2章-软件需求工程

软件需求工程

SoftwareRequirementsEngineering2第二章软件需求求作为软软件生命命周期的的第一个个阶段，，其重要要性越来来越突出出，到20世纪80年代中期期，逐步步形成了了软件工程程的子领领域——需求工程程。90年代后，，需求工工程成为为软件界界研究的的重点之之一。从从1993年起，每每两年举举办一次次需求工工程国际际研讨会会（ISRE），1994年起，每每两年举举办一次次需求工工程国际际会议（（ICRE）。一些些关于需需求工程程的工作作小组相相继成立立，使需需求工程程的研究究得到了了迅速进进展。2.1软件需求求工程的的基本概概念对系统应应该提供供的服务务和所受受到的约约束进行行理解、、分析、、建立文文档、检检验的过过程——需求工程程1.什么是软软件需求求工程？？2.软件需求求工程的的任务是是什么？？3.需求工程程过程4.软件需求求分析方方法软件需求求的重要要性软件需求求无疑是是当前软软件工程程中的关关键问题题，没有需求求就没有有软件。美国于1995年开始始对全国国范围内内的8000个个软件项项目进行行跟踪调调查。分析失败败的原因因发现，，与需求求过程相相关的原原因占了了45%%，而其其中缺乏最终终用户的的参与以以及不完完整的需需求又是是两大首首要原因因，各占13%和12%。。未完成完成未实实施完成软件需求求的困难难软件需求求是软件件工程中中最复杂杂的过程程之一：：应用领域域的广泛泛性，它的实实施无疑疑与各个个应用行行业的特特征密切切相关。。非功能性性需求建建模技术术的缺乏乏及其与功功能性需需求有着着错综复复杂的联联系，大大大增加加了需求求工程的的复杂性性。沟通上的的困难，，由于系统统分析员员、需求求分析员员等各方方面人员员有不同同的着眼眼点和不不同的知知识背景景，给需需求工程程的实施施增加了了人为的的难度。。软件需需求用户需求系统需求功能需求非功能需求领域需求由客户管理员、用户等提出软件需求求的内容容一、软件件需求内内容功能需求求它是对系系统应该该提供的的服务、、功能以以及系统统在特定条条件下的的行为的的描述。。它与软软件系统统的类型、使用用系统的的用户等等相关，，有时需需要详细细描述系统的功功能、输输入/输出、异异常等，，有时还还需要申申明系统不不应该做做什么。。领域需求求是由软件件系统的的应用领领域所决决定的特特有的功功能需求，，或是对对功能的的约束。。非功能需求产品需求机构需求外部需求互操作需求道德需求立法需求性能需求空间需求交付需求实现需求标准需求隐私需求安全性需求可用性需求效率需求可靠性需求可移植性需求传统需求求分析在传统软软件工程程生命周周期中，，涉及需需求的阶阶段称作作需求分分析。一一般来说说，需求求分析的的作用是是：●定义软件件的范围围及必须须满足的的约束；；●确定软件件的功能能和性能能及与其其他系统统成分的的接口;●建立数据据模型、、功能模模型和行行为模型型；●最终提供供需求规规格说明明，并用用于作为为评估软软件质量的依依据。二、需求求工程的的活动需求工程程是系统统工程和和软件工工程的一一个交叉叉分支，，涉及到软件件系统的的目标、、软件系系统提供供的服务务、软件件系统的的约束和软软件系统统运行的的环境。。它还涉涉及这些些因素和和系统的的精确规格格说明以以及系统统进化之之间的关关系。它它也提供供现实需需求和软件件能力之之间的桥桥梁。需求工程程系统目标系统服务软件约束运行环境需求工程程的基本本活动包包括：●获取需求求；深入实际际，在充充分理解解用户需需求的基基础上，，获取系系统需求求。●需求分析与建建模；进行需求求建模型型、对模模型或原原型进行行分析。。