第三章需求工程

1、第三章需求工程3.1概述概述3.1.1 软件需求定义软件需求定义软件需求分类软件需求分类需求规格说明需求规格说明需求工程概念需求工程概念需求工程过程需求工程过程3.1概述概述 软件需求工程的目的是定义软件所需软件需求工程的目的是定义软件所需要解决的问题要解决的问题 。 软件需求是要把一个定义不足和模糊软件需求是要把一个定义不足和模糊的问题转换为一个定义良好而准确的的问题转换为一个定义良好而准确的问题，进而找到解决问题的方案。问题，进而找到解决问题的方案。3.1概述概述主要困难主要困难 ：1. 软件开发人员与用户双方固有的矛盾软件开发人员与用户双方固有的矛盾2. 需求具有易变性和难以表述性需求具

2、有易变性和难以表述性3. 需求错误的高频性和修复的高成本性需求错误的高频性和修复的高成本性3.1概述概述3.1.1 软件需求定义软件需求定义软件需求是指用户对软件的功能与性软件需求是指用户对软件的功能与性能需求能需求,就是用户希望软件能够做什么事就是用户希望软件能够做什么事情情,完成哪些功能，达到哪些性能等。完成哪些功能，达到哪些性能等。3.1概述概述软件需求分类软件需求分类1业务需求业务需求说明软件系统必须完成的任务、实际业务或工作流程等。说明软件系统必须完成的任务、实际业务或工作流程等。 2目标需求目标需求反映组织机构或客户对系统和产品提出的高层次的反映组织机构或客户对系统和产品提出的高层

3、次的目标要求。目标要求。3功能需求功能需求指开发人员必须实现的软件功能或软件系统应具有的指开发人员必须实现的软件功能或软件系统应具有的外部行为。外部行为。3.1概述概述软件需求分类软件需求分类4性能需求性能需求指实现的软件系统功能应达到的技术指标，指实现的软件系统功能应达到的技术指标，例如响应时间、精度、可扩展性等。例如响应时间、精度、可扩展性等。 5. 约束与限制约束与限制 指软件开发人员在设计和实现软件系统时的指软件开发人员在设计和实现软件系统时的限制，例如开发语言、数据库管理系统等。限制，例如开发语言、数据库管理系统等。3.1概述概述需求规格说明需求规格说明需求规格说明是指软件所应满足的

4、全需求规格说明是指软件所应满足的全部要求，并用文档方式完整和精确描部要求，并用文档方式完整和精确描述。全部要求是指软件系统必须提供述。全部要求是指软件系统必须提供的功能和性能、约束条件和限制。的功能和性能、约束条件和限制。 3.1概述概述需求规格说明需求规格说明软件需求规格说明的一般格式软件需求规格说明的一般格式 ： 1引言引言 2任务概述任务概述 3数据描述数据描述 4功能要求功能要求 5性能需求性能需求 6运行需求运行需求 7其他要求（如可使用性、安全保密、其他要求（如可使用性、安全保密、可维护性、可移植性等）可维护性、可移植性等） 8附录附录3.1概述概述需求规格说明需求规格说明需求规格

5、说明的特性如下：需求规格说明的特性如下：1完整性完整性2. 正确性正确性3. 可行性可行性4. 必要性必要性5. 无歧义性无歧义性6. 可验证性可验证性7. 划分优先级划分优先级3.1概述概述3.1.4 需求工程概念需求工程概念需求工程就是应用工程化的方法、技术和规需求工程就是应用工程化的方法、技术和规格来开发和管理软件的需求。格来开发和管理软件的需求。需求工程的目标是获取高质量的软件需求。需求工程的目标是获取高质量的软件需求。需求工程突出了工程化原则，强调以系统化、需求工程突出了工程化原则，强调以系统化、条理化和重复化的方法进行软件需求的相关活条理化和重复化的方法进行软件需求的相关活动，从而

