软件工程第三章课件

1、第第3章章 需求分析需求分析3.1 需求分析的任务需求分析的任务3.2 与用户沟通获取需求的方法与用户沟通获取需求的方法3.3 分析建模与规格说明分析建模与规格说明3.4 实体实体-联系图联系图3.5 数据规范化数据规范化3.6 状态转换图状态转换图3.7 其他图形工具其他图形工具3.8 验证软件需求验证软件需求3.9 小结小结1为什么要进行需求分析为什么要进行需求分析 在需求阶段修复一个错误的费用是编码阶段在需求阶段修复一个错误的费用是编码阶段的的1/51/5到到1/101/10，是维护阶段修复费用的，是维护阶段修复费用的1/1001/100到到1/2001/200。因此，我们可以认为，设计

2、错误的修复。因此，我们可以认为，设计错误的修复费用要远远高于编码错误的修复费用。费用要远远高于编码错误的修复费用。 通过通过“分析分析”，理解用户的各种问题，理解用户的各种问题， 通过通过“规格说明规格说明”把问题表达出来。要求大家：把问题表达出来。要求大家：（1 1）掌握掌握具体的步骤和方法具体的步骤和方法（2 2）提高提高分析问题和解决问题的能力分析问题和解决问题的能力（3 3）熟练熟练运用一些图形工具运用一些图形工具2基本概念基本概念 开发过程的两大阶段开发过程的两大阶段 （1）正确地确定问题）正确地确定问题 （2）为问题寻找合适的解答）为问题寻找合适的解答 目的目的 澄清用户的各种需求

3、澄清用户的各种需求 基本任务基本任务 用户和软件人员双方一起来充分理解用户的要求，用户和软件人员双方一起来充分理解用户的要求，并把双方共同的理解明确地表达成一份书面文档并把双方共同的理解明确地表达成一份书面文档软件需求规格说明书。软件需求规格说明书。 3 在软件生命期的每个阶段中，分析阶在软件生命期的每个阶段中，分析阶段是面向段是面向“问题问题”的，它主要是对用户的，它主要是对用户的业务活动进行分析，明确在用户的业的业务活动进行分析，明确在用户的业务环境中，软件系统应该务环境中，软件系统应该“做什么做什么”。4需求分析的任务需求分析的任务 确定对系统的综合要求确定对系统的综合要求1.1.确定系

4、统的功能要求确定系统的功能要求 提出系统必须完成的全部所有功能提出系统必须完成的全部所有功能2.2.确定系统的性能要求确定系统的性能要求 （1 1）系统的响应时间）系统的响应时间 （2 2）系统需要的存储容量）系统需要的存储容量 （3 3）后援存储器容量、系统重新启动）后援存储器容量、系统重新启动 （4 4）系统的安全性和可靠性）系统的安全性和可靠性3.3.确定系统的运行要求确定系统的运行要求 （1 1）支持系统运行的软件环境）支持系统运行的软件环境 （2 2）工具软件和系统软件）工具软件和系统软件 （3 3）支持系统运行的硬件环境）支持系统运行的硬件环境 （4 4）外存储器、通信接口、输入和

5、输出）外存储器、通信接口、输入和输出4.4.确定系统的扩充要求确定系统的扩充要求5 分析系统的数据要求分析系统的数据要求 建立数据模型（层次方框图、建立数据模型（层次方框图、Warnier图）图） 导出系统的逻辑模型导出系统的逻辑模型 数据流图数据流图 实体实体 联系图联系图 状态转换图状态转换图 数据字典数据字典 主要的处理算法主要的处理算法 修正系统开发计划修正系统开发计划6需求分析的过程需求分析的过程 需求分析阶段可分为四个过程：调查研究、需求分析阶段可分为四个过程：调查研究、分析与综合、书写需求分析的文档和评审。分析与综合、书写需求分析的文档和评审。（1 1）调查研究）调查研究目的：目

