إكسبريس (لغة نمذجة البيانات)

EXPRESS-G هي لغة ترميز رسومية قياسية لنماذج المعلومات . ^{[ 4 ]} وهي لغة مكملة للغة EXPRESS لعرض تعريفات الكيانات والأنواع، والعلاقات، والعددية. ^{[ 5 ]} تدعم هذه اللغة الرسومية مجموعة فرعية من لغة EXPRESS. من مزايا استخدام EXPRESS-G مقارنةً بـ EXPRESS إمكانية عرض بنية نموذج البيانات بطريقة أكثر وضوحًا. أما من عيوب EXPRESS-G، فهو عدم إمكانية تحديد القيود المعقدة بشكل رسمي. يوضح الشكل 1 مثالًا على ذلك. يمكن استخدام نموذج البيانات الموضح في الشكل لتحديد متطلبات قاعدة بيانات لمجموعة أقراص صوتية مدمجة (CD). ^{[ 2 ]}

يقدم EXPRESS سلسلة من أنواع البيانات، مع رموز أنواع البيانات المحددة في تدوين EXPRESS-G: ^{[ 2 ]}

• نوع بيانات الكيان: يُعد هذا النوع أهم أنواع البيانات في لغة إكسبريس. وسنتناوله بمزيد من التفصيل لاحقًا. يمكن ربط أنواع بيانات الكيان بطريقتين: إما من خلال شجرة الأنواع الفرعية والأنواع الرئيسية، أو من خلال السمات.
• نوع بيانات التعداد: قيم التعداد عبارة عن سلاسل نصية بسيطة مثل أحمر، أخضر، وأزرق في تعداد RGB. في حال تعريف نوع التعداد على أنه قابل للتوسيع، يمكن توسيعه في مخططات أخرى.
• نوع البيانات المحدد: هذا يزيد من تخصيص أنواع البيانات الأخرى - على سبيل المثال، تعريف نوع بيانات موجب من النوع عدد صحيح بقيمة > 0.
• تحديد نوع البيانات: تُحدد عمليات التحديد خيارًا أو بديلًا بين خيارات مختلفة. أكثرها شيوعًا هي عمليات التحديد بين أنواع الكيانات المختلفة. أما عمليات التحديد التي تتضمن أنواعًا مُحددة فهي أقل شيوعًا. في حال تعريف نوع تعداد على أنه قابل للتوسيع، يُمكن توسيعه في مخططات أخرى.
• نوع بيانات بسيط
  • السلسلة النصية: هذا هو النوع البسيط الأكثر استخدامًا. يمكن أن تكون سلاسل EXPRESS بأي طول ويمكن أن تحتوي على أي حرف (ISO 10646/Unicode).
  • البيانات الثنائية: نادراً ما تُستخدم هذه البيانات. وهي تغطي عدداً من البتات (وليس البايتات). في بعض التطبيقات، يقتصر حجمها على 32 بت.
  • منطقي: على غرار نوع البيانات المنطقية، يحتوي النوع المنطقي على القيم الممكنة TRUE و FALSE بالإضافة إلى UNKNOWN.
  • منطقي: مع القيم المنطقية TRUE و FALSE.
  • الرقم: نوع بيانات الرقم هو نوع بيانات أساسي لكل من الأعداد الصحيحة والأعداد الحقيقية. تستخدم معظم التطبيقات نوع البيانات المزدوج لتمثيل نوع البيانات الحقيقي، حتى لو كانت القيمة الفعلية عددًا صحيحًا.
  • Integer: يمكن أن يكون للأعداد الصحيحة EXPRESS من حيث المبدأ أي طول، ولكن معظم التطبيقات تقيدها بقيمة 32 بت موقعة.
  • حقيقي: من الناحية المثالية، تكون القيمة الحقيقية في EXPRESS غير محدودة في الدقة والحجم. ولكن عمليًا، يتم تمثيل القيمة الحقيقية بقيمة عددية عشرية من نوع double.
• أنواع بيانات التجميع: أنواع التجميع الممكنة هي: مجموعة (SET)، وحقيبة (BAG)، وقائمة (LIST)، ومصفوفة (ARRAY). بينما تُعتبر المجموعتان SET وBAG غير مُرتبة، فإنّ المجموعتين LIST وARRAY مُرتبة. قد تحتوي الحقيبة BAG على قيمة مُحددة أكثر من مرة، وهذا غير مسموح به في المجموعة SET. المصفوفة ARRAY هي التجميع الوحيد الذي يُمكن أن يحتوي على عناصر غير مُحددة. هذا غير ممكن في المجموعات SET وLIST وBAG. يُمكن أن تكون عناصر التجميع من أي نوع بيانات آخر.

تجدر الإشارة إلى بعض الأمور العامة المتعلقة بأنواع البيانات.