●确认需求求；确保需求求说明准准确、完完整地表表达系统统的主要要特性。。●进化需求求。客户的的需要总总是不断断（连续续）增长长的，，进化需需求是必必要的。。一、需求获取取(requirementelicitation)是需求工工程的主主体。●缺乏领域域知识,应用领域域的问题题常常是是模糊的的、不精精确的；；●存在默认认的知识识,如难以描描述的常常识问题题；●存在多个个知识源源,且多知识识源之间间可能有有冲突；；●客户可能能的偏见见，如不能能提供或不想告告知你所需要要了解的的事情。。——非常困难难，主要要原因有有：需求获取取技术需求抽取取的方法法一般有有：1.面谈法重要而直直接，简简单的需求获取取技术。。2.问卷法调调查法是对面谈谈法的补补充。3.需求专题题讨论会会最有力的的需求获取取技术。。有利于于培培养高高效团队队。4.观察用户户的工作作流程适用于用用户无法法准确表表达需求求的情况况。5.原型化方方法6.基于用例例的方法法还有知识识工程方方法等如如：场记记分析法法、卡片片分类法法、分类类表格技技术和基基于模型型的知识识获取等等。面谈的对对象主要要有用户户和领域域专家：：1）面谈谈前的准准备要充充分；2）面谈谈后注意意认真分分析总结结；3）注意意掌握面面谈的人人际交流流技能。。需求获取取技术需求抽取取的方法法一般有有：1.面谈法重要而直直接，简简单的需求获取取技术。。2.问卷法调调查法是对面谈谈法的补补充。3.需求专题题讨论会会最有力的的需求获取取技术。。有利于于培培养高高效团队队。4.观察用户户的工作作流程适用于用用户无法法准确表表达需求求的情况况。5.原型化方方法6.基于用例例的方法法是从多个个用户中中收集需需求信息息的有效效方式，，一般般问卷设设计形式式：1）多项选选择问题题；2）评分问问题；；3）排序问问题。。需求获取取技术需求抽取取的方法法一般有有：1.面谈法重要而直直接，简简单的需求获取取技术。。2.问卷法调调查法是对面谈谈法的补补充。3.需求专题题讨论会会最有力的的需求获取取技术。。有利于于培培养高高效团队队。4.观察用户户的工作作流程适用于用用户无法法准确表表达需求求的情况况。5.原型化方方法6.基于用例例的方法法由开发方方和用户户方共同同召开,操作步骤骤：①开发发方根据据双方制制定的《需求调研研计划》召开相关关需求主主题沟通通会；②会后后开发方方整理出出《需求调研研记录》提交给用用户方确确认；③如果果此主题题还有未未明确的的问题则则再次沟沟通,否则开始始下一主主题；④所有有需求都都沟通清清楚后，，开发方方根据历历次《需求调研研记录》整理出《用户需求求说明书书》，提交给给用户方方确认签签字。因此系统统应该具具备以下下功能：：⑴基本本数据维维护功能能⑵基本本业务功功能⑶数据据库管理理功能⑷信息息查询功功能例1：有一个个大学图图书管理理系统，，该系统统除了一一般的图图书管理理功能外外，还能能够为学学生和教教工从其其他图书书馆借阅阅图书和和文献资资料提供供服务。。1.功能需求求⑴基本数数据维护护功能：：提供使用用者录入入，修改改并进行行维护基基本数据据的途径径。基本本数据包包括读者者的信息息、图书书资料的的相关信信息，可可以对这这些信息息进行修修改，更更新。⑵基本业业务功能能：读者借、、还书籍籍的登记记管理功功能，随随时根据据读者借借、还书书籍的情情况更新新数据库库系统，，如果书书籍已经经借出，，可以进进行预留留操作，，书籍的的编目、、入库、、更新等等操作。。⑶数据库库管理功功能：对所有图图书信息息及读者者信息进进行统一一管理维维护的功功能，对对书籍的的借还也也要进行行详细的的登记，，以便协协调整个个图书馆馆的运作作。