赵良《软件工程》面向数据流的分析方法

第 4-6 讲 需求分析建模,一个小型图书馆管理系统，需完成以下工作：1借书、还书；2在图书馆中增加/删除一本书；3按照作者名或专业领域检索一批书；4找出被某位读者借出的一批书；5找出最近借走某本图书的读者。该系统有两类用户：图书管理员与普通读者。功能4供普通读者使用。功能1、2、5供图书管理员使用。系统必须满足条件：1馆中所有未借出的书籍能够供读者随时借阅2在同一时刻，一本书不能既被借出，又被借阅。3一个读者一次借出的书籍数目不能超过预定值。,问题A图书馆管理 R.A.Kemmerer,需求是什么？,映射,抽象 (Abstract),计算中抽象的本质和使用。源于实验科学，主要要素是数据采集方法和假设的形式说明，模型的构造与预测实验分析结果分析。在为可能的算法、数据结构和系统结构等构造模型时使用抽象。抽象的结果是概念符号模型。,需求分析的过程,1 通过对现实环境的调查，获得当前系统的物理模型。,学生,学生购买教材的实际处理流程：当前系统物理模型,需求分析的过程,2 去掉具体模型中的非本质因素：抽取现实系统的实质，抽象出当前系统的逻辑模型。,学生,学生购买教材的逻辑模型,需求分析的过程,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 。,计算机教材管理系统的逻辑模型,需求分析的过程,4 对目标系统的逻辑模型进行细化、改进与优化5 需求分析的验证,模型化,抽象化,具体化,实例化,怎么做,做什么,当前系统,目标系统,需求定义,需求分析的过程,软件需求分析实现以下几个目标：给出软件系统的数据领域、功能领域和行为领域的模型；提出详细的功能说明，确定设计约束条件，规定性能要求；密切与用户的联系，使用户明确自己的任务，以便实现上述两项目标。,需求分析的目标,用户需求分类 功能性需求:定义了系统做什么（描述系统必须支持 的功能和过程）。 非功能性需求（技术需求）: 定义了系统工作时的特性描述操作环境和性能目标）。,需求获取的内容,系统做什么？系统何时做什么？系统何时及如何修改或升级？,功能需求,软件开发的技术性指标。例如：存储容量限制执行速度、响应时间吞吐量,性能需求,硬件设备：机型、外设、接口、 地点、分布、温度、 湿度、磁场干扰等软件：操作系统、网络、数据库等,环境需求,有来自其它系统的输入吗？到自其它系统的输出吗？对数据格式有规定吗？对数据存储介质有规定吗？,界面需求,用户类型？各种用户的熟练程度？需受何种训练？用户理解、使用系统的难度？用户错误操作系统的可能性？,用户或人的因素,结构化开发方法,面向对象开发方法,需求分析建模方法,按照信息的流向、结构、和内容三个方面可以将现有的需求分析建模方法划分为：面向信息流向：结构化分析方法面向信息内容：面向对象分析方法描述系统需求时可以从系统的功能、行为和信息三个方面进行，侧重点可以不一样。,结构化分析方法SA,七十年代未期 Douglas Ross提出结构化分析的术语DeMarcoDEM79 进行推广，给出分析员可以创建信息流模型的主要图形记号。建议将“数据字典”和“处理说明”作为信息流模型的补充，並提供方法应用的实例。,SA的结构,E-R图,状态变迁图(STD图),控制规约,数据字典（DD）,数据流图(DFD),结构化分析方法,数据分析工具：ER图或者EER（扩展ER）图。功能分析工具：DFD、DD、结构化语言。行为分析工具：状态迁移图、Petri网等。SA主要针对数据处理领域，因此，系统分析的侧重点在于功能分析和数据分析，而行为分析使用得较少。,结构化分析方法SA,采用自顶向下、逐层进行功能分解的系统分析方法来定义系统的需求。方法的特点：利用数据流图（Data Flow Diagram，DFD）来帮助理解问题，对问题进行分析。一般工具：DFD、数据字典、结构化语言等 适用于分析大型的数据处理系统。