第3讲 需求分析

1、软件工程软件工程 2022-7-5 Software Engineering2022-7-5 2结束返回第第3 3讲讲 需求分析需求分析3.1 3.1 需求分析任务需求分析任务3.2 3.2 需求分析过程需求分析过程3.3 3.3 需求分析原则需求分析原则3.4 3.4 需求获取方法需求获取方法3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型3.6 3.6 数据字典数据字典3.7 3.7 需求规格说明书需求规格说明书 需求分析的任务就是准确地回答“系统必须做什么”。是通过系统分析员与用户一起商定，清晰、准确、具体地描述软件产品必须具有的功能、性能、运行环境等要求。n用户：知道做什么，不知道怎么做。n开

2、发人员：知道怎么做，不知道做什么。因此，软件开发人员必须和用户密切配合、充分交流信息，得出经过用户认可的系统需求。需求分析的目的是澄清用户的需求，并把双方共同的理解明确地表达成一份书面文档需求规格说明书。 第3章 需求分析3.1 3.1 需求分析任务需求分析任务（1）确定软件系统的综合需求（功能、性能、接口、运行环境等）；（2）分析系统的数据需求；（3）导出软件系统的逻辑模型；（4）修正系统开发计划；（5）开发原型系统；（6）编写需求规格说明书；（7）需求评审，验证需求分析的正确性。3.1 3.1 需求分析任务需求分析任务 第3章 需求分析3.2 3.2 需求分析过程需求分析过程n需求分析是一

3、项软件工程活动，它包括：需求分析是一项软件工程活动，它包括：需求获需求获取、需求建模、需求规格说明、需求评审。取、需求建模、需求规格说明、需求评审。 1.1.需求获取需求获取 刻划出软件的刻划出软件的功能功能和和性能性能； 指明软件与其他系统元素的指明软件与其他系统元素的接口接口； 建立软件必须满足的建立软件必须满足的约束约束。 第3章 需求分析2.2.需求建模需求建模需求分析模型需求分析模型是准确地描述需求的图形化工具，主是准确地描述需求的图形化工具，主要有实体关系图、数据流图、状态转换图。要有实体关系图、数据流图、状态转换图。需求分需求分析建立起来的模型为日后软件设计人员提供了可被析建立起

4、来的模型为日后软件设计人员提供了可被翻译成翻译成数据结构数据结构、体系结构体系结构、接口接口和和处理过程处理过程设计设计的模型。的模型。3.2 3.2 需求分析过程需求分析过程 第3章 需求分析目标系统模型的建立过程分目标系统模型的建立过程分4 4步完成：步完成：（1 1）获得当前系统的物理模型）获得当前系统的物理模型了解当前系统的组织机构、输入输出、资源利用情况和日常数了解当前系统的组织机构、输入输出、资源利用情况和日常数据处理过程，分析理解当前系统的运行过程（也即理解当前系据处理过程，分析理解当前系统的运行过程（也即理解当前系统统“怎么做怎么做”），并用一个具体的能反映现实的模型（系统流）

5、，并用一个具体的能反映现实的模型（系统流程图）来表示。程图）来表示。 第3章 需求分析根据当前系统模型建立目标系统模型的过程3.2 3.2 需求分析过程需求分析过程 第3章 需求分析（2 2）抽象出当前系统的逻辑模型）抽象出当前系统的逻辑模型从上述步骤的从上述步骤的“怎么做怎么做”抽取系统抽取系统“做什么做什么”的本质，舍的本质，舍弃非本质的东西，即可抽象出当前系统的逻辑模型（数据弃非本质的东西，即可抽象出当前系统的逻辑模型（数据流图）。流图）。（3 3）建立目标系统的逻辑模型）建立目标系统的逻辑模型明确目标系统做什么，一般先比较目标系统和当前系统的明确目标系统做什么，一般先比较目标系统和当前

