Diagrama de estado

Diagrama de Estados Concepto: Muestra la secuencia de estados por los que pasa bien un caso de uso, un objeto a lo largo de su vida, o bien todo el sistema

Diagrama de Estado: Este muestra la secuencia de estados por los que pasa bien un caso de uso, un objeto a lo largo de su vida, o bien todo el sistema. Es una forma de representación gráfica más intuitiva de los autómatas finitos basadas en dígrafos con arcos acotados llamados transiciones en los cuales se ponen los símbolos de tránsito entre un vértice (estado) y otro y se identifican los estados de partida y los de aceptación del resto. Los diagramas de estados finitos son también representaciones más cómodas para su elaboración, legibilidad y comprensión de distintos tipos de abstracciones computacionales de reconocimiento como los autómatas de pila y las máquinas de Turing.

Características

Sea un autómata finito definido por la 5-tupla A=<Q, T, g, F, q₀>, donde Q es el conjunto de estados, T el alfabeto de símbolos terminales, la relación de transiciones , F son los estados finales o de llegada dentro de Q, q₀ es el estado inicial o de partida; se le llama diagrama de estados de A al grafo orientado con aristas y vértices acotados de la forma siguiente:

• Todos los estados de Q se representan por círculos en cuyo interior se designa el nombre del estado que representa.
  • El estado inicial q₀ se indica agregando una saeta corta a su izquierda que no tiene origen alguno y concluye en el borde de la circunferencia, normalmente en los 180 grados del mismo.
  • Los estados finales se indican o bien sombreando el círculo o poniendo un borde doble al estado.
  • Pueden existir estados iniciales finales, simplemente se aplican los dos casos anteriores.
• A cada transición entre los estados q_i y q_j con el símbolo terminal x o la cadena vacía ε se representa como un arco etiquetado con x ó ε según corresponda.
  • Si entre los estados y en el mismo sentido hay varias transiciones con los terminales x₁, x₂, ..., x_n entonces se indican en el mismo arco pero separados por espacio o comas según convenga.

Tipo	Diagrama de estado	Descripción
Estado		Círculo con el nombre del estado etiquetado dentro
Estado inicial		q0: Flecha corta sin origen que apunta al estado
Estado final		: Estado sombreado.
Estado final		: Estado con doble círcunferencia.
Estado inicial y final		: Flecha sin origen que apunta al estado sombreado.
Estado inicial y final		: Flecha sin origen que apunta al estado doblemente circulado.
Transición		<qi,x,qj> ó g(qi,x)=qj: Arco con origen en qi y destino en qj y acotado con el terminal x.
Transición vacía		<qi,ε,qj> ó g(qi,ε)=qj: Arco con origen en qi y destino en qj y acotado con la cadena vacía ε.
Transición múltiple		g(qi,x)=qj, g(qi,y)=qj: Arco con origen en qi y destino en qj y acotado con los terminales x,y, separados por coma o espacio en blanco.
Lazo		<q,x,q> ó g(q,x)=q: Arco circular con origen y destino en q, acotado con el terminal x.
Lazo múltiple		g(q,x)=q, g(q,y)=q: Arco circular con origen y destino en q, acotado con los terminales x,y.

Función

En el diagrama de estados se indica qué eventos hacen que se pase de un estado a otro y cuáles son las respuestas y acciones que genera. También ilustra qué eventos pueden cambiar el estado de los objetos de la clase. En cuanto a la representación, un diagrama de estados es un grafo cuyos nodos son estados y cuyos arcos dirigidos son transiciones etiquetadas con los nombres de los eventos. Normalmente contienen: estados y transiciones. Como los estados y las transiciones incluyen, a su vez, eventos, acciones y actividades. Al igual que otros diagramas, en los diagramas de estado pueden aparecer notas explicativas y restricciones.

Definición de Estado

Identifica un periodo de tiempo del objeto (no instantáneo) en el cual el objeto está esperando alguna operación, tiene cierto estado característico o puede recibir cierto tipo de estímulos. Se representa mediante un rectángulo con los bordes redondeados, que puede tener tres compartimientos: uno para el nombre, otro para el valor característico de los atributos del objeto en ese estado y otro para las acciones que se realizan al entrar, salir o estar en un estado. También en casos mas simples se usan círculos con textos dentro para la representación de los estados, como para los autómatas finitos.

Partes que conforman el Diagrama de Estados

Estado

Un estado se representa como una caja redondeada con el nombre del estado en su interior. Una transición se representa como una flecha desde el estado origen al estado destino. La caja de un estado puede tener 1 o 2 compartimentos. En el primer compartimento aparece el nombre del estado. El segundo compartimento es opcional, y en él pueden aparecer acciones de entrada, de salida y acciones internas.

Eventos

Es una ocurrencia que puede causar la transición de un estado a otro de un objeto. Esta ocurrencia puede ser una de varias cosas:

• Condición que toma el valor de verdadero o falso
• Recepción de una señal de otro objeto en el modelo

Recepción de un mensaje

Paso de cierto período de tiempo, después de entrar al estado o de cierta hora y fecha particular. El nombre de un evento tiene alcance dentro del paquete en el cual está definido, no es local a la clase que lo nombre.

