软件工程电子教案大同大学(3)市公开课获奖课件

1、第三章 软件需求分析 在软件整个生命周期中，首先是软件计划期，接着是软件开发期，软件需求分析是软件开发第一个阶段，也是关系到软件开发成功是否关键一步。本章学习是基于已完毕软件计划基础上进行，软件计划安排到第十二章讲。 3.1 需求分析任务与环节 3.2 需求获取惯用办法 3.3 分析建模 3.4 软件需求阐明 3.5 结构化分析办法 3.6 面向对象分析办法第1页第1页第三章 软件需求分析 软件在需求分析和设计阶段占用工作量达到总工作量4050，阐明软件开发前期活动多么主要。当然这也包括分阶段开发原型开销。大家熟悉编码工作只占所有工作量1020，而软件测试和调试工作量占到总工作量3040，甚至

2、50%。第2页第2页3.1 需求分析任务与环节 3.1 .1需求分析任务需求分析任务就是准确地回答“系统必须做什么?”这个问题，是通过系统分析员与用户一起商定，清楚、准确、详细地描述软件产品必须含有功效、性能、运营规格等要求。软件需求分析阶段目的是澄清用户要求，并把双方共同理解明确地表示成一份书面文档软件需求规格阐明书。第3页第3页3.1 需求分析任务与环节 需求分析任务就是借助于当前系统逻辑模型导出目标系统逻辑模型。主要有两个任务：1、建立分析模型数据、功效和行为模型2、编写需求说明书。 其实现模型以下图所表示：第4页第4页系统实现模型目的系统当前系统物理模型逻辑模型逻辑模型物理模型模型化抽

3、象化实例化详细化理解需求表达需求导出做什么怎么做第5页第5页1.分析建模导出目的系统逻辑模型例子： 找出当前系统物理模型学生张秘书王会计李出纳赵保管学生学生购买教材物理模型购书申请购书证实购书发票领书单书第6页第6页导出目的系统逻辑模型例子把当前系统物理模型转换为逻辑模型学生审查有效性开发票开领书单发书学生购书单有效购书单领书单书发票学生购买教材逻辑模型第7页第7页导出目的系统逻辑模型例子把旧系统逻辑模型转换为目的系统逻辑模型学生审查并开发票开领书单发书学生购书单发票领书单书计算机售书系统逻辑模型第8页第8页导出目的系统逻辑模型例子改进（优化）目的系统逻辑模型学生审查并开发票开领书单学生购书单

4、发票领书单改进了计算机售书系统模型无效书单第9页第9页分析阶段中惯用模型（逻辑模型）数据流图（DFD）实体联系图（ ERD ）层次方框图、IPO图、 Warnier图类图、实例图、时序图状态图、协作图、 活动图事件列表数据流定义数据元素定义 第10页第10页3.1 需求分析任务与环节 2.编写软件需求规格阐明： 主要包括描述目的系统概貌、功效要求、性能要求、运营要求和未来也许提出要求。数据流图、用IPO图或其它工具简明描述系统主要算法都是该份文挡主要构成部分。另外，该份文档还应包括用户需求与系统功效之间关系、设计约束等等文字描述。 软件需求规格阐明是需求分析阶段最后结果。第11页第11页3.1

5、 需求分析任务与环节准确、完整和规范软件需求是软件开发成功关键！需求分析任务建立分析模型 描述软件需求一组模型准确统计用于对原始问题和目的系统描述帮助分析人员发觉用户需求中不一致性，排除不合理部分，挖掘潜在用户需求编写需求阐明应做到准确性和一致性清楚性和没有二义性直观、易读和易于修改第12页第12页案例分析一个含有n部电梯电梯系统要安装在一座m层大楼上。电梯和控制机构已造好。每个电梯内部机构也已给定。问题涉及电梯在楼层间移动逻辑：（1）每座电梯有一套按钮，每层一个。按钮按下时使钮灯变亮，并使电梯到达相应楼层。当电梯到达相应楼层时按钮灯熄灭。第13页第13页（2）除了底层和顶层外，每层都有两个按

6、钮，一个按钮请求电梯上升，另一个按钮请求电梯下降。这些按钮在按下时按钮灯亮。电梯到达指定楼层后按钮灯熄灭，然后要么朝盼望方向移动，要么请求等待。在后一个情况下，假如一个楼层上两个请求按钮都按下，则只取消其中一个按钮。决定先服务哪一层算法应当使两个请求等待时间最小。案例分析第14页第14页（3）当一个电梯没有服务请求时，应当停留在最后目的地，关上电梯门，并等待后面请求。（4）楼层上所有电梯请求必须最后得到服务，并且因此楼层含有相同优先权。（5）电梯内所有楼层请求必须最后得到服务，各层按电梯移动方向先后得到服务。（6）每个电梯有一个紧急按钮。按下该按钮时，将使一个报警信号发送到现场管理人员，然后强

