软件工程 第3章ppt

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1、第第3章章 需求分析需求分析3.1 需求分析的任务需求分析的任务3.2 获取需求的方法获取需求的方法3.3 分析建模与规格说明分析建模与规格说明3.4 实体实体-联系图联系图3.5 数据规范化数据规范化3.6 状态转换图状态转换图3.7 其他图形工具其他图形工具3.8 验证软件需求验证软件需求 3 点说明：点说明： 1) 需求分析是软件定义时期的最后一个阶段，它需求分析是软件定义时期的最后一个阶段，它 的基本任务是准确地回答的基本任务是准确地回答“系统必须做什么系统必须做什么?” 2) 需求分析的任务还不是确定系统怎样完成它的需求分析的任务还不是确定系统怎样完成它的 工作，而仅仅是确定系统必须

2、完成哪些工作，工作，而仅仅是确定系统必须完成哪些工作， 也就是对目标系统提出完整、准确、清晰、具也就是对目标系统提出完整、准确、清晰、具 体的要求。体的要求。 3) 在需求分析阶段结束之前，系统分析员应该写在需求分析阶段结束之前，系统分析员应该写 出软件需求规格说明书，以书面形式描述软件出软件需求规格说明书，以书面形式描述软件 需求。需求。 4) 结构化分析方法结构化分析方法1. 确定对系统的综合要求确定对系统的综合要求2. 分析系统的数据要求分析系统的数据要求3. 导出系统的逻辑模型导出系统的逻辑模型4. 修正系统开发计划修正系统开发计划3.1 需求分析的任务需求分析的任务3.1.1 确定对

3、系统的综合要求确定对系统的综合要求1. 功能需求功能需求2. 性能需求性能需求3. 可靠性和可用性需求可靠性和可用性需求4. 出错处理需求出错处理需求5. 接口需求接口需求6. 约束约束7. 逆向需求逆向需求8. 将来可能提出的要求将来可能提出的要求 超市进销存管理系统超市进销存管理系统功能分析：功能分析：超市属于非生产性单位：主要涉及到进货、库超市属于非生产性单位：主要涉及到进货、库存、销售、破损等四个方面。那么我们在进行存、销售、破损等四个方面。那么我们在进行功能的设计上以非生产性单位商品管理的四个功能的设计上以非生产性单位商品管理的四个方面为例。方面为例。1）基本信息的维护）基本信息的维

4、护v商品类型的建立与维护，包括商品类型的新商品类型的建立与维护，包括商品类型的新 建、修改和删除等。建、修改和删除等。v商品基本信息管理：包括商品基本信息的新商品基本信息管理：包括商品基本信息的新 建、修改和删除等。建、修改和删除等。vv供应商信息管理：包括供应商信息的新建、供应商信息管理：包括供应商信息的新建、 修改和删除等。修改和删除等。vv管理员信息管理：系统管理员的添加、删除管理员信息管理：系统管理员的添加、删除 和修改密码等。和修改密码等。2）进货管理）进货管理v商品进货信息管理商品进货信息管理:商品进货信息包括商品进货商品进货信息包括商品进货 数量、单价、供应商等。商品进货管理功能

5、完数量、单价、供应商等。商品进货管理功能完 成进货信息登记、修改和删除等。成进货信息登记、修改和删除等。v分类查看：可以根据商品类型来查看某种商品分类查看：可以根据商品类型来查看某种商品 的进货情况。的进货情况。vv更新库存：进货信息的变动直接关系到库存的更新库存：进货信息的变动直接关系到库存的 变化。变化。vv进货分析：列出当前进货量最多的前几项商品进货分析：列出当前进货量最多的前几项商品 和进货量最少的前几项商品。和进货量最少的前几项商品。vv库存分析：列出当前库存量最多的前几项商品库存分析：列出当前库存量最多的前几项商品 和库存量最少的前几项分析。和库存量最少的前几项分析。3）销售管理）

