Los diagramas de estados, también conocidos como máquinas de estados o máquinas de estados finitos, son una representación visual de cómo se comporta un sistema o proceso con el tiempo. Consisten en un conjunto de estados, transiciones entre estados y eventos que desencadenan esas transiciones. Al descomponer el comportamiento de un sistema en estados y transiciones discretas, un diagrama de estados puede ayudar a los diseñadores y desarrolladores a comprender mejor cómo funciona el sistema e identificar posibles problemas o áreas de mejora.
Los diagramas de estados pueden utilizarse para modelar una amplia variedad de sistemas, desde máquinas simples como las máquinas expendedoras hasta aplicaciones de software complejas. Pueden ser especialmente útiles para modelar sistemas con comportamiento complejo o no lineal, donde puede resultar difícil comprender cómo responde el sistema a diferentes entradas o condiciones. En general, los diagramas de estados son una herramienta poderosa para el modelado de sistemas porque ofrecen una forma clara e intuitiva de visualizar el comportamiento de un sistema y ayudan a los diseñadores y desarrolladores a identificar y abordar posibles problemas desde etapas tempranas del proceso de diseño.
Aprendiendo diagramas de estados con ejemplos sencillos
Este artículo está dirigido a lectores que desean aprender a crear un diagrama de estados para un sistema, utilizando como ejemplo una máquina expendedora. Al presentar tanto una versión sencilla como una más detallada del diagrama de estados, el artículo ofrece a los lectores una guía paso a paso sobre cómo crear un diagrama de estados y cómo perfeccionarlo con el tiempo a medida que los requisitos se vuelven más claros. Al utilizar el ejemplo de la máquina expendedora, el artículo hace que el concepto de diagramas de estados sea más concreto y accesible para lectores que no tengan una formación técnica en modelado o diseño de sistemas. En general, el artículo es un recurso útil para cualquier persona que desee aprender a crear un diagrama de estados para un sistema y comprender sus beneficios para el modelado de sistemas.
Ejemplo 1: Máquina expendedora
Descripción del problema: Cree un diagrama de estados para una máquina expendedora que dispensa bebidas cuando se inserta la cantidad correcta de dinero.
Paso 1: Identificar los estados
El primer paso para crear un diagrama de estados es identificar los estados en los que puede encontrarse el sistema. Para una máquina expendedora, algunos estados posibles podrían incluir:
- Inactivo: esperando la entrada del usuario
- Dinero insertado: el usuario ha insertado dinero pero aún no ha hecho una selección
- Bebida seleccionada: el usuario ha seleccionado una bebida pero aún no la ha recibido
- Bebida dispensada: el usuario ha recibido la bebida seleccionada
Paso 2: Identificar los eventos y transiciones
El siguiente paso consiste en identificar los eventos que pueden desencadenar transiciones entre los estados. En este caso, los eventos posibles podrían incluir:
- Dinero insertado
- Bebida seleccionada
- Bebida dispensada
Basándonos en estos eventos, podemos identificar las siguientes transiciones:
- Inactivo → Dinero insertado: cuando el usuario inserta dinero
- Dinero insertado → Bebida seleccionada: cuando el usuario selecciona una bebida
- Bebida seleccionada → Bebida dispensada: cuando la máquina dispensa la bebida seleccionada
- Bebida dispensada → Inactivo: cuando el usuario toma la bebida y la máquina está lista para la siguiente transacción
Paso 3: Dibujar el diagrama de estados
Utilizando los estados y transiciones que hemos identificado, podemos dibujar el diagrama de estados:
Un requisito más realista para la máquina expendedora
La versión sencilla del problema de la máquina expendedora presentó un diagrama de estados básico que mostraba los diferentes estados y transiciones involucrados en el comportamiento de la máquina expendedora. Sin embargo, en un escenario real, una máquina expendedora necesitaría un comportamiento más complejo para manejar situaciones como fondos insuficientes o productos agotados. En la versión revisada del problema, añadimos más detalles al diagrama de estados para reflejar estas situaciones y ofrecer un ejemplo más realista de cómo podría diseñarse una máquina expendedora.
Aquí tiene una descripción revisada del problema para la versión detallada de la máquina expendedora:
Se debe diseñar una máquina expendedora que permita a los usuarios comprar productos usando monedas. La máquina expendedora debe tener el siguiente comportamiento:
- Inicialmente, la máquina expendedora se encuentra en el estado “
Ociosoestado, esperando a que un usuario inserte monedas. - Cuando un usuario inserta monedas, la máquina expendedora pasa al estado
RecibiendoMonedasestado y continúa aceptando monedas hasta que el usuario seleccione un producto o retire sus monedas. - Si el usuario selecciona un producto, la máquina expendedora pasa al estado
SeleccionandoProductoestado, donde el usuario puede confirmar su selección. - Si el usuario confirma su selección, la máquina expendedora pasa al estado
EntregandoProductoestado y entrega el producto seleccionado. - Después de entregar el producto, la máquina expendedora calcula el cambio necesario y pasa al estado
EntregandoCambioestado para devolver el cambio al usuario. - Una vez que el usuario recibe su cambio, la máquina expendedora vuelve al estado
Ociosoestado y la transacción finaliza. - Si el usuario no tiene fondos suficientes o el producto seleccionado está agotado, la máquina expendedora pasa al estado
RechazandoMonedasestado y devuelve las monedas insertadas. Desde aquí, el usuario puede intentarlo de nuevo o retirar sus monedas y finalizar la transacción.
Esta máquina expendedora se puede representar mediante un diagrama de estados con los diferentes estados y transiciones descritos anteriormente. El diagrama se puede implementar utilizando diversas lenguajes de programación y frameworks para crear una máquina expendedora funcional.
Desarrollar un diagrama de estados más detallado para la máquina expendedora
Es importante que los lectores entiendan que la resolución de problemas suele ser un proceso iterativo, y que los requisitos de un sistema pueden evolucionar con el tiempo. Esto significa que está bien comenzar con una versión simple de un problema y revisarla gradualmente a medida que se obtiene una mejor comprensión de los requisitos y las restricciones involucradas.
Por ejemplo, en el caso del problema de la máquina expendedora, podrías comenzar con un diagrama de estados básico que muestre los estados principales y transiciones de la máquina expendedora. Al explorar más a fondo el problema, podrías descubrir que hay escenarios adicionales que considerar, como productos agotados o la necesidad de devolver el cambio al usuario. Luego podrías revisar el diagrama de estados para reflejar estos nuevos requisitos.
Al adoptar un enfoque incremental para la resolución de problemas, puedes evitar sentirte abrumado por la complejidad del problema y asegurarte de que tu solución esté bien diseñada y satisfaga las necesidades de tus interesados. Este enfoque también te permite iterar y refinar tu solución a medida que recibes retroalimentación y obtienes una comprensión más profunda del espacio del problema.
Resumen
El artículo discute cómo crear un diagrama de estados para un sistema, utilizando como ejemplo una máquina expendedora. El diagrama de estados inicial presentado es una versión sencilla que muestra los estados principales y transiciones involucrados en el comportamiento de la máquina expendedora. El artículo luego presenta una versión más detallada del diagrama de estados que considera escenarios adicionales, como fondos insuficientes o productos agotados. El artículo enfatiza la importancia de adoptar un enfoque incremental para la resolución de problemas, comenzando con una versión simple del problema y refinándolo gradualmente a medida que los requisitos y las restricciones se vuelven más claros.