,结构化分析,结构化分析遵循的三条基本原则：抽象分解映射三个主要目标：描述用户需要建立创建软件设计的基础定义软件完成后可被确认的一组需求,导入数据流图,数据流图标记,外部实体,位于软件系统边界之外的信息生产者或消费者,加工,转换数据流的处理过程，又叫转换,数据流,数据源,在加工之间有向流动的数据项或数据项集合,为一个或多个加工提供数据源或数据存储服务的缓冲区、文件或数据库,人事部门,人事工资管理系统,会计部门,职工,人事工资管理系统的顶层DFD范例,职工基本信息管理子系统,1,2,人事工资管理系统0层DFD范例,职工工资管理子系统,3,职工出缺勤管理子系统,人事部门,会计部门,职工,职工出缺勤报表,职工出缺勤信息,职工工资信息,职工工资报表,职工基本信息,职工工资单,分层数据流图及编号规则,源点 1,终点 1,源点 2,终点 2,G,顶层数据流图,0层、1层数据流图,0层,1层,1,2,3,1.1,1.2,3.1,3.2,3.3,3.4,顶层（不编号）,0层,1层,数据流图的命名规则,加工:动词短语,而不用处理、操作这些笼统的词数据流:名词或名词短语.数据流的名字要代表整个数据流的内容,而不仅仅是它的某些部分,不使用缺乏具体含义的名字,如数据、信息等.文件:名词或名词短语,注意事项,数据流图上只限于前述四种基本图形元素。每个加工至少有一个输入数据流和一个输出数据流。在数据流图中，需按层给加工编号。父图与子图的平衡。图上每个元素都必须有名字。不要混淆DFD和程序流程图和业务流程图！,实例分析1,营业员将储户填写的存款单或取款单键入系统，如果是存款，系统记录存款人的姓名、地址、存款类型、存款日期、利率等信息，并打印出存款单给用户；如果是取款，系统计算利息并打印利息清单给用户。,实例分析,顶层数据流图,实例分析2,机票预定系统旅行社把预定机票的旅客信息（姓名、年龄、单位、身份证号码、旅行时间、目的地等）输入机票预定系统。系统为旅客安排航班，打印出取票通知单（附有应交的帐款）给旅客。旅客在飞机起飞的前一天凭取票通知等交款取票，系统检验无误，系统输出机票给旅客。,如何画数据流图？,画出系统的输入输出，即先画顶层数据流图。找出源点、终点、加工和文件画出顶层数据流图,如何画数据流图？,画系统内部，即画下层数据流图（子系统）。,预定机票1,旅客取票2,分层DFD实例,一个简单的考务处理系统功能描述：(1)对考生送来的报名单进行检查;(2)对合格的报名单编好准考证号后将准考证送给考生，并将汇总后的考生名单送给阅卷站;(3)对阅卷站送来的成绩单进行检查，并根据考试中心制定的合格标准审定合格者;(4)制作考生通知单(含成绩及合格/不合格标志)送给考生;(5)按地区进行成绩分类统计和试题难度分析，产生统计分析表送给考试中心。,考生,考务处理系统,考试中心,阅卷站,不合格报名单,报名单,准考证,考生通知单,成绩清单,合格标准,错误成绩清单,考生名单,统计分析表,顶层数据流图,考生报名,报名单,准考证,1,统计成绩,2,不合格报名单,考生通知单,统计分析表,合格标准,考生名单,0层数据流图,成绩清单,错误成绩清单,考生信息,一层数据流图(1),检查报名单,报名单,准考证,1.1,编准考证号,1.2,不合格报名单,考生信息,考生名单,合格报名单,登记考生,1.3,一层数据流图(2),检查成绩清单,2.1,审定合格者,2.2,正确成绩清单,制作通知单,2.3,分析统计成绩,2.4,分析试题难度,2.5,考生通知单,难度分析表,合格标准,分类统计表,成绩清单,错误成绩清单,经审定的成绩清单,数据流图分解原则,DFD可以用来表示一个系统或软件在任何层次上的抽象.较大型软件系统DFD分成多层(子图、父图)概念。顶层数据流图把系统或软件作为一个单一的功能来描述。应当注意环境的输入和输出。每个过程的每次细化一般控制在34个分过程。所有圆圈和箭头应用有意义的名称命名。一个名称只能出现一次。沿着输入流的方向,一次最好只对一个加工细化。,数据字典,DD是对所有与系统相关的数据元素的一个有组织的列表，以及精确的、严格的定义，使得用户和系统分析员对于输入、输出、存储成分和中间计算有共同的理解。