軟件工程第2章課件

第2章可行性研究2.1可行性研究的任務(wù)2.2可行性研究過程2.3系統(tǒng)流程圖2.4數(shù)據(jù)流圖2.5數(shù)據(jù)字典2.6成本/效益分析2.7小結(jié)習(xí)題可行性研究的目的不是解決問題，而是確定問題是否值得去解決。怎樣達到這個目的呢?當(dāng)然不能靠主觀猜想而只能靠客觀分析。必須分析幾種主要的可能解法的利弊，從而判斷原定的系統(tǒng)規(guī)模和目標是否現(xiàn)實，系統(tǒng)完成后所能帶來的效益是否大到值得投資開發(fā)這個系統(tǒng)的程度。因此，可行性研究實質(zhì)上是要進行一次大大壓縮簡化了的系統(tǒng)分析和設(shè)計的過程，也就是在較高層次上以較抽象的方式進行的系統(tǒng)分析和設(shè)計的過程。2.1可行性研究的任務(wù)(1)技術(shù)可行性使用現(xiàn)有的技術(shù)能實現(xiàn)這個系統(tǒng)嗎?(2)經(jīng)濟可行性這個系統(tǒng)的經(jīng)濟效益能超過它的開發(fā)成本嗎?(3)操作可行性系統(tǒng)的操作方式在這個用戶組織內(nèi)行得通嗎?必要時還應(yīng)該從法律、社會效益等更廣泛的方面研究每種解法的可行性。分析員應(yīng)該為每個可行的解法制定一個粗略的實現(xiàn)進度?？尚行匝芯孔罡镜娜蝿?wù)是對以后的行動方針提出建議。如果問題沒有可行的解，分析員應(yīng)該建議停止這項開發(fā)工程，以避免時間、資源、人力和金錢的浪費；如果問題值得解，分析員應(yīng)該推薦一個較好的解決方案，并且為工程制定一個初步的計劃?？尚行匝芯啃枰臅r間長短取決于工程的規(guī)模。一般說來，可行性研究的成本只是預(yù)期的工程總成本的5%～10%。典型的可行性研究過程有下述一些步驟。1.復(fù)查系統(tǒng)規(guī)模和目標分析員訪問關(guān)鍵人員，仔細閱讀和分析有關(guān)的材料，以便對問題定義階段書寫的關(guān)于規(guī)模和目標的報告書進一步復(fù)查確認，改正含糊或不確切的敘述，清晰地描述對目標系統(tǒng)的一切限制和約束。這個步驟的工作，實質(zhì)上是為了確保分析員正在解決的問題確實是要求他解決的問題。2.2可行性研究過程應(yīng)該仔細閱讀分析現(xiàn)有系統(tǒng)的文檔資料和使用手冊，也要實地考察現(xiàn)有的系統(tǒng)。應(yīng)該注意了解這個系統(tǒng)可以做什么，為什么這樣做，還要了解使用這個系統(tǒng)的代價。在了解上述這些信息的時候顯然必須訪問有關(guān)的人員。常見的錯誤做法是花費過多時間去分析現(xiàn)有的系統(tǒng)。這個步驟的目的是了解現(xiàn)有系統(tǒng)能做什么，而不是了解它怎樣做這些工作。分析員應(yīng)該畫出描繪現(xiàn)有系統(tǒng)的高層系統(tǒng)流程圖(見2.3節(jié))，并請有關(guān)人員檢驗他對現(xiàn)有系統(tǒng)的認識是否正確。千萬不要花費太多時間去了解和描繪現(xiàn)有系統(tǒng)的實現(xiàn)細節(jié)。沒有一個系統(tǒng)是在“真空”中運行的，絕大多數(shù)系統(tǒng)都和其他系統(tǒng)有聯(lián)系。應(yīng)該注意了解并記錄現(xiàn)有系統(tǒng)和其他系統(tǒng)之間的接口情況，這是設(shè)計新系統(tǒng)時的重要約束條件。3.導(dǎo)出新系統(tǒng)的高層邏輯模型優(yōu)秀的設(shè)計過程通?？偸菑默F(xiàn)有的物理系統(tǒng)出發(fā)，導(dǎo)出現(xiàn)有系統(tǒng)的邏輯模型，再參考現(xiàn)有系統(tǒng)的邏輯模型，設(shè)想目標系統(tǒng)的邏輯模型，最后根據(jù)目標系統(tǒng)的邏輯模型建造新的物理系統(tǒng)。通過前一步的工作，分析員對目標系統(tǒng)應(yīng)該具有的基本功能和所受的約束已有一定了解，能夠使用數(shù)據(jù)流圖(參看2.4節(jié))，描繪數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動和處理的情況，從而概括地表達出他對新系統(tǒng)的設(shè)想。通常為了把新系統(tǒng)描繪得更清晰準確，還應(yīng)該有一個初步的數(shù)據(jù)字典(參看2.5節(jié))，定義系統(tǒng)中使用的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典共同定義了新系統(tǒng)的邏輯模型，以后可以從這個邏輯模型出發(fā)設(shè)計新系統(tǒng)。5.