第3章結(jié)構(gòu)化分析建模

1、第2部分 結(jié)構(gòu)化軟件開發(fā)方法第3章 結(jié)構(gòu)化分析建模3.1 軟件需求分析階段的任務可以把軟件需求分析階段的工作分為4個步驟，即獲取需求、分析需求、定義需求和驗證需求，如圖所示。軟件需求分析階段的工作步驟3.1 軟件需求分析階段的任務需求獲取通過啟發(fā)、引導從客戶（或用戶）那里得到的原始需求是他們的業(yè)務要求（needs），簡稱為N。 這是分析之前獲取的需求，其中可能存在一些實際問題，這些問題只有通過分析才能得到解決，直接把獲取的需求作為軟件設(shè)計階段的依據(jù)將會導致嚴重的后果。3.1 軟件需求分析階段的任務需求分析認真研究獲取的需求，必須考慮以下幾方面：(1) 完整性：每項獲取的需求都應給出清楚的描述，

2、 使得軟件開發(fā)工作能夠取得設(shè)計和實現(xiàn)該功能所 需要的全部必要信息。(2) 正確性：獲取的每項需求必須是準確無誤的， 并且需求描述無歧義性。(3) 合理性：各項需求之間、軟件需求與系統(tǒng)需求之間應是協(xié)調(diào)一致的，不應存在和。3.1 軟件需求分析階段的任務 需求分析(4) 可行性：包括技術(shù)可行性 、會可行性 。可行性 、社(5) 充分性：獲取的需求是否全面、周到。3.1 軟件需求分析階段的任務 需求分析由于分析的過程會對獲取的需求做部分調(diào)整，也即從獲取的需求N中去掉了一些a，又補充了一些c， 從而得到的是分析的需求R1（b+c）。3.1 軟件需求分析階段的任務 需求定義將已經(jīng)過分析的需求清晰、全面、系

3、統(tǒng)、準確地描述成為正式的文檔，這一步定義需求的工作就是編寫需求規(guī)格說明。3.1 軟件需求分析階段的任務 需求驗證為了確保已定義的需求（需求規(guī)格說明）準確無誤，并能為客戶（或用戶）理解和接受，需要對其進行嚴格的評審。3.2 結(jié)構(gòu)化分析方法簡介結(jié)構(gòu)化分析方法傳統(tǒng)的分析建模方法稱為結(jié)構(gòu)化分析（structured analysis，SA）方法。最有代表性的是一種面向數(shù)據(jù)流進行需求分析的方法，最初于20世紀70年代由D.Ross提出，后來又經(jīng)過擴充，形成了今天的結(jié)構(gòu)化分析方法的框架。ØØ3.2 結(jié)構(gòu)化分析方法簡介 結(jié)構(gòu)化分析模型結(jié)構(gòu)化分析方法是一種建模技術(shù)，它建立的分析模型。3.3

4、 功能建模 概念功能建模的思想就是用抽象模型的概念，按照軟件內(nèi)部數(shù)據(jù)傳遞、變換的關(guān)系，自頂向下逐層分解，直到找到滿足功能要求的所有可實現(xiàn)的軟件為止。功能模型用數(shù)據(jù)流圖來描述。3.3 功能建模數(shù)據(jù)流圖的基本圖形符號或。對輸入數(shù)據(jù)進行變換以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)，其中要注明的名字。外部實體，即數(shù)據(jù)輸入源（Source）或數(shù)據(jù)輸出匯點（Sink）。其中要注明數(shù)據(jù)源或數(shù)據(jù)匯點的名字。或 或數(shù)據(jù)。要用名詞或名詞性短語為數(shù)據(jù)命名。數(shù)據(jù)流。描述被數(shù)據(jù)及傳遞方向。箭頭旁邊要注明數(shù)據(jù)流的名字，可用名詞或名詞性短語命名。3.3 功能建模多個數(shù)據(jù)流之間的關(guān)系3.3 功能建模Ø環(huán)境圖環(huán)境圖（context diagr