6、增强了管理性和降低了需求开发的成动，从而增强了管理性和降低了需求开发的成本本 3.1概述概述3.1.4 需求工程概念需求工程概念需求工程的任务：需求工程的任务：1确定待开发的软件系统的用户，并获取用户确定待开发的软件系统的用户，并获取用户的需求信息。的需求信息。2分析用户的需求信息，并按需求类型分类，过分析用户的需求信息，并按需求类型分类，过滤掉非需求的信息。滤掉非需求的信息。3根据需求信息建立软件系统的逻辑模型根据需求信息建立软件系统的逻辑模型和需求模型，确定非功能需求和约束条件和需求模型，确定非功能需求和约束条件及限制。及限制。3.1概述概述3.1.4 需求工程概念需求工程概念需求工程的任

7、务：需求工程的任务：4根据收集的需求信息和逻辑模型编写需求规格根据收集的需求信息和逻辑模型编写需求规格说明及文档。说明及文档。5评审需求规格说明。评审需求规格说明。6当需求变更时，对需求规格说明及需求变更实当需求变更时，对需求规格说明及需求变更实施进行管理。施进行管理。3.1概述概述需求工程过程需求工程过程需求工程过程分为需求开发和需求管理两阶段。需求工程过程分为需求开发和需求管理两阶段。 3.1概述概述需求工程过程需求工程过程1.需求获取需求获取确定和确定和收集收集与待开发的软件系统相关的用户与待开发的软件系统相关的用户需求信息。需求信息。2.需求分析需求分析对获得的用户需求信息进行分析和综

8、合，对获得的用户需求信息进行分析和综合，找出错误和冲突及遗漏的地方，获得用户找出错误和冲突及遗漏的地方，获得用户的准确的需求，进而建立软件系统的逻辑的准确的需求，进而建立软件系统的逻辑模型或需求模型。模型或需求模型。3.需求定义需求定义利用描述语言、标准格式书写软件系统的需利用描述语言、标准格式书写软件系统的需求规格说明和文档。求规格说明和文档。3.1概述概述需求工程过程需求工程过程4.需求验证需求验证审查和验证软件系统需求规格说明，进而审查和验证软件系统需求规格说明，进而确定需求规格说明是否正确描述了用户对确定需求规格说明是否正确描述了用户对软件系统的需求。软件系统的需求。5.需求管理需求管

9、理需求管理的任务是管理软件系统的需求规需求管理的任务是管理软件系统的需求规格说明和文档，评估需求变更带来的影响格说明和文档，评估需求变更带来的影响及成本费用，跟踪软件需求的状态，管理及成本费用，跟踪软件需求的状态，管理需求规格说明的版本等。需求规格说明的版本等。3.2 需求获取方法需求获取方法3.2 需求获取方法需求获取方法需求获取过程需求获取过程 3.2 需求获取方法需求获取方法1确定需求开发计划确定需求开发计划本项工作的基本任务是确定需求开发的步骤，本项工作的基本任务是确定需求开发的步骤，提出收集需求活动的具体安排和进度。提出收集需求活动的具体安排和进度。2确定项目范围和目标确定项目范围和

10、目标项目目标主要指项目开发的目的和意义，以及项目目标主要指项目开发的目的和意义，以及软件系统的目标。软件系统的目标。 3确定调查对象确定调查对象确定调查对象的基本任务是明确地确定来自不确定调查对象的基本任务是明确地确定来自不同层次的需求来源和用户，并将其分类。同层次的需求来源和用户，并将其分类。 3.2 需求获取方法需求获取方法4实地收集用户需求信息实地收集用户需求信息实地收集需求信息阶段的任务是到现场实地调查和与实地收集需求信息阶段的任务是到现场实地调查和与用户交流，收集和理解用户需求信息。用户交流，收集和理解用户需求信息。5确定非功能性需求确定非功能性需求非功能需求是表明软件能否良好运行的

11、定性指标。非功能需求是表明软件能否良好运行的定性指标。 常用的非功能性需求如下：常用的非功能性需求如下：可靠性可用性安全性互操作性易用性可靠性可用性安全性互操作性易用性可维护性可移植性可用性健壮性可维护性可移植性可用性健壮性3.3 需求分析的任务与原则需求分析的任务与原则需求分析的任务需求分析的任务需求分析的原则需求分析的原则3.3 需求分析的任务与原则需求分析的任务与原则需求分析的任务需求分析的任务 需求分析的基本任务是分析与综合已需求分析的基本任务是分析与综合已收集到的需求信息，通过分析找出需收集到的需求信息，通过分析找出需求信息内在联系和可能的矛盾，通过求信息内在联系和可能的矛盾，通过综

