第6章-结构化系统分析

1、第6章 结构化系统分析本章计划学时：8学时n系统分析的任务n数据流图n数据字典n表达处理的工具n实体关系图n系统说明书本章主要内容本章主要内容6.1 系统分析的任务n系统分析员与用户在一起充分理解用户的要求，并把双方的理解用书面文档系统分析说明书表达出来。n分析本质上就是一个发现过程，分析期间推动活动的关键词就是发现和理解。系统分析的困难n系统分析是研制信息系统最重要的阶段，也是最困难的阶段。n困难主要来自三个方面：n问题空间的理解n人与人之间的通讯n环境的不断变化系统分析员要成为业务专家n才能与用户交流顺畅，充分理解用户的要求。n才能确保系统满足了业务需求，甚至用更好的方法来解决业务需求。n

2、在用户中建立可信度，用户才可能接受你的建议。其他要求:系统分析员应有较强的系统观点，较好的逻辑分析能力，能够从复杂的事物中抽象出系统模型。他还应具备较好的口头和书面表达能力，较强的组织能力，善于与人共事。6.1.2 系统需求分析的重要任务是理解和表达需求n需求有哪些种类？n如何寻找需求？n如何表述需求？需求的来源需求的来源系统相关者系统相关者n系统需求的主要来源是系统的各种系统相关者，他们是对系统成功感兴趣的所有人（与系统有关系的所有人，也称涉众stakeholder）。n系统分析中获得需求的首要步骤就是确定各类系统相关者。系统相关者系统相关者n业务用户n信息用户n管理用户n主管用户n外部用户

3、n客户n技术人员系统需求的种类系统需求的种类系统需求是新系统必须完成的功能或其局限性。n系统需求一般分为两类：n功能性需求n技术性需求功能性需求功能性需求n功能需求是系统必须完成的活动或过程，也就是系统将要涉及的商业应用。n功能需求是根据业务过程和业务规则确定的，有些容易获取，有些则是隐含的，需要去发现。技术性需求技术性需求n技术需求也称非功能性需求，是和公司的环境、硬件和软件有关的所有可操作目标。n例如：系统必须能支持100个并发用户；保存订单的时间不能超过0.5秒等等，涉及系统性能、可靠性、安全性等质量特性。n通常是一些技术目标。如何表述需求如何表述需求n自然语言n 不需要任何准备n 但既

4、要保证精确无二义性，又要保证叙述不至于晦涩难懂，是困难的（随意性、误会）n 模型n模型是人们对复杂问题的一种抽象或者对实物的一种简单实现或规划蓝图。n例如：飞机模型，建筑模型，数学模型等等。模型的作用信息系统模型的作用：n建立模型的过程可以使得分析员更深入地了解和定义信息系统的需求，并发现问题n对复杂问题进行简化n有助于回忆需求的细节n有助于同开发小组的其他成员交流n有助于同客户交流n为以后的维护升级提供了文档信息系统的模型在信息系统分析中有三类常用的图示化模型：n功能模型n利用数据流图分层描述系统的功能和数据的处理流程n利用数据字典辅助解释数据流图中的每个元素n数据模型n利用实体关系图描述系

5、统中的数据实体及其关系n对象模型n利用类图描述对象、对象之间的联系。和数据实体不同，对象在数据之外增加了行为特性如何着手建模n构建模型首先需要识别用户的需求，识别需求一般可以从两个方面着手：n识别系统中的事件(Events)建立过程模型（数据流图，DFD）n识别系统中的事物(Things) 建立数据模型（实体关系图，ER）1、事件与系统需求、事件与系统需求n事件在特定时间、特定地点发生的，能够描述出来并值得保存的的事情。n系统的所有处理过程都是由事件驱动的，所以将事件列表并进行分析，对于定义系统需求是十分有意义的。事件的类型事件的类型n我们可以从以下类型来寻找事件：n 外部事件(externa