7、制电梯“停止服务”。每一个电梯有一个取消其“停止服务”状态机制。案例分析第15页第15页电梯状态转换图举例在一楼上升停滞下降回到一楼回一楼想要到达楼层想要到达楼层电梯行程开始向上向上向下第16页第16页需求分析环节需求分析环节1.需求获取 目的：清楚地理解所要处理问题；完整地获取用户需求2.需求提炼 任务：分析建模 3.需求描述 结果：软件需求阐明书4.需求验证 改进需求阐明完整性，确保他可作为软件设计和系统验收依据。第17页第17页3.2 需求获取惯用办法联合分析小组 用户代表、领域专家和系统分析员客户访谈 充足准备，寻找共同语言 循循序渐进、逐步迫近 采用情景分析技术 （比如制定一个减肥计

8、划软件）采用简易规格阐明技术（用户积极参与，不要区别“我们和他们”，开会讨论且增删需求项目）问题分析与确认 多个往返（采用软件原型）第18页第18页调研问卷部分名称、人员数量和结构部分发展或改变简朴简介部分主要任务业务处理流程业务处理过程中涉及哪些专业领域知识工作需要审批流程是什么？主要算法描述哪些业务需要实时处理？哪些业务需要交互操作？第19页第19页部门各岗位职责部门接受哪些部门或外界信息？信息内容和格式是什么？部门产生哪些信息？部门产生信息送到哪些其它部门？格式要求是什么？对信息输入和输出方式有要求吗？输入输出设备是什么？数据要求实时备份吗？备份设备是什么？时间策略？业务处理有高峰期吗？

9、高峰时间是什么？时间策略？既有哪些设备要继续使用？调研问卷第20页第20页对产品运营环境有要求吗？对界面风格和操作方式有要求吗？在系统运营过程中允许停机吗？操作方式要依据操作环境和使用人员素质分类吗？需要操作权限有哪些？需要统计系统操作运营日记吗？用户有能力进行系统维护吗？需要分布式处理吗？需要什么方式用户操作培训。需要制作联机帮助吗？调研问卷第21页第21页案例用户提出某种需求：水质量信息必须马上能够显示出来。分析员更准确描述：水质量统计必须在接到请求信号5秒内显示出来。第22页第22页需求获取三大挑战问题空间理解人与人之间通信需求不断改变第23页第23页某出版社系统调查表编号提出问题1您在

10、哪个部门工作？2出版业务流程是什么？3您每日都处理那些文献、数据、报表？4工作中手工处理尤其麻烦事情是什么？5工作中手工处理什么问题处理不了？影响效率问题有哪些？6您认为提升工作效率，节约工作时间，减轻工作强度可采用哪些办法？第24页第24页某出版社系统调查表编号提出问题7您部门需要成本核实和统计内容有哪些？8您部门采用计算机管理工作情况如何？9如何改进业务流程使之更合理？10哪些问题是当前老式手工办法主线无法处理？11出版社计算机管理信息系统需要处理什么问题？第25页第25页需求获取内容1.用户需求分类 (1)功效性需求: 定义了系统做什么（描述系统必须支持 功效和过程） (2)非功效性需求

11、（技术需求）: 定义了系统工作时特性 （描述操作环境和性能目的）第26页第26页2. 两类需求包括内容(1) 功效(2) 性能(3) 环境(4) 界面(5) 用户或人原因(6) 文档 (7) 数据(8) 资源(9) 安全保密(10)软件成本消耗与开发进度(11)质量确保第27页第27页(1) 功效需求 系统做什么？ 系统何时做什么？ 系统何时及如何修改或升级？第28页第28页(2) 性能需求软件开发技术性指标比如： 存储容量限制 执行速度、相应时间 吞吐量第29页第29页(3) 环境需求硬件设备：机型、外设、接口、 地点、分布、温度、 湿度、磁场干扰等软件： 操作系统 网络 数据库第30页第3

12、0页(4) 界面需求 有来自其它系统输入吗？ 到自其它系统输出吗？ 对数据格式有要求吗？ 对数据存储介质有要求吗？第31页第31页(5) 用户或人原因 用户类型？ 各种用户纯熟程度？ 需受何种训练？ 用户理解、使用系统难度？ 用户错误操作系统也许性？第32页第32页(6) 文档需求 需哪些文档？ 文档针对哪些读者？第33页第33页(7) 数据需求 输入、输出数据格式？ 接受、发送数据频率？ 数据准确性和精度？ 数据流量？ 数据需保持时间？第34页第34页(8) 资源需求 软件运营时所需数据、软件。 内存空间等资源。 软件开发、维护所需人力、 支撑软件、开发设备等。第35页第35页(9) 安全保