12、合找出解决问题的方法并建立系统综合找出解决问题的方法并建立系统的逻辑模型。的逻辑模型。 具体地说，需求分析的是提炼、分析和具体地说，需求分析的是提炼、分析和审查已收集到的需求信息，找出真正的审查已收集到的需求信息，找出真正的和具体的需求，并确保所有相关人员都和具体的需求，并确保所有相关人员都理解其含义。理解其含义。 3.3 需求分析的任务与原则需求分析的任务与原则需求分析的任务需求分析的任务1. 绘制系统关联图绘制系统关联图关联图是用于定义系统与系统外部实体关联图是用于定义系统与系统外部实体间的界限和接口的简单模型。间的界限和接口的简单模型。 2. 创建用户接口原型创建用户接口原型当开发人员或

13、用户不能确定软件需求当开发人员或用户不能确定软件需求时，开发一个用户接口原型时，开发一个用户接口原型(可能的可能的局部实现局部实现)，这样使得许多概念和可能，这样使得许多概念和可能发生的事更为直观明了。发生的事更为直观明了。3.3 需求分析的任务与原则需求分析的任务与原则需求分析的任务需求分析的任务3. 分析需求可行性分析需求可行性在允许的成本、性能要求下，分析每项在允许的成本、性能要求下，分析每项需求实施的可行性。需求实施的可行性。4. 确定需求的优先级确定需求的优先级应用分析方法来确定使用实例、产品应用分析方法来确定使用实例、产品特性或单项需求实现的优先级。特性或单项需求实现的优先级。 5

14、. 为需求建立模型为需求建立模型需求的图形分析模型是软件需求规格需求的图形分析模型是软件需求规格说明的补充说明。说明的补充说明。 3.3 需求分析的任务与原则需求分析的任务与原则需求分析的任务需求分析的任务6. 创建数据字典创建数据字典数据字典是对系统用到的所有数据项和数据字典是对系统用到的所有数据项和结构的定义，以确保开发人员使用统一结构的定义，以确保开发人员使用统一的数据定义。的数据定义。 7. 质量功能调配质量功能调配质量功能调配是一种高级系统技术，质量功能调配是一种高级系统技术，它将产品特性、属性与对客户的重要它将产品特性、属性与对客户的重要性联系起来。该技术提供了一种分析性联系起来。

15、该技术提供了一种分析方法以明确那些是客户最为关注的特方法以明确那些是客户最为关注的特性。性。 3.3 需求分析的任务与原则需求分析的任务与原则3.3.2 需求分析的原则需求分析的原则1必须能够表达和理解问题的数据域和功必须能够表达和理解问题的数据域和功能域能域对于计算机程序处理的数据，其数据域应包括对于计算机程序处理的数据，其数据域应包括数据流、数据内容和数据结构。就是将一种形数据流、数据内容和数据结构。就是将一种形式的数据转换成另一种形式的数据。式的数据转换成另一种形式的数据。 3.3 需求分析的任务与原则需求分析的任务与原则3.3.2 需求分析的原则需求分析的原则2.按自顶向下、逐层分解问

16、题按自顶向下、逐层分解问题 分解问题是把问题以某种方式分解为几个较分解问题是把问题以某种方式分解为几个较易理解的部分，并确定各部分间的接口，从易理解的部分，并确定各部分间的接口，从而实现整体功能。而实现整体功能。 在需求分析阶段，软件的功能域和信息域都能在需求分析阶段，软件的功能域和信息域都能做进一步的分解。这种分解可以是同一层次上做进一步的分解。这种分解可以是同一层次上的，称为横向分解；也可以是多层次的纵向分的，称为横向分解；也可以是多层次的纵向分解。解。 3.3 需求分析的任务与原则需求分析的任务与原则3.3.2 需求分析的原则需求分析的原则3.要给出系统的逻辑视图和物理视图要给出系统的逻