6、l event)n 时间事件(temporal event)n 状态事件(state event)外部事件外部事件n在系统之外发生，通常是由外部的人或组织激发的事件，这些人或组织是数据的提供者和接收者。n比如图书馆流通系统中的读者n外部事件能够导出系统需要处理的关键事务寻找外部事件寻找外部事件n首先要确定外部实体，然后再分析。 n外部实体需要一个事务处理n比如读者借书n外部实体需要系统提供某些信息n比如读者查阅书目n某些数据改变了，系统需要更新它们n比如书籍的位置改变n管理过程需要某些信息n比如制订新的采购计划需要流通统计情况时间事件时间事件n当系统时间到达某一刻时发生的事件，这些事件通常要求

7、系统能定时自动地完成某些输出或处理。n如：图书馆流通系统中的按月发布逾期催还名单。n如：每天晚上12：00定时转换归档医疗图像。n注意命名时必须包含所要完成的处理和规定期限状态事件状态事件n系统内部的变化触发系统对某个处理的需要，这种情况的发生称为状态事件n比如：销售系统中库存数一旦低于控制点就产生订货单n状态事件一般是外部事件的结果，它的发生是不定时的识别事件的规则识别事件的规则n区分事件与具体响应过程n事件响应中的一系列交互过程是完整具体的实现，而不是独立的一个事件。例如：拿信用卡交费n 跟踪关键业务的整个生命周期来发现事件n跟踪读者实现从图书馆借书的全部过程n 暂时忽略技术性依赖事件和系

8、统控制事件n如管理员登录系统，修改口令，每天的备份事件名称触发点事件源活动响应结果事件目的地客户希望检查产品可订量产品的查询请求客户查询产品的可用量产品可用量详细情况客户客户建立一个订单新订单客户建立新订单实时连接订单确认订单细节交易信息信用卡处理系统客户发装部门银行客户改变或作废订单修改订单的请求客户更新订单修改确认订单修改细节交易信息客户发装部门银行客户和管理层检查订单状态订单状态的查询请求客户或管理部门查询订单的状态订单状态的详细情况客户或管理部门为订单发货订单发货通知发装部记录订单的执行客户退货订单退货通知客户建立退货记录退货确认交易信息客户银行网上订单系统的事件表事件名称触发点事件源

9、活动响应结果事件目的地未来客户需要目录产品目录的查询请求未来客户提供产品目录信息产品目录未来客户客户更新基本信息客户信息修改通知客户更新客户基本信息市场部给客户发送促销材料促销产品细节市场部分发促销单促销单客户和未来客户调整产品目录产品目录更新细节销售部更新产品目录每日交易汇总每天末产生交易汇总报告交易汇总报告财务部每周订单汇总每周末产生订单汇总报告订单汇总报告管理部门网上订单系统的事件表2、事物与系统需求、事物与系统需求n事物系统需要处理或保存的对象。n如客户，订单，产品等。n对信息系统中事物的理解和建模是定义系统需求的另外一个重要方面。事物的类型事物的类型n事物的类型：n 实在有形：书籍、

10、产品、文档n 角色身份：医生、读者、顾客n 组织单位：小组、部门n 设备：打印机、传感器、鼠标n 事件：借阅、订货、销售、罚款n 场所：零售店、仓库事物之间的关系n事物间的很多关系对于研究系统也非常重要。n关系：指某些事物间自然发生的联系。n例如：学生和图书，学生可以借阅图书。n例如：一个客户可以发出订单。n对每一个事物分析和它相关的事物，找出关系。事物之间关系的基数n关系的基数：指一个事物关联另外一个事物的数量（一对一，一对多，多对多或者一个具体的数量4个）。n如：学生和图书，一个学生可以预约多本图书，每本图书可能被多个学生预约。n如：一个客户可以发出多个订单，一个订单只能是一个客户的。事物

11、的属性n属性：有关事物的一条特征信息。n例如：客户的姓名、年龄、电话等。n标识符：能唯一区分事物的属性。n例如：发货单号，职工编号。n复合属性：指包含了许多相关属性的属性。n例如：姓名可能包含姓和名，日期包含年月日。6.2 数据流图系统分析阶段：n使用数据流图DFD来建立系统需求的过程模型。（结构化系统分析的方法）n系统分析采用ER图来建立系统的数据模型。结构化分析的思想n数据流图DFD采用一系列分层次的数据流图来描述系统。nDFD的每一个层次都代表了系统的一个抽象水平。高层次DFD中的处理可以进一步分解成低层次、更详细的DFD。分层的数据流图n纵观顶层顶层 P1 P2 P3 P4 P41P4