6、销售管理vv商品销售信息管理：商品销售信息包括商品销售商品销售信息管理：商品销售信息包括商品销售 数量、单价、统计日期等。商品销售管理功能完数量、单价、统计日期等。商品销售管理功能完 成销售信息登记、修改和删除等。成销售信息登记、修改和删除等。vv分类查看：可以根据商品类型来查看某种商品的分类查看：可以根据商品类型来查看某种商品的 销售情况。销售情况。vv更新库存：销售信息的变动直接关系到库存的变更新库存：销售信息的变动直接关系到库存的变 化。化。vv销售分析：列出当前销售量最多的前几项商品和销售分析：列出当前销售量最多的前几项商品和 销售量最少的前几项商品。销售量最少的前几项商品。4）报损管

7、理）报损管理vv商品报损信息管理：商品报损信息包括商品报损商品报损信息管理：商品报损信息包括商品报损 数量、报损原因等。商品报损管理功能完成报损数量、报损原因等。商品报损管理功能完成报损 信息登记、修改和删除等。信息登记、修改和删除等。vv分类查看：可以根据商品类型来查看某种商品的分类查看：可以根据商品类型来查看某种商品的 报损情况。报损情况。vv更新库存：报损信息的变动同样直接关系到库存更新库存：报损信息的变动同样直接关系到库存 的变化。的变化。vv报损分析：列出当前报损量最多的前几项商品和报损分析：列出当前报损量最多的前几项商品和 报损量最少的前几项商品。报损量最少的前几项商品。vv系统功

8、能模块图系统功能模块图超市进销存管理系统超市进销存管理系统商品类型管理模块商品类型管理模块商品管理模块商品管理模块供应商管理模块供应商管理模块商品进货管理模块商品进货管理模块商品销售商管理模块商品销售商管理模块销售分析模块销售分析模块用户管理模块用户管理模块商品报损商管理模块商品报损商管理模块1. 访谈访谈2. 面向数据流自顶向下求精面向数据流自顶向下求精3. 简易的应用规格说明技术简易的应用规格说明技术4. 快速建立软件原型快速建立软件原型3.2 与用户沟通获取需求的方法与用户沟通获取需求的方法1. 访谈有访谈有两种基本形式两种基本形式，正式的和非正式的访谈。，正式的和非正式的访谈。2. 向

9、被调查人向被调查人分发调查表分发调查表，适用于调查大量人群。，适用于调查大量人群。3. 情景分析技术情景分析技术 所谓情景分析就是对用户将来使用目标系统解决某所谓情景分析就是对用户将来使用目标系统解决某 个具体问题的方法和结果进行分析。个具体问题的方法和结果进行分析。 系统分析员利用情景分析技术，往往能够获知用户系统分析员利用情景分析技术，往往能够获知用户 的具体需求。的具体需求。3.2.1 访谈访谈图图3.1 面向数据流自顶向下求精过程面向数据流自顶向下求精过程3.2.2 面向数据流自顶向下求精面向数据流自顶向下求精1. 起因：起因：使用传统的访谈或面向数据流自顶向下求精的方法使用传统的访谈

10、或面向数据流自顶向下求精的方法定义需求时，用户处于被动地位而且往往有意无意定义需求时，用户处于被动地位而且往往有意无意地与开发者区分地与开发者区分“彼此彼此”。由于不能像同一个团队的。由于不能像同一个团队的人那样齐心协力地识别和精化需求，这两种方法的人那样齐心协力地识别和精化需求，这两种方法的效果有时并不理想。效果有时并不理想。2. 面向团队的需求收集法，称为简易的应用规格说面向团队的需求收集法，称为简易的应用规格说明技术。明技术。这种方法提倡用户与开发者密切合作，共这种方法提倡用户与开发者密切合作，共同标识问题，提出解决方案要素，商讨不同方案并同标识问题，提出解决方案要素，商讨不同方案并指定

