[教育]趙良軟件工程面向數(shù)據(jù)流的分析方法

1、第 4-6 講 需求分析建模,一個(gè)小型圖書(shū)館管理系統(tǒng)，需完成以下工作：1借書(shū)、還書(shū)；2在圖書(shū)館中增加/刪除一本書(shū)；3按照作者名或?qū)I(yè)領(lǐng)域檢索一批書(shū)；4找出被某位讀者借出的一批書(shū)；5找出最近借走某本圖書(shū)的讀者。該系統(tǒng)有兩類(lèi)用戶：圖書(shū)管理員與普通讀者。功能4供普通讀者使用。功能1、2、5供圖書(shū)管理員使用。系統(tǒng)必須滿足條件：1館中所有未借出的書(shū)籍能夠供讀者隨時(shí)借閱2在同一時(shí)刻，一本書(shū)不能既被借出，

2、又被借閱。3一個(gè)讀者一次借出的書(shū)籍?dāng)?shù)目不能超過(guò)預(yù)定值。,問(wèn)題A圖書(shū)館管理 R.A.Kemmerer,需求是什么？,映射,,抽象 (Abstract),計(jì)算中抽象的本質(zhì)和使用。源于實(shí)驗(yàn)科學(xué)，主要要素是數(shù)據(jù)采集方法和假設(shè)的形式說(shuō)明，模型的構(gòu)造與預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果分析。在為可能的算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等構(gòu)造模型時(shí)使用抽象。抽象的結(jié)果是概念符號(hào)模型。,需求分析的過(guò)程,1 通過(guò)對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的調(diào)查，獲得當(dāng)前系統(tǒng)的物理模型。,學(xué)生,學(xué)生

3、購(gòu)買(mǎi)教材的實(shí)際處理流程：當(dāng)前系統(tǒng)物理模型,需求分析的過(guò)程,2 去掉具體模型中的非本質(zhì)因素：抽取現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)，抽象出當(dāng)前系統(tǒng)的邏輯模型。,學(xué)生,學(xué)生購(gòu)買(mǎi)教材的邏輯模型,需求分析的過(guò)程,3 分析當(dāng)前系統(tǒng)與目標(biāo)系統(tǒng)的差別，建立目標(biāo)系統(tǒng)的邏輯模型 。,計(jì)算機(jī)教材管理系統(tǒng)的邏輯模型,需求分析的過(guò)程,4 對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的邏輯模型進(jìn)行細(xì)化、改進(jìn)與優(yōu)化5 需求分析的驗(yàn)證,,,,,,模型化,抽象化,具體化,實(shí)例化,怎么做,做什么,當(dāng)前系統(tǒng),

4、目標(biāo)系統(tǒng),需求定義,需求分析的過(guò)程,軟件需求分析實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)目標(biāo)：給出軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)領(lǐng)域、功能領(lǐng)域和行為領(lǐng)域的模型；提出詳細(xì)的功能說(shuō)明，確定設(shè)計(jì)約束條件，規(guī)定性能要求；密切與用戶的聯(lián)系，使用戶明確自己的任務(wù)，以便實(shí)現(xiàn)上述兩項(xiàng)目標(biāo)。,需求分析的目標(biāo),用戶需求分類(lèi) 功能性需求:定義了系統(tǒng)做什么（描述系統(tǒng)必須支持 的功能和過(guò)程）。 非功能性需求（技術(shù)需求）: 定義了系統(tǒng)工作時(shí)的特性描述操作環(huán)境和性能目標(biāo)）。,需求獲