5、am）也稱為頂層數(shù)據(jù)流 圖（或0層數(shù)據(jù)流圖），它僅包括一個數(shù)據(jù)處理過程，也就是要開發(fā)的目標系統(tǒng)。環(huán)境圖的作用是確定系統(tǒng)在其環(huán)境中的位置，通過確定系統(tǒng)的輸入和輸出與外部實體的關(guān)系確定其邊界。Ø3.3 功能建模典型的環(huán)境圖Ø招生系統(tǒng)需求描述學校首先公布招生條件，考生根據(jù)的條件報名，之后系統(tǒng)進行資格息；，并給出資格信對于資格的考生可以參加答卷，系統(tǒng)根Ø據(jù)學校提供的試題及分數(shù)及答題信息，供考生進行自動判卷，并給出；最后系統(tǒng)根據(jù)學校的錄取分數(shù)線進行錄取，并將Ø錄取給考生。3.3 功能建模招生系統(tǒng)的環(huán)境圖3.3 功能建模數(shù)據(jù)流圖的分層對于稍微復雜一些的實際問題，在數(shù)

6、據(jù)流圖上常Ø常出現(xiàn)十幾個甚至幾十個，這樣的數(shù)據(jù)流圖看起來不直觀，不易理解，分層的數(shù)據(jù)流圖能很好地解決這一問題。按照系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)進行逐步分解，并以分層的數(shù)據(jù)流圖反映這種結(jié)構(gòu)關(guān)系，能清楚地表達和容易理解整個系統(tǒng)。Ø3.3 功能建模招生系統(tǒng)的分層數(shù)據(jù)流圖3.3 功能建模數(shù)據(jù)流圖的分層示意圖3.3 功能建模實例研究儲蓄系統(tǒng)的業(yè)務流程：儲戶填寫的存款單或取款單由業(yè)務員鍵入系統(tǒng)；ØØ如果是存款則系統(tǒng)存款人姓名、住址（或號碼）、日期、利率、儲戶；號碼、存款類型、存款日期、到期（可選）等信息，并印出存單給如果是取款而且時留有，則系統(tǒng)首先核對Ø儲戶，若正確或存

7、款時未留，則系統(tǒng)計算利息并印出利息給儲戶。要求畫出分層的數(shù)據(jù)流圖，并細化到2層數(shù)據(jù)流圖。Ø3.3 功能建模(1) 識別外部實體及輸入輸出數(shù)據(jù)流。外部實體：儲戶、業(yè)務員。Ø輸入數(shù)據(jù)：如果需要儲戶輸入，儲戶才直接Ø與系統(tǒng)進行交互。儲戶填寫的存款或取款信息通過業(yè)務員鍵入系統(tǒng)，可以將存款及取款信息抽象為事務。輸出數(shù)據(jù)：存款單，利息。Ø3.3 功能建模(2) 畫出環(huán)境圖（頂層數(shù)據(jù)流圖）事務存款單儲蓄系統(tǒng)利息儲戶儲戶業(yè)務員3.3 功能建模(3) 畫出一層數(shù)據(jù)流圖3.3 功能建模(4) 畫出二層數(shù)據(jù)流圖對一層圖中的“處理存款”及“處理取款”進行進一步分解，得到二層數(shù)據(jù)

8、流圖，即處理存款的數(shù)據(jù)流圖和處理取款的數(shù)據(jù)流圖。2.2存款業(yè)務存款單打印存款單信息 存款信息處理存款的數(shù)據(jù)流圖2.1存款信息存款3.3 功能建模(4) 畫出二層數(shù)據(jù)流圖處理取款的數(shù)據(jù)流圖3.4 數(shù)據(jù)建模在結(jié)構(gòu)化分析方法中，使用實體關(guān)系建模技術(shù)來建立數(shù)據(jù)模型。這種技術(shù)是在較高的抽象層次（概念層）上對數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)進行建模的流行技術(shù)。實體關(guān)系模型表示為可視化的實體關(guān)系圖（entity-relationship為ER圖。diagram，ERD），也稱ER圖中僅包含3種相互關(guān)聯(lián)的元素：數(shù)據(jù)對象（實體）、描述數(shù)據(jù)對象的屬性及數(shù)據(jù)對象彼此間相互連接的關(guān)系。3.4 數(shù)據(jù)建模Ø數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)對象是目標系統(tǒng)