導(dǎo)出和評價供選擇的解法分析員應(yīng)該從他建議的系統(tǒng)邏輯模型出發(fā)，導(dǎo)出若干個較高層次的(較抽象的)物理解法供比較和選擇。導(dǎo)出供選擇的解法的最簡單的途徑，是從技術(shù)角度出發(fā)考慮解決問題的不同方案。還可以使用組合的方法導(dǎo)出若干種可能的物理系統(tǒng)。當(dāng)從技術(shù)角度提出了一些可能的物理系統(tǒng)之后，應(yīng)該根據(jù)技術(shù)可行性的考慮初步排除一些不現(xiàn)實的系統(tǒng)。把技術(shù)上行不通的解法去掉之后，就剩下了一組技術(shù)上可行的方案。其次可以考慮操作方面的可行性。分析員應(yīng)該根據(jù)使用部門處理事務(wù)的原則和習(xí)慣檢查技術(shù)上可行的那些方案，去掉其中從操作方式或操作過程的角度看用戶不能接受的方案。接下來應(yīng)該考慮經(jīng)濟方面的可行性。分析員應(yīng)該估計余下的每個可能的系統(tǒng)的開發(fā)成本和運行費用，并且估計相對于現(xiàn)有的系統(tǒng)而言這個系統(tǒng)可以節(jié)省的開支或可以增加的收入。在這些估計數(shù)字的基礎(chǔ)上，對每個可能的系統(tǒng)進行成本/效益分析(參看2.6節(jié))。一般說來，只有投資預(yù)計能帶來利潤的系統(tǒng)才值得進一步考慮。最后為每個在技術(shù)、操作和經(jīng)濟等方面都可行的系統(tǒng)制定實現(xiàn)進度表，這個進度表不需要(也不可能)制定得很詳細，通常只需要估計生命周期每個階段的工作量。7.草擬開發(fā)計劃分析員應(yīng)該為所推薦的方案草擬一份開發(fā)計劃，除了制定工程進度表之外還應(yīng)該估計對各類開發(fā)人員和各種資源的需要情況，應(yīng)該指明什么時候使用以及使用多長時間。此外還應(yīng)該估計系統(tǒng)生命周期每個階段的成本。最后應(yīng)該給出下一個階段(需求分析)的詳細進度表和成本估計。8.書寫文檔提交審查應(yīng)該把上述可行性研究各個步驟的工作結(jié)果寫成清晰的文檔，請用戶、客戶組織的負責(zé)人及評審組審查，以決定是否繼續(xù)這項工程及是否接受分析員推薦的方案。系統(tǒng)流程圖是概括地描繪物理系統(tǒng)的傳統(tǒng)工具。它的基本思想是用圖形符號以黑盒子形式描繪組成系統(tǒng)的每個部件(程序，文檔，數(shù)據(jù)庫，人工過程等)。系統(tǒng)流程圖表達的是數(shù)據(jù)在系統(tǒng)各部件之間流動的情況，而不是對數(shù)據(jù)進行加工處理的控制過程，因此盡管系統(tǒng)流程圖的某些符號和程序流程圖的符號形式相同，但是它卻是物理數(shù)據(jù)流圖而不是程序流程圖。2.3系統(tǒng)流程圖當(dāng)以概括的方式抽象地描繪一個實際系統(tǒng)時，僅僅使用圖2.1中列出的基本符號就足夠了。當(dāng)需要更具體地描繪一個物理系統(tǒng)時還需要使用圖2.2（見書29頁）中列出的系統(tǒng)符號，利用這些符號可以把一個廣義的輸入輸出操作具體化為讀寫存儲在特殊設(shè)備上的文件（或數(shù)據(jù)庫），把抽象處理具體化為特定的程序或手工操作等。2.3.1符號介紹系統(tǒng)流程圖的最好方法可能是通過一個具體例子說明它的用法。下面是一個簡單的例子。某裝配廠有一座存放零件的倉庫，倉庫中現(xiàn)有的各種零件的數(shù)量以及每種零件的庫存量臨界值等數(shù)據(jù)記錄在庫存清單主文件中。當(dāng)倉庫中零件數(shù)量有變化時，應(yīng)該及時修改庫存清單主文件，如果哪種零件的庫存量少于它的庫存量臨界值，則應(yīng)該報告給采購部門以便定貨，規(guī)定每天向采購部門送一次定貨報告。2.3.2例子該裝配廠使用一臺小型計算機處理更新庫存清單主文件和生成定貨報告的任務(wù)。零件庫存量的每一次變化稱為一個事務(wù)，由放在倉庫中的CRT終端輸入到計算機中；系統(tǒng)中的庫存清單程序?qū)κ聞?wù)進行處理，更新存儲在磁盤上的庫存清單主文件，并且把必要的定貨信息寫在磁帶上。最后，每天由報告生成程序讀一次磁帶，并且打印出定貨報告。變化倉庫零

庫存量件臨界值庫存清單XX：————————XX：————…………庫存<