11、基本需求。指定基本需求。3.使用简易的应用规格说明技术分析需求的典型过使用简易的应用规格说明技术分析需求的典型过程如下：程如下：3.2.3 简易的应用规格说明技术简易的应用规格说明技术1. 什么是快速原型？什么是快速原型？2. 构建快速原型的要点是：构建快速原型的要点是： 它应该实现用户看得见的功能它应该实现用户看得见的功能(例如，屏幕例如，屏幕 显示或打印报表显示或打印报表)； 省略目标系统的省略目标系统的“隐含隐含”功能功能(例如，修改例如，修改文文 件件)。3. 快速原型的特性：快速原型的特性： 快速快速 容易修改容易修改3.2.4 快速建立软件原型快速建立软件原型1. 为什么要分析建模

12、？为什么要分析建模？2. 什么是模型？什么是模型？ 就是为了更好的理解事物而对事物做出的一种就是为了更好的理解事物而对事物做出的一种 抽象，是对事物的一种无歧义的书面描述。抽象，是对事物的一种无歧义的书面描述。 通常，模型由一组图形符号和组织这些符号的通常，模型由一组图形符号和组织这些符号的 规则组成。规则组成。3. 需求分析过程应该建立需求分析过程应该建立3种模型：种模型： 功能模型：数据流图功能模型：数据流图 数据模型：实体数据模型：实体-联系图联系图 行为模型：状态转换图行为模型：状态转换图3.3 分析建模与规格说明分析建模与规格说明3.3.1 分析建模分析建模3.3.2 软件需求规格说

13、明软件需求规格说明简介：简介：1. 系统分析员通常建立一个概念性的数据模型系统分析员通常建立一个概念性的数据模型 清楚、准确地描述用户的数据。清楚、准确地描述用户的数据。2. 概念性数据模型是一种面向问题的数据模型，概念性数据模型是一种面向问题的数据模型， 是按照用户的观点对数据建立的模型。是按照用户的观点对数据建立的模型。3. 数据模型中包含数据模型中包含3种相互关联的信息：种相互关联的信息： . 数据对象数据对象 . 数据对象的属性数据对象的属性 . 数据对象彼此间相互连接的关系。数据对象彼此间相互连接的关系。3.4 实体实体-联系图联系图(entity-relationship diag

14、ram， ER图图)几个概念：几个概念：1. 数据对象：数据对象：是对软件必须理解的复合信息的抽象。是对软件必须理解的复合信息的抽象。 数据对象可以是外部实体、事物、行为、事件、数据对象可以是外部实体、事物、行为、事件、 角色、单位、地点或结构等。角色、单位、地点或结构等。 总之，可以由一组属性来定义的实体都可以被认为是总之，可以由一组属性来定义的实体都可以被认为是 数据对象。数据对象。 数据对象彼此间是有关联的。数据对象彼此间是有关联的。 数据对象只封装了数据而没有对施加于数据上的操作数据对象只封装了数据而没有对施加于数据上的操作 的引用。的引用。2. 复合信息：复合信息：是指具有一系列不同

15、性质或属性的事物。是指具有一系列不同性质或属性的事物。3.4.1 数据对象数据对象3.4.2 属性属性1. 数据对象彼此之间相互连接的方式称为联系，数据对象彼此之间相互连接的方式称为联系， 也称为关系。联系可分为以下也称为关系。联系可分为以下3种类型：种类型： (1) 一对一联系一对一联系(1 1) (2) 一对多联系一对多联系(1 N) (3) 多对多联系多对多联系(M N)2. 联系也可能有属性联系也可能有属性:3.4.3 联系联系图图3.2 某校教学管理某校教学管理ER图图总结：总结：1、人们通常就是用实体、联系和属性这、人们通常就是用实体、联系和属性这3个概念个概念 来理解现实问题的，

16、因此，来理解现实问题的，因此，ER模型比较接近模型比较接近 人的习惯思维方式。人的习惯思维方式。2、ER模型使用简单的图形符号表达系统分析员模型使用简单的图形符号表达系统分析员 对问题域的理解，不熟悉计算机技术的用户对问题域的理解，不熟悉计算机技术的用户 也能理解它，因此，也能理解它，因此，ER模型可以作为用户与模型可以作为用户与 分析员之间有效的交流工具。分析员之间有效的交流工具。例例1：为方便储户，某银行拟开发计算机储蓄系统。为方便储户，某银行拟开发计算机储蓄系统。储户填写的存款单或取款单由业务员输入系统，储户填写的存款单或取款单由业务员输入系统，如果是存款，系统记录存款人姓名、住址、存款

