面向数据流的分析方法.ppt

第五章 面向数据流的分析方法 结构化分析方法（SA方法）-面向数据流自顶向下逐 步求精进行需求分析的方法。 沿数据流图回朔 用户复查 细化数据流图 修正开发计划 书写文档 审 查 和复审 分析过程 面向数据的方法，以数据流为中心 。其核心概念包括：进程 、数据流、数据存储、外部实体、数据组和数据元素。有代 表性的模拟工具有：数据流图、数据字典、原始进程规格说 明。 基本 思想 自顶向下 逐层分解 结构化分析 (Structured Analysis) 它是一种面向数据流的需求分 析方法，适用分析大型数据处 理系统，是一种简单、实用的 方法。 软件系统（S） D1D2D3Dn 问题域Di P1P2P3Pn 问题Pj F1F2F3Fn 问题域 问题 行为（功能） 对应于软件子系统 对应于子软件的软构件 对应于软件子系统 自顶向下需求分析模型图 S = D1，D2，D3， Dn Di = P1，P2，P3， Pm Pj = F1，F2，F3， Fk 数据流图 数据流程图：描绘系统的逻辑模型，图中没有具体的物理元素，只是描绘信息在 系统中流动和处理的情况。 设计数据流图只需考虑系统必须完成的基本逻辑功能，完全不需要考虑如何 具体的实现这些功能。 1. 符号（四种基本符号 ） 数据的源 点或终点 数据处理 数据存储 数据流 一些附加符号（略） 仓 库 管理员 定货 系统 采购员 D1: 库存清单 仓 库 管理员 1 处理 事务 2 产生 报表 采购员 D2: 定货信息 2. 例子 基本系统模型 功能级数据流图 事务 定货 报表 事务 定货 报表 定货信息 定货信息 库存清单 数据流图说明：描绘“做什么”，不考虑“怎么做” 箭头：数据流图和程序图中用箭头表示的控制流有本质不同， 不能混淆。在数据流图中应该描绘所有可能的数据流向，而不 应该描绘出现某个数据流的条件。 处理：处理并不一定是一个程序。一个处理框可以代表一系列 程序、单个程序或者程序的一个模块，也可代表一个人工处理 过程，如用户目视检查数据正确性。 数据存储：一个数据存储并不等同于一个文件，它可以表示一 个文件、文件的一部分、数据库的元素或记录的一部分等；数 据可以存储在磁盘、磁带、磁鼓、主存、微缩胶片、穿孔卡片 及其他任何介质上(包括人脑)。 数据存储和数据流都是数据，仅仅所处的状态不同。数据存储 是处于静止状态的数据，数据流是处于运动中的数据。 数据流图 仓 库 管理员 1.1 接收 事务 1.2 更新库 存清单 1.3 处理 定货 2 产生 报表 采购员 D1: 库存清单 D2: 定货信息 事务事务 库存 信息 定货 信息 定货 信息 定货 报表 命名 为数据流（或数据存储）命名 为处理命名 用途 交流信息的工具 分析和设计的工具 进一步设计的依据 库存清单 教师教学网络测评系统数据流图 统计 查询 学生评测数据 提交并存储 以测评子项得分为单 位评测数据记录 以测评类型得分为 单位评测数据记录 被评对象各测评 类型的得分记录 被评对象各测评 子项得分记录 以评测类型为 单位的测评表 数据流图的绘制步骤(1) 数据流图数据流图的绘制步骤的绘制步骤 （1）确定所开发的系统的外部项（外部实体），即系统的数 据来源和去处。 （2）确定整个系统的输出数据流和输入数据流，把系统作 为一个加工环节，画出关联图。 （3）确定系统的主要信息处理功能，按此将整个系统分解 成几个加工环节（子系统）确定每个加工的输出与输入数据 流以及与这些加工有关的数据存储。 （4）根据自顶向下，逐层分解的原则，对上层图中全部或部 分加工环节进行分解。 数据流图的绘制步骤(2) （5）重复步骤（4），直到逐层分解结束。 （6）对图进行检查和合理布局，主要检查分解是否恰当、彻 底，DFD中各层是否有遗漏、重复、冲突之处，各层DFD及同 层DFD之间关系是否争取及命名、编号是否确切、合理等， 对错误与不当之处进行修改。 （7）和用户进行交流，在用户完全理解数据图的内容的基础 上征求用户的意见。 数据字典 数据字典是关于数据的信息的集合，也就是对数据流图中包含的所有元素的定 义的集合 1. 数据字典的内容 数据流 数据流分量 数据存储 处理 数据处理：用 IPO图或PDL描述比较方便直观。 