12、2 第一层第一层第二层第二层6.2.1 数据流图的基本成分n数据流图用来记录系统中的数据和数据在特定的过程中的流动，即数据如何被采集、处理、保存和使用的（围绕信息系统的功能）外部实体外部实体数据处理数据处理p1数据存储数据存储数据流数据流外部实体指系统以外又与系统有联系的人或事物。它表达了该系统数据的外部来源和去处。例如：人、组织、外部系统等等。 外部实体是数据的来源（谁提供了最初始的数据？） 外部实体是数据的去处（数据对谁有价值？） 读者读者 图书图书管理员管理员 馆长馆长 读者读者图书图书管理员管理员外部实体处理指对数据的逻辑处理功能，也就是对数据的变换功能。别名：功能、处理过程，数据加工

13、标识部分（层次化的功能编号）标识部分（层次化的功能编号）功能描述部分（动宾词组）功能描述部分（动宾词组）功能执行的角色（人，部门，计功能执行的角色（人，部门，计算机程序），通常可省略算机程序），通常可省略P2.2.1识别识别读者身份读者身份图书管理员图书管理员数据处理数据流是指处理功能的输入或输出（箭头表示数据流向） 。例如：数据，订单，查询要求等 经理经理编制编制财务财务报表报表合格订单合格订单编编 辑辑订货单订货单计计 算算 应收款应收款数据流数据存储表示某种数据保存后的逻辑统称。不是指保存数据的物理地点或物理介质。流入数据存储的数据流 将处理后的数据写入或修改到数据存储中流出数据存储的数

14、据流 从数据存储中查询获取数据，不改变原来的数据销售量销售量D2D2产品销售帐产品销售帐计算计算销售量销售量累计销售量单价累计销售量单价计算销售总额计算销售总额商品编号商品编号#_#_D2D2产品产品D5D5职工职工D2D2产品产品数据存储数据流图中的图形元素有不同的画法，本书使用Gane-Sarson画法储户储户业务业务处理处理帐目帐目存折存折存取要求存取要求其他图形表示事件表中能找到数据流图中出现的一些元素：活动对应于处理框事件源和事件目标对应于外部实体触发点和响应结果是与外部实体相连的数据流只有数据存储在事件响应表中没有对应的描述一个事件的DFD事件和DFDn事件列表中的每一个事件都可以

15、画出一个DFD图（需要额外添加数据存储元素）n事件列表可以作为画数据流图的一个基础和检验列表n事件对应DFD模型的中间层n事件可以继续分解绘制其具体的处理过程（向下细化）n系统中事件较多时，应进行分组（向上抽象）单个DFD的组合n事件之间有一定的联系，一般通过数据存储建立关联完整的数据流图根据事件表重新组织，绘制完整的DFD模型：n按照事件表，对每一个事件建立一个DFD片段图。n把所有的DFD片段进行分组，归纳为大的处理逻辑，形成上一层DFD（复杂系统层次更多）。n将属于一组内的DFD片段放在一张图上，形成事件层的DFD图。n对每个事件的数据处理进一步分解为下一层DFD （复杂系统层次更多）。

16、完整的数据流图n真正进行结构化系统建模过程中，应该采用自顶向下的分解方法，事件表只是寻找需求的辅助工具（启发）n建模是一个从具体到抽象，又从抽象到具体的过程，需要反复多次6.2.2 数据流图的画法n下面我们以高等学校学籍管理系统为例说明画数据流图的方法n如果不能直接建模，可以考虑以下事件：n新生登记n登记期末成绩n期末成绩分析n登记补考成绩n补考后成绩分析n评定奖学金n处理退学、留级、修学、复学n发成绩单顶层新生名单新生名单学籍表学籍表学籍管学籍管理系统理系统 招生办招生办 教委教委用人用人单位单位报表报表毕业生登记表毕业生登记表学籍管理系统顶层学籍管理系统顶层DFDDFD第一层第二层“成绩管