臨界值定貨報告圖2.3庫存清單系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖面對復(fù)雜的系統(tǒng)時，一個比較好的方法是分層次地描繪這個系統(tǒng)。首先用一張高層次的系統(tǒng)流程圖描繪系統(tǒng)總體概貌，表明系統(tǒng)的關(guān)鍵功能。然后分別把每個關(guān)鍵功能擴展到適當(dāng)?shù)脑敿毘潭?，畫在單獨的一頁紙上。這種分層次的描繪方法便于閱讀者按從抽象到具體的過程逐步深入地了解一個復(fù)雜的系統(tǒng)。2.3.3分層數(shù)據(jù)流圖(DFD)是一種圖形化技術(shù)，它描繪信息流和數(shù)據(jù)從輸入移動到輸出的過程中所經(jīng)受的變換。數(shù)據(jù)流圖是系統(tǒng)邏輯功能的圖形表示，在數(shù)據(jù)流圖中沒有任何具體的物理部件，它只是描繪數(shù)據(jù)在軟件中流動和被處理的邏輯過程。即使不是專業(yè)的計算機技術(shù)人員也容易理解它，因此是分析員與用戶之間極好的通信工具。此外，設(shè)計數(shù)據(jù)流圖時只需考慮系統(tǒng)必須完成的基本邏輯功能，完全不需要考慮怎樣具體地實現(xiàn)這些功能，所以它也是今后進行軟件設(shè)計的很好的出發(fā)點。2.4數(shù)據(jù)流圖如圖2.4(a)（見書31頁）所示，數(shù)據(jù)流圖有四種基本符號：正方形(或立方體)表示數(shù)據(jù)的源點或終點；圓角矩形(或圓形)代表變換數(shù)據(jù)的處理；開口矩形(或兩條平行橫線)代表數(shù)據(jù)存儲；箭頭表示數(shù)據(jù)流，即特定數(shù)據(jù)的流動方向。注意，數(shù)據(jù)流與程序流程圖(參看本書第5章)中用箭頭表示的控制流有本質(zhì)不同，千萬不要混淆。在數(shù)據(jù)流圖中應(yīng)該描繪所有可能的數(shù)據(jù)流向，而不應(yīng)該描繪出現(xiàn)某個數(shù)據(jù)流的條件。2.4.1符號數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)流都是數(shù)據(jù)，僅僅所處的狀態(tài)不同。數(shù)據(jù)存儲是處于靜止狀態(tài)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流是處于運動中的數(shù)據(jù)。通常在數(shù)據(jù)流圖中忽略出錯處理，也不包括諸如打開或關(guān)閉文件之類的內(nèi)務(wù)處理。數(shù)據(jù)流圖的基本要點是描繪“做什么”而不考慮“怎樣做”。有時數(shù)據(jù)的源點和終點相同，如果只用一個符號代表數(shù)據(jù)的源點和終點，則至少將有兩個箭頭和這個符號相連(一個進一個出)，可能其中一條箭頭線相當(dāng)長，這將降低數(shù)據(jù)流圖的清晰度。另一種表示方法是再重復(fù)畫一個同樣的符號(正方形或立方體)表示數(shù)據(jù)的終點。有時數(shù)據(jù)存儲也需要重復(fù)，以增加數(shù)據(jù)流圖的清晰程度。為了避免可能引起的誤解，如果代表同一個事物的同樣符號在圖中出現(xiàn)在n個地方，則在這個符號的一個角上畫（n-1）條短斜線做標記。除了上述4種基本符號之外，有時也使用幾種附加符號。圖2.4(b)給出了這些附加符號的含義。*+⊕

定貨系統(tǒng)：假設(shè)一家工廠的采購部每天需要一張定貨報表，報表按零件編號排序，表中列出所有需要再次定貨的零件。對于每個需要再次定貨的零件應(yīng)該列出下述數(shù)據(jù)：零件編號，零件名稱，定貨數(shù)量，目前價格，主要供應(yīng)者，次要供應(yīng)者。零件入庫或出庫稱為事務(wù)，通過放在倉庫中的CRT終端把事務(wù)報告給定貨系統(tǒng)。當(dāng)某種零件的庫存數(shù)量少于庫存量臨界值時就應(yīng)該再次定貨。2.4.2例子數(shù)據(jù)流圖有4種成分：源點或終點，處理，數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)流。因此，第一步可以從問題描述中提取數(shù)據(jù)流圖的4種成分：首先考慮數(shù)據(jù)的源點和終點，從上面對系統(tǒng)的描述可以知道“采購部每天需要一張定貨報表”，“通過放在倉庫中的CRT終端把事務(wù)報告給定貨系統(tǒng)”，所以采購員是數(shù)據(jù)終點，而倉庫管理員是數(shù)據(jù)源點。接下來考慮處理，再一次閱讀問題描述，“采購部需要報表”，顯然他們還沒有這種報表，因此必須有一個用于產(chǎn)生報表的處理。事務(wù)的后果是改變零件庫存量，然而任何改變數(shù)據(jù)的操作都是處理，因此對事務(wù)進行的加工是另一個處理。注意，在問題描述中并沒有明顯地提到需要對事務(wù)進行處理，但是通過分析可以看出這種需要。最后，考慮數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)存儲：系統(tǒng)把定貨報表送給采購部，因此定貨報表是一個數(shù)據(jù)流；事務(wù)需要從倉庫送到系統(tǒng)中，顯然事務(wù)是另一個數(shù)據(jù)流。