⑷信息查查询功能能：提供对各各类信息息的查询询功能，，如对本本图书馆馆的用户户借书信信息，还还书的信信息，书书籍源信信息，预预留信息息等进行行查询，，对其他他图书馆馆的书籍籍、资料料源信息息的查询询功能。。2.非功能需需求①系统统安全性性需求：：为保证系系统安全全性，对对本图书书馆的各各项功能能进行分分级、分分权限操操作，对对各类用用户进行行确认。。对其它它图书馆馆借阅图图书和文文献资料料服务控控制访问问范围：：如限IP、限用户户等。②对系系统可用用性的需需求：为了方便便使用者者，要求求对所有有交互操操作提供供在线帮帮助功能能。③对系系统查询询速度的的需求：：要求系统统在20S之内响应应查询服服务请求求。④对系系统可靠靠性的需需求：要求系统统失败发发生率小小于1%。3.领域需求求例如：对对“大学学图书管管理系统统”，提提出一些些与图书书管理的的业务相相关的需需求：⑴图书书编目要要求按照照《中国图书书馆分类类法》进行；⑵由于于版权限限制，某某些文献献资料只只能在图图书馆规规定的阅阅览室阅阅读，并并限制复复制和打打印。第一条需需求是对对遵循我我国图书书管理的的规定，，执行对对图书的的分类管管理的标标准。而而第二条条需求则则是版权权法对图图书馆文文献资料料的保护护的需要要，描述述了对一一类文献献资料有有限制的的使用和和服务。。二、需求分析析与建模模需求分析析和模拟拟又包含含三个层层次的工工作。1、需求分分析2、需求建建模（分分为企业业建模、功能需需求建模和非功能能需求建模等）3、需求规格格说明—不同的描描述方式式。主要对收收集到的的需求进进行提炼炼、分析析和认真真审查，，确保所所有参加加人员取取得一致致共识。。找出错错误、遗遗漏和不不足，建建立完整整的分析析模型。。三、需求求的有效效性验证证(一)需需求验证证的重要要性１.由于需求求分析是是软件开开发的第第一阶段段，直接接影响后后面各阶阶段的开开发。２.需求的可可变性必必须进行行验证。。(二)需需求验验证的内内容1.有效性检检查—指功能需需求是否否符合用用户所提提出的需需求。2.一致性检检查—系统功能能描述及及约束是是否一致致。3.完备性检检查—是否包含含所有系系统用户户的需求求和约束。4.可检验性性检查—是否能设设计出一一组验证证方法。。四、需求求管理需求管理理贯穿需需求分析析全过程程，包括括:需求管理变更控制建议变更分析影响交流合并测量需求的稳定性版本控制定义需求文档版本确定单个需求文档版本需求跟踪定义与其他需求的链接定义与其他系统元素的链接需求状态跟踪定义需求状态跟踪所有需求状态四、需求求管理需求管理理的所有有活动中中，最重重要的是是——“需求变更更管理””，包括:问题分析析和变更更描述变更分析析和成本本计算变更实现现修正后的需求识别出的问题需求管理理过程需需要CASE(ComputerAidedSoftwareEngineering))工具支持持。1.传统的变变化管理理基本内容容包括软软件配置置、软件件基线和和变化审审查。2.新的管理理方法⑴软件家族族法。即软件件产品线线方法，，该方法法是源于于工业界界产品线线的概念念，关注注于一个个软件企企业如何何组织一一组具有有共性特特征的，，相似产产品的生生产，并并应用软软件复用用的相关关原理与与技术。。⑵多视点方方法。它可以以用于管管理不一一致性并并进行关关于变化化的推理理。是从从多个视视点出发发在软件件工具的的协助下下对需求求描述，，进行自自动需求求建模，，从而提提高需求求模型的的完整性性。需求变更更管理方方法需求工程程过程可行性研究需求导出和分析需求描述需求有效性验证可行性报告系统模型用户需求和系统需求需求文挡2.2需求分析析方法功能分解方法

