EXPRESS (язык моделирования данных)

EXPRESS — это стандарт для универсального языка моделирования данных для данных о продуктах . EXPRESS формализован в стандарте ISO для модели обмена продуктами STEP (ISO 10303) и стандартизирован как ISO 10303-11. ^[1]

Модели данных формально определяют объекты данных и отношения между объектами данных для интересующей области. Некоторые типичные приложения моделей данных включают поддержку разработки баз данных и обеспечение обмена данными для определенной области интересов. Модели данных определены на языке моделирования данных. ^[2] EXPRESS — это язык моделирования данных, определенный в ISO 10303-11, Справочном руководстве по языку EXPRESS. ^[3]

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 является наиболее важным. Графическое представление, с другой стороны, часто больше подходит для использования человеком, например, для объяснений и учебных пособий. Графическое представление, называемое EXPRESS-G, не способно представить все детали, которые можно сформулировать в текстовой форме.

EXPRESS похож на языки программирования, такие как Pascal . В SCHEMA могут быть определены различные типы данных вместе со структурными ограничениями и алгоритмическими правилами. Главной особенностью EXPRESS является возможность формальной проверки популяции типов данных — то есть проверка всех структурных и алгоритмических правил.

EXPRESS-G — это стандартная графическая нотация для информационных моделей . ^[4] Это дополнение к языку EXPRESS для отображения определений сущностей и типов, отношений и мощности. ^[5] Эта графическая нотация поддерживает подмножество языка EXPRESS. Одним из преимуществ использования EXPRESS-G по сравнению с EXPRESS является то, что структура модели данных может быть представлена ​​более понятным образом. Недостатком EXPRESS-G является то, что сложные ограничения не могут быть формально указаны. Рисунок 1 является примером. Модель данных, представленная на рисунке, может быть использована для указания требований к базе данных для коллекции аудио компакт-дисков (CD). ^[2]

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

Семейство СХЕМА;СУЩНОСТЬ Лицо АБСТРАКТНЫЙ СУПЕРТИП (ОДИН ИЗ (Мужской, Женский)); имя: СТРОКА; мать: НЕОБЯЗАТЕЛЬНО Женщина; отец: НЕОБЯЗАТЕЛЬНО Мужской;КОНЕЦ_ЭНТЕТИ;СУЩНОСТЬ Женский ПОДТИП (Лица);КОНЕЦ_ЭНТЕТИ;СУЩНОСТЬ Мужской ПОДТИП (Лица);КОНЕЦ_ЭНТЕТИ;КОНЕЦ_СХЕМЫ;

Модель данных заключена в схему EXPRESS Family . Она содержит супертип сущности Person с двумя подтипами Male и Female . Поскольку Person объявлен как ABSTRACT , могут существовать только вхождения (ONEOF) подтипа Male или Female . Каждое вхождение person имеет обязательный атрибут name и необязательные атрибуты mother и father . Существует фиксированный стиль чтения для атрибутов некоторого типа сущности:

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

EXPRESS предлагает ряд типов данных с определенными символами типов данных нотации EXPRESS-G: ^[2]

• Тип данных сущности: Это самый важный тип данных в EXPRESS. Он рассматривается ниже более подробно. Типы данных сущности могут быть связаны двумя способами: в дереве под-супертипов и/или по атрибутам.
• Тип данных перечисления: Значения перечисления — это простые строки, такие как красный, зеленый и синий для rgb-перечисления. В случае, если тип перечисления объявлен расширяемым, он может быть расширен в других схемах.
• Определенный тип данных: это еще больше специализирует другие типы данных — например, определяет положительный тип данных, который имеет тип integer со значением > 0.
• Выбор типа данных: Выбор определяет выбор или альтернативу между различными вариантами. Чаще всего используются выборы между различными entity_types. Более редкие выборы включают определенные типы. В случае, если тип перечисления объявлен расширяемым, он может быть расширен в других схемах.
• Простой тип данных
  • Строка: Это наиболее часто используемый простой тип. Строки EXPRESS могут быть любой длины и содержать любые символы (ISO 10646/Unicode).
  • Двоичный: Этот тип данных используется очень редко. Он охватывает несколько бит (не байтов). Для некоторых реализаций размер ограничен 32 битами.
  • Логический: Подобно типу данных Boolean, логический тип имеет возможные значения TRUE и FALSE, а также UNKNOWN.
  • Булевы значения: с булевыми значениями ИСТИНА и ЛОЖЬ.
  • Число: Тип данных числа является супертипом как целого, так и вещественного. Большинство реализаций используют тип double для представления вещественного типа, 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.
  • Real: В идеале EXPRESS real значение не ограничено по точности и размеру. Но на практике real значение представляется значением с плавающей точкой типа double.
• Тип данных агрегации: Возможные типы aggregation_types: SET, BAG, LIST и ARRAY. В то время как SET и BAG неупорядочены, LIST и ARRAY упорядочены. BAG может содержать определенное значение более одного раза, это не разрешено для SET. ARRAY — единственный агрегат, который может содержать неустановленные элементы. Это невозможно для SET, LIST, BAG. Элементы агрегата могут иметь любой другой тип данных.