產(chǎn)生報表和處理事務(wù)這兩個處理在時間上明顯不匹配——每當(dāng)有一個事務(wù)發(fā)生時立即處理它，然而每天只產(chǎn)生一次定貨報表。因此，用來產(chǎn)生定貨報表的數(shù)據(jù)必須存放一段時間，也就是應(yīng)該有一個數(shù)據(jù)存儲。注意，并不是所有數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)流都能直接從問題描述中提取出來。表2.1（見書43頁）總結(jié)了上面分析的結(jié)果，其中加星號標記的是在問題描述中隱含的成分。數(shù)據(jù)流圖是系統(tǒng)的邏輯模型，然而任何計算機系統(tǒng)實質(zhì)上都是信息處理系統(tǒng)，也就是說計算機系統(tǒng)本質(zhì)上都是把輸入數(shù)據(jù)變換成輸出數(shù)據(jù)。因此，任何系統(tǒng)的基本模型都由若干個數(shù)據(jù)源點/終點以及一個處理組成，這個處理就代表了系統(tǒng)對數(shù)據(jù)加工變換的基本功能。對于上述的定貨系統(tǒng)可以畫出圖2.5這樣的基本系統(tǒng)模型。圖2.5定貨系統(tǒng)的基本系統(tǒng)模型從基本系統(tǒng)模型這樣非常高的層次開始畫數(shù)據(jù)流圖是一個好辦法。在這個高層次的數(shù)據(jù)流圖上是否列出了所有給定的數(shù)據(jù)源點/終點是一目了然的，因此它是很有價值的通信工具。然而，圖2.5畢竟太抽象了，從這張圖上對定貨系統(tǒng)所能了解到的信息非常有限。下一步應(yīng)該把基本系統(tǒng)模型細化，描繪系統(tǒng)的主要功能。從表2.1可知，“產(chǎn)生報表”和“處理事務(wù)”是系統(tǒng)必須完成的兩個主要功能，它們將代替圖2.5中的“定貨系統(tǒng)”(圖2.6)。此外，細化后的數(shù)據(jù)流圖中還增加了兩個數(shù)據(jù)存儲：處理事務(wù)需要“庫存清單”數(shù)據(jù)；產(chǎn)生報表和處理事務(wù)在不同時間，因此需要存儲“定貨信息”。除了表2.1中列出的兩個數(shù)據(jù)流之外還有另外兩個數(shù)據(jù)流，它們與數(shù)據(jù)存儲相同。這是因為從一個數(shù)據(jù)存儲中取出來的或放進去的數(shù)據(jù)通常和原來存儲的數(shù)據(jù)相同，也就是說，數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)流只不過是同樣數(shù)據(jù)的兩種不同形式。在圖2.6中給處理和數(shù)據(jù)存儲都加了編號，這樣做的目的是便于引用和追蹤。圖2.6定貨系統(tǒng)的功能級數(shù)據(jù)流圖接下來應(yīng)該對功能級數(shù)據(jù)流圖中描繪的系統(tǒng)主要功能進一步細化?？紤]通過系統(tǒng)的邏輯數(shù)據(jù)流：當(dāng)發(fā)生一個事務(wù)時必須首先接收它；隨后按照事務(wù)的內(nèi)容修改庫存清單；最后如果更新后的庫存量少于庫存量臨界值時，則應(yīng)該再次定貨，也就是需要處理定貨信息。因此，把“處理事務(wù)”這個功能分解為下述3個步驟，這在邏輯上是合理的：“接收事務(wù)”、“更新庫存清單”和“處理定貨”(圖2.7)。當(dāng)對數(shù)據(jù)流圖分層細化時必須保持信息連續(xù)性，也就是說，當(dāng)把一個處理分解為一系列處理時，分解前和分解后的輸入輸出數(shù)據(jù)流必須相同。圖2.7把處理事務(wù)的功能進一步分解后的數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)流圖中每個成分的命名是否恰當(dāng)，直接影響數(shù)據(jù)流圖的可理解性。因此，給這些成分起名字時應(yīng)該仔細推敲。下面講述在命名時應(yīng)注意的問題：1.為數(shù)據(jù)流(或數(shù)據(jù)存儲)命名(1)名字應(yīng)代表整個數(shù)據(jù)流(或數(shù)據(jù)存儲)的內(nèi)容，而不是僅僅反映它的某些成分。(2)不要使用空洞的、缺乏具體含義的名字(如“數(shù)據(jù)”、“信息”、“輸入”之類)。2.4.3命名(3)如果在為某個數(shù)據(jù)流(或數(shù)據(jù)存儲)起名字時遇到了困難，則很可能是因為對數(shù)據(jù)流圖分解不恰當(dāng)造成的，應(yīng)該試試重新分解，看是否能克服這個困難。2.為處理命名(1)通常先為數(shù)據(jù)流命名，然后再為與之相關(guān)聯(lián)的處理命名。