6、的：需求调查的目的是通过各种途径获取用户需求信息产生用户需求说明书 角色与职责：角色与职责：需求分析员调查、分析用户的需求，客户与最终用户提供必要需求信息7（2 2）分析与综合）分析与综合 从信息流和信息结构出发，逐步细化所有的软件功能，从信息流和信息结构出发，逐步细化所有的软件功能，找出系统各元素之间的联系、接口特性和设计上的约束，分找出系统各元素之间的联系、接口特性和设计上的约束，分析它们是否满足功能要求。析它们是否满足功能要求。（3 3）书写需求分析文档）书写需求分析文档 软件需求说明书软件需求说明书 数据要求说明书数据要求说明书 初步的用户手册初步的用户手册 修改、完善与确定软件开发实

7、施计划修改、完善与确定软件开发实施计划8（4 4）需求分析的评审）需求分析的评审 系统定义的目标是否与用户的要求一致系统定义的目标是否与用户的要求一致 系统需求分析阶段提供的文档资料是否齐全系统需求分析阶段提供的文档资料是否齐全 文档中的所有描述是否完整、清晰、准确反应用户要求文档中的所有描述是否完整、清晰、准确反应用户要求 与所有其它系统成分的重要接口是否都已经描述与所有其它系统成分的重要接口是否都已经描述9主要步骤主要步骤(过程过程)： 准备调查准备调查 调查与记录调查与记录 分析需求信息分析需求信息 撰写用户需求说明书撰写用户需求说明书 1. 需求确认需求确认9（1 1）准备调查）准备调

8、查 需求分析员起草需求调查问题表需求分析员起草需求调查问题表将调查重点锁定在该问题表内将调查重点锁定在该问题表内,否则调查工作将变得漫无边际否则调查工作将变得漫无边际;随着调查的深入问题表将不断被细化随着调查的深入问题表将不断被细化 确定需求调查的方式确定需求调查的方式 :与用户交谈与用户交谈,向用户提问向用户提问参观用户工作流程参观用户工作流程,观察用户操作观察用户操作 发调查问卷发调查问卷与同行、专家交谈，听取他们的意见与同行、专家交谈，听取他们的意见分析已存在的同类产品，提取需求分析已存在的同类产品，提取需求从行业标准与规则中提取需求从行业标准与规则中提取需求etc.与被调查者取得联系，

9、馔写需求调查计划与被调查者取得联系，馔写需求调查计划9 访谈访谈 访谈有正式访谈和非正式访谈两种形式。 非正式访谈以一种较自由的形式，交换对问题的看法，主要是了解问题的性质、需要解决的方案、所需的人数和能力，关注客户的目标和收益。 正式访谈将根据一些事先准备好的议题全面展开讨论，得出结论性的意见。11（2 2）调查和记录）调查和记录需求分析员按计划执行调查 表1：需求信息表格示例：9需求标题需求标题调查方式调查方式调查人调查人调查对象调查对象时间地点时间地点需求信息记录需求信息记录在调查需求的同时应进行必要的需求分析，建议采用在调查需求的同时应进行必要的需求分析，建议采用“问答分析法问答分析法

10、”，尽可能确定每个需求的基本要素，尽可能确定每个需求的基本要素，如如“是什么是什么”“”“为什么为什么”等等（3 3）书写用户需求说明书需求分析员对收集到的所有需求信息进行分析，消除错误，归纳与总结共性的用户需求。然后按指定的文档模板书写用户需求说明书。调查过程中获取的需求信息，可以作为用户需求说明书的附件用户需求说明书撰写完毕后，需求分析员应当邀请同行专家和用户一起评审用户需求说明书，尽最大努力使得 用户需求说明书能够正确无误的反映用户的真实意愿。之后才进一步定义产品的需求，产生产品需求规格说明书9需求获取的方法需求获取的方法系统分析员建立需求的过程中所遇到的困难系统分析员建立需求的过程中所