9、所需要的復合信息的表示， 所謂復合信息是具有若干不同屬性的信息。在ER 圖中用矩形表示數(shù)據(jù)對象。在實際問題中，數(shù)據(jù)對象（實體）可以是外部實Ø體、事物、或結(jié)構(gòu)等。、行為或、組織、地點3.4 數(shù)據(jù)建模Ø屬性屬性定義數(shù)據(jù)對象的特征，如數(shù)據(jù)對象學生的學號、姓名、專業(yè)等，課程的課程編號、課程名稱、學分等。在ER圖中用橢圓或圓角矩形表示屬性，并用無向邊將屬性與相關(guān)的數(shù)據(jù)對象連接在一起。Ø3.4 數(shù)據(jù)建模Ø關(guān)系不同數(shù)據(jù)對象的實例之間是有關(guān)聯(lián)關(guān)系的，在ER 圖上用無向邊表示。在無向邊的兩端應標識出關(guān)聯(lián)實例的數(shù)量，也稱為關(guān)聯(lián)的重數(shù)。從關(guān)聯(lián)重數(shù)的角度可以將關(guān)聯(lián)分為種。

10、16;Ø(1)(2)(3)一對一（1:1）關(guān)聯(lián)一對多（1:m）關(guān)聯(lián)多對多（m:n）關(guān)聯(lián)Ø 實例關(guān)聯(lián)還有“必須”和“可選”之分。3.4 數(shù)據(jù)建模 關(guān)聯(lián)數(shù)量的表示Ø 在ER圖中用圓圈表示所關(guān)聯(lián)的實例是可選的，隱含表示“0”，沒有出現(xiàn)圓圈就意味著是必須的。出現(xiàn)在連線上的短豎線可以看成是“1”。3.4 數(shù)據(jù)建模關(guān)聯(lián)關(guān)系舉例3.4 數(shù)據(jù)建模Ø關(guān)系的屬性關(guān)系本身也可能有屬性，這在多對多的關(guān)系中尤其常見，如學生和課程之間的關(guān)系可起名為“選課”，其屬性應該有學期、成績等。關(guān)系屬性的表示：在表示關(guān)系的無向邊上再加一個菱形框，并在菱形框中標明關(guān)系的名字，關(guān)系的屬性同樣用橢圓

11、形或圓角矩形表示，并用無向邊將關(guān)系與其屬性連接起來。Ø3.4 數(shù)據(jù)建模關(guān)系的屬性3.4 數(shù)據(jù)建模儲蓄系統(tǒng)的ER圖3.5 行為建模狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（簡稱狀態(tài)圖）通過描繪系統(tǒng)的狀態(tài)及引起系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的狀態(tài)圖中使用的主要符號，來表示系統(tǒng)的行為。3.5 行為建模Ø狀態(tài)狀態(tài)是任何可以被觀察到的系統(tǒng)行為模式，一個狀態(tài)代表系統(tǒng)的一種行為模式，狀態(tài)規(guī)定了系統(tǒng)對的響應方式。狀態(tài)可能有：初態(tài)（初始狀態(tài)）、終態(tài)（最終狀態(tài)）和中間態(tài)。在一張狀態(tài)圖中只能有一個初態(tài)，而終態(tài)則可以有多個，也可以沒有。ØØ3.5 行為建模狀態(tài)的表示：初態(tài)用實心圓表示，終態(tài)用牛眼圖形表示，中間態(tài)用圓角矩形表示