這樣命名比較容易，而且體現(xiàn)了人類習(xí)慣的“由表及里”的思考過程。(2)名字應(yīng)該反映整個處理的功能，而不是它的一部分功能。(3)名字最好由一個具體的及物動詞加上一個具體的賓語組成。應(yīng)該盡量避免使用“加工”、“處理”等空洞籠統(tǒng)的動詞作名字。(4)通常名字中僅包括一個動詞，如果必須用兩個動詞才能描述整個處理的功能，則把這個處理再分解成兩個處理可能更恰當(dāng)些。(5)如果在為某個處理命名時遇到困難，則很可能是發(fā)現(xiàn)了分解不當(dāng)?shù)嫩E象，應(yīng)考慮重新分解。數(shù)據(jù)源點/終點并不需要在開發(fā)目標系統(tǒng)的過程中設(shè)計和實現(xiàn)，它并不屬于數(shù)據(jù)流圖的核心內(nèi)容，只不過是目標系統(tǒng)的外圍環(huán)境部分(可能是人員、計算機外部設(shè)備或傳感器裝置)。通常，為數(shù)據(jù)源點/終點命名時采用它們在問題域中習(xí)慣使用的名字(如“采購員”、“倉庫管理員”等)。畫數(shù)據(jù)流圖的基本目的是利用它作為交流信息的工具。分析員把他對現(xiàn)有系統(tǒng)的認識或?qū)δ繕讼到y(tǒng)的設(shè)想用數(shù)據(jù)流圖描繪出來，供有關(guān)人員審查確認。由于在數(shù)據(jù)流圖中通常僅僅使用4種基本符號，而且不包含任何有關(guān)物理實現(xiàn)的細節(jié)，因此，絕大多數(shù)用戶都可以理解和評價它。數(shù)據(jù)流圖應(yīng)該分層，并且在把功能級數(shù)據(jù)流圖細化后得到的處理超過9個時，應(yīng)該采用畫分圖的辦法，也就是把每個主要功能都細化為一張數(shù)據(jù)流分圖，而原有的功能級數(shù)據(jù)流圖用來描繪系統(tǒng)的整體邏輯概貌。2.4.4用途數(shù)據(jù)流圖的另一個主要用途是作為分析和設(shè)計的工具。分析員在研究現(xiàn)有的系統(tǒng)時常用系統(tǒng)流程圖表達他對這個系統(tǒng)的認識，這種描繪方法形象具體，比較容易驗證它的正確性；但是，開發(fā)工程的目標往往不是完全復(fù)制現(xiàn)有的系統(tǒng)，而是創(chuàng)造一個能夠完成相同的或類似的功能的新系統(tǒng)。用系統(tǒng)流程圖描繪一個系統(tǒng)時，系統(tǒng)的功能和實現(xiàn)每個功能的具體方案是混在一起的。因此，分析員希望以另一種方式進一步總結(jié)現(xiàn)有的系統(tǒng)，這種方式應(yīng)該著重描繪系統(tǒng)所完成的功能而不是系統(tǒng)的物理實現(xiàn)方案。數(shù)據(jù)流圖是實現(xiàn)這個目標的極好手段。當(dāng)用數(shù)據(jù)流圖輔助物理系統(tǒng)的設(shè)計時，以圖中不同處理的定時要求為指南，能夠在數(shù)據(jù)流圖上畫出許多組自動化邊界，每組自動化邊界可能意味著一個不同的物理系統(tǒng)，因此可以根據(jù)系統(tǒng)的邏輯模型考慮系統(tǒng)的物理實現(xiàn)。例如，考慮圖2.7，事務(wù)隨時可能發(fā)生，因此處理1.1(“接收事務(wù)”)必須是聯(lián)機的；采購員每天需要一次定貨報表，因此處理2(“產(chǎn)生報表”)應(yīng)該以批量方式進行。問題描述并沒有對其他處理施加限制，例如，可以聯(lián)機地接收事務(wù)并放入隊列中，然而更新庫存清單、處理定貨和產(chǎn)生報表以批量方式進行(圖2.8)。當(dāng)然，這種方案需要增加一個數(shù)據(jù)存儲以存放事務(wù)數(shù)據(jù)。圖2.8這種劃分自動化邊界的方法暗示以批量方式更新庫存清單改變自動化邊界，把處理1.1，1.2和1.3放在同一個邊界內(nèi)(圖2.9)，這個系統(tǒng)將聯(lián)機地接收事務(wù)、更新庫存清單和處理定貨及輸出定貨信息；然而處理2將以批量方式產(chǎn)生定貨報表。還能設(shè)想出建立自動化邊界的其他方案嗎?如果把處理1.1和處理1.2放在一個自動化邊界內(nèi)，把處理1.3和處理2放在另一個邊界內(nèi)，意味著什么樣的物理系統(tǒng)呢?數(shù)據(jù)流圖對更詳細的設(shè)計步驟也有幫助，本書第5章將講述從數(shù)據(jù)流圖出發(fā)映射出軟件結(jié)構(gòu)的方法——面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方法。圖2.9另一種劃分自動化邊界的方法建議以聯(lián)機方式更新庫存清單數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)的信息的集合，也就是對數(shù)據(jù)流圖中包含的所有元素的定義的集合。