6、系统的差异，对当前系统的数据流图变化的部分做相应的调整差异，对当前系统的数据流图变化的部分做相应的调整（增加或删除部分功能，拆分或合并处理），获得目标系（增加或删除部分功能，拆分或合并处理），获得目标系统的逻辑模型。统的逻辑模型。（4 4）转换为目标系统的物理模型）转换为目标系统的物理模型 根据目标系统逻辑模型建造物理模型（系统结构图），导根据目标系统逻辑模型建造物理模型（系统结构图），导出新的物理系统。出新的物理系统。3.2 3.2 需求分析过程需求分析过程货物采购需求分析实例： 采购员采购员 采购员采购员会计会计室陈室陈出纳出纳员江员江供货供货商王商王采购申请采购申请购货单购货单采购单采购

7、单发票发票货物货物主管主管 李李（1）获得当前系统的物理模型）获得当前系统的物理模型 第3章 需求分析3.2 3.2 需求分析过程需求分析过程 采购员采购员 采购员采购员 开发开发 票票 开购开购 货单货单 供货供货采购申请采购申请购货单购货单采购单采购单发票发票货物货物审查审查有效有效（2）抽象出当前系统的逻辑模型）抽象出当前系统的逻辑模型 第3章 需求分析3.2 3.2 需求分析过程需求分析过程 采购员采购员 采购员采购员审查审查开票开票 供货供货购货购货采购单采购单发票发票（3）分析目标系统与当前系统的差别，建立目标系统的逻辑模型）分析目标系统与当前系统的差别，建立目标系统的逻辑模型 第

8、3章 需求分析3.2 3.2 需求分析过程需求分析过程3.2 3.2 需求分析过程需求分析过程 第3章 需求分析3.3.需求规格说明需求规格说明把分析的结果用正式的文档记录下来，作为最终把分析的结果用正式的文档记录下来，作为最终软件配置的一个组成成分。需求规格说明为开发软件配置的一个组成成分。需求规格说明为开发人员和用户提供软件开发完成时质量评价的依据。人员和用户提供软件开发完成时质量评价的依据。4.4.需求评审需求评审 作为需求分析阶段的复审手段，在需求分析的最作为需求分析阶段的复审手段，在需求分析的最 后一步应该对功能的正确性、完整性和清晰性以及后一步应该对功能的正确性、完整性和清晰性以及

9、其他需求给予评价。其他需求给予评价。需求分析研究的对象是需求分析研究的对象是用户的要求用户的要求。必须。必须全面理全面理解解用户的各项要求，用户的各项要求，准确表达准确表达用户的要求。只有用户的要求。只有经过确切描述的软件需求才能成为软件设计的基经过确切描述的软件需求才能成为软件设计的基础。础。评审应有专人负责，评审组由软件开发成员、软评审应有专人负责，评审组由软件开发成员、软件专家、领域专家和用户构成。件专家、领域专家和用户构成。3.2 3.2 需求分析过程需求分析过程 第3章 需求分析需求分析是一个不断的迭代过程。只有需求全面系统，准确无误，才能开发出用户满意的系统。3.2 3.2 需求分

10、析过程需求分析过程 第3章 需求分析需求获取需求分析建模编写需求规格说明需求评审证实需求更正需求完善模型修改规格说明3.3 3.3 需求分析原则需求分析原则 第3章 需求分析1.正确理解和表达问题的信息域和功能域。正确理解和表达问题的信息域和功能域。2.对问题进行分解和不断细化，建立问题的层次结构。对问题进行分解和不断细化，建立问题的层次结构。3.捕获问题空间的多维视图。捕获问题空间的多维视图。4.给出系统的逻辑视图和物理视图。给出系统的逻辑视图和物理视图。3.4 3.4 需求获取方法需求获取方法需求获取是软件开发工作中最重要的环节之一，其工作质量对整个软件系统开发的成败具有决定性影响。需求获