• يمكن تعريف أنواع البيانات المُنشأة ضمن مخطط EXPRESS. وتُستخدم بشكل أساسي لتعريف الكيانات، ولتحديد نوع سمات الكيان وأعضاء التجميع.
• يمكن استخدام أنواع البيانات بطريقة تكرارية لإنشاء أنواع بيانات أكثر تعقيدًا. على سبيل المثال، من الممكن تعريف قائمة (LIST) أو مصفوفة (ARRAY) أو استعلام (SELECT) لبعض الكيانات أو أنواع البيانات الأخرى. أما جدوى تعريف هذه الأنواع من البيانات فهي مسألة أخرى.
• يُحدد EXPRESS بعض القواعد التي تُمكن من تخصيص نوع البيانات بشكل أكبر. وهذا أمر مهم بالنسبة للسمات المُعاد تعريفها للكيانات.
• يمكن استخدام أنواع البيانات العامة للإجراءات والوظائف والكيانات المجردة.

تتيح سمات الكيانات إضافة "خصائص" إلى الكيانات وربط كيان بآخر ضمن دور محدد. ويحدد اسم السمة هذا الدور. ويمكن لمعظم أنواع البيانات أن تُستخدم مباشرةً كنوع للسمة، بما في ذلك التجميع.

توجد ثلاثة أنواع مختلفة من السمات: السمات الصريحة، والسمات المشتقة، والسمات العكسية. ويمكن إعادة تعريف جميع هذه السمات في نوع فرعي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن إعادة تعريف السمة الصريحة كسمة مشتقة في نوع فرعي. ولا يمكن إجراء أي تغيير آخر على نوع السمات.

• السمات الصريحة هي تلك التي لها قيم مباشرة مرئية في ملف STEP.
• تستمد السمات المشتقة قيمها من تعبير. في معظم الحالات، يشير التعبير إلى سمات أخرى لهذه النسخة. وقد يستخدم التعبير أيضًا دوال EXPRESS.
• لا تضيف السمات العكسية "معلومات" إلى الكيان، ولكنها تقوم فقط بتسمية وتقييد سمة صريحة للكيان من الطرف الآخر.

رموز السمات المحددة لترميز EXPRESS-G: ^{[ 2 ]}

يمكن تعريف الكيان كنوع فرعي لكيان واحد أو عدة كيانات أخرى ( يُسمح بالوراثة المتعددة !). يمكن أن يحتوي النوع الرئيسي على أي عدد من الأنواع الفرعية. من الممارسات الشائعة في STEP إنشاء رسوم بيانية معقدة للغاية للأنواع الفرعية والرئيسية. تربط بعض الرسوم البيانية 100 كيان أو أكثر ببعضها البعض.

يمكن إنشاء مثيل للكيان إما لكيان واحد (إن لم يكن مجردًا) أو لمجموعة معقدة من الكيانات في رسم بياني فرعي-فائق. بالنسبة للرسوم البيانية الكبيرة، من المرجح أن يزداد عدد التركيبات الممكنة بشكل هائل. ولتقييد هذه التركيبات، تم استحداث قيود خاصة على النوع الفائق، مثل ONEOF وTOTALLOVER. علاوة على ذلك، يمكن تعريف كيان ما على أنه مجرد لضمان عدم إمكانية إنشاء مثيل له وحده، بل فقط إذا كان يحتوي على نوع فرعي غير مجرد.

يمكن تقييد الكيانات وأنواع البيانات المُعرَّفة بشكل أكبر باستخدام قواعد WHERE . تُعدّ قواعد WHERE جزءًا من القواعد العامة. قاعدة WHERE هي تعبير يجب أن يُقيّم إلى TRUE، وإلا فإنّ ملء مخطط EXPRESS غير صالح. وكما هو الحال مع السمات المشتقة، يمكن لهذه التعبيرات استدعاء دوال EXPRESS، والتي بدورها قد تستدعي إجراءات EXPRESS. تسمح الدوال والإجراءات بصياغة عبارات معقدة باستخدام متغيرات محلية ومعاملات وثوابت - على غرار لغة البرمجة.

تستطيع لغة EXPRESS وصف القواعد المحلية والعالمية. على سبيل المثال:

ENTITY area_unit SUBTYPE OF ( named_unit ); WHERE WR1 : ( SELF \ named_unit . dimensions . length_exponent = 2 ) AND ( SELF \ named_unit . dimensions . mass_exponent = 0 ) AND ( SELF \ named_unit . dimensions . time_exponent = 0 ) AND ( SELF \ named_unit . dimensions . electric_current_exponent = 0 ) AND ( SELF \ named_unit . dimensions . thermodynamic_temperature_exponent = 0 ) AND ( SELF \ named_unit . dimensions . amount_of_substance_exponent = 0 ) AND ( SELF \ named_unit . dimensions . luminous_intensity_exponent = 0 ); END_ENTITY ; -- area_unit

يوضح هذا المثال أن وحدة المساحة يجب أن يكون طولها مربعًا. ولتحقيق ذلك، يجب أن تكون قيمة الخاصية dimensions.length_exponent مساويةً لـ 2، بينما يجب أن تكون جميع الأسس الأخرى لوحدات النظام الدولي للوحدات الأساسية مساويةً لـ 0.

مثال آخر:

TYPE day_in_week_number = INTEGER ; WHERE WR1 : ( 1 <= SELF ) AND ( SELF <= 7 ); END_TYPE ; -- day_in_week_number

أي أن قيمة الأسبوع لا يمكن أن تتجاوز 7.

وبالتالي، يمكنك وصف بعض القواعد لكياناتك. يمكن الاطلاع على مزيد من التفاصيل حول الأمثلة المذكورة في معيار ISO 10303-41 .