任何字典最主要的用途都是供人查閱對不了解的條目的解釋，數(shù)據(jù)字典的作用也正是在軟件分析和設(shè)計的過程中給人提供關(guān)于數(shù)據(jù)的描述信息。數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典共同構(gòu)成系統(tǒng)的邏輯模型，沒有數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)流圖就不嚴格，然而沒有數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)字典也難于發(fā)揮作用。只有數(shù)據(jù)流圖和對數(shù)據(jù)流圖中每個元素的精確定義放在一起，才能共同構(gòu)成系統(tǒng)的規(guī)格說明。2.5數(shù)據(jù)字典一般說來，數(shù)據(jù)字典應(yīng)該由對下列4類元素的定義組成：(1)數(shù)據(jù)流(2)數(shù)據(jù)流分量(即數(shù)據(jù)元素)(3)數(shù)據(jù)存儲(4)處理但是，對數(shù)據(jù)處理的定義用其他工具(如IPO圖或PDL)描述更方便，因此本書中數(shù)據(jù)字典將主要由對數(shù)據(jù)的定義組成，這樣做可以使數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容更單純，形式更統(tǒng)一。2.5.1數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容除了數(shù)據(jù)定義之外，數(shù)據(jù)字典中還應(yīng)該包含關(guān)于數(shù)據(jù)的一些其他信息。典型的情況是，在數(shù)據(jù)字典中記錄數(shù)據(jù)元素的下列信息：一般信息(名字，別名，描述等等)，定義(數(shù)據(jù)類型，長度，結(jié)構(gòu)等等)，使用特點(值的范圍，使用頻率，使用方式——輸入、輸出、本地，條件值等等)，控制信息(來源，用戶，使用它的程序，改變權(quán)，使用權(quán)等等)和分組信息(父結(jié)構(gòu)，從屬結(jié)構(gòu)，物理位置——記錄、文件和數(shù)據(jù)庫等等)。數(shù)據(jù)元素的別名就是該元素的其他等價的名字，出現(xiàn)別名主要有下述3個原因：(1)對于同樣的數(shù)據(jù)，不同的用戶使用了不同的名字；(2)一個分析員在不同時期對同一個數(shù)據(jù)使用了不同的名字；(3)兩個分析員分別分析同一個數(shù)據(jù)流時，使用了不同的名字。雖然應(yīng)該盡量減少出現(xiàn)別名，但是不可能完全消除別名。定義絕大多數(shù)復(fù)雜事物的方法，都是用被定義的事物的成分的某種組合表示這個事物，這些組成成分又由更低層的成分的組合來定義。從這個意義上說，定義就是自頂向下的分解，所以數(shù)據(jù)字典中的定義就是對數(shù)據(jù)自頂向下的分解。那么，應(yīng)該把數(shù)據(jù)分解到什么程度呢?一般說來，當(dāng)分解到不需要進一步定義，每個和工程有關(guān)的人也都清楚其含義的元素時，這種分解過程就完成了。由數(shù)據(jù)元素組成數(shù)據(jù)的方式只有下述三種基本類型：2.5.2定義數(shù)據(jù)的方法(1)順序即以確定次序連接兩個或多個分量；(2)選擇即從兩個或多個可能的元素中選取一個；(3)重復(fù)即把指定的分量重復(fù)零次或多次。因此，可以使用上述3種關(guān)系算符定義數(shù)據(jù)字典中的任何條目。為了說明重復(fù)次數(shù)，重復(fù)算符通常和重復(fù)次數(shù)的上下限同時使用(當(dāng)上下限相同時表示重復(fù)次數(shù)固定)。當(dāng)重復(fù)的上下限分別為1和0時，可以用重復(fù)算符表示某個分量是可選的。但是，“可選”是由數(shù)據(jù)元素組成數(shù)據(jù)時一種常見的方式，把它單獨列為一種算符可以使數(shù)據(jù)字典更清晰一些。因此，增加了下述的第4種關(guān)系算符：(4)可選即一個分量是可有可無的(重復(fù)零次或一次)。雖然可以使用自然語言描述由數(shù)據(jù)元素組成數(shù)據(jù)的關(guān)系，但是為了更加清晰簡潔，建議采用下列符號：=意思是等價于(或定義為)；+意思是和(即，連接兩個分量)；［］意思是或(即，從方括弧內(nèi)列出的若干個分量中選擇一個)，通常用“|”號隔開供選擇的分量；{}意思是重復(fù)(即，重復(fù)花括弧內(nèi)的分量)；()意思是可選(即，圓括弧里的分量可有可無)。