13、密要求 需对访问系统或系统信息加以控 制吗？ 如何隔离用户之间数据？ 用户程序如何与其它程序和操作 系统隔离？ 系统备份要求？第36页第36页(10) 软件成本消耗与开发进度需求开发有要求时间表吗？软硬件投资有无限制？第37页第37页(11) 质量确保 系统可靠性要求？ 系统必须监测和隔离错误吗？ 要求系统平均犯错时间？ 犯错后，重启系统允许时间？ 系统改变如何反应到设计中？ 维护是否包括对系统改进？ 系统可移植性？第38页第38页3.3 分析建模所谓模型，就是为了理解事物而对事物做出一个抽象，是对事物一个无歧义书面描述。简朴地说，模型就是某一事物抽象表示方式。 通过软件需求分析建立起来模型能

14、够称之为分析模型或者需求模型。第39页第39页3.3 分析建模需求分析模型：数据字典数据模型功效模型行为模型第40页第40页功效模型 功效模型能够用数据流图(DFD)描述，因此又称为数据流模型。 下面是数据流图基本形式：3变换4变换1变换2变换外部实体外部实体外部实体外部实体数据文献输入数据中间数据输出数据第41页第41页学生1审查开发票2开领书单学生购书单发票领书单计算机售书系统数据流图无效书单各班学生用书表教材存量表功效模型-案例一第42页第42页 假定一家工厂采购部天天需要一张订货报表，报表按零件编号排序，表中列出所有需要再次订货零件。 对于每个需要再次订货零件应当勒出下列数据：零件编号

15、、名称、订货数量、当前价格、主要供应者、次要供应者。 零件入库或出库称为事务，通过放在仓库中CRT终端把事务汇报给订货系统。当某种零件库存量少于库存量临界值时就应当再次订货。功效模型-案例二第43页第43页 数据流图含有四种成份：源点和终点、处理、数据存储、数据流。 首先考虑数据源点和终点。从上面叙述可知：采购员是数据终点，而仓库管理员是数据源点。 然后考虑处理。必须有一个用于产生报表处理；事务后果是改变库存量，而任何改变数据操作都是处理，因此对事物加工是另一个处理。功效模型-案例二第44页第44页 最后，考虑数据流和数据存储。系统把订货报表送给采购部，订货报表是一个数据流；事物需要从仓库送到

16、系统中，显然事物是另一个数据流。 产生报表和处理事务这两个处理在时间上明显不匹配-每当发生一个事务时要马上处理它，而天天只产生一个订货报表。因此，订货报表数据应当有一个数据存储。 另外，尚有一些隐含数据：零件库存量、库存临界值等。功效模型-案例二第45页第45页功效模型-案例二源点/终点处理数据流数据存储采购员产生报表订货报表订货信息仓库管理员处理事务 零件编号 （见订货报表） 零件名称库存清单 订货数量 零件编号 当前价格 库存量 主要供应者 库存量临界值 次要供应者事务 零件编号 事务类型 数量第46页第46页功效模型-案例二第47页第47页功效模型-案例二第48页第48页功效模型-案例二

17、第49页第49页数据模型 包括有3种相关信息：（1）数据对象 数据对象是几乎所有必须被软件理解复合信息表示。它只封装数据，不包括作用于对象操作。（2）属性 属性定义了数据对象性质。（3）关系 数据对象彼此之间是相关联，也称为关系。第50页第50页数据模型 数据模型经常用“实体-关系图(ERD)” 来描述。 ERD包括3种基本元素，即实体、属性和关系。 通常，用矩形表示即数据对象，用圆角矩形或椭圆形表示实体属性，用菱形连接相关实体表示关系。 下图是一个简化教学管理ERD：第51页第51页性别职称姓名教工号姓名性别系学号年级课程号课程名学时学分课程教师学生教学数据模型-案例简化教学管理ERD第52

18、页第52页行为模型及案例行为模型惯用状态转换图（简称状态图）来描述，它又称为状态机模型。状态图中基本元素有事件、状态和行为等。系统状态机模型能够理解为在任一个时刻，系统处于有限也许状态中一个状态，当某一个激励（条件）到达时，它激发系统从一个状态转换到另一个新状态。 下面是电话系统状态图：第53页第53页闲置拨号音do:响拨号音超时do:响蜂鸣音存储信息do:播放信息接通中do:试接通振铃do:振铃拨号通话断线忙音do:响忙音挂断电话挂断电话拿起话筒超时无效号码有效号码超时数字数字占线已接通受话人回话受话人挂断电话信息播完第54页第54页数据字典 数据字典(Data Dictionary)用于描

