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软件工程1软件工程第二章需求分析2.1系统分析2.2软件需求分析2.3结构化分析方法2.4快速原型化方法2.5需求定义与评审软件工程22.1系统分析基于计算机的系统的系统元素包括硬件、软件、人、数据库、文档和过程。系统分析的目标1)识别用户要求2)评价系统的可行性，进行经济和技术分析3)把功能分配给硬件、软件、人、数据库和其它系统元素4)建立成本和进度限制5)生成系统规格说明软件工程3识别用户要求分析员必须考虑以下问题：识别希望的功能和性能范围;确定系统的功能、性能、约束和接口;功能和性能可靠性和质量总的系统目标成本与进度限制制造需求市场与竞争情况有效的技术将来可能的扩充软件工程4可行性研究可行性研究从经济可行性、技术可行性、法律可行性和用户操作可行性等方面评价系统是否值得做，是否能做。可行性研究的步骤1)确定项目的规模和目标2)研究当前正在运行的系统3)建立新系统的高层逻辑模型4)导出和评价各种方案软件工程55)推荐可行的方案6)编写可行性研究报告成本估算专家估算技术（Delphi技术）成本估算模型（COCOMO）效益估算投资回收期纯收入投资回收率经济可行性成本–效益分析软件工程6投资回收期：就是使累计的经济效益等于最初投资所需的时间。纯收入：就是在整个生命周期之内系统的累计经济效益（折合成现在值）与投资之差。资金的现值：以现在货币的价值为准，将其他不同时间的货币的价值都折算成现时货币的价值，即资金的现值设现有P元存入银行，年利率为i，第n年可得本金和利息F元则有：F=P（1+i）n；P=F/（1+i）n式中P元即为第n年的F元的现值。软件工程7投资回收率：假设把数量等于投资额的资金存入银行，每年底从银行取回的钱等于系统每年预期可获得效益，在时间等于系统寿命时，恰好银行的存款全部取光，那么，这个假想的年利率，就是投资回收率。可用以下公式描述：P=F1/（1+j）+F2/（1+j）2+…+Fn/（1+j）n其中：P是现在投资额；F是第i年年底的效益（i=1、2、…、n）；n是系统使用寿命；j是投资回收率。软件工程8技术可行性技术风险分析技术解决方案的实用性使用的技术实用化程度技术解决方案合理程度技术资源的可用性参与人员的工作基础基础硬件/软件的可用性软件工具实用性软件工程9法律可行性侵权和责任问题专利法著作权法软件保护条例用户类型：外行型／熟练型／专家型操作习惯使用单位的计算机使用情况使用单位的规章制度用户操作可行性软件工程102.2软件需求分析需求分析是一项软件工程活动，其目的是：清楚地理解所要解决的问题，完整地获取用户要求；刻划出软件的功能和性能；指明软件与其他系统元素的接口；建立软件必须满足的约束。1.软件需求分析的目的软件工程11需求分析是一项软件工程活动，它包括：1)需求获取刻划出软件的功能和性能；指明软件与其他系统元素的接口；建立软件必须满足的约束。2)需求建模需求分析建立起来的模型为日后软件设计人员提供了可被翻译成数据、体系结构、接口和处理过程设计的模型。2.需求分析的任务软件工程123)需求规格说明需求规格说明为开发人员和用户提供软件开发完成时质量评价的依据。4)需求评审需求分析研究的对象是用户的要求。必须全面理解用户的各项要求，准确表达被接受的用户要求。只有经过确切描述的软件需求才能成为软件设计的基础。软件工程13软件开发是要实现目标系统的物理模型。需求分析的任务就是借助于当前系统的逻辑模型导出目标系统的逻辑模型，解决目标系统“做什么”的问题。目标系统当前系统物理模型逻辑模型模型化抽象化物理模型逻辑模型具体化实例化理解需求导出怎么做做什么软件工程143、需求获取需求获取是在问题及其最终解决方案之间架设桥梁的第一步。需求获取的目的是清楚地理解所要解决的问题，完整地获得用户的需求。获取需求的一个必不可少的结果是对项目中描述的客户需求的普遍理解。