将系统看作若干功能模块的集合，每个功能又可以分解为子功能,子功能还可继续分解,分解的结果即是系统的雏形。问题题1.需要人工工完成2.无法对描描述的准准确度进进行验证证。3.难以适应应需求的的变化。。问题空间功能子功能映射1．客房预预定系统统2．前台接接待系统统3．前台收收银系统统4．帐务系系统5．管家系系统6．电话系系统7．客历系系统8．合约系系统9．经理系系统10．总经理理系统11．密码管管理系统统12．报表系系统13．帐务报报表酒店管理理系统例：按照功能能分解为为以下子子系统：：2.2需求分析析方法结构化分析方法是一种以数据、数据的封闭性为基础，从问题空间到某种表示的映射方法,由数据流图(DFD图)表示。顾客出版社验证订单汇总订单订单出版社订单图书目录文件顾客档案待处理订单文件正确订单一批订单出版社档案文件订货存根文件2.2需求分析析方法面向对象的分析方法

面向对象的分析方法(OOA)的关键是识别问题域内的对象,分析它们之间的关系,并建立起三类模型:对象模型、动态模型和功能模型。信息建模法

是从数据的角度对现实世界建立系统的信息模型,基本工具是ER图。是由实体、属性和关系组成的网络图。E-实体，是一个或一组对象；R-关系，实体之间联系或交互作用。注意：信信息建模模与面向向对象分分析的区区别！2.2..1结构化分分析方法法分解：对于一个个复杂的的系统，，为了将将复杂性性降低到到可以掌掌握的程程度，可可以把大大问题分分解成若若干小问问题，然然后分别别解决（（如右图图）。一、SA法的基本本思想——“分解”和和“抽象象”。抽象：分解可以以分层进进行，即即先考虑虑问题最最本质的的属性，，暂把细细节略去去,以后再逐逐层添加加细节，，直至涉涉及到最最详细的的内容，，这种用用最本质质的属性性表示一一个系统统的方法法就是““抽象””。1.11.21.3x2132.12.22.31.11.3基本思想想与步骤骤三、SA法的描述述方法1、分层的的数据流流图(DFD图)2、数据词词典3、描述加加工逻辑辑的结构构化语言言、判定定表及判判定树二、SA法的步骤骤当前系统具体模型建立当前系统逻辑模型抽象目标系统逻辑模型建立完善的系统逻辑模型改进深入调查查研究分析用户户需求,,用DFD图描描述分析系统统需求,,用DFD图描描述修改完善善DFD图,增增添功能能三、数据流图图数据流图图（DataFlowDiagram，DFD）是描述系系统中数数据流程程的图形形工具，，它描述述了将系系统的逻逻辑输入入转换为为逻辑输输出所需需的加工工处理过过程。数据存储数据源点或终点加工加工名数据流数据流名文件名实体名箭头圆或椭圆单或双杠矩形框还有一些些辅助的的图例:一、数据据流图的的图符基本图形形符号：：TAB*CTAB*CTAB+CTAB+CTABC+TABC+*

