第3章-需求分析详解

中原工学院信息商务学院《软件工程导论》（第5版）第3章需求分析中原工学院信息商务学院目录实体-联系图分析建模与规格说明需求分析的任务与用户沟通获取需求的方法中原工学院信息商务学院目录验证软件需求其他图形工具数据规范化状态转换图中原工学院信息商务学院目标列举信息收集技术技巧设计项目的E-R图设计项目的状态转换图了解其他图形工具中原工学院信息商务学院意义：软件需求的深入理解是软件开发工作获得成功的前提条件，不论我们把设计和编码做得如何出色，不能真正满足用户需求的程序只会令用户失望，给开发带来烦恼。第3章需求分析中原工学院信息商务学院第3章需求分析需求分析的基本任务是准确地回答“系统必须做什么？”这个问题。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、具体的要求。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，以书面形式准确地描述软件需求。中原工学院信息商务学院在分析软件需求和书写软件需求规格说明书的过程中，分析员和用户都起着关键的、必不可少的作用。中原工学院信息商务学院第3章需求分析所有的需求分析方法都遵守下述准则：(1)必须理解并描述问题的信息域，根据这条准则应该建立数据模型。(2)必须定义软件应完成的功能，这条准则要求建立功能模型。(3)必须描述作为外部事件结果的软件行为，这条准则要求建立行为模型。(4)必须对描述信息、功能和行为的模型进行分解，用层次的方式展示细节。中原工学院信息商务学院1确定对系统的综合要求2分析系统的数据要求3导出系统的逻辑模型4修正系统开发计划3.1需求分析的任务中原工学院信息商务学院3.1需求分析的任务任务1：确定对系统的综合要求通常对软件系统有下述几方面的综合要求：功能需求性能需求可靠性和可用性需求出错处理需求接口需求约束逆向需求将来可能提出的要求中原工学院信息商务学院3.1需求分析的任务任务2：分析系统的数据要求分析系统的数据要求通常采用建立数据模型的方法（见3.4节实体-联系图)复杂的数据由许多基本的数据元素组成，数据结构表示数据元素之间的逻辑关系，通常用层次方框图和Warnier图来描绘数据结构。软件系统经常使用各种长期保存的信息，这些信息通常以一定的方式组织并存储在数据库或文件中，为减少数据冗余，避免出现插入异常或删除异常，简化修改数据的过程，通常需要把数据结构规范化。中原工学院信息商务学院3.1需求分析的任务任务3：导出系统的逻辑模型综合上述两项分析的结果可以导出系统的详细的逻辑模型，通常用数据流图、实体-联系图、状态转换图、数据字典和主要的处理算法描述这个逻辑模型。任务4：修正系统开发计划根据在分析过程中获得的对系统的更深入更具体的了解，可以比较准确地估计系统的成本和进度，修正以前制定的开发计划。中原工学院信息商务学院访谈面向数据流自顶向下求精简易的应用规格说明技术快速建立软件原型3.2与用户沟通获取需求的方法中原工学院信息商务学院3.2.1访谈访谈是最早开始使用且是迄今为止仍然广泛使用的需求分析技术。正式访谈---系统分析员将提出一些事先准备好的具体问题。非正式访谈---分析员将提出一些用户可以自由回答的开放性问题，以鼓励被访问人员说出自己的想法。当需要调查大量人员的意见时，请被调查人填写调查表是十分有效的做法。中原工学院信息商务学院3.2.1访谈在访问用户的过程中使用情景分析技术往往十分有效。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。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。情景分析技术的用处主要体现在下述两个方面：(1)它能在某种程度上演示目标系统的行为，从而便于用户理解，而且还可能进一步揭示出一些分析员目前还不知道的需求。(2)由于情景分析较易为用户所理解，使用这种技术能保证用户在需求分析过程中始终扮演一个积极主动的角色。中原工学院信息商务学院3.2.2面向数据流自顶向下求精数据决定了需要的处理和算法，它是需求分析的出发点。结构化分析方法实质上就是面向数据流自顶向下逐步求精进行需求分析的方法。通过可行性研究已经得出了目标系统的高层数据流图，需求分析的一个主要目标是把数据流和数据存储定义到元素级。为了达到这个目标，通常从数据流图的输出端着手分析。中原工学院信息商务学院3.2.2面向数据流自顶向下求精图3.1面向数据流自顶向下求精过程中原工学院信息商务学院问题：使用传统的访谈或面向数据流自顶向下求精方法定义需求时，用户处于被动地位而且往往有意无意地与开发者区分“彼此”。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，这两种方法的效果有时并不理想。中原工学院信息商务学院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是一种面向团队的需求收集法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，商讨不同的方案并指定基本需求目前它已成为信息系统领域使用的主流技术。中原工学院信息商务学院使用简易的应用规格说明技术分析需求的典型过程：1.初步的访谈，通过用户对基本问题的回答，初步确定待解决的问题的范围和解决方案。2.开发者和用户分别写出“产品需求”。3.开发者和用户开会讨论，共同创建一张意见一致的组合列表。4.把与会者分成更小的小组，每个小组的工作目标是为每张列表中的项目制定小型规格说明。小型规格说明是对列表中包含的单词或短语的准确说明。5.每个小组向全体与会者展示他们制定的小型规格说明，讨论，以创建出意见一致的确认标准。6.由一名或多名与会者根据会议成果起草完整的软件需求规格说明书。中原工学院信息商务学院3.2.4快速建立软件原型快速建立软件原型是最准确、最有效、最强大的需求分析技术。所谓软件原型，就是快速建立起来的旨在演示目标系统主要功能的可运行的程序。