一旦理解了需求，分析者、开发者和客户就能探索出描述这些需求的多种解决方案。软件工程15软件需求的层次1)业务需求反映了组织或客户对系统、产品高层次的目标要求，它们一般在项目视图和范围文档中给予说明。2)用户需求描述用户使用软件需要完成哪些任务，它们可通过使用实例图或脚本说明加以阐明。3)功能―非功能需求定义了开发者必须实现的软件功能，而非功能需求如表所示:软件工程16性能要求实时性;其他时间要求，如响应时间、处理时间、包传送时间等;资源配置要求;精确度、处理量等要求可靠性要求有效性;数据完整性安全保密要求安全性;保密性运行要求使用频度、运行期限;控制方式;对操作员要求产品要求物理要求系统的规模等开发类型实用性开发或试验性开发项目估算开发工作量估计开发方法质量控制标准;里程碑和评审;验收标准优先顺序权衡各种质量目标要求，排定优先实现次序过程要求可维护性可理解性、可测试性、可修改性、可移植性软件工程17需求获取过程需求获取包括以下活动：1)发现和分析问题发现问题症结，并分析问题的原因/结果关系。2)获取需求根据对问题的理解定义需求。a)使用调查研究方法收集信息；b)遵循需求获取框架，按照三个成分观察：即数据、过程和接口。3)需求归档以草稿形式归档调查结果。形式有用例、决策表、需求表等。软件工程18需求获取技术的基本特征好的需求获取技术，对于规范需求获取活动，高效准确地获取需求定义，是十分重要的。好的需求获取技术，应具有如下基本特征：提供便于沟通的工具，如易于理解的语言和直观的图表；提供定义系统边界（交互）的方法；提供支持抽象的机制，如“分解”、“映射”等；软件工程19鼓励分析员使用面向问题的术语思考问题，编写文档；为分析员提供多种可供选择的解决方案；适应需求的变化。适于以上特征的需求获取方法：基于数据流图的结构化分析方法；基于用例（usecase）的建模方法。需求获取技术的关键点在于：a.深入浅出需求获取要尽可能全面、细致。软件工程20获取的需求是个全集，系统真正实现的是个子集。分析时的调研内容并不都纳入到新系统中，目的在于以后的扩充。b.以流程为主线在与用户交流的过程中，应该用流程将所有的内容串起来。如信息、组织结构、处理规则等。这样便于交流沟通。流程描述有宏观，也有微观。既要强调总体的业务流程、全生存周期的业务流程，又要对流程细化，有分支的业务流程。软件工程21需求获取应遵循的原则抽象和分解是在人们认识世界和改造世界的长期实践中总结出来的行之有效的原则，在需求获取的过程中需遵循的三个原则：a.分解：捕获问题空间的整体–部分关系。如问题／子问题分解；b.抽象：捕获问题空间的一般化–特殊化关系。如问题的不同变型；c.投影：捕获问题空间的多维视图。即从不同角度考察。软件工程22需求获取的步骤软件开发项目和组织文化的不同，对于需求开发没有一个简单的、公式化的途径。下面9个步骤，针对信息系统的需求获取。1)定义项目的视图和范围包括组织结构图、各部门的岗位/角色列表。2)确定用户类包括人员/责任矩阵。3)确定目标系统的业务工作流包括物流、资金流、信息流，建立业务工作流模型。软件工程234)运用需求获取技术开发反映主要业务规则的用例（或数据流图）并设置优先级。5)收集来自用户的质量特性信息和其他非功能需求将性能、安全性、可靠性等需求和其他设计约束结合业务规则，形成功能需求。6)分类在用例（或数据流图）中涉及的数据包括数据的组成和数据之间的关系。7)详细拟订用例（或数据流图）的规格说明，建立功能模型，并进行审查，用以澄清需求获取的参与者对需求的理解。软件工程248)开发并评估界面原型设想输入设备、输出设备、显示风格、显示方式、输出格式等，建立接口规范和信息流传输规则。9)从功能描述中开发概念测试用例用测试用例来验证用例（或数据流图）、功能需求和原型。软件工程25需求获取可能是软件开发中最困难、最关键、最易出错及最需要交流的方面。