5、取的內(nèi)容,系統(tǒng)做什么？系統(tǒng)何時(shí)做什么？系統(tǒng)何時(shí)及如何修改或升級(jí)？,功能需求,軟件開(kāi)發(fā)的技術(shù)性指標(biāo)。例如：存儲(chǔ)容量限制執(zhí)行速度、響應(yīng)時(shí)間吞吐量,性能需求,硬件設(shè)備：機(jī)型、外設(shè)、接口、 地點(diǎn)、分布、溫度、 濕度、磁場(chǎng)干擾等軟件：操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)等,環(huán)境需求,有來(lái)自其它系統(tǒng)的輸入嗎？到自其它系統(tǒng)的輸出嗎？對(duì)數(shù)據(jù)格式有規(guī)定嗎？對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)有規(guī)定嗎？,界面需求,用戶

6、類(lèi)型？各種用戶的熟練程度？需受何種訓(xùn)練？用戶理解、使用系統(tǒng)的難度？用戶錯(cuò)誤操作系統(tǒng)的可能性？,用戶或人的因素,結(jié)構(gòu)化開(kāi)發(fā)方法,,,,,,,,,面向?qū)ο箝_(kāi)發(fā)方法,需求分析建模方法,按照信息的流向、結(jié)構(gòu)、和內(nèi)容三個(gè)方面可以將現(xiàn)有的需求分析建模方法劃分為：面向信息流向：結(jié)構(gòu)化分析方法面向信息內(nèi)容：面向?qū)ο蠓治龇椒枋鱿到y(tǒng)需求時(shí)可以從系統(tǒng)的功能、行為和信息三個(gè)方面進(jìn)行，側(cè)重點(diǎn)可以不一樣。,結(jié)構(gòu)化分析方法S

7、A,七十年代未期 Douglas Ross提出結(jié)構(gòu)化分析的術(shù)語(yǔ)DeMarco[DEM79] 進(jìn)行推廣，給出分析員可以創(chuàng)建信息流模型的主要圖形記號(hào)。建議將“數(shù)據(jù)字典”和“處理說(shuō)明”作為信息流模型的補(bǔ)充，並提供方法應(yīng)用的實(shí)例。,SA的結(jié)構(gòu),,,,,,E-R圖,狀態(tài)變遷圖(STD圖),控制規(guī)約,數(shù)據(jù)字典（DD）,數(shù)據(jù)流圖(DFD),,結(jié)構(gòu)化分析方法,數(shù)據(jù)分析工具：ER圖或者EER（擴(kuò)展ER）圖。功能分析工具：DFD、DD、結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言

8、。行為分析工具：狀態(tài)遷移圖、Petri網(wǎng)等。SA主要針對(duì)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，因此，系統(tǒng)分析的側(cè)重點(diǎn)在于功能分析和數(shù)據(jù)分析，而行為分析使用得較少。,結(jié)構(gòu)化分析方法SA,采用自頂向下、逐層進(jìn)行功能分解的系統(tǒng)分析方法來(lái)定義系統(tǒng)的需求。方法的特點(diǎn)：利用數(shù)據(jù)流圖（Data Flow Diagram，DFD）來(lái)幫助理解問(wèn)題，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析。一般工具：DFD、數(shù)據(jù)字典、結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言等 適用于分析大型的數(shù)據(jù)處理系

9、統(tǒng)。,結(jié)構(gòu)化分析,結(jié)構(gòu)化分析遵循的三條基本原則：抽象分解映射三個(gè)主要目標(biāo)：描述用戶需要建立創(chuàng)建軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)定義軟件完成后可被確認(rèn)的一組需求,導(dǎo)入數(shù)據(jù)流圖,數(shù)據(jù)流圖標(biāo)記,,外部實(shí)體,位于軟件系統(tǒng)邊界之外的信息生產(chǎn)者或消費(fèi)者,加工,轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)流的處理過(guò)程，又叫轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)流,數(shù)據(jù)源,在加工之間有向流動(dòng)的數(shù)據(jù)項(xiàng)或數(shù)據(jù)項(xiàng)集合,為一個(gè)或多個(gè)加工提供數(shù)據(jù)源或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)的緩沖區(qū)、文件或數(shù)據(jù)庫(kù),人事部門(mén),人事工資管理系統(tǒng),會(huì)計(jì)