12、。3.5 行為建模Ø狀態(tài)轉(zhuǎn)換狀態(tài)圖中兩個狀態(tài)之間帶箭頭的連線稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)換。狀態(tài)的變遷通常是由觸發(fā)的，在這種情況下Ø應在表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的箭頭線上標出觸發(fā)轉(zhuǎn)換的事件表達式。如果在箭頭線上未標明，則表示在源狀態(tài)的Ø內(nèi)部活動執(zhí)行完之后自動觸發(fā)轉(zhuǎn)換。3.5 行為建模 狀態(tài)轉(zhuǎn)換Ø 下圖為計算機應用軟件的啟動過程，在這個過程中沒有外部觸發(fā)，每個狀態(tài)下的活動完成時，狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換。3.5 行為建模Ø是在某個特定時刻發(fā)生的事情，它是對引起系統(tǒng)做動作或從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個狀態(tài)的外部達式的語法如下：說明（守衛(wèi)條件）/動作表達式的抽象。表(1)說明的語法如下：名（參數(shù)表

13、）(2) 守衛(wèi)條件是一個布爾表達式。如果同時使用守衛(wèi)條件和事件說明，則當且僅當發(fā)生且布爾表達式成立時，狀態(tài)轉(zhuǎn)換才發(fā)生。如果只有守衛(wèi)條件沒有件為真，狀態(tài)轉(zhuǎn)換就發(fā)生。說明，則只要守衛(wèi)條(3) 動作表達式是一個過程表達式，當狀態(tài)轉(zhuǎn)換開始時執(zhí)行該表達式。3.5 行為建模存款過程的狀態(tài)圖(考慮新)3.5 行為建模取款過程的狀態(tài)圖3.6數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典以詞條方式定義在數(shù)據(jù)模型、功能模型和行為模型中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)對象及給出它們的準確定義，包括數(shù)據(jù)流、信息的特性，、數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)元素，以及數(shù)據(jù)源點、數(shù)據(jù)匯點等。數(shù)據(jù)字典成為把3種分析模型黏合在一起的“黏合劑”，是分析模型的“”。3.6數(shù)據(jù)字典Ø詞條描述對

14、于在數(shù)據(jù)流圖中每一個被命名的圖形元素均加以定義；其內(nèi)容包括圖形元素的名字，圖形元素的別名或Ø編號，圖形元素類別（如、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)元素、數(shù)據(jù)源點或數(shù)據(jù)匯點等）、描述、定義、位置等。3.6 數(shù)據(jù)流詞條Ø 數(shù)據(jù)流是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)內(nèi)條應包括以下幾項內(nèi)容。數(shù)據(jù)字典的路徑，數(shù)據(jù)流詞數(shù)據(jù)流名：要求與數(shù)據(jù)流圖中該圖形元素的名字一致。簡述：簡要介紹它產(chǎn)生的組成：數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。來源：數(shù)據(jù)流來自哪個去向：數(shù)據(jù)流流向哪個和結(jié)果。或作為哪個數(shù)據(jù)源的外部實體。或作為哪個數(shù)據(jù)匯點的外部實體。流通量：時間數(shù)據(jù)的流通量。峰值：流通量的極限值。3.6數(shù)據(jù)元素詞條數(shù)據(jù)流圖中的每個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都是由數(shù)據(jù)

15、元素元素是數(shù)據(jù)處理中最小的、不可再分的事物的某一特征。數(shù)據(jù)字典Ø的，數(shù)據(jù)，它直接反映 類型：數(shù)據(jù)元素分為數(shù)字型與文字型。數(shù)字型又分為離散值和連續(xù)值，文字的類型用編碼類型和長度區(qū)分。 取值范圍：離散值的取值或是枚舉的（如3，17，21）， 或是介于上下界的一組數(shù)（如2.100）；連續(xù)值一般是有取值范圍的實數(shù)集（如0.0.100.0）。對于文字型，文字的取值需加以定義。 相關(guān)的數(shù)據(jù)元素及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。3.6數(shù)據(jù)字典Ø數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)文件詞條文件是數(shù)據(jù)保存的地方。一個數(shù)據(jù)文件詞條應有以下幾項內(nèi)容。文件名：要求與數(shù)據(jù)流圖中該圖形元素的名字一致。簡述：簡要介紹存放的是什么數(shù)據(jù)。組成：文件的數(shù)據(jù)結(jié)