11、遇到的困难 分析员与领域专家交流的过程中，容易产生误解 大型系统有时会有不同的用户群体，他们往往会提出相互矛盾的要求，分析员要寻求令所有用户满意的答案很难 需求永远不会稳定。系统工程环境一旦改变，用户对软件的需求也会改变，而且这种需求往往无法预测。 10 需求分析是指在需求开发的过程中，对所获取的各种需求信息进行分析，消除错误、刻画细节等。确保需求文档能正确反映用户的真实意图。 常见的需求分析方法有问答分析和建模分析两类 问答分析比较适合用户需求调查阶段，而建模分析比较适合产品需求定义阶段 10问答分析法问答分析法自问自答或者“研讨”问答分析最重要的问题是“是什么”和“为什么” 每个需求都应当

12、用陈述句说明“是什么”，如果“是什么”的内涵不够清晰，则应补充说明“不是什么”。解释“为什么”是为了加深读者的理解其他常见问题：需求存在二义性吗？需求上下文存在矛盾吗？需求完备吗？需求是必要的吗？需求是可以实现的吗？需求是可以验证的吗？需求的优先级确定吗？ 10建模分析法建模分析法 在需求开发过程中，对某些类型的信息，用图形表示要比用文本表示更有效。 需求建模就是指用图形符号来表示、刻画需求。 10 面向数据流自顶向下求精面向数据流自顶向下求精 结构化分析方法结构化分析方法（SA）就是面向数据流自顶向就是面向数据流自顶向下逐步求精进行需求分析的方法。下逐步求精进行需求分析的方法。 “ 结构化分

13、析结构化分析”（“ Structured Analysis”）是是一个简单实用，使用广泛的方法。一个简单实用，使用广泛的方法。 它适用于分析大型的数据处理系统，尤其是企它适用于分析大型的数据处理系统，尤其是企事业管理方面的系统，这个方法通常与设计阶段的事业管理方面的系统，这个方法通常与设计阶段的结构化设计方法结构化设计方法（SD）衔接起来。）衔接起来。 14 软件工程技术中，控制复杂性的两个基本软件工程技术中，控制复杂性的两个基本手段是手段是“分解分解”和和“抽象抽象”。 分解：分解：把大问题分割成若干个小问题，把大问题分割成若干个小问题，然后分别解决。然后分别解决。15 对于一个复杂的系统（

14、比如银行管理系统）对于一个复杂的系统（比如银行管理系统）如何理解和表达它的功能呢？如何理解和表达它的功能呢？ SASA方法使用了方法使用了“自顶向下逐层分解自顶向下逐层分解”的方法。的方法。16 “逐层分解逐层分解”体现了分解和抽象的原则，体现了分解和抽象的原则，它使我们不至于一下子陷入细节，而是有控制它使我们不至于一下子陷入细节，而是有控制地逐步地了解更多的细节，这是有助于理解问地逐步地了解更多的细节，这是有助于理解问题的。题的。 无论系统多么复杂，分析工作都可以有计无论系统多么复杂，分析工作都可以有计划有步骤、有条不紊地来进行，系统规模再大，划有步骤、有条不紊地来进行，系统规模再大，分析工

15、作的复杂程度不会随之增大，而只是多分析工作的复杂程度不会随之增大，而只是多分解几层而已，所以分解几层而已，所以SASA方法有效地控制了复杂方法有效地控制了复杂性。性。18 描述方式描述方式 SA方法采用了介于方法采用了介于形式语言形式语言和和自然语自然语言言之间的描述方式。之间的描述方式。 用用SA方法获得的需求说明书由以下几方法获得的需求说明书由以下几部分组成：部分组成： 一套分层的数据流图一套分层的数据流图 一本数据字典一本数据字典 一组小说明一组小说明 补充材料补充材料19 “数据流图数据流图”描述系统的分解，即描述系统由描述系统的分解，即描述系统由哪些部分组成，每个部分之间有什么样的联