10、部門(mén),職工,人事工資管理系統(tǒng)的頂層DFD范例,,職工基本信息管理子系統(tǒng),1,,2,,,人事工資管理系統(tǒng)0層DFD范例,,職工工資管理子系統(tǒng),,,3,職工出缺勤管理子系統(tǒng),,人事部門(mén),會(huì)計(jì)部門(mén),職工,,,,,,,,,,職工出缺勤報(bào)表,職工出缺勤信息,職工工資信息,職工工資報(bào)表,職工基本信息,職工工資單,分層數(shù)據(jù)流圖及編號(hào)規(guī)則,源點(diǎn) 1,終點(diǎn) 1,源點(diǎn) 2,終點(diǎn) 2,,G,,,,,頂層數(shù)據(jù)流圖,0層、1層數(shù)據(jù)流圖,

11、0層,1層,1,2,3,,,,,,,1.1,1.2,,,,3.1,3.2,3.3,3.4,,,,,,,,頂層（不編號(hào)）,,,0層,1層,數(shù)據(jù)流圖的命名規(guī)則,加工:動(dòng)詞短語(yǔ),而不用處理、操作這些籠統(tǒng)的詞數(shù)據(jù)流:名詞或名詞短語(yǔ).數(shù)據(jù)流的名字要代表整個(gè)數(shù)據(jù)流的內(nèi)容,而不僅僅是它的某些部分,不使用缺乏具體含義的名字,如數(shù)據(jù)、信息等.文件:名詞或名詞短語(yǔ),注意事項(xiàng),數(shù)據(jù)流圖上只限于前述四種基本圖形元素。每個(gè)加工至少有一個(gè)輸入數(shù)據(jù)流和一個(gè)輸

12、出數(shù)據(jù)流。在數(shù)據(jù)流圖中，需按層給加工編號(hào)。父圖與子圖的平衡。圖上每個(gè)元素都必須有名字。不要混淆DFD和程序流程圖和業(yè)務(wù)流程圖！,實(shí)例分析1,營(yíng)業(yè)員將儲(chǔ)戶填寫(xiě)的存款單或取款單鍵入系統(tǒng)，如果是存款，系統(tǒng)記錄存款人的姓名、地址、存款類(lèi)型、存款日期、利率等信息，并打印出存款單給用戶；如果是取款，系統(tǒng)計(jì)算利息并打印利息清單給用戶。,實(shí)例分析,頂層數(shù)據(jù)流圖,實(shí)例分析2,機(jī)票預(yù)定系統(tǒng)旅行社把預(yù)定機(jī)票的旅客信息（姓名、年齡、單位、身份證號(hào)碼、

13、旅行時(shí)間、目的地等）輸入機(jī)票預(yù)定系統(tǒng)。系統(tǒng)為旅客安排航班，打印出取票通知單（附有應(yīng)交的帳款）給旅客。旅客在飛機(jī)起飛的前一天憑取票通知等交款取票，系統(tǒng)檢驗(yàn)無(wú)誤，系統(tǒng)輸出機(jī)票給旅客。,如何畫(huà)數(shù)據(jù)流圖？,畫(huà)出系統(tǒng)的輸入輸出，即先畫(huà)頂層數(shù)據(jù)流圖。找出源點(diǎn)、終點(diǎn)、加工和文件畫(huà)出頂層數(shù)據(jù)流圖,如何畫(huà)數(shù)據(jù)流圖？,畫(huà)系統(tǒng)內(nèi)部，即畫(huà)下層數(shù)據(jù)流圖（子系統(tǒng)）。,預(yù)定機(jī)票1,旅客取票2,,,分層DFD實(shí)例,一個(gè)簡(jiǎn)單的考務(wù)處理系統(tǒng)功能描述：(1)對(duì)考生