17、辑视图和物理视图这对系统满足处理需求所提出的逻辑限制条件这对系统满足处理需求所提出的逻辑限制条件和系统中其他成分提出的物理限制条件是必不和系统中其他成分提出的物理限制条件是必不可少的。可少的。 软件需求的逻辑视图给出软件要达到的功能软件需求的逻辑视图给出软件要达到的功能和要处理数据之间的关系。和要处理数据之间的关系。 软件需求的物理视图给出处理功能和数据结软件需求的物理视图给出处理功能和数据结构的实际表示形式。构的实际表示形式。 3.4需求建模方法需求建模方法结构化需求建模方法结构化需求建模方法 数据流图数据流图 数据字典数据字典 3.4需求建模方法需求建模方法 需求建模方法的共同特性需求建模

18、方法的共同特性 ：1提供描述手段提供描述手段2提供基本步骤提供基本步骤 建模方法主要包括结构化的需求建模方法建模方法主要包括结构化的需求建模方法和面向对象的需求建模方法和面向对象的需求建模方法 3.4需求建模方法需求建模方法结构化需求建模方法结构化需求建模方法 基本特点是表达问题时尽可能使用图形符号基本特点是表达问题时尽可能使用图形符号的形式，设计数据流图时只考虑系统必须完的形式，设计数据流图时只考虑系统必须完成的基本功能，不必考滤如何具体实现这些成的基本功能，不必考滤如何具体实现这些功能。功能。 基本思想是按照由抽象到具体、逐层分解的方基本思想是按照由抽象到具体、逐层分解的方法，确定软件系统

19、内部的数据流、变换关系，法，确定软件系统内部的数据流、变换关系，并用数据流图表示。并用数据流图表示。 描述手段描述手段 一套分层的数据流图一套分层的数据流图 一本词一本词典典 其他补充材料其他补充材料 3.4需求建模方法需求建模方法数据流图数据流图 1数据流图的含义数据流图的含义 数据流图从数据传递和加工的角度，以图形的方数据流图从数据传递和加工的角度，以图形的方式刻画数据流从输入到输出的传输变换过程。式刻画数据流从输入到输出的传输变换过程。 2数据流图的特性数据流图的特性 （1）抽象性）抽象性 （2）概括性（）概括性（3）层次性）层次性3. 数据流图基本符号数据流图基本符号 （1）源点（）源

20、点（2）加工（）加工（3）数据流）数据流（4）数据存储文件）数据存储文件4数据流图的用途数据流图的用途-作为交通信息的工具。作为交通信息的工具。 3.4需求建模方法需求建模方法数据流图数据流图 5数据流图的优缺点数据流图的优缺点 (1) 总体概念强，每一层都明确强调干什么，总体概念强，每一层都明确强调干什么，需要什么，给出什么。需要什么，给出什么。 (2) 可以反映出数据的流向和处理过程。可以反映出数据的流向和处理过程。 (3) 由于自顶向下分析，容易及早发现并修正由于自顶向下分析，容易及早发现并修正系统各部分的逻辑错误。系统各部分的逻辑错误。 (4) 容易与计算机处理相对照。容易与计算机处理

21、相对照。 (5) 不直观不直观 (6）人工绘制太麻烦，工作量较大。）人工绘制太麻烦，工作量较大。3.4需求建模方法需求建模方法数据流图数据流图 6数据流图的画法数据流图的画法(1) 画数据流图的一般原则画数据流图的一般原则 画数据流图的基本步骤概括地说，就是自外向画数据流图的基本步骤概括地说，就是自外向内，自顶向下，逐层细化，完善求精。内，自顶向下，逐层细化，完善求精。 (2)数据流图的分层方法数据流图的分层方法 3.4需求建模方法需求建模方法数据流图数据流图 7数据流图的绘制与其他流程图的差别数据流图的绘制与其他流程图的差别(1)数据流图与系统流程图的区别数据流图与系统流程图的区别将物流与资