Следует упомянуть несколько общих моментов, касающихся типов данных.

• Сконструированные типы данных могут быть определены в схеме EXPRESS. Они в основном используются для определения сущностей и указания типа атрибутов сущностей и агрегированных членов.
• Типы данных могут использоваться рекурсивно для построения все более и более сложных типов данных. Например, можно определить СПИСОК МАССИВА SELECT некоторых сущностей или других типов данных. Имеет ли смысл определять такие типы данных — это другой вопрос.
• EXPRESS определяет несколько правил, как тип данных может быть дополнительно специализирован. Это важно для повторно объявленных атрибутов сущностей.
• Типы данных GENERIC могут использоваться для процедур, функций и абстрактных сущностей.

Атрибуты сущности позволяют добавлять "свойства" к 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 агрегацию.

Существует три различных вида атрибутов: явные, производные и обратные. И все они могут быть переопределены в подтипе. Кроме того, явный атрибут может быть переопределен как производный в подтипе. Никакие другие изменения вида атрибутов невозможны.

• Явные атрибуты — это атрибуты с прямыми значениями, видимыми в STEP-файле.
• Производные атрибуты получают свои значения из выражения. В большинстве случаев выражение ссылается на другие атрибуты ЭТОГО экземпляра. Выражение также может использовать функции EXPRESS.
• Обратные атрибуты не добавляют «информацию» к сущности, а только именуют и ограничивают явный атрибут сущности с другой стороны.

Конкретные атрибутивные символы нотации EXPRESS-G: ^[2]

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 под-супертипов. Некоторые графы связывают друг с другом 100 и более сущностей.

Экземпляр сущности может быть создан либо для одной сущности (если она не абстрактная), либо для сложной комбинации сущностей в таком графе под-супертипа. Для больших графов число возможных комбинаций, вероятно, будет расти в астрономических диапазонах. Для ограничения возможных комбинаций были введены специальные ограничения супертипа, такие как ONEOF и TOTALOVER. Кроме того, сущность может быть объявлена ​​абстрактной, чтобы обеспечить невозможность создания экземпляра только из этой сущности, но только если она содержит неабстрактный подтип.

Сущности и определенные типы данных могут быть дополнительно ограничены правилами WHERE . Правила WHERE также являются частью глобальных правил. Правило WHERE — это выражение, которое должно быть оценено как TRUE, в противном случае популяция схемы EXPRESS недействительна. Подобно производным атрибутам, эти выражения могут вызывать функции EXPRESS, которые могут далее 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:

 СУЩНОСТЬ единица_площади  ПОДТИП ( единица_измерения ) ; ГДЕ WR1 : ( SELF \ единица_измерения . размеры . показатель_длины = 2 ) И ( SELF \ единица_измерения . размеры . показатель_массы = 0 ) И ( SELF \ единица_измерения . показатель_времени = 0 ) И ( SELF \ единица_измерения . размеры . показатель_электрического_тока = 0 ) И ( SELF \ единица_измерения . показатель_термодинамической_температуры = 0 ) И ( SELF \ единица_измерения . показатель_количества_вещества = 0 ) И ( SELF \ единица_измерения . показатель_светимости = 0 ) ; КОНЕЦ СУЩНОСТИ ; -- единица_измерения​​​​​                                   

В этом примере описывается, что сущность area_unit должна иметь квадратное значение длины. Для этого атрибут dimensions.length_exponent должен быть равен 2, а все остальные показатели степеней основных единиц СИ должны быть равны 0.

Другой пример:

 ТИП номер_дня_в_неделе = 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 для ваших сущностей. Более подробную информацию о приведенных примерах можно найти в ISO 10303 -41

На Викискладе есть медиафайлы по теме EXPRESS .

Предметы, связанные с ИСО

• 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 определена в EXPRESS
• ISO 13399 : Стандарт ISO для представления и обмена данными о режущих инструментах
• ISO/PAS 16739 : Классы отраслевого фундамента указаны в EXPRESS
• Список деталей STEP (ISO 10303)

Другие смежные темы

• Обмен данными САПР
• EDIF : Формат обмена электронными проектами
• Диаграмма
• Универсальное моделирование
• Язык моделирования
• Синтаксическая нотация Вирта
• DOT (язык описания графов)

 В статье использованы материалы, являющиеся общественным достоянием Национального института стандартов и технологий.

• ISO 10303 , главная страница STEP, стандарта обмена данными о моделях продуктов
• Дуглас А. Шенк и Питер Р. Уилсон, Информационное моделирование методом EXPRESS , Oxford University Press, 1993, ISBN  978-0-19-508714-7
• Фонд языка EXPRESS, организация, занимающаяся продвижением языковой семьи EXPRESS