14、送來(lái)的報(bào)名單進(jìn)行檢查;(2)對(duì)合格的報(bào)名單編好準(zhǔn)考證號(hào)后將準(zhǔn)考證送給考生，并將匯總后的考生名單送給閱卷站;(3)對(duì)閱卷站送來(lái)的成績(jī)單進(jìn)行檢查，并根據(jù)考試中心制定的合格標(biāo)準(zhǔn)審定合格者;(4)制作考生通知單(含成績(jī)及合格/不合格標(biāo)志)送給考生;(5)按地區(qū)進(jìn)行成績(jī)分類(lèi)統(tǒng)計(jì)和試題難度分析，產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)分析表送給考試中心。,,考生,,,考務(wù)處理系統(tǒng),考試中心,,閱卷站,,,,,,不合格報(bào)名單,報(bào)名單,準(zhǔn)考證,考生通知單,,,成績(jī)

15、清單,合格標(biāo)準(zhǔn),,錯(cuò)誤成績(jī)清單,考生名單,,統(tǒng)計(jì)分析表,頂層數(shù)據(jù)流圖,,考生報(bào)名,,,報(bào)名單,準(zhǔn)考證,,1,,統(tǒng)計(jì)成績(jī),2,,,不合格報(bào)名單,,考生通知單,,,,統(tǒng)計(jì)分析表,,合格標(biāo)準(zhǔn),考生名單,,0層數(shù)據(jù)流圖,,,成績(jī)清單,錯(cuò)誤成績(jī)清單,考生信息,一層數(shù)據(jù)流圖(1),,檢查報(bào)名單,,,報(bào)名單,準(zhǔn)考證,,1.1,,編準(zhǔn)考證號(hào),1.2,,,不合格報(bào)名單,考生信息,考生名單,,合格報(bào)名單,,,登記考生,1.3,一

16、層數(shù)據(jù)流圖(2),,檢查成績(jī)清單,,2.1,,審定合格者,2.2,,,正確成績(jī)清單,,制作通知單,2.3,,分析統(tǒng)計(jì)成績(jī),2.4,,分析試題難度,2.5,,,,考生通知單,難度分析表,合格標(biāo)準(zhǔn),,,分類(lèi)統(tǒng)計(jì)表,,,,成績(jī)清單,,錯(cuò)誤成績(jī)清單,,經(jīng)審定的成績(jī)清單,數(shù)據(jù)流圖分解原則,DFD可以用來(lái)表示一個(gè)系統(tǒng)或軟件在任何層次上的抽象.較大型軟件系統(tǒng)DFD分成多層(子圖、父圖)概念。頂層數(shù)據(jù)流圖把系統(tǒng)或軟件作為一個(gè)單

17、一的功能來(lái)描述。應(yīng)當(dāng)注意環(huán)境的輸入和輸出。每個(gè)過(guò)程的每次細(xì)化一般控制在3－4個(gè)分過(guò)程。所有圓圈和箭頭應(yīng)用有意義的名稱(chēng)命名。一個(gè)名稱(chēng)只能出現(xiàn)一次。沿著輸入流的方向,一次最好只對(duì)一個(gè)加工細(xì)化。,數(shù)據(jù)字典,DD是對(duì)所有與系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)元素的一個(gè)有組織的列表，以及精確的、嚴(yán)格的定義，使得用戶和系統(tǒng)分析員對(duì)于輸入、輸出、存儲(chǔ)成分和中間計(jì)算有共同的理解。數(shù)據(jù)字典要對(duì)數(shù)據(jù)流圖中出現(xiàn)的所有名字（數(shù)據(jù)流，加工，文件）進(jìn)行定義。數(shù)據(jù)字典的條目由

18、四大類(lèi)組成，分別是：數(shù)據(jù)流條目、數(shù)據(jù)項(xiàng)條目、文件條目、加工條目（小說(shuō)明）。,數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容,名稱(chēng)數(shù)據(jù)項(xiàng)或控制項(xiàng)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)或外部實(shí)體的主要名稱(chēng)。要求命名唯一性、一致性、“見(jiàn)名知義”。別名（alias）最早使用的另一個(gè)名稱(chēng)何處用/如何用使用數(shù)據(jù)或控制項(xiàng)的加工列表，以及如何使用。內(nèi)容描述表示內(nèi)容的符號(hào)。附加信息關(guān)于數(shù)據(jù)類(lèi)型、預(yù)設(shè)值、限制或局限等信息。,DD內(nèi)容描述符號(hào)表示,操作符 含義描述 ＝

