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1、软 件 工 程,-第3章 需求分析,软件生存周期,可行性研究,需求分析,概要设计,详细设计,实 现,集成测试,确认测试,使用与维护,退役,软件定义,软件开发,软件使用与维护,软件生命周期,第3章 需求分析,开发一个软件系统前，必须了解用户的期望和要求- 软件需求 - 需求分析过程,重要性：,软件开发的基础和前提,最终目标软件系统验收的标准,避免或者尽早剔除早期的错误,需求分析,第3章 需求分析,需求分析,困难：,片面性, 不完全,模糊性, 不准确,不一致性, 歧义等等,因此必须使用系统的方法、借助于一系列行之 有效的技术和工具进行需求分析,需求分析,需求分析,应用系统复杂，庞大,需求分析,需求
2、分析,需求分析的任务： 准确的回答“系统必须做什么？” 仍然回答“What”，而不是“How”， 但更细致、精确（合同的拟定） 需求工程可细分为6个阶段： 1.需求获取 4.需求分析与规格说明书 2.需求分析与协商 5.需求验证 3.系统建模 6.需求管理,分析方法都遵守下述准则,尽管目前有许多不同的用于需求分析的结构化分析方法，但是，所有这些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
3、能和行为的模型进行分解，用层次的方式展示细节。,1. 需求分析的任务,1、确定对系统的综合要求 功能要求(functional requirements):系统必须做什么？ 性能要求(performance requirements)：做得怎样？ 例：response time , memory , back-up memory , security , 运行要求(operational requirements) ：运行环境、软硬件配置等。 未来可能的扩充要求(possible evolution)：,1. 需求分析的任务,(5) 可靠性和可用性需求 系统可靠性、出错故障、异常情况等 (6)
4、 出错处理与安全需求 对异常等错误，系统应该如何响应：如何检测、如何处理 (7) 接口需求 接口需求描述应用系统与它的环境通信的格式。 常见接口需求有：用户接口需求、硬件接口需求、软件接口需求、通信接口需求等。 (8) 约束因素等 设计约束或实现约束，限制条件等。如：精度、工具限制、使用的标准等,1. 需求分析的任务,2、分析数据(系统的数据要求) 任何一个软件系统本质上都是信息处理系统，分析系 统的数据要求建立数据模型 建立概念模型(conceptual models): E-R Diagram 形象描绘数据结构: Data Hierarchy, Warnier Diagram, IPO 数
5、据结构规范化(Normalization),3、导出逻辑模型：抽取其“做什么”的本质 在综合分析和数据分析基础上，导出系统详细的逻辑模型。通常用：数据流图、实体关系图、状态图、数据字典和主要的处理算法描述这个逻辑模型。,4、修正计划：重估成本、进度等,1. 需求分析的任务,5、开发原型系统(Prototyping) 检验方案的正确性 系统是否满足需求,“样机试用”,C,D,G,系统原型是对系统的主要功能和行为的直观描述,2. 需求分析的步骤,2. 需求分析的步骤,2. 需求分析的步骤,1、调查研究：访谈、情景分析技术 （1）沿数据流图回溯：数据流图的输出端是系统的最终目的。向回确定每个数据元素
6、的来源，可加细数据流图及数据字典，并将相关算法记录在IPO图中。 可以先画出高层数据流图，再与用户交流，逐步分解细化。 （2）用户复查,2. 需求分析的步骤,基本思想:“自顶向下，逐步求精” ,抽象和分解,2. 需求分析的步骤,2、分析与综合 （1）问题的具体分析：细化数据流图 加细前后的I/O须相同。 分解到须考虑具体实现的代码时即可仃止 （2）方案的综合,2. 需求分析的步骤,3、修正计划：成本和进度的更准确估计 4、书写文档：需求规格说明书,2. 需求分析的步骤,需求规格说明书,封面：,需求规格说明书 内容：,系统规格说明： 系统概貌 功能要求 性能要求 运行要求 可能增加的要求 DFD
7、 IPO, 数据要求： DD Hierarchy 或 Warnier Diagram, 用户系统描述 初步用户手册：从用户的观点考虑系统 系统功能、性能 使用与步骤 等,修正的开发计划： 成本估计 资源使用计划 进度计划,5 需求评审,任务:,多方人员一起对SRS进行复核和评审，以确保 SRS全面、准确、一致地反映用户需求,原则:,支持各方（用户，需求分析人员、设计人员）共同参与评审工作,2. 需求分析的步骤,抽象(模型化),源于实验科学,主要要素为数据采集方法和假设的形式说明,模型的构造与预测实验分析结果分析. 在为可能的算法数据结构和系统结构等构造模型时使用此过程. 抽象的结果是概念符号模
8、型,模型(model),模型: 现实世界某些重要方面的表示。 有时我们使用术语“抽象”来表示模型，因为我们从现实世界中抽象出对我们特别有用的东西。,需求分析的步骤,当前 系统,目标 系统,物理 模型,逻辑 模型,逻辑 模型,物理 模型,模型化,抽象化,具体化,实例化,怎 么 做,做 什 么,当前 系统,目标 系统,需 求 定 义,对象 系统,模型 系统,抽象（映射）,模型应用,模型构造的过程,逻辑模型和物理模型 模型是对对象系统的形式化的特征抽象，概括性或近似地表示； 构造模型的过程是一个抽象、分析的过程。,逻辑模型 物理模型 (本质模型、概念模型) (实施模型、技术模型),现 行 系 统,目