数据字典要对数据流图中出现的所有名字（数据流，加工，文件）进行定义。数据字典的条目由四大类组成，分别是：数据流条目、数据项条目、文件条目、加工条目（小说明）。,数据字典的内容,名称数据项或控制项、数据存储或外部实体的主要名称。要求命名唯一性、一致性、“见名知义”。别名（alias）最早使用的另一个名称何处用/如何用使用数据或控制项的加工列表，以及如何使用。内容描述表示内容的符号。附加信息关于数据类型、预设值、限制或局限等信息。,DD内容描述符号表示,操作符 含义描述 定义为 与(顺序结构) . 重复n次(循环结构) 或(选择结构) “” 基本数据元素 ( ) 可选 mn 界域 连接符,F1:航班信息文件航空公司名称航班号起点终点日期 起飞时间降落时间航空公司名称2字母4 航班号3十进制数字3 字母“A”“Z” 十进制数字“0”“9”起点终点1汉字10 起飞时间降落时间时分 时“00”“23” 分“00”“59” 日期年月日 年2000200120022004 月“01”“12” 日“01”“31”,重复项：起点终点1汉字10 航空公司名称2字母4 航班号3十进制数字3组合项：日期年月日 起飞时间降落时间时分选择项：年2000200120022004原数据项：字母“A”“Z” 十进制数字“0”“9” 时“00”“23” 分“00”“59” 月“01”“12” 日“01”“31”,数据流条目,给出DFD中某个数据流的定义，通常包括：数据流标识数据流来源数据流去向数据流的数据组成流动属性描述：频率、数据量,发票,领书单,审查并开发票,开领书单,无效书单,学生,1,2,各班学生用 书 表,举例：,学生,教材存量表,数据流条目说明举例,数据流名:购书单别名: 无简述: 学生购书时填写的项目来源: 学生去向: 加工1“审查并开发票”组成: (学号)姓名书号数量数据流量:1000次/周 高峰值：开学期间1000次/天,数据存储条目(数据文件词条),对某个文件的定义，包括：文件名描述数据结构数据存储方式关键码存取频率和数据量安全性要求,数据存储条目说明举例,文件名:库存记录别名: 无简述:存放库存所有可供货物的信息组成：货物名称编号生产厂家 单价库存量组织方式：索引文件，以货物编号为 关键字查询要求:要求能够立即查询,数据项条目(数据元素词条),不可再分解的数据单位，包括：名称描述数据类型长度(精度)取值范围及缺省值计量单位相关数据元素及数据结构,数据项条目说明举例,数据项名:货物编号别名:G-No,G-num简述:本公司的所有货物的编号类型:字符串长度：10取值范围及含义: 第1位：JG (进口/国产) 第24位：LB01 LB29 (类别) 第57位：“A00”“A99” (规格) 第810位：“001”“999”(品名编号),基本加工条目,加工条目用来说明DFD中基本加工的处理逻辑，由于下层的加工是由上层的基本加工分解而来，只要有了基本加工的说明，就可以理解其他加工。主要包括：加工名编号激发条件优先级输入输出加工逻辑,基本加工条目说明举例,加工名：预定机票编号：1激发条件：接收到订票单优先级：普通输入：订票单输出：取票通知单、机票信息加工逻辑：根据预定机票的旅客信息 IF 存在满足旅客要求的航班 THEN 安排航班，打印取票通知单 ELSE 通知旅客无满足要求的航班 ENDIF,数据字典的特点,DD应具特点(1)通过名字可方便查阅数据定义(2)无冗余 (3)易更新修改,结构化分析实施步骤,1.确定系统边界, 画出系统环境图2.自顶向下，画出各层数据流图3.定义数据字典,结构化分析方法的弊病,基于功能分析和数据分析，将功能和数据分离。以功能为主，数据只是被动的信息载体。当系统行为发生变化时，系统维护非常困难。DFD中不涉及系统的控制信息，因此SA不适合于分析以控制信息为主的系统需求。,小结,需求分析建模的过程需求分析建模的方法结构化分析面向对象分析Jackson分析结构化分析数据建模功能建模和信息流行为