22、金流排除在外将物流与资金流排除在外 (2) 数据流与程序流程图的区别数据流与程序流程图的区别只反映数据的流向、处理逻辑和必要的数据存储，只反映数据的流向、处理逻辑和必要的数据存储，它不反映处理逻辑的先后的时间顺序它不反映处理逻辑的先后的时间顺序 3.4需求建模方法需求建模方法数据流图数据流图 7数据流图的绘制与其他流程图的差别数据流图的绘制与其他流程图的差别(3) 数据流与程序结构图的区别数据流与程序结构图的区别不反映控制关系、调用关系、控制流，只画数据流不反映控制关系、调用关系、控制流，只画数据流 (4)数据流与控制流的区别数据流与控制流的区别 有数据（指表示事物的信息，而不是控制信号）流过

23、有数据（指表示事物的信息，而不是控制信号）流过 3.4需求建模方法需求建模方法数据字典数据字典 1数据字典的定义数据字典的定义 数据字典是定义目标系统中使用的所有数据数据字典是定义目标系统中使用的所有数据元素和结构的含义、类型、数量值、格式和元素和结构的含义、类型、数量值、格式和度量单位、精度及允许取值范围内的共享数度量单位、精度及允许取值范围内的共享数据仓库。据仓库。 2数据字典的内容数据字典的内容 （l）数据流）数据流 （2）数据项）数据项 （3）数据结构数据结构 （4）数据存储）数据存储 （5）处理逻辑）处理逻辑 （6）外部实体外部实体 3定义数据的方法定义数据的方法 -对数据自顶向下的

24、分解对数据自顶向下的分解 3.4需求建模方法需求建模方法数据字典数据字典 4数据字典的用途数据字典的用途 数据字典最重要的用途是作为分析阶段的工具。数据字典最重要的用途是作为分析阶段的工具。 5数据字典的实现数据字典的实现 目前实现数据字典有三种常见的途径：全人工过程，目前实现数据字典有三种常见的途径：全人工过程，全自动化过程（利用数据字典处理程序）和混合全自动化过程（利用数据字典处理程序）和混合过程（用正文编辑程序、报告生成程序等已有的过程（用正文编辑程序、报告生成程序等已有的实用程序帮助人工过程）。实用程序帮助人工过程）。3.5需求图形工具需求图形工具3.5.1 层次方框图层次方框图3.5

25、.2 Warnier图图3.5.3 IPO图图3.5需求图形工具需求图形工具3.5.1 层次方框图层次方框图层次方框图用树形结构的一系列多层次的矩形框描述层次方框图用树形结构的一系列多层次的矩形框描述数据的层次结构。树形结构的顶层是一个单独的矩形数据的层次结构。树形结构的顶层是一个单独的矩形框，它代表完整的数据结构，下面的各层矩形框代表框，它代表完整的数据结构，下面的各层矩形框代表这个数据的子集，最底层的各个框代表组成这个数据这个数据的子集，最底层的各个框代表组成这个数据的实际数据元素（不能再分割的元素）。的实际数据元素（不能再分割的元素）。 系统分析员从对顶层信息的分类开始，沿图中每系统分析

26、员从对顶层信息的分类开始，沿图中每条路径反复细化，直到确定了数据结构的全部细条路径反复细化，直到确定了数据结构的全部细节为止。节为止。 3.5需求图形工具需求图形工具3.5.2 Warnier图图 用用Warnier图可以表明信息的逻辑组织，它不仅可图可以表明信息的逻辑组织，它不仅可以指出一类信息或一个信息量是重复出现的，也以指出一类信息或一个信息量是重复出现的，也可以表示特定信息在某一类信息中是有条件出现可以表示特定信息在某一类信息中是有条件出现的。的。 3.5需求图形工具需求图形工具3.5.3 IPO图图 IPO图是输入图是输入/处理处理/输出图的简称输出图的简称,它是美国它是美国IBM公

27、公司提出的一种图形工具司提出的一种图形工具,能够方便地描绘输入数据、能够方便地描绘输入数据、处理数据和输出数据的关系。处理数据和输出数据的关系。 它的基本形式是在左边的框中列出有关的输入数它的基本形式是在左边的框中列出有关的输入数据，在中间的框中列出主要的处理，在右边的框据，在中间的框中列出主要的处理，在右边的框中列出产生的输出数据。中列出产生的输出数据。 3.6需求验证需求验证目的与任务目的与任务内容与方法内容与方法需求评审需求评审3.6需求验证需求验证目的与任务目的与任务需求验证的目的是确保需求规格说明具有良需求验证的目的是确保需求规格说明具有良好（例如完整性和正确性）。好（例如完整性和正