19、 定義為 ＋ 與(順序結(jié)構(gòu)) ｛...} 重復(fù)n次(循環(huán)結(jié)構(gòu)) […｜…] 或(選擇結(jié)構(gòu)) “…” 基本數(shù)據(jù)元素 ( … ) 可選 m{…}n 界域 … 連接符,F1:航班信息文件＝{航空公司名稱(chēng)＋航班號(hào)＋起點(diǎn)＋終點(diǎn)＋日期

20、 ＋起飛時(shí)間＋降落時(shí)間}航空公司名稱(chēng)＝2{字母}4 航班號(hào)＝3{十進(jìn)制數(shù)字}3 字母＝“A”…“Z” 十進(jìn)制數(shù)字＝“0”…“9”起點(diǎn)＝終點(diǎn)＝1{漢字}10 起飛時(shí)間＝降落時(shí)間＝時(shí)＋分 時(shí)＝“00”…“23”　 分＝“00”…“59” 日期＝年＋月＋日 年＝[2000｜2001｜2002｜2004] 月＝“01”…“12”　 日＝“01”…“31”,重復(fù)項(xiàng)：起點(diǎn)＝終點(diǎn)＝1{漢字}10

21、 航空公司名稱(chēng)＝2{字母}4 航班號(hào)＝3{十進(jìn)制數(shù)字}3組合項(xiàng)：日期＝年＋月＋日 起飛時(shí)間＝降落時(shí)間＝時(shí)＋分選擇項(xiàng)：年＝[2000｜2001｜2002｜2004]原數(shù)據(jù)項(xiàng)：字母＝“A”…“Z” 十進(jìn)制數(shù)字＝“0”…“9” 時(shí)＝“00”…“23”　 分＝“00”…“59” 月＝“01”…“12”　

22、 日＝“01”…“31”,數(shù)據(jù)流條目,給出DFD中某個(gè)數(shù)據(jù)流的定義，通常包括：數(shù)據(jù)流標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)流來(lái)源數(shù)據(jù)流去向數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)組成流動(dòng)屬性描述：頻率、數(shù)據(jù)量,發(fā)票,領(lǐng)書(shū)單,審查并開(kāi)發(fā)票,開(kāi)領(lǐng)書(shū)單,,,,無(wú)效書(shū)單,,學(xué)生,1,2,,,,,各班學(xué)生用 書(shū) 表,舉例：,,,,,,,,學(xué)生,,,,,,,,,教材存量表,數(shù)據(jù)流條目說(shuō)明舉例,數(shù)據(jù)流名:購(gòu)書(shū)單別名: 無(wú)簡(jiǎn)述: 學(xué)生購(gòu)書(shū)時(shí)填寫(xiě)的項(xiàng)目來(lái)源: 學(xué)生去向:

23、 加工1“審查并開(kāi)發(fā)票”組成: (學(xué)號(hào))＋姓名＋｛書(shū)號(hào)＋數(shù)量｝數(shù)據(jù)流量:1000次/周 高峰值：開(kāi)學(xué)期間1000次/天,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)條目(數(shù)據(jù)文件詞條),對(duì)某個(gè)文件的定義，包括：文件名描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式關(guān)鍵碼存取頻率和數(shù)據(jù)量安全性要求,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)條目說(shuō)明舉例,文件名:庫(kù)存記錄別名: 無(wú)簡(jiǎn)述:存放庫(kù)存所有可供貨物的信息組成：貨物名稱(chēng)＋編號(hào)＋生產(chǎn)廠家 ＋單價(jià)＋庫(kù)存量組織方式：索引文件，以貨物編號(hào)

