или Female объявлен как ABSTRACT, могут существовать . Каждое появление человека имеет обязательный атрибут имени и необязательные атрибуты мать и отец . Существует фиксированный стиль чтения атрибутов некоторых типов объектов:

• Женщина может играть роль матери для Человека
• Мужчина может играть роль отца для Человека

ЭКСПРЕСС Строительные блоки

Типы данных

EXPRESS предлагает ряд типов данных со специальными символами типов данных нотации EXPRESS-G:

• Тип данных сущности: это наиболее важный тип данных в EXPRESS. Более подробно это описано ниже. Типы данных сущностей могут быть связаны двумя способами: в дереве подсупертипов и/или с помощью атрибутов.
• Тип данных перечисления. Значения перечисления представляют собой простые строки, такие как красный, зеленый и синий цвета для перечисления RGB. Если тип перечисления объявлен расширяемым, его можно расширить в других схемах.
• Определенный тип данных: это дополнительно конкретизирует другие типы данных — например, определяет положительный тип данных, который имеет целочисленный тип со значением> 0.
• Выбор типа данных: Выбор определяет выбор или альтернативу между различными вариантами. Чаще всего используются выборы между различными типами объектов. Более редкими являются выборки, включающие определенные типы. Если тип перечисления объявлен расширяемым, его можно расширить в других схемах.
• Простой тип данных
  • Строка: это наиболее часто используемый простой тип. Строки EXPRESS могут иметь любую длину и содержать любые символы (ISO 10646/Unicode).
  • Двоичный: этот тип данных используется очень редко. Он охватывает несколько битов (не байтов). Для некоторых реализаций размер ограничен 32 битами.
  • Логический: Подобно логическому типу данных, логический тип имеет возможные значения ИСТИНА и ЛОЖЬ, а также НЕИЗВЕСТНО.
  • Логическое значение: с логическими значениями ИСТИНА и ЛОЖЬ.
  • Число: числовой тип данных является супертипом как целого, так и вещественного. В большинстве реализаций для представления вещественного_типа используется тип double, даже если фактическое значение является целым числом.
  • Целое число: целые числа EXPRESS в принципе могут иметь любую длину, но большинство реализаций ограничивают их 32-битным значением со знаком.
  • Реальное значение: в идеале реальное значение EXPRESS не ограничено по точности и размеру. Но на практике действительное значение представляется значением с плавающей запятой типа double.
• Тип данных агрегации. Возможные типы типов агрегации: SET, BAG, LIST и ARRAY. В то время как SET и BAG не упорядочены, LIST и ARRAY упорядочены. BAG может содержать определенное значение более одного раза, для SET это недопустимо. МАССИВ — единственный агрегат, который может содержать неустановленные элементы. Это невозможно для SET, LIST, BAG. Члены агрегата могут иметь любой другой тип данных.

В отношении типов данных следует упомянуть несколько общих вещей.

• Созданные типы данных могут быть определены в схеме EXPRESS. Они в основном используются для определения сущностей, а также для указания типа атрибутов сущности и агрегатных членов.
• Типы данных можно использовать рекурсивно для создания все более и более сложных типов данных. Например, можно определить СПИСОК МАССИВА или ВЫБОР из некоторых объектов или других типов данных. Имеет ли смысл определять такие типы данных — это другой вопрос.
• EXPRESS определяет несколько правил дальнейшей специализации типа данных. Это важно для переобъявленных атрибутов сущностей.
• Типы данных GENERIC могут использоваться для процедур, функций и абстрактных сущностей.

Атрибут сущности

Атрибуты сущностей позволяют добавлять «свойства» сущностям и связывать одну сущность с другой в определенной роли. Имя атрибута определяет роль. Большинство типов данных могут напрямую служить типом атрибута. Это также включает в себя агрегацию.

Существует три различных типа атрибутов: явные, производные и обратные атрибуты. И все это можно переопределить в подтипе. Кроме того, явный атрибут может быть повторно объявлен как производный от подтипа. Никакое другое изменение вида атрибутов невозможно.

• Явные атрибуты — это атрибуты, значения которых видны в STEP-файле.
• Производные атрибуты получают свои значения из выражения. В большинстве случаев выражение относится к другим атрибутам ЭТОГО экземпляра. В выражении также могут использоваться функции EXPRESS.
• Инверсные атрибуты не добавляют «информацию» к сущности, а только называют и ограничивают явный атрибут сущности с другого конца.

Конкретные символы атрибутов нотации EXPRESS-G:

Супертипы и подтипы

Сущность может быть определена как подтип одной или нескольких других сущностей ( множественное наследование разрешено !). Супертип может иметь любое количество подтипов. В STEP очень распространена практика построения очень сложных графов подсупертипов. Некоторые графы связывают друг с другом 100 и более сущностей.