28、确性）。需求验证的任务就是要求各方人员从不需求验证的任务就是要求各方人员从不同技术角度对需求规格说明文档作出同技术角度对需求规格说明文档作出综合性评价。综合性评价。 3.6需求验证需求验证 内容与方法内容与方法需求分析评审的主要内容需求分析评审的主要内容 : 1.一致性一致性:所有需求必须是一致的，任何一条所有需求必须是一致的，任何一条需求不能和其他需求互相矛盾。需求不能和其他需求互相矛盾。2.完整性完整性:需求必须是完整的，规格说明书应该需求必须是完整的，规格说明书应该包括用户需要的每一个功能或性能。包括用户需要的每一个功能或性能。3.现实性现实性:指定的需求应该是用现有的硬件技指定的需求应

29、该是用现有的硬件技术和软件技术基本上可以实现的。术和软件技术基本上可以实现的。4.有效性有效性:必须证明需求是正确有效的，确实能必须证明需求是正确有效的，确实能解决用户所需的问题。解决用户所需的问题。3.6需求验证需求验证 内容与方法内容与方法需求验证的方法需求验证的方法 : 1. 验证需求的一致性验证需求的一致性自然语言书写靠人工技术审查验证软件系统规格说明书的正确自然语言书写靠人工技术审查验证软件系统规格说明书的正确性性当软件需求规格说明书是用形式化的需求陈述语言书写的时候，当软件需求规格说明书是用形式化的需求陈述语言书写的时候，可以用软件工具验证需求的一致性。可以用软件工具验证需求的一致

30、性。 2.完整性完整性:需求必须是完整的，规格说明书应该需求必须是完整的，规格说明书应该包括用户需要的每一个功能或性能。包括用户需要的每一个功能或性能。3.现实性现实性:指定的需求应该是用现有的硬件技术和软指定的需求应该是用现有的硬件技术和软件技术基本上可以实现的。件技术基本上可以实现的。4.有效性有效性:必须证明需求是正确有效的，确实能必须证明需求是正确有效的，确实能解决用户所需的问题。解决用户所需的问题。3.6需求验证需求验证 内容与方法内容与方法需求验证的方法需求验证的方法 : 1. 验证需求的一致性验证需求的一致性自然语言书写靠人工技术审查验证软件系统规格自然语言书写靠人工技术审查验证

31、软件系统规格说明书的正确性说明书的正确性当软件需求规格说明书是用形式化的需求陈述语当软件需求规格说明书是用形式化的需求陈述语言书写的时候，可以用软件工具验证需求的一致言书写的时候，可以用软件工具验证需求的一致性。性。3.6需求验证需求验证 内容与方法内容与方法需求验证的方法需求验证的方法 : 2. 验证需求的现实性验证需求的现实性 为了验证需求的现实性，分析员应该参照以往为了验证需求的现实性，分析员应该参照以往开发类似系统的经验，分析用现有的软、硬件开发类似系统的经验，分析用现有的软、硬件技术实现目标系统的可能性。技术实现目标系统的可能性。 3. 验证需求的完整性和有效性验证需求的完整性和有效

32、性 -快速原型法快速原型法原型系统所显示的是系统的主要功能而不原型系统所显示的是系统的主要功能而不是性能，因此可以适当降低对接口、可靠是性能，因此可以适当降低对接口、可靠性等的要求，还可以节省文档等方面的工性等的要求，还可以节省文档等方面的工作，从而可大大降低原型系统的开发成本作，从而可大大降低原型系统的开发成本 3.6需求验证需求验证3.6.3 需求评审需求评审 需求评审就是技术评审，是由非软件开发人需求评审就是技术评审，是由非软件开发人员对软件系统进行检查，进而发现系统存在员对软件系统进行检查，进而发现系统存在的问题。的问题。 主要包括下述内容主要包括下述内容:1. 审查人员的确定和分工审查人员的确定和分工2. 正式审查过程正式审查过程3. 审查内容审查内容需求是否完整、一致、可理解、明确、可实需求是否完整、一致、可理解、明确、可实现、可跟踪、易修改、需求