17、理”框的展开第三层“处理期末成绩”框的展开第三层“分析期末成绩”框的展开第三层“分析补考成绩”框的展开6.2.3 画数据流图的注意事项要注意以下几点：n关于层次的划分n语法的正确性n可读性n确定系统边界层次的划分应遵守：层次的划分应遵守：（1）展开的层次与管理层次一致，也可以划分得更细。（2）同一张图上的所有处理过程应该处于同一个抽象层次上（抽象粒度一致）。（3）一个处理框经过展开，一般以分解为410处理框为宜（最好59个）（4）最下层的处理过程用几句话，或者用几张判定表，或一张简单的HIPO图能表达清楚1、合理的层次划分HIPO图(hierarchy plus input-process-o

18、utput)是IBM公司于70年代中期在层次结构图(structure chart)的基础上推出的一种描述系统结构和模块内部处理功能的工具(技术)。HIPO图由层次结构图和IPO图两部分构成,前者描述了整个系统的设计结构以及各类模块之间的关系,后者描述了某个特定模块内部的处理过程和输入/输出关系。HIPO图HIPO图一个处理框经过展开，一般以分解为410处理框为宜。 如果一次分解后仅有两个处理框，为减少数据流图的层次，可以考虑将它们直接并入上一层中 若一个处理框分解后还是只有一个处理框，则视为无效的分解处理框的合并通常可以从以下几个方面检查数据流图的正确性：（1）数据守恒，或称为输入数据与输出

19、数据匹配 处理有输入就应该有输出 处理有输出就肯定有输入 输入的数据应该全部流出该处理或者要用于产生流出该处理的数据（排除无用数据） 输出的所有数据必须曾经流入过该处理或者是由流入该处理的数据加工产生(保证必要数据)2、正确性检查（2）在一套数据流图中的任何一个数据存储，必定有流入的数据流和流出的数据流。（3）父图中某一处理框的输入、输出数据流必须出现在相应的子图中。（4）任何一个数据流至少有一端是处理框。正确性检查（续）提高数据流图的易理解性提高数据流图的易理解性（1）简化处理间的联系（利用数据存储）如：P2成绩管理-P1异动管理之间的联系可以改变为：P2成绩管理-D3留退名单P1异动管理-

20、D3留退名单D3留退名单为增加的数据存储（2）均匀分解，应齐头并进（3）适当的命名3、提高易读性信息系统建模不是对应用领域的业务建模，信息系统可能只反映业务系统的部分处理过程。因此要关注信息系统解决的问题，重点是系统中的数据处理和流动。（1）排除纯手工活动（2）排除其他外部系统的活动（3）和系统外的外部实体之间的接口通过数据流来实现4、确定系统边界6.2.4 数据流图的常见错误分析一般有三类错误情况：n语法错误（可采用软件工具辅助绘图消除）n逻辑错误1.词不达意，二义性错误情况举例1输入的数据流足够了吗？是否能够加输入的数据流足够了吗？是否能够加工出输出的数据流？工出输出的数据流？计算利息存款

21、金额？查询图书读者信息错误情况举例2学生成绩单客户订单订单源数据是如何进入到信息系统中的呢？源数据是如何进入到信息系统中的呢？外部实体如何从系统中获取有关的数据呢？外部实体如何从系统中获取有关的数据呢？难道是心灵感应？难道是心灵感应？不论是手工系统还是计算机系统，数据不会无不论是手工系统还是计算机系统，数据不会无缘无故保存或流动，和外部的交换一定和某个缘无故保存或流动，和外部的交换一定和某个加工相连。加工相连。错误情况举例3客户业务员订单外部实体到外部实体，说白了，全都是外部的。外部实体到外部实体，说白了，全都是外部的。和信息系统有关系吗？为什么要管呢？带来数据的和信息系统有关系吗？为什么要管