11、取工作量大，所涉及的过程、人员、数据、信息非常多，因此要想获得真实、全面的需求必须要有正确的方法。常规的需求获取的方法有以下几种：收集资料就是将用户日常业务中所用的计划、原始凭据、单据和报表等原始资料收集起来，以便对它们进行分类研究。 第3章 需求分析召开调查会是一种集中征询意见的方法，适合于对系统的定性调查。开调查会有助于大家的见解互相补充，以便形成较为完整的印象。但是由于时间限制等其他因素，不能完全反映出每个与会者的意见，因此，往往需要在会后根据具体需要再进行个别访问。根据系统特点设计调查表（如下），用调查表向有关单位和个人征求意见和收集数据。该方法适用于比较复杂的系统。3.4 3.4 需

12、求获取方法需求获取方法 第3章 需求分析XXXX项目需求问卷调查表（样式）项目需求问卷调查表（样式）1.您的工作岗位是什么？2.你的工作性质是什么？3.您的工作任务是什么？（收集或绘制业务功能图）4.您每天的工作时间安排？（绘制工作安排表）5.您的工作同前/后续工作如何联系？（绘制工作流程图）6. 如何建立计算机系统？您愿意学习操作吗？XX先生/女士：您好，请您抽空准备一下，我们将于X月X日与您会面。 谢谢！ XX课题组3.4 3.4 需求获取方法需求获取方法 第3章 需求分析如果条件允许，亲自参加业务实践是了解现行系统的最好方法。通过实践还加深了开发人员和用户的思想交流和沟通，这将有利于下一

13、步的系统开发工作。通过互联网和局域网发电子邮件进行调查，这可大大节省时间、人力、物力和费用。如果有条件还可以利用打电话和召开电视会议进行调查，但只能作为补充手段，因为许多资料需要亲自收集和整理。3.4 3.4 需求获取方法需求获取方法 第3章 需求分析2022-7-5 20结束返回 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型2022-7-5 21结束返回3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型 第3章 需求分析结构化分析(SA) 面向对象分析 (OOA)实体关系图数据流图状态转换图数据建模功能建模动态建模需求分析建模 进行 进行 进行对象模型功能模型动态模型对象图数据流图状态图、

14、事件追踪图建立建立建立需求分析建模的方法有结构化分析建模和面向对象分析建模。2022-7-5 22结束返回结构化分析导出的分析模型包括数据模型、功能模型和行为模型。需求分析模型以“数据字典”为核心，描述了软件使用的所有数据对象，围绕这个核心的是“实体关系图”、“数据流图”和“状态转换图”。具体形式如下图所示： 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型2022-7-5 23结束返回模模 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型2022-7-5 24结束返回实体关系图（实体关系图（ERER，Entity-Relationship DiagramEntity-Rela

15、tionship Diagram）：）：是一种数据模型，是以实体、关系、属性三个基本概是一种数据模型，是以实体、关系、属性三个基本概念概括数据的基本结构，从而描述静态数据结构的概念概括数据的基本结构，从而描述静态数据结构的概念模型。念模型。ERER包括三种基本元素包括三种基本元素：实体。实体。表示具有不同属性的事物，用带实体名称的表示具有不同属性的事物，用带实体名称的矩形框表示。矩形框表示。属性。属性。指实体某一方面的特征，用带属性名称的椭指实体某一方面的特征，用带属性名称的椭圆表示。圆表示。 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型2022-7-5 25结束返回ERER图中的

16、基本符号图中的基本符号 第3章 需求分析关系。关系。关系表示实体之间的相互连接，用直线连接相关关系表示实体之间的相互连接，用直线连接相关联的实体，并在直线上用带关系名称的菱形来表示。联的实体，并在直线上用带关系名称的菱形来表示。3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型关联的重数关联的重数定义了在关联的一端可以存在的数据实体实例的数量。 关联重数可以具有下列值之一： (1)：表明在关联端存在且只存在一个数据实体实例。 (0.1)：表明在关联端不存在实体实例或存在一个实体实例。 (*或N)：表明在关联端不存在实体实例，或者存在一个或多个实体实例。 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分