16、系等；哪些部分组成，每个部分之间有什么样的联系等； “数据字典数据字典”描述系统中的每一个数据；描述系统中的每一个数据； “小说明小说明”详细描述系统中的每一个加工；详细描述系统中的每一个加工； “补充材料补充材料”是根据需要对系统的补充。是根据需要对系统的补充。 以上就可以以上就可以明确而完整地描述一个系统的功能明确而完整地描述一个系统的功能 20 小说明小说明 SA方法的基本思想：方法的基本思想： 将一个大型复杂的系统逐层分解成许多个足够简将一个大型复杂的系统逐层分解成许多个足够简单的基本加工，然后分别理解每个基本加工，并为每单的基本加工，然后分别理解每个基本加工，并为每个基本加工详尽地写

17、下个基本加工详尽地写下“小说明小说明”，再将所有这些，再将所有这些“小说明小说明”组织起来，就得到了整个系统的说明书组织起来，就得到了整个系统的说明书。23 小说明中应精确地描述用户要求一个加工小说明中应精确地描述用户要求一个加工“做什么做什么”，这包括加工的，这包括加工的激发条件、加工逻激发条件、加工逻辑、优先级、执行频率、出错处理辑、优先级、执行频率、出错处理等等。其中等等。其中最基本的部分是最基本的部分是加工逻辑加工逻辑。24 注意注意 对一个加工应描述的是用户要求对一个加工应描述的是用户要求这个加工这个加工“做什么做什么”，而不是用编程语，而不是用编程语言来描述具体的加工过程。言来描述

18、具体的加工过程。25 结构化分析方法步骤结构化分析方法步骤n细化数据流图n确定数据定义与加工策略 最低一层数据流图包含了系统全部的数据和加工，从哪里开始分析呢？从数据流图的终点开始回溯。因为终点的数据代表系统的输出，其要求是明确的，由这里开始沿数据流图回溯，较易看清每一个数据元素的来源去向，有利于减少错误和遗漏。2.1 确定输出数据的数据元素；2.2 沿数据流图回溯寻求每个数据问题的源；在此过程中确定必要的算法和补充必要的数据元素； 随着问题理解的加深，可以划分出更多的数据元素（DD）和给出更明确的算法(IPO)。l用户复查分析员：从数据流图的输入开始，借助数据流图、数据字典、IPO 图向用户

19、解释如何把输入数据输出数据用户：复查验证已知的数据元素，补充未知元素22 快速原型法快速原型法 基本思想：基本思想： 在很短的时间内建立起一个只包含基在很短的时间内建立起一个只包含基本数据库和一些基本功能的原型给用户使用，本数据库和一些基本功能的原型给用户使用，然后根据用户意见对原型进行修改，直到满意然后根据用户意见对原型进行修改，直到满意为止。为止。26短时间内建立原型用户满意修改，完善原型否否是是完成原型27结构化结构化分析模型的体系结构分析模型的体系结构 实体实体- 关系关系 图图数据数据流图流图加工加工规约规约数据数据对象对象描述描述状态转换图状态转换图控制规约控制规约结构化分析模型的

20、体系结构结构化分析模型的体系结构28结构化分析法：主要包括“一个中心三个图”：“数据字典”是中心，它包含了软件中所有数据对象的描述。“E-R图”是用图形符号来标识数据对象及它们之间的关系表达用户对数据的需求。“数据流图”指明数据在系统中流动时如何被变换“状态图”表示了系统存在的状态及它们之间的变化24实体实体-联系图联系图实体实体 “实体实体”是信息世界中描述客观事物的概念。实体可是信息世界中描述客观事物的概念。实体可以是现实世界的人、物、抽象的概念、事物之间的联系以是现实世界的人、物、抽象的概念、事物之间的联系等。如一个人，一件物品，一个部门，一种思想等都可等。如一个人，一件物品，一个部门，