常常使用上限和下限進一步注釋表示重復(fù)的花括弧。一種注釋方法是在開括弧的左邊用上角標和下角標分別表明重復(fù)的上限和下限；另一種注釋方法是在開括弧左側(cè)標明重復(fù)的下限，在閉括弧的右側(cè)標明重復(fù)的上限。下面舉例說明上述定義數(shù)據(jù)的符號的使用方法：某程序設(shè)計語言規(guī)定，用戶說明的標識符是長度不超過8個字符的字符串，其中第一個字符必須是字母字符，隨后的字符既可以是字母字符也可以是數(shù)字字符。使用上面講過的符號，我們可以像下面那樣定義標識符：標識符=字母字符+字母數(shù)字串字母數(shù)字串=0｛字母或數(shù)字｝7字母或數(shù)字=［字母字符｜數(shù)字字符］由于和項目有關(guān)的人都知道字母字符和數(shù)字字符的含義，因此，關(guān)于標識符的定義分解到這種程度就可以結(jié)束了。注意：一般不要進行符號的嵌套。數(shù)據(jù)字典最重要的用途是作為分析階段的工具。在數(shù)據(jù)字典中建立的一組嚴密一致的定義很有助于改進分析員和用戶之間的通信，因此將消除許多可能的誤解。對數(shù)據(jù)的這一系列嚴密一致的定義也有助于改進在不同的開發(fā)人員或不同的開發(fā)小組之間的通信。如果要求所有開發(fā)人員都根據(jù)公共的數(shù)據(jù)字典描述數(shù)據(jù)和設(shè)計模塊，則能避免許多麻煩的接口問題。2.5.3數(shù)據(jù)字典的用途數(shù)據(jù)字典中包含的每個數(shù)據(jù)元素的控制信息是很有價值的。因為列出了使用一個給定的數(shù)據(jù)元素的所有程序(或模塊)，所以很容易估計改變一個數(shù)據(jù)將產(chǎn)生的影響，并且能對所有受影響的程序或模塊作出相應(yīng)的改變。最后，數(shù)據(jù)字典是開發(fā)數(shù)據(jù)庫的第一步，而且是很有價值的一步。目前，數(shù)據(jù)字典幾乎總是作為CASE“結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計工具”的一部分實現(xiàn)的。在開發(fā)大型軟件系統(tǒng)的過程中，數(shù)據(jù)字典的規(guī)模和復(fù)雜程度迅速增加，人工維護數(shù)據(jù)字典幾乎是不可能的。如果在開發(fā)小型軟件系統(tǒng)時暫時沒有數(shù)據(jù)字典處理程序，建議采用卡片形式書寫數(shù)據(jù)字典，每張卡片上保存描述一個數(shù)據(jù)的信息。這樣做更新和修改起來比較方便，而且能單獨處理描述每個數(shù)據(jù)的信息。每張卡片上主要應(yīng)該包含下述這樣一些信息：名字、別名、描述、定義、位置。2.5.4數(shù)據(jù)字典的實現(xiàn)開發(fā)一個軟件系統(tǒng)是一種投資，期望將來獲得更大的經(jīng)濟效益。經(jīng)濟效益通常表現(xiàn)為減少運行費用或(和)增加收入。但是，投資開發(fā)新系統(tǒng)往往要冒一定風(fēng)險，系統(tǒng)的開發(fā)成本可能比預(yù)計的高，效益可能比預(yù)期的低。效益分析的目的正是要從經(jīng)濟角度分析開發(fā)一個特定的新系統(tǒng)是否劃算，從而幫助客戶組織的負責(zé)人正確地作出是否投資于這項開發(fā)工程的決定。為了對比成本和效益，首先需要估計它們的數(shù)量。2.6成本/效益分析軟件開發(fā)成本主要表現(xiàn)為人力消耗(乘以平均工資則得到開發(fā)費用)。成本估計不是精確的科學(xué)，因此應(yīng)該使用幾種不同的估計技術(shù)以便相互校驗。下面簡單介紹3種估算技術(shù)。1.代碼行技術(shù)代碼行技術(shù)是比較簡單的定量估算方法，它把開發(fā)每個軟件功能的成本和實現(xiàn)這個功能需要用的源代碼行數(shù)聯(lián)系起來。通常根據(jù)經(jīng)驗和歷史數(shù)據(jù)估計實現(xiàn)一個功能需要的源程序行數(shù)。當(dāng)有以往開發(fā)類似工程的歷史數(shù)據(jù)可供參考時，這個方法是非常有效的。2.6.1成本估計一旦估計出源代碼行數(shù)以后，用每行代碼的平均成本乘以行數(shù)就可以確定軟件的成本。每行代碼的平均成本主要取決于軟件的復(fù)雜程度和工資水平。2.任務(wù)分解技術(shù)這種方法首先把軟件開發(fā)工程分解為若干個相對獨立的任務(wù)。再分別估計每個單獨的開發(fā)任務(wù)的成本，最后累加起來得出軟件開發(fā)工程的總成本。