17、析模型2022-7-5 27结束返回两个数据对象之间按关联的重数有以下三种关联：一对一（1:1）关联：对象A的一个实例只能关联到对象B的一个实例，对象B的一个实例也只能关联到对象A的一个实例。对象 A对象 B丈夫妻子关系夫妻1111 一对一关系图 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型2022-7-5 28结束返回一对多（1:N）关联：对象A的一个实例可以关联到对象B的一个或多个实例，而对象B的一个实例只能关联到对象A的一个实例，如一个母亲可以有多个孩子，而一个孩子只能有一个母亲。 对象 A对象 B母亲孩子关系母子1n1n一对多关系图 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析

18、模型需求分析模型2022-7-5 29结束返回多对多（M:N）关联：对象A的一个实例可以关联到对象B的一个或多个实例，同时对象B的一个实例也可以关联到对象A的一个或多个实例，如一个叔叔可以有多个侄子，一个侄子也可以有多个叔叔。 对象 A对象 B叔叔侄子关系叔侄mnmn多对多关系图 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型第4章 软件需求分析与建模2022-7-5 30结束返回 第3章 需求分析例例1 1，教学管理系统，教学管理系统ERER图图2022-7-5 31结束返回例例2 2，工资计算系统，工资计算系统ERER图图 第3章 需求分析数据流图（DFD，Data flow d

19、iagram），是描述数据流和数据转换的图形工具，它是进行结构化分析的基本工具，也是进行软件体系结构设计的基础。DFD有四种元素，其基本符号如图所示： 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型外部实体：与系统进行交互，但系统不对其进行加工和处理的实体（人或事物），用带实体名称的矩形方框表示。加工（处理）：对数据进行的变换和处理，用带加工（处理）名称的圆圈表示。数据流：在数据加工之间或数据存储和数据加工之间进行流动的数据，用带数据流名称的箭头表示。数据存储：在系统中需要存储的数据（文件），用带存储文件名称的双实线表示。 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型工资

20、计算系统的顶层工资计算系统的顶层(0(0层层) )数据流图数据流图 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型在数据流图中有时也使用附加符号：*、+、，分别表示与、或、互斥关系。数据流图中的附加符号数据流图中的附加符号有A则有B或C，或者两者都有有A则有B与C，两者同时有有A则有B或C，但不会同时有ABC*ABCABC+TTT 当A与B都 存在才有C*ABCT 当A或B之一 存在，就有CABC+T当A或B之一存在就有C，但AB不会同时有ABCT 第3章 需求分析. .分层数据流图分层数据流图数据流图可分为不同层次，顶层（数据流图可分为不同层次，顶层（0 0层）层）DFDDFD称为

21、称为基本基本系统模型系统模型，可以将整个软件系统表示为一个具有输入，可以将整个软件系统表示为一个具有输入和输出的黑匣子，其加工处理是和输出的黑匣子，其加工处理是用用一个圆圈表示。一个圆圈表示。DFDDFD中的每一个加工可以进一步扩展成一个独立的数中的每一个加工可以进一步扩展成一个独立的数据流图，以揭示系统中加工的细节。这种循序渐进的据流图，以揭示系统中加工的细节。这种循序渐进的细化过程可以继续进行，直到最底层的细化过程可以继续进行，直到最底层的DFDDFD图仅描述图仅描述加工的加工的原子过程原子过程为止。每一层数据流图必须与它上一为止。每一层数据流图必须与它上一层数据流图的输入输出保持平衡和一

22、致。层数据流图的输入输出保持平衡和一致。第四章软件需求分析与建模 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型 数据流图是在需求陈述的基础上绘制的。n首先画系统的输入/输出，确定系统从外界接收什么数据，系统向外界输出什么数据，确定系统的范围和边界。n其次画系统内部，将系统的输入和输出流用一连串加工连接起来。可以从输入端画到输出端，也可反过来画。在数据流的组成或值发生变化的地方添加一个“加工”，在需要存放数据的地方加上一个“文件”。n最后画加工的内部，对加工进行分解，一个复杂的加工可用几个子加工代替。 第3章 需求分析3.5