表现在：需求的不稳定性：在整个软件生存周期内软件需求会随着时间的推移发生变化；需求的不准确性：用户和开发人员的认识会随着使用系统实现业务流程的实践逐步提高，一开始不可能设想得面面俱到。需求获取只有通过有效的客户/开发者的合作才能成功。软件工程26针对信息系统的需求调研方法①调研用户的组织结构、岗位设置、职责定义，从功能上区分有多少个子系统，划分系统的大致范围，明确系统的目标。②调研每个子系统的工作流程、功能与处理规则，收集原始信息资料，用数据流来表示物流、资金流、信息流三者的关系。③对调研内容事先准备，针对不同管理层次的用户询问不同的问题，列出问题清单。将操作层、管理层、决策层的需求既联系又区分开来，形成一个需求的层次。软件工程27④对与用户沟通的情况及时总结归纳，整理调研结果，初步构成需求基线。若基线符合要求，则需求获取完成。需求调研的主要手段：发调查表；召开调查会；向用户领域的专家个别咨询；实地考察，跟踪现场业务流程；查阅与待开发系统有关的资料；使用各种调查工具等。软件工程28需求整理与表达的方法采用穷举方法可以避免遗漏。采用归纳方法，通过对各种情况进行综合分类可以使问题条理化。采用抽象方法，可以发现问题的实质，抓住问题的主要矛盾，忽略其次要矛盾。需求整理可以多种手段共用，如组织结构图、业务流程图、多叉树、关系矩阵、文字叙述、表格、图形等。需求描述包括组织结构与岗位定义、业务流程、处理规则、数据项、功能以及上述5个方面的关系。软件工程294.需求建模需求建模是为了分析需求，以确定项目的确切需求。需求建模遵循三个原则：划分：描述需求的整体–部分关系；抽象：描述需求的一般化–特殊化关系；投影：描述需求的多维视图；定义系统模型要区分逻辑模型和物理模型。常用模型有数据建模、功能建模和过程建模。软件工程30常用的分析方法面向数据流的结构化分析方法(SA)面向数据结构的Jackson方法(JSD)面向数据结构的结构化数据系统开发方法(DSSD)面向对象的分析方法(OOA)等软件工程31结构化分析方法最初只是着眼于数据流，自顶向下，逐层分解，建立系统的处理流程，以数据流图和数据字典为主要工具，建立系统的逻辑模型。扩充后，将建模技术扩展到数据建模、功能建模和行为建模，以实体-关系图、数据流图和控制流图、状态-迁移图为工具，数据字典为核心，从不同视点建立系统的分析模型。2.3结构化分析方法软件工程32结构化分析的分析模型实体—关系图状态—迁移图数据流图数据对象描述加工规格说明数据字典控制规格说明软件工程331.数据建模数据模型包括三种互相关联的信息：数据对象，描述对象的属性，描述对象间相互连接的关系。在需求分析阶段描述数据对象和它们之间的关系，使用了E-R图。例如，在教学管理中，一个教师可以教授零门、一门或多门课程，每位学生也需要学习几门课程。因此，教学管理中涉及的对象有学生、教师和课程。软件工程34教学数据模型学号姓名专业性别……学生职工号姓名专业职称年龄教师课程号课程名学分学时……课程学号课程号成绩选课软件工程35实例的关联有三种：一对一(1:1)；一对多(1:m)；多对多(n:m)。这种实例的关联称为“基数”，基数表明了“重复性”。教师学生教授基数:一位教师基数:多位学生参与度:必须参与度:可选软件工程36XY一个X与一个Y相关联一个X与一个或多个Y相关联XY一个X与零个或一个Y相关联XY一个X与零个,一个或多个Y相关联XY一个X与一个Y或Z相关联XYZ一个X与一个Y与Z相关联XYZ软件工程372.功能建模和数据流最初,结构化分析方法仅讨论数据流建模，目标系统被表示成如图所示的数据变换流程图。系统的功能体现在核心的数据变换中。外部实体外部实体外部实体外部实体目标系统输入信息输入信息输出信息输出信息顶层数据流图（上下文环境图）软件工程38数据流图中的主要图形元素数据加工(数据变换)数据源或数据池(外部实体)数据流数据存储文件或或数据流图是描述数据