Экземпляр сущности может быть создан либо для одной сущности (если она не является абстрактной), либо для сложной комбинации сущностей в таком графе подсупертипа. Для больших графиков количество возможных комбинаций, вероятно, вырастет в астрономических пределах. Чтобы ограничить возможные комбинации, были введены специальные ограничения супертипа, такие как ONEOF и TOTALOVER. Более того, сущность можно объявить абстрактной, чтобы гарантировать, что ни один экземпляр не может быть создан только из этой сущности, но только в том случае, если она содержит неабстрактный подтип.

Алгоритмические ограничения

Сущности и определенные типы данных могут быть дополнительно ограничены с помощью ГДЕ правила. Правила WHERE также являются частью глобальных правил. А Правило WHERE — это выражение, которое должно иметь значение TRUE, иначе заполнение схемы EXPRESS будет недействительным. Как и производные атрибуты, это выражение может вызывать функции EXPRESS, которые в дальнейшем могут вызывать процедуры EXPRESS. Функции и процедуры позволяют формулировать сложные операторы с локальными переменными, параметрами и константами - очень похоже на язык программирования.

Язык EXPRESS может описывать локальные и глобальные правила. Например:

 ENTITY   area_unit 
    ПОДТИП   named_unit   (  )  ; 
   ГДЕ 
    WR1  :   (  SELF  \  named_unit.dimension.length_exdependent  AND  0  =  )   =   2  )   AND 
         (  SELF  \  named_unit.dimension.mass_exdependent  )  0  SELF  named_unit.dimension.electric_current_exdependent   =   0  )   AND 
         (  SELF  \  named_unit.dimension.time_exdependent  (  =  \ ​  ​  ​ ​  ​ 
        ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​ ​  ​  ​ ​   И 
         (  SELF  \  named_unit.dimensions.thermdynamic_temperature_exdependent  )  0  0 
           \   =   0  )   AND 
         (  SELF  \  named_unit.dimensions.количество_субстанции_экспоненты  (  =  ;  =  ​  ​  )   И 
        ​  SELF ​  named_unit.dimensions.luminous_intensity_exdependent ​ ​ ​ ​  ​  ​ ​ 
   КОНЕЦ_ENTITY  ;    -- единица_площади 

В этом примере описывается, что объект area_unit должен иметь квадратное значение длина. Для этого атрибут «размеры.длина_экспонента» должен быть равен 2, а все остальные показатели основных единиц СИ должны быть равны 0.

Другой пример:

 ТИП   число_день_недели   =   ЦЕЛОЕ ЧИСЛО  ; 
   ГДЕ 
    WR1  :   (  1   <=   SELF  )   И   (  SELF   <=   7  ); 
   КОНЕЦ_ТИП  ;    -- номер дня_в_неделе 

То есть это означает, что значение недели не может превышать 7.

Итак, вы можете описать некоторые правила своим сущностям. Более подробную информацию о приведенных примерах можно найти в ISO 10303-41 .

См. также

Темы, связанные с ISO

• ISO 10303 : Стандарт ISO для компьютерно интерпретируемого представления и обмена данными о промышленной продукции.
• ISO 10303-21 : Форма обмена данными STEP со структурой ASCII.
• ISO 10303-22 : Стандартный интерфейс доступа к данным, часть методов реализации STEP.
• ISO 10303-28 : STEP-XML определяет использование расширяемого языка разметки (XML) для представления схемы EXPRESS.
• ISO 13584-24 : Логическая модель PLIB указана в EXPRESS.
• ISO 13399 : Стандарт ISO для представления и обмена данными режущего инструмента.
• ISO/PAS 16739 : Классы отраслевого фонда указаны в EXPRESS.
• Список деталей STEP (ISO 10303)

Другие связанные темы

• Обмен данными САПР
• EDIF : формат обмена электронными проектами
• Диаграмма
• Моделирование общего назначения
• Язык моделирования
• Синтаксическое обозначение Вирта
• DOT (язык описания графов)

Ссылки

Эта статья включает общедоступные материалы Национального института стандартов и технологий.

Дальнейшее чтение

• ISO 10303 , главная страница STEP, стандарта обмена данными модели продукта.
• Дуглас А. Шенк и Питер Р. Уилсон, Информационное моделирование пути EXPRESS , Oxford University Press, 1993, ISBN   978-0-19-508714-7
• EXPRESS Language Foundation — организация, занимающаяся продвижением языковой семьи EXPRESS.