24、為 關(guān)鍵字查詢(xún)要求:要求能夠立即查詢(xún),數(shù)據(jù)項(xiàng)條目(數(shù)據(jù)元素詞條),不可再分解的數(shù)據(jù)單位，包括：名稱(chēng)描述數(shù)據(jù)類(lèi)型長(zhǎng)度(精度)取值范圍及缺省值計(jì)量單位相關(guān)數(shù)據(jù)元素及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),數(shù)據(jù)項(xiàng)條目說(shuō)明舉例,數(shù)據(jù)項(xiàng)名:貨物編號(hào)別名:G-No,G-num簡(jiǎn)述:本公司的所有貨物的編號(hào)類(lèi)型:字符串長(zhǎng)度：10取值范圍及含義: 第1位：[J｜G] (進(jìn)口/國(guó)產(chǎn)) 第2～4位：LB01… LB29

25、 (類(lèi)別) 第5～7位：“A00”…“A99” (規(guī)格) 第8～10位：“001”…“999”(品名編號(hào)),基本加工條目,加工條目用來(lái)說(shuō)明DFD中基本加工的處理邏輯，由于下層的加工是由上層的基本加工分解而來(lái)，只要有了基本加工的說(shuō)明，就可以理解其他加工。主要包括：加工名編號(hào)激發(fā)條件優(yōu)先級(jí)輸入輸出加工邏輯,基本加工條目說(shuō)明舉例,加工名：預(yù)定機(jī)票編號(hào)：1激發(fā)條件：接收到訂票單優(yōu)先級(jí)：普通輸入：訂票單輸出：取票通

26、知單、機(jī)票信息加工邏輯：根據(jù)預(yù)定機(jī)票的旅客信息 IF 存在滿足旅客要求的航班 THEN 安排航班，打印取票通知單 ELSE 通知旅客無(wú)滿足要求的航班 ENDIF,數(shù)據(jù)字典的特點(diǎn),DD應(yīng)具特點(diǎn)(1)通過(guò)名字可方便查閱數(shù)據(jù)定義(2)無(wú)冗余 (3)易更新修改,結(jié)構(gòu)化分析實(shí)施步驟,1.確定系統(tǒng)邊界, 畫(huà)出系統(tǒng)環(huán)境圖2.自頂向下，畫(huà)出各層數(shù)據(jù)流圖3.定義數(shù)據(jù)

27、字典,結(jié)構(gòu)化分析方法的弊病,基于功能分析和數(shù)據(jù)分析，將功能和數(shù)據(jù)分離。以功能為主，數(shù)據(jù)只是被動(dòng)的信息載體。當(dāng)系統(tǒng)行為發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)維護(hù)非常困難。DFD中不涉及系統(tǒng)的控制信息，因此SA不適合于分析以控制信息為主的系統(tǒng)需求。,小結(jié),需求分析建模的過(guò)程需求分析建模的方法結(jié)構(gòu)化分析面向?qū)ο蠓治鯦ackson分析結(jié)構(gòu)化分析數(shù)據(jù)建模功能建模和信息流行為建模,實(shí)例練習(xí)-銷(xiāo)售管理系統(tǒng),某企業(yè)銷(xiāo)售管理系統(tǒng)的功能為:(1)接受顧客的

28、訂單,檢驗(yàn)訂單,若庫(kù)存有貨,進(jìn)行供貨處理，即修改庫(kù)存,給倉(cāng)庫(kù)開(kāi)備貨單;若庫(kù)存量不足,將缺貨訂單登入缺貨記錄.(2)根據(jù)缺貨記錄進(jìn)行缺貨統(tǒng)計(jì),將缺貨通知單發(fā)給采購(gòu)部門(mén),以便采購(gòu).(3)根據(jù)采購(gòu)部門(mén)發(fā)來(lái)的進(jìn)貨單處理

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