9、 标 系 统,描述重要的业务功能，无论系统是如何实施的。,描述现实系统是如何在物理上实现的。,描述新系统的主要业务功能和用户新的需求，无论系统应如何实施。,描述新系统是如何实施的（包括技术）。,3 基于数据流的分析方法,3.1 数据流图(Data Flow Diagram) 3.2 画数据流图的原则 3.3 数据字典(Data Dictionary) 3.4 基于数据流的分析方法,3.1 数据流图(Data Flow Diagram),数据流图(DFD)是一种描述数据以及对数据进行加工转换的图形工具,一个DFD主要由以下四个部分组成：,数据流,加工（转换）,外部实体,数据存储,数据流名称,转换
10、名称,外部实体名称,数据存储名称,3 数据流图,3.2 画数据流图的原则,先找系统数据的输入输出点，画出外部实体,3 数据流图,确定外部实体的输入输出数据流,由源点外部实体的数据流出发，逐渐进行加工，完成整个数据流图,一张图的处理超过59个时，应该进行分层，把最基本的系统功能做为第0层，从第1层开始对每个模块的功能进行细化,27,3.3 数据字典(Data Dictionary),面向数据流分析需要引进数据字典(DD),DD以一种准确、简洁的方式对DFD中数据流、外部实体、数据存储作说明,DD对DFD中的六类元素进行定义说明，按照元素不同，其中的数据条目内容也不相同,数据流 数据项（数据元素）
11、 数据结构 数据存储 处理逻辑（基本加工） 外部实体,4 数据字典,3.4 基于数据流的分析方法,DFD是系统中各处理子功能以及它们之间数据流动的图形表示 - 刻划系统功能和行为,DFD为描述和建模的工具和手段,如何利用DFD进行需求分析,描述用户需求?,5 基于数据流的分析方法,面向数据流分析方法运用了抽象和分解的技术.提供一些经验知识和规则以指导需求分析,基于数据流的分析方法,5 基于数据流的分析方法,领书单 进书通知,购书单 缺书单,DFD练习售书系统,领书单 进书通知,进书通知,购书单 缺书单,案例I：DFD练习售书系统,F1教材存量表,F2缺书登记表,案例II：工资计算系统的顶层(0
12、层)数据流图,图4.6 工资计算系统第一层数据流图,图4.7 工资计算系统的第二层数据流图 (a) “计算工资”子数据流图；(b)“工资转存”子数据流图,图4.8 工资计算系统的第三层数据流图,在分解、精化过程中，把生成的数据流、数据存储、外部实体在数据字典中加以定义, 对底层转换在小说明中作出描述,步骤2: 自顶向下，功能分解,5 基于数据流的分析方法,处理说明,处理逻辑名称：运行控制 功能 If 是停止命令 Then 向信息显示提供停止运行信息 停止系统运行 Else 向信息显示提供启动运行信息 启动系统运行 End If 设计约束 .,5 基于数据流的分析方法,39,案例：小型运动会管理
13、系统需求分析,1.引言 2.业务分析 项目设置、比赛日程、运动员信息管理、裁判员信息管理、成绩信息管理、成绩汇总与发布、比赛流程、组织机构等 3.需求功能分析 系统登录管理、系统初始设置、项目信息管理、运动员信息管理、成绩信息管理、综合查询、备份与恢复等功能 4.数据分析等 . 5.需求建模 可用数据流图+数据字典或UML的用例图 6.其它等,系统/功能分解树(结构模型),案例：企业计算机集成制造系统,数据流程图(功能模型) 第0层,生产经营管理部门,数据流程图(功能模型) 第1层,数据汇总图(功能模型),数据字典,数据流名称：定单 别名: 无 数据类型:日期 + 产品 + 数量 + 作为输出
14、流的转换列表: 作为输入流的转换列表: 使用说明: 必须给出各个数据项 解释性说明: 无 缺省值: 日期 = 当日日期 ,4 分析阶段所用图形,一、实体-关系图 数据建模时经常使用 数据对象 属性 联系：一对一，一对多，多对多 数据规范化理论：1NF、2NF、3NF,二、状态转换图,作用: 状态转换图(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。此外，状态图还指明了作为特定事件的结果系统将做哪些动作(例如，处理数据)。因此，状态图提供了行为建模机制 (动态建模) UML中的图形之一,2. 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
15、。状态规定了系统对事件的响应方式。系统对事件的响应，既可以是做一个(或一系列)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。 在状态图中定义的状态主要有：初态(即初始状态)、终态(即最终状态)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,3.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(和)从一个状态转换到另一个状态的外界事件的抽象。 例如，内部时钟表明某个规定的时间段已经过去，用户移动或点击鼠标等都是事件。 简而言之，事件就是引起系统做动作或(和)转换状态的控制信息。 格式 ：事件名(参数表)守卫条件 / 动作表达式 标准事件：entry(进入一状态时), exit(退出时), do(指定动作),图3.3 状态图中使用的主要符号,三、其它图形工具,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绘数据的层次结构。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)。 例如，描绘一家计算机公司全部产品的数据结构可以用图3.5中的层次方框图表示。,图3.5 层次方框图的一个例子,2. Warnier图,3. IPO图 IPO图是输入、处理、输出图的