16、構(gòu)。輸入：從哪些輸出：由哪些獲取數(shù)據(jù)。使用數(shù)據(jù)。存取方式：分為順序、直接、關(guān)鍵碼等不同存取方式。存取頻率：時間的存取次數(shù)。3.6數(shù)據(jù)字典Ø詞條可以使用諸如判定表、判定樹、結(jié)構(gòu)化語言等形式表達，主要描述如下。名：要求與數(shù)據(jù)流圖中該圖形元素的名字一致。編號：用以反映該的層次和父子關(guān)系。簡述：輸入： 輸出：邏輯及功能簡述。的輸入數(shù)據(jù)流。的輸出數(shù)據(jù)流。邏輯：簡述程序和順序。3.6數(shù)據(jù)字典 數(shù)據(jù)源點及數(shù)據(jù)匯點詞條Ø 對于一個數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來說，數(shù)據(jù)源點和數(shù)據(jù)匯點應比較少。名稱：要求與數(shù)據(jù)流圖中該外部實體的名字一致。簡述：簡要描述是什么外部實體。有關(guān)數(shù)據(jù)流：該實體與系統(tǒng)交互時涉及哪些數(shù)據(jù)

17、流。數(shù)目：該實體與系統(tǒng)交互的次數(shù)。3.6 數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述在數(shù)據(jù)字典的編制中，分析員最常用的描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方式有定義式、Warnier圖等。定義式。在數(shù)據(jù)流圖中，數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)文件都 具有一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此，必須以一種清晰、準確、無二義性的方式來描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。Warnier圖。Warnier圖是表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的另一種圖形工具，它用樹形結(jié)構(gòu)來描繪數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。Ø3.6定義式中的符號數(shù)據(jù)字典3.6定義式舉例：數(shù)據(jù)字典3.6的定義格式戶名所號賬號數(shù)據(jù)字典日性質(zhì)（印密）1存取行50所號“001”.“999”戶名2字母24賬號“00000000001”.“99999999999”日年月日性質(zhì)“1

18、”.“6”印密（“0”|“000001”.“999999”）存取行日期（摘要）日期年月日 年“0001”.“9999”月“01”.“12”日“01”.“31”存入余額操作復核3.6的定義格式數(shù)據(jù)字典摘要1字母4金額存入金額余額金額金額“0000000.01”.“9999999.99”操作“00001”.“99999”復核“00001”.“99999”字母“a”.“z”|“A”.“Z”3.6數(shù)據(jù)字典Warnier圖舉例：3.7規(guī)格說明在對數(shù)據(jù)流圖的分解中，位于層次樹最低層的也稱為基本或原子，對于每一個基本規(guī)格說明。都需要進一步說明，這稱為在編寫基本的規(guī)格說明時，主要目的是要表達“做什么”，而不是“怎樣做”。3.7規(guī)格說明(1)規(guī)格說明應滿足如下的要求：對數(shù)據(jù)流圖的每一個基本，必須有一個加工規(guī)格說明。(2)規(guī)格說明必須描述基本如何把輸入數(shù)據(jù)流變換為輸出數(shù)據(jù)流的規(guī)則。(3)實現(xiàn)(4)規(guī)格說明必須描述實現(xiàn)的細節(jié)。的策略而不是規(guī)格說明中包含的信息應是充足的，完備的，有用的，沒有重復的多余信息。3.7決策表規(guī)格說明決策表由4個部分組成：左上部分是條件茬，在此區(qū)域列出了各種可能的單個條件；左下部分是動作茬，在此區(qū)域列出了可能采取的單個動作；ØØ右上部分是條件項，在此區(qū)域列出了一組條件取值的組合；各種條件的每