某软件公司欲设计实现一个虚拟世界仿真系统。系统中的虚拟世界用于模拟现实世界中的不同环境（由用户设置并创建），用户通过操作仿真系统中的1~2个机器人来探索虚拟世界。机器人维护着两个变量b1和b2，用来保存从虚拟世界中读取的字符。
该系统的主要功能描述如下：
（1）机器人探索虚拟世界（RunRobots）。用户使用编辑器（Editor）编写文件以设置想要模拟的环境，将文件导入系统（LoadFile）从而在仿真系统中建立虚拟世界（SetupWorld）。机器人在虚拟世界中的行为也在文件中进行定义，建立机器人的探索行为程序（SetupProgram）。机器人在虚拟世界中探索时（RunProgram），有2种运行模式：
①自动控制（Run）：事先编排好机器人的动作序列（指令（Instruction）），执行指令，使机器人可以连续动作。若干条指令构成机器人的指令集（InstructionSet）。
②单步控制（Step）：自动控制方式的一种特殊形式，只执行指定指令中的一个动作。
（2）手动控制机器人（ManipulateRobots）。选定1个机器人后（SelectRobot），可以采用手动方式控制它。手动控制有4种方式：
①Move：机器人朝着正前方移动一个交叉点。
②Left：机器人原地沿逆时针方向旋转90度。
③Read：机器人读取其所在位置的字符，并将这个字符的值赋给b1；如果这个位置上没有字符，则不改变b1的当前值。
④Write：将b1中的字符写入机器人当前所在的位置，如果这个位置上已经有字符，该字符的值将会被b1的值替代。如果这时b1没有值，即在执行Write动作之前没有执行过任何Read动作，那么需要提示用户相应的错误信息（ShowErrors）。
手动控制与单步控制的区别在于，单步控制时执行的是指令中的动作，只有一种控制方式，即执行下个动作；而手动控制时有4种动作。
现采用面向对象方法设计并实现该仿真系统，得到如图3-1所示的用例图和图3-2所示的初始类图。图3-2中的类“Interpreter”和“Parser”用于解析描述虚拟世界的文件以及机器人行为文件中的指令集。
图3-1用例图
图3-2初始类图
【问题1】（6分）
根据说明中的描述，给出图3-1中U1～U6所对应的用例名。
【问题2】（4分）
图3-1中用例U1～U6分别与哪个（哪些）用例之间有关系，是何种关系？
【问题3】（5分）
根据说明中的描述，给出图3-2中C1～C5所对应的类名。
正确答案及解析
正确答案
解析
【问题1】
U1/U2：Run、Step
U3：Write
U4/U5/U6：Move、Left、Read
【问题2】
U1和U2和RunProgram有泛化关系。
U3，U4，U5，U6和Manipulate Robots有泛化关系。
【问题3】
C1：World/虚拟世界
C2：Robots
C3：Instruction
C4：InstructionSet
C5：Errors
本题考查的是面向对象UML建模内容，涉及到用例图和类图。
在本题中部分信息隐含，有一定难度，需要认真阅读并理解题干说明。
【问题1】
问题1要求补充U1~U6用例名，答案可根据题干说明和图示关系判断，较为容易，具体分析过程如下：
（1）对于U1、U2用例与Run Program相关，从题干说明“机器人在虚拟世界中探索时（RunProgram），有2种运行模式：①自动控制（Run）…②单步控制（Step）…”，因此可以判断U1、U2分别为Run和Step用例，二者位置可以互换。
（2）从题干说明“手动控制机器人（ManipulateRobots）。选定1个机器人后（SelectRobot），可以采用手动方式控制它。手动控制有4种方式：①Move：…②Left：…③Read：…④Write：…”可以看到与ManipulateRobots相关的用例有Move，Left，Read，Write，又根据Write的说明“即在执行Write动作之前没有执行过任何Read动作，那么需要提示用户相应的错误信息（ShowErrors）”可以看到，与ShowErrors相关的用例是Write，即U3为Write。剩余U4、U5、U6分别为Move、Left、Read，三者位置可以互换。
【问题2】
判断用例之间的关系。用例之间的关系有三种：泛化、扩展和包含。
包含关系：其中这个提取出来的公共用例称为抽象用例，而把原始用例称为基本用例或基础用例系。当可以从两个或两个以上的用例中提取公共行为时，应该使用包含关系来表示它们。
扩展关系：如果一个用例明显地混合了两种或两种以上的不同场景，即根据情况可能发生多种分支，则可以将这个用例分为一个基本用例和一个或多个扩展用例，这样使描述可能更加清晰。
泛化关系：当多个用例共同拥有一种类似的结构和行为的时候，可以将它们的共性抽象成为父用例，其他的用例作为泛化关系中的子用例。在用例的泛化关系中，子用例是父用例的一种特殊形式，子用例继承了父用例所有的结构、行为和关系。
（1）RunProgram有两种运行模式，即Run和Step分别是RunProgram的一种，二者与RunProgram是特殊/一般的关系，RunProgram与U1、U2是泛化关系。
（2）同理，Move、Left、Read、Write分别是手动控制的四种方式之一，因此，这四者与Manipulate Robots是特殊/一般的关系，即Manipulate Robots与U3、U4、U5、U6是泛化关系。
【问题3】
问题3由于部分信息隐含，所以难度较大。
（1）首先根据类图，存在2组部分与整体的关系，分别是C3-C4，C1-C2，其中多重度关系：C4包含1~n个C3，C1包含1~2个C2，且C1和C4都与Interpreter、Parser有关。
（2）根据说明“类“Interpreter”和“Parser”用于解析描述虚拟世界的文件以及机器人行为文件中的指令集”，因此C1、C4分别是虚拟世界的文件和机器人行为文件中的指令集，后者题干给出为Instruction Set。其中满足1…n多重度的应该为指令Instruction和InstructionSet，因此，C3为Instruction，C4为InstructionSet。C1是虚拟世界的文件，可以写作World（题干中虚拟世界只描述为World）。对于C2与World有1~2的多重度关系，根据题干说明，只有“用户通过操作仿真系统中的1~2个机器人来探索虚拟世界”符合要求，因此C2为机器人（Robot/Robots）。
（3）剩下C5与World相关，根据题干描述“用户使用编辑器（Editor）编写文件以设置想要模拟的环境，将文件导入系统（LoadFile）从而在仿真系统中建立虚拟世界（SetupWorld）”，因此建立虚拟世界需要编辑器编辑文件，并将文件导入仿真系统，因此C5为仿真系统。
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