与

+或互斥+X1321.11.21.41.32.12.21.1.11.1.22.1.32.1.22.1.12.2.22.2.32.2.1顶层中间间层层底层层先全局后后局部,先整体后后细节,先抽象后后具体.0图1图2图1.1图图2.1图图2.2图图分层DFD图图顾客出版社验证订单汇总订单订单出版社订单图书目录录文件顾客档案待处理订单文件正确订单一批订单出版社档档案文件件订货存根文件画图步骤骤：1、确定外外部实体体及输入入、输出出数据流流。2、确定分分解顶层层的加工工。3、确定使使用的文文件。4、用数据据流将各各部分连连接起来来，形成成数据封封闭。注意：标标注各加加工框及及数据流流名称。。例一图图书预定定系统（（顶层DFD图）软件需求求案例作业业分析、获获取并列列出““数字化化医院””的子系系统——医院病房房监护系系统的用户需需求、功功能需求求及非功功能需求求。一、问题题的描述述在医院的的病房里里，将病病症监视视器安置置在每个个病床，，对病人人进行监监护。监监视器将将病人的的病症信信号(组合)实时地传传送到中中央监护护系统进进行分析析处理。。在中心值值班室里里，值班班护士使使用中央央监护系系统对病病员的情情况进行行监控，，监护系系统实时时地将病病人的病病症信号号与标准准的病诊诊信号进进行比较较分析，，当病症症出现异异常时，，系统会会立即自自动报警警，并打打印病情情报告和和更新病病历。根据医生生的要求求随时打打印病人人的病情情报告，，系统还还定期自自动更新新病历。。医院病房房监护系系统例2：医院病病房监护护系统产生病情报告监视病情情更新病历历2.2..3实例：医医院病房房监护系系统请分析软软件系统需求!经过初步步的需求求分析，，得到系系统功能能要求：：1、监视病病员的病病症(血压、体体温、脉脉搏等)。2、定时更更新病历历。3、病情出出现异常常情况时时报警。。4、随机地地产生某某一病员员的病情情报告。。例2：医院病病房监护护系统产生病情报告监视病情情更新病历历2.2..3实例：医医院病房房监护系系统请分析软软件系统需求!1、监视视病员的的病症♦采集病症症信号(血压、体体温、脉脉搏等)。♦组合病症症信号。。♦将模拟病症信号号转换为为数字信信号（A-D转换）。。2、定时时更新病病历♦将病症信号号进行格格式化并并加入更更新日期期、时间间。♦更新病历历库中病病人的信信息。♦可人工设设定更新新病历的时时间间隔隔。3、病情情出现异异常情况况时报警警♦根据标准准病症信信号库中中的值，，判断是是否报警警。♦将报警信信号转换换为各种种模拟信信号（D-A转换）。。♦实时打印印病情报报告，立立即更新新病历。。4、随机机地产生生某一病病员的病病情报告告系统功能能需求—局部监视视—更新日志志—产生病情情报告非功能需需求1、监视器器与网络络的可靠性要要求，涉及人人的生命命安全。。2、效率需求求中对时间间、空间间的需求求，所采采集的病病症信号号数据量量大。3、互操作需需求—如要求监监视器采采样频率率可人工工调整等等。4、对病人人病历的的隐私的要要求。病员护士护士病员监护系统病员日志病症信号要求报告病症报告报警顶层医院病房房监护系系统分层层DFD图顶层确定定了系统统的范围围，其外外部实体体为病员员和护士士护士病员护士图2..14第一层：：病员护士护士中央监视病员日志病症信号要求报告病症报告报警局部监视生成报告病员极限更新日志病员数据格式化病员数据生理信号极限值1324日志数据日志数据医院病房房监护系系统顶层层DFD图紧急报告加工分解解的原则则自然性：概念上合合理、清清晰；均匀性：理想的的分解是是将一个个问题分分解成大大小均匀匀的几个个部分；；分解度：：一般每一一个加工工每次分分解最多多不要超超过７个个子加工工,分解应分分解到基基本加工工为止。。四、画画分层DFD图的基本本原则数据守恒恒与数据据封闭原原则数据守恒恒是指加加工的输输入输出出数据流流是否匹匹配，即即每一个个加工既既有输入入数据流流又有输输出数据据流。数据封闭闭是对整整个系统统而言。。合理使用用文件当文件作作为某些些加工之之间的交交界面时时，文件件必须画画出来，，一旦文文件作为为数据流流图中的的一个独独立成份份画出来来了，那那么他同同其他成成份之间间的联系系也应同同时表达达出来。。注意DFD图不是流流程图,不表示软软件的控控制流程程。四、画画分层DFD图的基本本原则子图与父父图的““平衡””父图中某某个加工工的输入入输出数数据流应应该同相相应的子子图的输输入输出出相同(相对应）），分层层数据流流图的这这种特点点称为子子图与父父图“平平衡”。。计算超过极限值否病员数据超过极限值报警开解信号产生报警信息病员极限格式化病员数据体温血压、体温、脉搏生理信号极限值时间脉搏血压日期时钟格式化病员数据3.13.23.33.4第二层：加工“中央监视”分解医院病房房监护系系统分层层DFD图图2...15第一层格式化病员数据生理信号极限值病员护士护士中央监视病员日志病症信号要求报告病症报告报警局部监视生成报告病员极限更新日志病员数据1324日志数据图2...16紧急报告告紧急报告分层数据据流图只只是表达达了系统统的“分分解”，，为了完完整地描描述这个个系统，，还需借借助“数据词典典”和“小说明”对图中中的每个个数据和和加工给给出解释释。对数据流流图中包包含的所所有元素素的定义义的集合合构成了了数据词词典。词词典中可可有以下下四种类类型的条条目：六、数数据词典典(DD))