22、呢？带来数据的变化了吗？变化了吗？DFD考虑数据是从那个地方开始进入系统。考虑数据是从那个地方开始进入系统。读者图书管理员借书单错误情况举例4订单入库单数据不通过任何手续就能在数据存储之间流数据不通过任何手续就能在数据存储之间流动？动？怪了，表格中的数据长腿了吗？要不硬盘智怪了，表格中的数据长腿了吗？要不硬盘智能化了，不需要任何外部力量，磁道上的数能化了，不需要任何外部力量，磁道上的数据会自己移动？据会自己移动？读者信息逾期历史错误情况举例5xxxx仅有流入的数据流，仅有流入的数据流，数据还有什么用途吗？数据还有什么用途吗？纯粹是垃圾！纯粹是垃圾！仅有流出的数据流，仅有流出的数据流，数据是从何

23、而来呢？数据是从何而来呢？模型的局部会存在这种情况，模型的局部会存在这种情况，但系统地看应该不会。如果有，但系统地看应该不会。如果有，那个数据肯定是一千年不变，那个数据肯定是一千年不变，可以直接由数据库管理员一次性可以直接由数据库管理员一次性搞定。搞定。错误情况举例6“修改还书日期修改还书日期”很细节，而很细节，而“借阅管理借阅管理”又很又很抽象。抽象。处理不在同一个抽象层次上，造成理解困难！处理不在同一个抽象层次上，造成理解困难！读者读者续借申请读者信息处罚记录P2续借审核P1借阅管理P3修改还书日期P5处罚管理P4打印通知单顾客顾客P1.1验证验证身份身份P1.2核对帐核对帐户余额户余额P

24、1.3登记取登记取款事务款事务P1.4打印打印存折存折帐户帐户顾客顾客P1.1验证验证身份身份P2.2登记存登记存款事务款事务帐户帐户取款取款存款存款DFD图不反映图不反映模块共享模块共享再比如图书馆借书系统中有三个处理逻辑：再比如图书馆借书系统中有三个处理逻辑：“p1借书借书”“”“p2还还书书”“”“p3查询服务查询服务”，但借书处理的，但借书处理的“检查库存检查库存”，不应理解为，不应理解为“P3查询服务查询服务”错误情况举例76.2.5 绘图工具软件Visio介绍nMicrosoft Visio可用于绘制计算机系统中需要的各种模型图n绘制DFD：nDFD的四种元素n数据流两端元素的关联

25、性n语法检查n上下层分解关系，子图自动继承父图有关的数据流n以树状目录列出全部处理数据流图也常常要作重新分解。重新分解可以按下述方法进行 （）把需要重新分解的某张图的所有子图连接成一张 （）把图分成几部分，使各部分之间的联系最少 （）重新建立父图 （）重新画子图 （）为所有处理重新命名，编号数据流图的优化n数据流图的分解每个人可能有所不同，画出的数据流图也会因人而异，并一定谁画的对，谁画的错。没有标准答案数据流图的优缺点n图形元素少，易学易读，容易与用户沟通n有层次性，允许系统分析员由上至下逐步分析系统，不会受困于太多复杂的细节u不能描述系统的控制流u潜在的非语法错误不易发现，复核困难，需要有

26、一定的分析设计经验6.3 数据字典nDFD是一种简化的模型，虽然直观，但没有具体细节，仅依靠DFD定义需求不够充分。n数据字典是对DFD的补充描述，用来描述数据流程图中的数据流、数据存储、处理过程和外部实体的详细内容。n数据流图与数据字典共同构成系统的功能模型，数据字典可以改进通信，规范描述，消除误解6.3.1 数据字典的各类条目数据字典中有六类条目：可被重用的条目：n 数据元素n 数据结构DFD图中的元素：n 数据流（可引用定义好的数据结构）n 数据存储（可引用定义好的数据结构）n 外部实体1. 处理数据元素是最小的数据组成单位，也就是不可再分的数据单位，如学号、年龄、性别等。需要描述以下属

27、性： （）名称 （）别名 （）类型， （）取值范围和取值的含义 （）长度 （）简要说明一、数据元素数据元素条目 数据结构的描述重点，是数据之间的组合关系，即说明这个数据结构包括哪些成分。一个数据结构可以包含若干数据元素和数据结构。可能有的特殊成分：(1) 必选项(2) 任选项 (3) 重复项 *二、数据结构数据结构条目需要描述以下属性：（）数据流的来源（）数据流的去处（）数据流的组成（）数据流的流通量（）高峰时的流通量三、数据流数据流条目 主要描写该数据存储的结构，及有关的数据流、查询要求。 有些数据存储的结构可能很复杂，如“学籍表”，包括学生的基本情况、学生动态、奖惩记录、学习成绩、毕业论文