21、一种思想等都可以是实体。（实体有以是实体。（实体有总体总体和和个体个体之分）之分）2属性属性 “属性属性”是指实体具有的某种特性。属性是对实体是指实体具有的某种特性。属性是对实体的进一步描述。如学生实体可由学号、姓名、年龄、性的进一步描述。如学生实体可由学号、姓名、年龄、性别、系、年级等属性来刻画。（属性有别、系、年级等属性来刻画。（属性有属性名属性名和和属性值属性值的概念）的概念）293 3联系联系 现实世界里的事物总是存在着这样或那样的联系，这种现实世界里的事物总是存在着这样或那样的联系，这种联系必然要在信息世界中得到反映。在信息世界中，事物之联系必然要在信息世界中得到反映。在信息世界中，

22、事物之间的联系可分为两类：一是间的联系可分为两类：一是实体内部实体内部的联系，如组成实体的的联系，如组成实体的各属性之间的关系；另一是各属性之间的关系；另一是实体之间实体之间的联系，这的联系，这里我们主要里我们主要讨论实体与实体之间的联系讨论实体与实体之间的联系30v系统建模的一个重要方面是定义系统处理的数据的逻系统建模的一个重要方面是定义系统处理的数据的逻辑结构。实体辑结构。实体关系模型描述数据实体、关联以及实体属关系模型描述数据实体、关联以及实体属性。该模型用性。该模型用实体实体-关系图关系图描述现实世界中的实体，而不描述现实世界中的实体，而不涉及实体在系统中的实现方法。涉及实体在系统中的

23、实现方法。v实体彼此间的联系分为三类：一对一（实体彼此间的联系分为三类：一对一（1:1）联系，）联系，一对多（一对多（1:N）联系，多对多（联系，多对多（M:N）联系。联系。31 实体实体 矩形框矩形框 联系联系 菱形框菱形框 属性属性 椭圆形椭圆形 符号符号37 设设A A，B B为两个包含若干个体的总体，其间为两个包含若干个体的总体，其间建立了某种联系，其联系方式可分为三类：一建立了某种联系，其联系方式可分为三类：一对一联系对一联系 、一对多联系、一对多联系( (包括多对一联系包括多对一联系) )、多、多对多联系对多联系。AB32AB1: nn : mAB33一对一联系：一对一联系： 如果

24、对于如果对于A A中的每一个实体，中的每一个实体，B B中至多有一个实体与其对中至多有一个实体与其对应；应；B B中的每一个实体也至多对应中的每一个实体也至多对应A A中的一个实体，则称中的一个实体，则称A A与与B B是是一对一的，记作一对一的，记作1:1。比如：。比如：学校校长领导11工厂厂长管理11科室主任病区负责11属性1属性n属性1属性n校名属性n属性1校址姓名职称属性1属性n属性1属性n属性1属性n属性1属性n34 一对多联系：一对多联系： 如果对于如果对于A A中的一个实体，中的一个实体，B B中有一个以上的实体与之中有一个以上的实体与之对应；对应；B B中的每一个实体至多对应中

25、的每一个实体至多对应A A中的一个实体，则称中的一个实体，则称A A与与B B是一是一对多的，记作对多的，记作1:1:n n。比如：比如：学校班级下设1n工厂车间有1n病区医生拥有1n属性1属性n属性1属性n属性1属性n校名校址属性1属性n属性1属性n班名人数属性1属性n属性1属性n35多对多联系（多对多联系（M N） 如果如果A A中有实体对应中有实体对应B B中一个以上实体；中一个以上实体；B B中也有实体对应中也有实体对应A A中中一个以上实体，则称一个以上实体，则称A A与与B B为多对多的，记作为多对多的，记作m:nm:n。比如：比如： 学生课程选课mn项目职工参加mn医生病人诊治m