19、述软件系统中使用或者产生每一个数据元素，是系统数据信息定义集合。 数据字典作用，就是对软件中每个数据要求一个定义条目，以保持数据在系统中一致性。 软件中数据，可分为三种情况： 只含一个数据数据项(或数据元素)； 由多个相关数据项构成数据流； 数据文献或数据库。第55页第55页数据流“发票”字典条目数据流名：发票别 名：购书发票组 成： 学号姓名书号单价数量总价书费累计备 注：数据字典-案例第56页第56页3.3 分析建模下面简介两种需求模型：结构化分析模型和面向对象分析模型分析模型描述工具DFD、DD和PSPEC CFD、CSPEC和STD E-R图 用例图对象-关系图：类、对象、构建等图对象

20、-行为图 ：状态、时序、协作、活动等图第57页第57页结构化分析模型数据对 加工象阐明 阐明 控制阐明(STD图)E-R图 DFD图CFD图DD数据模型功效模型行为模型第58页第58页面向对象分析模型属性、操作、协作者类对象 对象-关模型 系模型对象-行为模型使用实例功效模型行为模型数据模型（静态）（静态）（动态）第59页第59页分析模型描述工具结构化分析工具DFD、DD和PSPEC（加工阐明）基本构成 CFD、CSPEC （控制阐明）和STD 扩展E-R图 扩展（复杂数据结构能够使用）面向对象分析工具用例图，类对象图对象-关系图对象-行为图第60页第60页1. 数据流图（DFD）举例：飞机票

21、预订系统数据流图：第61页第61页1. 数据流图（DFD）描述系统逻辑模型信息在系统中流动和处理用途交流信息工具结构化分析和设计工具第62页第62页1. 数据流图（DFD）数据流图以图形方式反应系统 数据流程 由四种基本元素构成，代表符号和名称：加工名编号加工名编号文献名文献名数据流 加工、处理或变换数据文献或数据库数据原点或终点文献名实体名第63页第63页用户出版社验证订单汇总订单订单出版社 订单图书目录文献用户档案待处理订单文献正确订单一批订单出版社档案文献订货存根文献DFD图例子第64页第64页 画数据流图原则找出数据源点与终点把软件系统当作一个大加工，依据外部实体输出数据流和输入数据流

22、，划出系统输入和输出图，即顶层图（也称第一层数据流图）依据系统逻辑要求，从外部实体输出数据流出发，把顶层图中加工分解成若干个子加工，并用数据流把这些加工连接起来，此时系统内部图称为第二层图进行检查和修改按照上述环节，再从各加工出发，画出所需若干层子图（第三层、第四层.）第65页第65页 一家工厂采购部天天需要一张订货报表，报表按零件编号排序，表中列出所有需要再次订货零件。对于每个需要再次订货零件应当列出下述数据：零件编号，零件名称，定货数量，当前价格，主要供应者，次要供应者。零件入库或出库称为事务，通过放在仓库中CRT终端把事务汇报结订货系统。当某种零件库存数量少于库存量临界值时就应当再次订货

23、。 由文字描述画出数据流图（案例）第66页第66页采购员订货系统事务订货报表订货系统数据顶层流程图仓库保管员由文字描述画出数据流图（案例）第67页第67页会计处理原始数据账簿、报表会计信息系统数据顶层流程图会计信息系统数据流图（案例）第68页第68页 DFD能够用来表示一个系统或软件在任何层次上抽象。 较大型软件系统DFD分成多层(子图、父图概念),能够表示数据流和功效进一步细节。数据流图分层结构第69页第69页S2132.22.12.33.13.2顶层(1层)（不编号）2层3层第70页第70页领书单 进书告知 购书单 缺书单 DFD练习售书系统学生教材购销系统书库保管员教材购销系统-顶层数据流图第71页第71页领书单 进书告知 进书告知 购书单缺书单 1销售 2采购书库保管员学生F1教材存量表 F2缺书登记表 DFD练习售书系统教材购销系统-第二层数据流图第72页第72页DFD练习售书系统第73页第73页DFD练习售书系统教材购销系统第三层DFD-采购子系统第74页第74页实例 考务处理系统功效 (1)对考生送来报名单进行检查;(2)对合格报名单编好准考证号后将准考证送给考生，并将汇总后考生名单送给阅卷站;(3)对阅卷站送来成绩单进行检查，并依据考试中心制定合格原则审定合格者;(4)制作考生告知单(含成绩及合格/不合格标志)送给考生;(5