数据元素的别名： 包含信息 数据、控制 项、数据存 储或外部实 体的主要名 称和别名 使用数据 和对象的 列表、使 用对象的 方式 描述数据 或控制内 容的符号 关于数据 类型、预 置值、限 制等其他 补充信息 数据项的定义 数据三种基本类型 顺序 选择 循环 即以确定次序连接两个或多个分量 从两个或多个可能的元素选取一个 即把指定的分量重复零次或多次 算符意义 =等价于或定义为 +连接两个分量 或(从方括号内列出的若干个分量中选择 一个),用“|”号分 开供选择 分量 重复(重复花括号内的分量) ( )可选(圆括号内的分量可有可无) 数据字典符号 数据字典举例 教师测评系统中,数据字典部分内容 测评子项得分=测评子项编号+子项得分 学生评测数据=序号+教师姓名+所任课程+测评子项得分 以测评子项得分为单位的评测数据记录=学期+被评对象编号+测评类 型编号+评测者区别编号+测评子项名称+测评子项所得分值 以测评类型得分为单位的评测数据记录=学期+被评对象编号+测评类 型编号+评测者区别编号+本测评类型所得分值 被评对象各测评类型的得分记录=学期+被评对象编号+测评类型编号+ 测评类型得分+本测评类型占总分的比率 用户的数据要求-需要哪些数据，数据之间有哪些联系，数据本身有哪些性 质，数据的结构 等）。 用户的处理要求-对数据进行哪些处理，每个处理的逻辑功能。 概念性模型（信息模型）-一种面向问题的数据模型，是按照用户的观点来 对数据和信息建模。表示概念性数据模型的最常用方法是实体-联系方法，采用用 ER图的方式，这种表示又称为ER模型。 ER模型 实体： 客观世界中存在的且可区分的事物。 联系： 客观事物之间的联系（三类-1：1，1：N，M:N） 属性： 实体或联系所具有的性质。 教师 姓名性别 职称 职务 教师号 教 1 课程 N 课程号 课名学时 学分 学 M 学生 N 学号姓名性别 系 年级 成绩 范式通常用范式定义消除数据的冗余度（略 ） 实体关系图 图形工具 层次方框图： 用树形结构的一系列多层次的矩形框描绘数据的层次结构。 产 品 硬 件 软 件 服 务 处 理机 存 储器 外部 设备 系统 软件 应用 软件 软件 服务 硬件 维修 培训 操作 系统 编译 程序 软件 工具 层次方框图的一个例子 注意：层次方框图即可 以表示数据的层次结构，也 可以表示程序的层次结构 图形工具（续） Warnier 图： 用树形结构描绘数据的层次结构。 软件 产品 系统 软件 操作系统(P1) 编译程序 (P2) 软件工具 编辑程序 (P3) 测试驱动程序(P4) 设计辅助程序(P5) 应用 软件 图形工具（续） IPO 图: 输入/处理/输出图的简称-IBM 。 旧的主文 件 事务文 件 1、校验主记 录 2、校验事务记 录 3、更新主记 录 1、校验主记 录 2、有效的事 务记录 3、更新后 的主文件 教材购销管理系统（1） 问题描述：学校教材科根据业务的需要，建 立一个学校教材购销管理系统，提高教材采 购、销售和信息管理的效率。 学 生 张秘书 购书 申请 王会计李出纳赵保管 学 生 购书 证明 购书 申请 购书 申请 书 学 生 审 查 有效性 购书 单 开发票 开领 书单 发 书 学 生 有 效 购书单 发票 领书 单 书 学 生 审查并 开发票 购书 单 开领 书单 发书 学 生 发票领书单书 2）去掉具体模型 中的非本质因素， 抽象出当前系统的 逻辑模型 1）通过对现实环境的调查 研究，获得当前系统的具体 模型 3）分析当前系统 与目标系统的差别 ，建立目标系统的 逻辑模型。 教材购销管理系统（2） 学 生 审查并 开发票 购书单 开领 书单 学 生 发票领书单 无效书单 4）对目标系统进 行补充和完善，并 写出完整的需求说 明。 学 生 1 审查并 开发票 购书单 2 开领 书单 学 生 发票领书单 无效书单 各班学生用书表教材存量表 5）对需求说明进 行复审，直到确认 文档齐全，并且符 合用户的全部需求 为止 教材购销管理系统（3） 学生 教材购销 管理系统 书 库 保管员 1. 教材购销管理系统的顶层DFD 学生 书 库 保管员 2. 第二层DFD图教材购销系统 购书单 领书单 缺书单 进书通知 购书单 领书单 1 销 售 2 采购 进书通知 F2: 缺书登记表 F1: 教材存量表 缺书单 进书通知 教材购销管理系统（4） 1.1 审 查 有效性 1.2 开发票 有效 购书单 1.3 领书并 开领书单 发票 1.4 登记 缺书 1.5 补售 教材 F2: 缺书登记表 学生学生 无效书单 领书单 领书单 F3: 各班学生用书表F4: 售书登记表 补售 书单 暂缺 书单 采购 3. 