26、n成绩属性1属性n记录学号姓名属性1属性n属性1属性n课程号课程名属性1属性n属性1属性n364.4.如何设计如何设计E-RE-R图图考察客观事物及其联系，抽象出实体，并一一命名考察客观事物及其联系，抽象出实体，并一一命名( (不能重名不能重名) )根据需求确定实体的属性根据需求确定实体的属性根据属性外在的联系，描述实体间的联系根据属性外在的联系，描述实体间的联系先作出局部先作出局部E-RE-R图，再综合产生总体图，再综合产生总体E-RE-R图。总体图。总体E-RE-R图不是各图不是各局部局部E-RE-R图的简单拼合，而是有可能增加了某些联系，也有图的简单拼合，而是有可能增加了某些联系，也有可

27、能减少了某些联系可能减少了某些联系 384.4.实例实例 一个学生管理系统的实体一个学生管理系统的实体-关系图关系图【步骤】【步骤】（1）考察客观事物及其联系，抽象出实体，并一一命考察客观事物及其联系，抽象出实体，并一一命名名( (不能重名不能重名) ) 实体：教师，学生，课程实体：教师，学生，课程（2 2）根据需求确定实体的属性）根据需求确定实体的属性 教师：教工号，姓名，性别，职称，职务教师：教工号，姓名，性别，职称，职务 学生：学号，姓名，性别，系，年级学生：学号，姓名，性别，系，年级 课程：课程号，课名，学时，学分课程：课程号，课名，学时，学分39（3 3）根据属性外在的联系，描述实体

28、间的联系）根据属性外在的联系，描述实体间的联系 教教：教师：教师教教课程课程 学学：学生：学生学学课程课程（4 4）画出）画出E-RE-R图图 40状态转换图状态转换图 状态模型是一种描述系统对内部或者外部事件响应的行为状态模型是一种描述系统对内部或者外部事件响应的行为模型。它描述系统状态和事件，以及事件引发系统在状态间的模型。它描述系统状态和事件，以及事件引发系统在状态间的转换。转换。 状态模型一般采用状态模型一般采用状态转换图状态转换图（状态图状态图）标记方法。）标记方法。 状态图提供了状态图提供了行为建模行为建模机制。机制。 状态图描述了系统中某些复杂对象的状态变化，主要有状态图描述了系

29、统中某些复杂对象的状态变化，主要有状状态态、变迁变迁和和事件事件三种描述。三种描述。 状状 态态1状状 态态2事件事件/触发行为触发行为41（1）状态）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。一种行为模式。 状态规定了系统对事件的响应方式。状态规定了系统对事件的响应方式。 系统对事件的响应可以是做一个（或一系列）动作，也可以只是系统对事件的响应可以是做一个（或一系列）动作，也可以只是改变系统本身的状态，还可以既改变状态又做动作。改变系统本身的状态，还可以既改变状态又做动作。 状态图中定义的状态有：初态、

30、终态和中间状态；状态图中定义的状态有：初态、终态和中间状态； 在一张状态图中只能有一个初态，而终态可以有若干个。在一张状态图中只能有一个初态，而终态可以有若干个。（2）事件）事件 事件是引起系统做动作或转换状态的控制信息事件是引起系统做动作或转换状态的控制信息42状态1状态变量1活动表1状态2状态变量2活动表2事件表达式初始事件结束事件状态变量的名字和值语法格式：事件名（参数表）/动作表达式Do, entry,exit状态转换Entry:表示进入该状态的动作Exit:表示退出本状态的动作Do:在本状态下的动作状态变迁通常是由事件触发的，这时应在状态转换上标出触发转换的事件表达式如果箭头上没有标明事件，则表示在源状态内部活动完成后自动出发转换状态的名称事件表达式事件表达式的语法：事件说明守卫条件/动作表达式事件说明事件说明的语法：