Envío de mensajes

Además de mostrar y transición de estados por medio de eventos, puede representarse el momento en el cual se envían mensajes a otros objetos. Esto se realiza mediante una línea punteada dirigida al diagrama de estados del objeto receptor del mensaje.

Transición simple

Una transición simple es una relación entre dos estados que indica que un objeto en el primer estado puede entrar al segundo estado y ejecutar ciertas operaciones, cuando un evento ocurre y si ciertas condiciones son satisfechas. Se representa como una línea sólida entre dos estados, que puede venir acompañada de un texto con el siguiente formato:

Transición interna

Es una transición que permanece en el mismo estado, en vez de involucrar dos estados distintos. Representa un evento que no causa cambio de estado. Se denota como una cadena adicional en el compartimiento de acciones del estado.

Acciones

Se puede especificar la solicitud de un servicio a otro objeto como consecuencia de la transición. Se puede especificar el ejecutar una acción como consecuencia de entrar, salir, estar en un estado, o por la ocurrencia de un evento.

Generalización de Estados

Se puede reducir la complejidad de estos diagramas usando la generalización de estados. Se distingue así entre superestado y subestados. Un estado puede contener varios subestados disjuntos. Los subestados heredan las variables de estado y las transiciones externas. La agregación de estados es la composición de un estado a partir de varios estados independientes. La composición es concurrente por lo que el objeto estará en alguno de los estados de cada uno de los subestados concurrentes. La destrucción de un objeto es efectiva cuando el flujo de control del autómata alcanza un estado final no anidado. La llegada a un estado final anidado implica la subida al superestado asociado, no el fin del objeto.

Subestados

Un estado puede descomponerse en subestados, con transiciones entre ellos y conexiones al nivel superior. Las conexiones se ven al nivel inferior como estados de inicio o fin, los cuales se suponen conectados a las entradas y salidas del nivel inmediatamente superior.

Transacción Compleja

Una transición compleja relaciona tres o más estados en una transición de múltiples fuentes y/o múltiples destinos. Representa la subdivisión en threads del control del objeto o una sincronización. Se representa como una línea vertical de la cual salen o entran varias líneas de transición de estado.

Transición a estados anidados

Una transición de hacia un estado complejo (descrito mediante estados anidados) significa la entrada al estado inicial del subdiagrama. Las transiciones que salen del estado complejo se entienden como transiciones desde cada uno de los subestados hacia afuera (a cualquier nivel de profundidad).

Transiciones temporizadas

Las esperas son actividades que tienen asociada cierta duración. La actividad de espera se interrumpe cuando el evento esperado tiene lugar. Este evento desencadena una transición que permite salir del estado que alberga la actividad de espera. El flujo de control se transmite entonces a otro estado.

Ventajas y Desventajas

Ventajas

• El Diagrama de Estados tiene éxito en sistemas interactivos, ya que expresa la intención que tiene el actor (su usuario) al hacer uso del sistema.

• Como técnica de extracción de requerimiento permite que el analista se centre en las necesidades del usuario, qué espera éste lograr al utilizar el sistema, evitando que la gente especializada en informática dirija la funcionalidad del nuevo sistema basándose solamente en criterios tecnológicos.
• A su vez, durante la extracción (elicitation en inglés), el analista se concentra en las tareas centrales del usuario describiendo por lo tanto los casos de uso que mayor valor aportan al negocio. Esto facilita luego la priorización del requerimiento.

Desventajas

• La inclusión de estas relaciones hace que los diagramas sean más difíciles de leer, sobre todo para los clientes.

Importancia

Los diagramas de estado en el caso de los automatas finitos, además de mejorar su legibilidad, comprensión, e incluso visualizar una especie de primera aproximación material a su implementación física o computacional; también ayudan a visibilizar las propiedades del AF más intuitivamente que en la notaciones de la 5-tupla o la de la tabla de transiciones.

Por ejemplo un autómata finito no determinista se reconoce con más prontitud viendo si en su esquema aparecen las transiciones de la forma:

• (Transición no determinista).
• (Transición vacía).

O si existe un estado inaccesible desde el inicio como en el caso:

• 

Entre otras muchas situaciones.

Vease también

• Autómata finito.
• Autómata finito no determinista.
• Autómata de pila.
• Máquina de Turing.

Fuentes

• http://www.clikear.com/manuales/uml/diagramasestado.aspx
• http://blogera.obolog.com/diagramas-estado-31600
• Tanembaum, A. Compilers: Principles, Tecniques, and Tools. Tomo 1. ACM Press. 5ta Edición.
• Conferencias de la Asignatura "Compilación 1" del Departamento de Ciencias de la Computación de la Universidad de Oriente. Santiago de Cuba, 2000.
• Autómata finito en Wikipedia. Consultado el 25 de noviembre de 2013.
• Acevedo Martínez, Liesner; Osorio Ramírez, Karel. Manual de apoyo a la docencia. Técnicas de Compilación: Manual Práctico para estudiantes de Informática. Libro electrónico en PDF. UCI. La Habana, 2011.