构建软件原型的要点是，它应该实现用户看得见的功能，省略目标系统的“隐含”功能。软件原型的应该具备的第一个特性是“快速”，第二个特性是“容易修改”。中原工学院信息商务学院3.2.4快速建立软件原型为了快速地构建和修改原型，可以使用下述3种方法和工具：第四代技术可重用的软件构件形式化规格说明和原型环境中原工学院信息商务学院3.3分析建模与规格说明3.3.1分析建模模型——为了理解事物而对事物作出的一种抽象，是对事物的一种无歧义的书面描述。通常，模型由一组图形符合和组织这些符号的规则组成。需求分析过程应该建立3种模型：数据模型----实体-联系图功能模型----数据流图行为模型----状态转换图中原工学院信息商务学院3.3.2软件需求规格说明通过需求分析除了创建分析模型之外，还应该写出软件需求规格说明书，它是需求分析阶段得出的最主要的文档。描述软件需求说明书有两种方法：自然语言形式化方法中原工学院信息商务学院3.4实体联系图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。它描述了从用户角度看到的数据，反映了用户的现实环境，而且与在软件系统中的实现方法无关。通常使用实体-联系图（简称ER图）来建立数据模型数据模型中包含3种相互关联的信息：数据对象（实体）、数据对象的属性及数据对象彼此间相互连接的关系。中原工学院信息商务学院3.4.1数据对象数据对象是对软件必须理解的具有一系列不同性质或属性的事物的抽象，仅有单个值的事物不是数据对象。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的引用，这是数据对象与面向对象范型中“类”或“对象”的显著区别。中原工学院信息商务学院3.4.2属性属性定义了数据对象的性质。应该根据对所要解决的问题的理解，来确定特定数据对象的一组合适的属性。例如：学生具有学号、姓名、性别、年龄、专业（其它略）等属性；课程具有课程号、课程名、学分、学时数等属性；教师具有职工号、姓名、年龄、职称等属性。中原工学院信息商务学院3.4.3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。联系有3种类型：一对一联系（1：1）一对多联系（1：N）多对多联系（M：N）联系也可能有属性。比如成绩既不是学生的属性，也不是课程的属性，而是学生“学”课程的属性，这个属性就是联系“学”的属性。中原工学院信息商务学院3.4.4实体-联系图的符号实体-联系图的基本符号符号含义表示实体表示实体间的联系，与实体的连线上需用数字标明具体的对应关系表示实体或联系的属性用于实体、属性及联系的连接中原工学院信息商务学院举例图3.2某校教学管理ER图对象教师属性学生属性课程属性联系属性关系中原工学院信息商务学院例子：请为某仓库的管理设计一个ER模型。该仓库主要管理零件的订购和供应等事项。仓库向工程项目供应零件，并且根据需要向供应商订购零件。中原工学院信息商务学院工程项目零件供应商项目名称订购量供应商编号供应商名称地址项目编号开工日期供应订购供应量零件名称零件编号MNNM中原工学院信息商务学院3.5数据规范化软件系统经常使用各种长期保存的信息，这些信息通常以一定的方式组织并存储在数据库或文件中，为减少数据冗余，避免出现插入异常或删除异常，简化修改数据的过程，通常需要把数据结构规范化。通常用“范式”定义消除数据冗余的程度。第一范式第二范式第三范式中原工学院信息商务学院3.6状态转换图状态转换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。3.6.1状态状态是任何可以被观察到的系统行为模式，一个状态代表系统的一种行为模式。状态规定了系统对事件的响应方式。在状态图中定义的状态主要有初态、终态和中间状态。在一张状态图中，只能有一个初态，而终态则可以有0至多个。中原工学院信息商务学院3.6.1状态状态图既可以表示系统循环运行过程，也可以表示系统单程生命期。当描绘循环运行过程时，通常并不关心循环是怎样启动的。当描绘单程生命期时，需要标明初始状态(系统启动时进入初始状态)和最终状态(系统运行结束时到达最终状态)。中原工学院信息商务学院3.6.2事件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从一个状态转换到另一个状态的外界事件的抽象。3.6.3符号初态用实心圆表示终态用一对同心圆（内圆为实心圆）表示中间状态用圆角矩形表示，可以用两条水平横线把它分成上、中、下3个部分，分别放置状态名（必选）、状态变量的名字和值（可选）、活动表（可选）中原工学院信息商务学院3.6.3符号图3.3状态图中使用的主要符号中原工学院信息商务学院3.6.3符号•活动表的语法格式为：事件名（参数表）/动作表达式–活动表中有3种标准事件：»Entry事件指定进入该状态的动作»Exit事件指定退出该状态的动作»Do事件指定在该状态下的动作（最常用）–活动表的动作表达式描述应做的具体动作状态转换由两个状态之间带箭头的连线表示，箭头指明了转换方向。状态通常由事件触发，此时应在表示状态转换的箭头上标出触发转换的事件表达式；若未标，则表示在源状态的内部活动执行完之后自动触发转换。中原工学院信息商务学院3.6.3符号•事件表达式的语法如下：事件说明[守卫条件]/动作表达式–事件说明的语法为：事件名（参数表）»守卫条件是一个布尔表达式。若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，状态转换才发生；若只有守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。»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中原工学院信息商务学院习题3.6: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，故障排除后回到闲置状态。请用状态