估計每個任務(wù)的成本時，通常先估計完成該項任務(wù)需要用的人力(以人月為單位)，再乘以每人每月的平均工資而得出每個任務(wù)的成本。最常用的辦法是按開發(fā)階段劃分任務(wù)。如果軟件系統(tǒng)很復(fù)雜，由若干個子系統(tǒng)組成，則可以把每個子系統(tǒng)再按開發(fā)階段進一步劃分成更小的任務(wù)。典型環(huán)境下各個開發(fā)階段需要使用的人力的百分比大致如表2.2所示。當(dāng)然，應(yīng)該針對每個開發(fā)工程的具體特點，并且參照以往的經(jīng)驗盡可能準確地估計每個階段實際需要使用的人力。3.自動估計成本技術(shù)采用自動估計成本的軟件工具可以減輕人的勞動，并且使得估計的結(jié)果更客觀。但是，采用這種技術(shù)必須有長期搜集的大量歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，并且需要有良好的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持。成本/效益分析的第一步是估計開發(fā)成本、運行費用和新系統(tǒng)將帶來的經(jīng)濟效益。運行費用取決于系統(tǒng)的操作費用(操作員人數(shù)，工作時間，消耗的物資等等)和維護費用。系統(tǒng)的經(jīng)濟效益等于因使用新系統(tǒng)而增加的收入加上使用新系統(tǒng)可以節(jié)省的運行費用。因為運行費用和經(jīng)濟效益兩者在軟件的整個生命周期內(nèi)都存在，總的效益和生命周期的長度有關(guān)，所以應(yīng)該合理地估計軟件的壽命(一律定為5年)。2.6.2成本/效益分析的方法雖然許多系統(tǒng)在開發(fā)時預(yù)期生命周期長達10年以上，但是時間越長系統(tǒng)被廢棄的可能性也越大，為了保險起見，以后在進行成本/效益分析時一律假設(shè)生命周期為5年。應(yīng)該比較新系統(tǒng)的開發(fā)成本和經(jīng)濟效益，以便從經(jīng)濟角度判斷這個系統(tǒng)是否值得投資，但是，投資是現(xiàn)在進行的，效益是將來獲得的，不能簡單地比較成本和效益，應(yīng)該考慮貨幣的時間價值。1.貨幣的時間價值通常用利率的形式表示貨幣的時間價值。假設(shè)年利率為i，如果現(xiàn)在存入P元，則n年后可以得到的錢數(shù)為：F=P(1+i)n也就是說現(xiàn)在的P元在n年后價值F元。反之，如果n年后能收入F元錢，那么這些錢的現(xiàn)在價值是P=F/(1+i)n例如，修改一個已有的庫存清單系統(tǒng)，使它能在每天送給采購員一份定貨報表。修改已有的庫存清單程序并且編寫產(chǎn)生報表的程序，估計共需5000元；系統(tǒng)修改后能及時定貨將消除零件短缺問題，估計因此每年可以節(jié)省2500元，5年共可節(jié)省12500元。但是，不能簡單地把5000元和12500元相比較，因為前者是現(xiàn)在投資的錢，后者是若干年以后節(jié)省的錢。假定年利率為12%，利用上面計算貨幣現(xiàn)在價值的公式可以算出修改庫存清單系統(tǒng)后每年預(yù)計節(jié)省的錢的現(xiàn)在價值，如表2.3（見書41頁）所示。2.投資回收期通常用投資回收期衡量一項開發(fā)工程的價值。所謂投資回收期就是使累計的經(jīng)濟效益等于最初投資所需要的時間。顯然，投資回收期越短就能越快獲得利潤，因此這項工程也就越值得投資。投資回收期僅僅是一項經(jīng)濟指標，為了衡量一項開發(fā)工程的價值，還應(yīng)該考慮其他經(jīng)濟指標。3.純收入衡量工程價值的另一項經(jīng)濟指標是工程的純收入，也就是在整個生命周期之內(nèi)系統(tǒng)的累計經(jīng)濟效益(折合成現(xiàn)在值)與投資之差。這相當(dāng)于比較投資開發(fā)一個軟件系統(tǒng)和把錢存在銀行中(或貸給其他企業(yè))這兩種方案的優(yōu)劣。如果純收入為零，則工程的預(yù)期效益和在銀行存款一樣，但是開發(fā)一個系統(tǒng)要冒風(fēng)險，因此從經(jīng)濟觀點看這項工程可能是不值得投資的。如果純收入小于零，那么這項工程顯然不值得投資。4.投資回收率把資金存入銀行或貸給其他企業(yè)能夠獲得利息，通常用年利率衡量利息多少。類似地也可以計算投資回收率，用它衡量投資效益的大小，并且可以把它和年利率相比較，在衡量工程的經(jīng)濟效益時，它是最重要的參考數(shù)據(jù)。已知現(xiàn)在的投資額，并且已經(jīng)估計出將來每年可以獲得的經(jīng)濟效益，那么，給定軟件的使用壽命之后，怎樣計算投資回收率呢?設(shè)想把數(shù)量等于投資額的資金存入銀行，每年年底從銀行取回的錢等于系統(tǒng)每