23、3.5 需求分析模型需求分析模型 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型 第3章 需求分析 第3章 需求分析绘制数据流图可用微软绘图工具软件-Visio 第3章 需求分析. .绘制绘制DFDDFD应注意的问题应注意的问题（1 1）给数据流命名的方法：）给数据流命名的方法：n数据流名字用名词或名词词组；n命名时，尽量使用现实系统中已有的名字；n避免使用空洞的名词，如“数据”、“信息”等。如果在为某个数据流(或数据存储)命名时遇到了困难，则很可能是因为对数据流图分解

24、不恰当造成的，应该尝试重新分解，看是否能解决这个问题。 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型（2）给加工命名的原则：n顶层加工是软件项目的名称。n加工的名字最好使用动宾词组，如“生成成绩单”、“打印报表”等。n加工的命名同样避免使用空洞的词组，如“计算”、“处理”等。（3）不要把数据流图画成控制流图，应尽量避免数据流图中夹带控制流，以免与详细设计阶段的程序流程图相混淆。 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型（4）应保持子图与父图输入/输出流的平衡。 第3章 需求分析11.11.21.3父图子图3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型（5）提高数据流图的清

25、晰性。应做到分解自然，概念合理、清晰，在不影响易理解性的基础上适当地多分解，以减少数据流图的层数。分解时要注意子加工的独立性，还应注意均衡性。（6）反复修改，不断完善。人的思考过程是一个不断的迭代过程，不可能一次成功，需要不断完善，直到满意为止。对于复杂的系统，很难保证一次就能将数据流图绘制成功。因此应随时准备改进数据流图而用更好的版本来代替。 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型n当软件系统涉及时序关系时需要进行当软件系统涉及时序关系时需要进行行为建模，行为建模，由由于数据流图不描述时序关系，系统的控制和事件流于数据流图不描述时序关系，系统的控制和事件流需要通过行为模型来

26、描述。需要通过行为模型来描述。n在描述系统或各个数据对象的行为时，采用在描述系统或各个数据对象的行为时，采用状态状态转转换换图图。通过描述系统或对象的。通过描述系统或对象的状态状态，以及引起系统，以及引起系统或对象状态转换的或对象状态转换的事件事件来表示系统或对象的行为。来表示系统或对象的行为。 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型状态转换图（STD，Status Transition Diagram），是描述系统状态如何响应外部事件进行转移的一种图形表示。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

27、状态主要有：初始状态、中间状态和最终状态。事件是在某个特定时刻发生的事情，它是对引起系统从一个状态转换到另一个状态的外界事件的抽象。 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型S2S1S3t1t2t3t4t4t3t2t1事件事件状态状态S1S2S3S3S2S3S1状态转换图 状态转换表 第3章 需求分析在状态转换图中，圆圈“”表示可得到的系统状态，箭头“”表示从一种状态向另一种状态的转移。箭头旁标上事件名。3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型n例1，有关处理器（CPU）分配的进程状态转移图。已处理中断已处理中断分配分配CPU用完用完CPU时间时间I/O中断中断运行运行就绪就绪

28、等待等待 第3章 需求分析3.5 3.5 需求分析模型需求分析模型例例2 2，电话系统的状态转换图，电话系统的状态转换图数据字典(DD，Data Dictionary)用来描述数据流图中的数据存储、数据加工和数据流。在数据字典中，数据元素的定义可以是基本元素及其组合，数据进行自顶向下地分解，直到不需要进一步解释且参与人员都清楚其含义为止。 第3章 需求分析 第3章 需求分析数据流定义实例：航班订票单的数据定义数据流定义实例：航班订票单的数据定义数据流编号数据流编号：DF001数据流名称数据流名称：订票单：订票单简述简述：订票时填写的订票单：订票时填写的订票单数据流来源数据流来源：外部实体：外部