数据流文件数据项加工A、数据流条条目给出某个个数据流流的定义义，通常常是列出出该数据流的的各组成成数据项项。例如：报报名单单＝姓名名＋单位位名＋年年龄＋性性别＋课课程名常用符号号：＝、、＋、［［｜］、、｛｝、、（）、、C、数据项条条目数据项条条目给出出某个数数据单项项的定义义，通常常是数据据项的值值类型，，允许的的取值范范围。B、文件件条目给出某个个文件的的定义，，同数据据流一样样，文件件的定义义通常是是列出文文件记录录的组成成数据流流例如某销销售系统统的订单单文件：：订单文件件＝订单单编号＋＋顾客名名称＋产产品名称称＋订货货数量＋＋交货日日期D.加工条目目加工类条条目就是是“加工工小说明明”。一一般应该该单独列列出。七、加加工说明明结构化语语言判定表判定树对DFD图中每一一个基本本加工都都必须有有一个小说明给出该加加工的精精确描述述。小说说明中应应精确地地描述加加工的激激发条件件、加工工逻辑、、优先级级、执行行频率和和出错处处理等。。加工逻逻辑是其其中最基基本的部部分，指指用户对对这个加加工的逻逻辑要求求。对基本加加工说明明有三种种描述方方式：结构化语语言是介介于自然然语言和和形式语语言之间间的一种种半形式式语言,是自然语语言的一一个受限限制的子子集。一般分为为两层结结构：外外层语法法较具体体，为控控制结构构（顺序序、选择择、循环环）,内层较灵灵活，表表达“做什么”。（一）结结构化化语言例如：外外层可为为以下结结构：1、顺序结结构2、选择结结构IF–THEN-ELSE;;CASE-OF-ENDCASE；3、循环结构构WHILE-DO;REPEAT-UNTIL判定表是是一种二二维的表表格，常常用于较较复杂的的组合条条件（与与结构化化语言比比较）。。

条件框条件条目操作框操作条目（二）判定表特点：可可处理较较复杂的的组合条条件，但但不易理理解.不易输入入计算机机。通常由四四部分组组成。条件框—条件定义义。操作框—操作的定定义。条件条目目—各条件的的取值及及组合。。操作条目目—在各条件件取值组组合下所所执行的的操作。例如:对商店每每天的营营业额所所收税率率营业额X（¥）1000≤X<50005000≤X<10000X≥10000税率5%8%10%例：一图图书销售售系统，，其中一一加工为为“优惠处理理”，条件是是：顾客客的营业业额大于于1000元，同时时必须信信誉好，，或者虽虽然信誉誉不好，，但是20年以上的的老主顾顾。1234>1000元Y

YYN信誉好YNN->20年-YN-优惠XX正常XX化简后

12345678

>1000元

Y

YYYNNNN信誉好YYNNYYNN>20年

YNYNYNYN优惠XXX正常XXXXXY-满足条件N-不满足条件X-选中判定的结论判定表应用举例例特点:描述一般般组合条条件较清清晰，易易理解。。不易输输入计算算机。营业额>1000元≤1000元正常处理好的支付信誉优惠处理坏的支付信誉>20年优惠处理<20年正常处理如上例（三）判判定树树2.2..2面向对象象的分析析方法(OOA)案例3网上拍拍卖卖系统统随着Internet技术的发发展和互互联网的的日益普普及,互联网用用户中约约1/4的用户使使用Internet进行互联联网通信信或经贸贸活动。。电子商商务总额额每年可可达到6万亿美元元。网上拍卖卖系统就就是一个个在互联联网上模模拟拍卖卖环境的的典型的的范例。。可实现现从展示示产品、、相互竞竞价到最最后产品品成交等等一系列列功能;用户可以以轻松实实现在线线商品的的拍卖和和竞标。。建立系统统的用例例模型（（USECASE）。系统需求求一、需求求获取采用“基于用用例的方方法”—识别和获取需求的首首选工具具。是从外部的的角度来来看系统统功能。。用例—表示一个个子系统统，或者者系统一一个独立立的功能能。“外部””—即是“角角色”或或者“执执行者””。描述方法：用例：角色：连接：用例系统需求求1.执行者—用户系统是通通过网络络提供给给商品的的销售者者和购买买者一个个交易平平台，因因此所有有上网用用户都是是本系统统的用户户，具体体又分为为商品购买买者和商品销售售者、系系