17、如果是存款，系统记录存款人姓名、住址、存款类型、存款日期、利率等信息，并打印出存款单类型、存款日期、利率等信息，并打印出存款单给储户，如果是取款而且存款时留有密码，则系给储户，如果是取款而且存款时留有密码，则系统首先核对储户密码，若密码正确或存款时没留统首先核对储户密码，若密码正确或存款时没留密码，则系统计算利息并打印出利息清单给储户。密码，则系统计算利息并打印出利息清单给储户。3.6 状态转换图状态转换图1. 简称为状态图，通过描绘系统的状态及引起系统简称为状态图，通过描绘系统的状态及引起系统 状态转换的事件，来表示系统的行为。状态转换的事件，来表示系统的行为。2. 状态图还指明了作为特定事

18、件的结果系统将做哪状态图还指明了作为特定事件的结果系统将做哪 些动作。些动作。3. 因此，状态图提供了行为建模机制，因此，状态图提供了行为建模机制，1. 状态是任何可以被观察到的系统行为模式；状态是任何可以被观察到的系统行为模式；2. 一个状态代表系统的一种行为模式；一个状态代表系统的一种行为模式；3. 状态规定了系统对事件的响应方式；状态规定了系统对事件的响应方式； 系统对事件的响应：系统对事件的响应：既可以是做一个既可以是做一个(或一系列或一系列) 动作，也可以是仅仅改变系统本身的状态，还动作，也可以是仅仅改变系统本身的状态，还 可以是既改变状态又做动作。可以是既改变状态又做动作。4. 在

19、状态图中定义的状态主要有：在状态图中定义的状态主要有： 初态初态(即初始状态即初始状态)、终态、终态(即最终状态即最终状态)和中间状和中间状 态。在一张状态图中只能有一个初态，而终态态。在一张状态图中只能有一个初态，而终态 则可以有则可以有0至多个。至多个。3.6.1 状态状态1. 事件是在某个特定时刻发生的事情，它是对引事件是在某个特定时刻发生的事情，它是对引 起系统做动作或起系统做动作或(和和)从一个状态转换到另一个状从一个状态转换到另一个状 态的外界事件的抽象。态的外界事件的抽象。2. 简而言之，事件就是引起系统做动作或简而言之，事件就是引起系统做动作或(和和)转换转换 状态的控制信息。

20、状态的控制信息。3.6.2 事件事件 初态初态: 用实心圆表示用实心圆表示; 终态终态: 用一对同心圆表示，内圆为实心圆用一对同心圆表示，内圆为实心圆; 中间状态中间状态: 用圆角矩形表示，可以用两条水平横用圆角矩形表示，可以用两条水平横 线把它分成上、中、下线把它分成上、中、下3个部分。个部分。 上面部分为状态的名称，必须有；上面部分为状态的名称，必须有； 中间部分为状态变量的名字和值，可选；中间部分为状态变量的名字和值，可选； 下面部分是活动表，这部分也是可选的。下面部分是活动表，这部分也是可选的。3.6.3 符号符号图图3.3 状态图中使用的主要符号状态图中使用的主要符号1. 活动表活动

21、表 语法格式如下：事件名语法格式如下：事件名 (参数表参数表) / 动作表达式动作表达式 1) “事件名事件名”可以是任何事件的名称可以是任何事件的名称; 在活动表中经常使用下述在活动表中经常使用下述3种标准事件：种标准事件： entry，exit 和和 do； 2) 需要时可以为事件指定参数表；需要时可以为事件指定参数表； 3) 动作表达式描述应做的具体动作。动作表达式描述应做的具体动作。2. 状态转换：状态转换： 1) 指的是状态图中两个状态之间带箭头的连线，箭头指明指的是状态图中两个状态之间带箭头的连线，箭头指明 了转换方向；了转换方向； 2) 通常是由事件触发的，在这种情况下应在表示状