第三层DFD图销售子系统 F1: 教材存量表 教材购销管理系统（5） 2.3 修改教材库 存和待购量 2.1 按 书 号 汇总缺书 F2: 缺书登记表 销售 子系统 书库 保管员 F1: 教材存量表 进书通知 第三层DFD图采购子系统 2.2 按出版社 统计缺书 F5: 待购教材表F6: 教材一览表 进书通知 教材购销管理系统（6） 数据字典（Data Directory-DD) 领书单 = 学院+专业+班级+学号+姓名+书号+书名+数量+日期 有效购书单 = 领书单 发票= 学号+姓名+书号+书名+单价+数量+总价+书费合计 教材存量表 = 书号+单价+数量 暂缺书单 = 学号+姓名+ 书号+数量 补售书单 = 学号+姓名+ 书号+数量 经过初步的需求分析，得到系统功能要求： 1、监视病员的病症（血压、体温、脉搏等）。 2、定时更新病历。 3、病员出现异常情况时报警。 4、随机地产生某一病员的病情报告。 实例：医院病房监护系统 产生 病情报告 监视病情 更新病历 2.2.4 实例：医院病房监护系统 系统功能要求： 1、监视病员的病症（血压、体温、脉搏等） 2、定时更新病历 3、病员出现异常情况时报警。 4、随机地产生某一病员的病情报告。 顶层 ： 病员 护士 护士 病员监 护系统 病员日志 病症信号 要求报告 病症报告 报警 例医院病房监护系统 第一层： 病员 护士 护士 中央监视 病员日志 病症信号 要求报告 病症报告 报警 局部监视 生成报告 病员极限 更新日志 病员数据 格式化 病员数据 生理信号 极限值 1 3 2 4 日志数据 日志数据 医院病房监护系统顶层DFD图 第二层：加工“中央监视”分解 计算超过 极限值否 病员数据 超过极限值 报警 开解信号 产生 报警信息 病员极限 格式化 病员数据 体温 血压、体温 脉搏 生理信号 极限值 时间 脉搏 血压 日期 时钟 格式化 病员数据 3.1 3.2 3.33.4 医院病房监护系统二层DFD图 计算超过 极限值否 病员数据 超过极限值 报警 开解信号 产生 报警信息 病员极限 格式化 病员数据 体温 血压、体温、 脉搏 生理信号 极限值 时间 脉搏 血压 日期 时钟 格式化 病员数据 3.1 3.2 3.3 3.4 第二层：加工“中央监视”分解 医院病房监护系统分层医院病房监护系统分层DFDDFD图图 图 15 第一层 格式化 病员数据 生理信号 极限值 病员 护士 护士 中央监视 病员日志 病症信号 要求报告 病症报告 报警 局部监视 生成报告 病员极限 更新日志 病员 数据 1 3 2 4 日志数据 图 16 二、用例(use case) 一个用例是用户与计算机之间的一次典型交 互过程 。在UML中，用例表示为一个椭圆 含义 1、 用例捕获某些用户可见的需求，实现一 个具体的用户目标。 2、 用例由执行者激活，并提供确切的值给 执行者。 3、用例可大可小，但它必须是对一个具体 的用户目标实现的完整描述。 特点 举例 教师测评系统用例图 以测评系统为例，“一个学 生测评某位老师”和“管理员进行测 评数据处理”便是两个典型的用例 测评 数据处 理 学生 管理员 说明：学生、 管理员是执行 者 三、执行者(Actor) 含义 执行者是指用户在系统中所扮演的角色。其图 形化的表示是一个小人。 通信联系 不带箭头的线段将执行者与用例连接到一起， 表示两者之间交换信息 注意 尽管执行者在用例图中是用类似人的图形来表 示的，但执行者未必是人 。 意义 面对一个大系统，要列出用例清单常常是十分 困难。这时可先列出执行者清单，再对每个执 行者列出它的用例，问题就会变得容易很多 举例 教师测评系统用例模型 面向数据流的设计方法 变换分析： 汽车数字仪表板功能： 1） 通过A/D 转换实现传感器和微处理器接口， 2） 在发光二极管面板上显示数据， 3） 指示每小时英里数（mph)，行驶的里程，每加伦油行驶的英里数(mpg)等等 。 4） 指示加速或减速； 5） 超速警告：如果车速超过55英里/小时，则发出超速警告铃声。 A/D 转数计数器流量传感器 微处理机 里程表 车速表 油效表 油管 系统 加速/减速指示 超速报警 面向数据流的设计方法 读旋 转信 号 收集 和求 平均 转换成 转/分 （ rpm ） 计 算 里 程 确定加 速 / 减 速 产生 加速/ 减速 显示 产生 里程 显示 计算 mph和 超速值 计算 燃料 消耗 发 出 铃 声 产生 mph显 示 产生 mpg显 示 读 和 校 核 计 算 gph 旋转信号 信号/秒 SPS SPS SPS rpm rpm 箭头指示 上箭头 水平线下箭头 英里 超速值 显示 铃声 mph mph mpg gph 燃料流