28、成绩等，其中每一项又是数据结构。这些数据结构有各自的条目分别加以说明，因此在“学籍表”的条目中可以直接引用这些数据结构，而不要列出这些数据结构的内部元素构成。 四、数据存储数据存储条目需要在数据字典中描述处理框的编号、名称、功能的简要说明，有关的输入、输出。通常仅重点描述最底层的处理过程。复杂的处理逻辑可以借助于一些图表工具，如结构化语言、判定树、判定表等。五、处理处理功能条目六、外部实体6.3.2 数据字典的使用与管理n按各种要求列表，没有冗余，不遗漏数据n相互参照，便于系统修改n由描述内容检索名称n一致性检验和完整性检验n数据流的来源、去向是否完整n数据元素是否遗漏或过剩n数据存储的来源、

29、去向是否完整n处理与输入数据流是否匹配n管理：手工/工具（某些工具支持数据字典的维护）6.4 表达处理逻辑的工具n在数据字典中表达处理过程可使用小说明（或基本说明），可以是自然语言n但针对复杂处理逻辑，可以使用：n结构化语言n判定表n判定树6.4.1 结构化语言三种基本语句：n祈使语句n判断语句n循环语句结构化语言使用的三类词汇：n祈使句中的动词n数据字典中定义的名词n某些逻辑表达式中的保留字指出要做什么，包括一个动词和一个宾语。 使用祈使语句，应注意以下几点： 力求精炼，不应太长。 不使用形容词和副词。 动词要能明确表达执行的动作。 名词必须在数据字典中有定义。祈使语句判断语句类似结构化程序

30、设计中的判断结构。其一般形式是： 如果 条件 则 动作A 否则 (条件不成立) 动作B 如果 购货额在50000元以上 则 如果 最近三个月无欠款 则 折扣率为15 否则 如果 与公司交易10年以上 则 折扣率为10 否则 折扣率为5 否则 无折扣条件判断语句 表达在某种条件下，重复执行相同的动作，直到这个条件不成立为止。例如： 对每一个学生 计算总成绩循环语句6.4.2 判定树n如果一个动作的执行不只是依赖一个条件，而是与多个条件有关，那么这项策略的表达就比较复杂，就可以使用判定树来表示。n比如：n邮政系统中，包裹邮资的计算策略与国别、路程、重量、保值额度等有关，使用自然语言来描述显然不够简

31、洁判定树示例6.4.3 判定表n如果条件较多、每种条件的取值情况也较多的情况下，可以使用判定表。n判定表的优点是可以把各种组合情况一个不漏地表示出来，还能帮助发现遗漏和矛盾的地方。某厂对一部分职工重新分配工作。分配原则是： 年龄不满20岁，文化程度是小学者脱产学习， 文化程度是中学者当电工； 年龄满20岁但不足50岁，文化程度是小学或中学者，男性当钳工， 女性当车工；文化程度是大学者当技术员； 年龄满50岁及50岁以上，文化程度是小学或中学者当材料员， 文化程度是大学者当技术员。三个因素：性别、年龄、文化程度，取值范围分别是： 性别：男，女 年龄：青年(小于20岁),中年(满20岁而不足50岁

32、),老年(满50岁及以上) 文化程度：小学，中学，大学判定表示例构造空表填表判定表的合并简化显然，某些条件是可以合并考虑的，可以使判定表简化。合并的原则：取相同行动的列，若有某个条件Ci在此n列的取值正好是该条件取值的全集，而其他条件在此列都取相同的值，则此列可以合并。 第一次合并第二次合并用判定表来描述决策问题，通常经过以下几个步骤： （）分析决策问题涉及几个条件； （）分析每个条件取值的集合； （）列出条件的各种可能组合； （）分析决策问题涉及几个可能的行动； （）作出有条件组合的判定表； （）决定各种条件组合的行动； （）按合并规则化简判定表。使用判定表的步骤6.4.4 三种工具的比较适用范围： 决策树适合10