22、态转换通常是由事件触发的，在这种情况下应在表示状态转换 的箭头线上标出触发转换的事件表达式。的箭头线上标出触发转换的事件表达式。3. 事件表达式事件表达式 语法格式如下：语法格式如下： 事件说明守卫条件动作表达式事件说明守卫条件动作表达式 1）事件说明的语法为：事件名）事件说明的语法为：事件名(参数表参数表)； 2）守卫条件是一个布尔表达式；）守卫条件是一个布尔表达式； 如果同时使用事件说明和守卫条件，则当且如果同时使用事件说明和守卫条件，则当且 仅当事件发生且布尔表达式为真时，状态转仅当事件发生且布尔表达式为真时，状态转 换才发生。换才发生。 如果只有守卫条件没有事件说明，则只要守如果只有守

23、卫条件没有事件说明，则只要守 卫条件为真状态转换就发生。卫条件为真状态转换就发生。 3）动作表达式是一个过程表达式，当状态转换开）动作表达式是一个过程表达式，当状态转换开 始时执行该表达式。始时执行该表达式。图图3.3 状态图中使用的主要符号状态图中使用的主要符号3.6.4 例例1 例例2 复印机的工作过程大致如下：未接到复印命复印机的工作过程大致如下：未接到复印命令时处于闲置状态，一旦接到复印命令则进入复令时处于闲置状态，一旦接到复印命令则进入复印状态，完成一个复印命令规定的工作后又回到印状态，完成一个复印命令规定的工作后又回到闲置状态，等待下一个复印命令；如果执行复印闲置状态，等待下一个复

24、印命令；如果执行复印命令时发现没纸，则进入缺纸状态，发出警告，命令时发现没纸，则进入缺纸状态，发出警告，等待装纸，装满纸后进入闲置状态，准备接收复等待装纸，装满纸后进入闲置状态，准备接收复印命令；如果复印时发生卡纸故障，则进入卡纸印命令；如果复印时发生卡纸故障，则进入卡纸状态，发出警告等待维修人员来排除故障，故障状态，发出警告等待维修人员来排除故障，故障排除后回到闲置状态。排除后回到闲置状态。 请用状态转换图描绘复印机的行为。请用状态转换图描绘复印机的行为。 3.7 其他图形工具其他图形工具 1. 层次方框图层次方框图 2. Warnier图图 3. IPO图图图图3.5 层次方框图的一个例子

25、层次方框图的一个例子3.7.1 层次方框图层次方框图1) 是由法国计算机科学家是由法国计算机科学家Warnier提出的；提出的；2) 是表示信息层次结构的另外一种图形工具；是表示信息层次结构的另外一种图形工具；3) 和层次方框图类似，和层次方框图类似，Warnier图可用树形结构描绘信息，但图可用树形结构描绘信息，但 是这种图形工具比层次方框图有更丰富的描绘手段。是这种图形工具比层次方框图有更丰富的描绘手段。4) 用用Warnier图可以表明信息的逻辑组织，也就是说：图可以表明信息的逻辑组织，也就是说： 它可以指出一类信息或一个信息元素是重复出现的；它可以指出一类信息或一个信息元素是重复出现的

26、； 也可以表示特定信息在某一类信息中是有条件地出现的；也可以表示特定信息在某一类信息中是有条件地出现的； 因为重复和条件约束是说明软件处理过程的基础，所以很因为重复和条件约束是说明软件处理过程的基础，所以很 容易把容易把Warnier图转变成软件设计的工具。图转变成软件设计的工具。3.7.2 Warnier图图图图3.6 Warnier图的一个例子图的一个例子1）IPO图是输入、处理、输出图的简称；图是输入、处理、输出图的简称；2）它是美国）它是美国IBM公司发展完善起来的一种图形工具；公司发展完善起来的一种图形工具；3）能够方便地描绘输入数据、对数据的处理和输出数据）能够方便地描绘输入数据、