29、实体“乘客乘客”数据流去处数据流去处：处理逻辑：处理逻辑“预订机票预订机票”数据流组成数据流组成：订单编号：订单编号 日期日期 乘客号乘客号 航班号航班号 状态状态 订单失效日期订单失效日期流通量流通量：每天：每天300份份高峰值流通量高峰值流通量：每天早上：每天早上9：00，约，约160份份 第3章 需求分析 第3章 需求分析数据元素定义实例：考试成绩的数据定义数据元素定义实例：考试成绩的数据定义数据元素编号数据元素编号：DC001数据元素名称数据元素名称：考试成绩：考试成绩别名别名：成绩、分数：成绩、分数简述简述：学生考试成绩，分五个等级：学生考试成绩，分五个等级类型类型/长度长度：3个字

30、节，字符类型个字节，字符类型取值取值/含义含义：优：优 90-100 良良 80-89 中中 70-79 及格及格 60-69 不及格不及格 0-59有关数据项或结构有关数据项或结构：学生成绩档案：学生成绩档案有关处理逻辑有关处理逻辑：计算成绩：计算成绩 第3章 需求分析 第3章 需求分析数据文件定义实例：图书库存的数据定义数据文件定义实例：图书库存的数据定义 第3章 需求分析数据文件编号：数据文件编号：DB002数据文件名称：图书库存数据文件名称：图书库存组成：图书编号组成：图书编号+图书详情图书详情+目前库存量目前库存量组织方式：按图书编号从小到大排列组织方式：按图书编号从小到大排列 第3

31、章 需求分析数据处理定义实例：编辑订票的数据定义数据处理定义实例：编辑订票的数据定义数据处理编号数据处理编号：DP001数据处理名称数据处理名称：编辑订票：编辑订票简述简述：接收从终端录入的订票单，检验是否正确：接收从终端录入的订票单，检验是否正确输入输入：乘客订单，来源：外部实体：乘客订单，来源：外部实体“乘客乘客”输出输出：1.合格订单，去处：处理逻辑合格订单，去处：处理逻辑“确定订票确定订票” 2.不合格订单，去处：外部实体不合格订单，去处：外部实体“乘客乘客”功能描述：功能描述：（略）（略） 第3章 需求分析 第3章 需求分析外部实体定义实例：教师的数据定义外部实体定义实例：教师的数据

32、定义编号编号：DT001名称名称：教师：教师简述简述：向教师图书室提供图书的教师：向教师图书室提供图书的教师从外部输入从外部输入：报销申请：报销申请向外部输出向外部输出：入库证明：入库证明 第3章 需求分析第四章软件需求分析与建模符符 号号含含 义义说说 明明=表示定义为用于对=左边的条目进行确切的定义+表示与关系X=a+b表示X由a和b共同构成 | , 表示或关系X=a|b与X=a,b等价，表示X由a或b组成( )表示可选项X=(a)表示a可以在X中出现，也可以不出现 表示重复大括号中的内容重复0到多次m n表示规定次数的重复重复的次数最少m次，最多n次“ ”表示基本数据元素“ ”中的内容是

33、基本数据元素，不可再分.连接符month=1.12表示month可取112中的任意值* *表示注释两个星号之间的内容为注释信息 第3章 需求分析2.数据字典中的符号 第3章 需求分析例，存折的数据字典描述 第3章 需求分析需求规格说明书（SRS，Software Requirement Specification），是系统分析人员在需求分析阶段完成的文档，是软件需求分析的最终结果。它的作用主要是：作为软件人员与用户之间事实上的技术合同；作为软件人员下一步进行设计和编码的基础；作为测试和验收的依据。SRS必须用统一格式的文档进行描述。为了使需求分析描述具有统一的风格，可以采用已有的且能满足项目需要的模板，如中国国家标准推荐的SRS模板，也可以根据项目特点和软件开发小组的特点对标准进行适当的