27、对数据的处理和输出数据 之间的关系。之间的关系。4）IPO图使用的基本符号少且简单，且易学会使用；图使用的基本符号少且简单，且易学会使用；5）它的基本形式是：）它的基本形式是： 在左边的框中列出有关的输入数据，在左边的框中列出有关的输入数据， 在中间的框内列出主要的处理，在中间的框内列出主要的处理， 在右边的框内列出产生的输出数据，在右边的框内列出产生的输出数据， 处理框中列出处理的次序暗示了执行的顺序，处理框中列出处理的次序暗示了执行的顺序，6）在）在IPO图中还用类似向量符号的粗大箭头清楚地指出数图中还用类似向量符号的粗大箭头清楚地指出数 据通信的情况。据通信的情况。 3.7.3 IPO图

28、图图图3.7 IPO图的一个例子图的一个例子图图3.8 改进的改进的IPO图的形式图的形式(1) 一致性：所有需求必须是一致的，任何一条需求不能和一致性：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。其他需求互相矛盾。(2) 完整性：需求必须是完整的，规格说明书应该包括用户完整性：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。需要的每一个功能或性能。(3) 现实性：指定的需求应该是用现有的硬件技术和软件技现实性：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。术基本上可以实现的。 (4) 有效性：必须证明需求是正确有效的，确实能解决用户有效性：必

29、须证明需求是正确有效的，确实能解决用户 面对的问题。面对的问题。3.8 验证软件需求验证软件需求 3.8.1 从哪些方面验证软件需求的正确性从哪些方面验证软件需求的正确性1. 验证需求的一致性验证需求的一致性 当需求分析的结果是用自然语言书写的时候，除了靠人当需求分析的结果是用自然语言书写的时候，除了靠人工工 技术审查验证软件系统规格说明书的正确性之外，目前技术审查验证软件系统规格说明书的正确性之外，目前还还 没有其他更好的没有其他更好的“测试测试”方法。方法。 人工审查的效果是没有保证的，冗余、遗漏和不一致等人工审查的效果是没有保证的，冗余、遗漏和不一致等问题可能没被发现而继续保留下来，以致

30、软件开发工作不能问题可能没被发现而继续保留下来，以致软件开发工作不能在正确的基础上顺利进行。在正确的基础上顺利进行。 为了克服上述困难，人们提出了形式化的描述软件需求为了克服上述困难，人们提出了形式化的描述软件需求的方法。当软件需求规格说明书是用形式化的需求陈述语言的方法。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，从而能书写的时候，可以用软件工具验证需求的一致性，从而能有效地保证软件需求的一致性。有效地保证软件需求的一致性。3.8.2 验证软件需求的方法验证软件需求的方法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

31、往开发类似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、硬件技术实现目标系统系统的经验，分析用现有的软、硬件技术实现目标系统 的可能性。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性 只有目标系统的用户才真正知道软件需求规格说明书是只有目标系统的用户才真正知道软件需求规格说明书是 否真正符合他们的需求。因此，检验需求的完整性，需否真正符合他们的需求。因此，检验需求的完整性，需 要在用户的密切合作下才能完成。然而许多用户并不能要在用户的密切合作下才能完成。然而许多用户并不能 清楚地认识到他们的需要。清楚地认识到他们的需要。 理想的做法是理想的做法

32、是: 替代做法是：开发原型系统，用户通过试用原型系统，替代做法是：开发原型系统，用户通过试用原型系统， 也能获得许多宝贵的经验，从而可以提出更符合实际的也能获得许多宝贵的经验，从而可以提出更符合实际的 要求要求 。RSL: 需求陈述语言需求陈述语言ASSM: 抽象系统语义模型抽象系统语义模型PSL： 问题陈述语言问题陈述语言PSA： 问题陈述分析程序问题陈述分析程序CADSAT：计算机辅助设计和规格说明分析工具：计算机辅助设计和规格说明分析工具3.8.3 用于需求分析的软件工具用于需求分析的软件工具1 需求分析的任务需求分析的任务2 获取需求的方法获取需求的方法3 分析建模与规格说明分析建模与规格说明4 实体实体-联系图联系图5 数据规范化数据规范化6 状态转换图状态转换图7 其他图形工具其他图形工具8 验证软件需求验证软件需求3.9 小结小结