信息系统分析与开发技术（第3版）课件 第5、6章 信息系统的结构化设计、信息系统的面向对象分析与建模

第五章信息系统的结构化设计导言系统结构化设计

按照信息系统生命周期模型（方法），在系统系统分析建模基础上，开展系统设计。目录5.1系统结构化设计概述5.2总体设计5.3详细设计5.4结构化设计方法5.5结构化设计案例5.1系统结构化设计概述系统设计是在系统分析的基础上，根据系统分析阶段所提出的新系统逻辑模型，建立起新系统物理模型。具体地讲，就是根据新系统逻辑模型所提出的各项功能要求，结合组织的实际情况详细地设计出新系统处理流程和基本结构，并为系统实施阶段的各项工作准备好实施方案和必要的技术资料。系统的结构化设计一般包括总体设计和详细设计两部分。5.1系统结构化设计概述

5.1.1系统结构化设计的任务系统结构化设计可以分为总体设计和详细设计两个阶段。1．总体设计：又称概要设计，是指根据系统分析所得到的系统逻辑模型和需求说明书，导出系统的功能模块结构图，并确定合适的计算机处理方式和系统总体结构及系统配置。2．详细设计：是信息系统总体设计的深入，是指对总体设计中各具体的任务选择适当的技术手段和处理方法。5.1系统结构化设计概述

5.1.2系统结构化设计的原则①分解–协调原则。信息系统的目标和功能实现是由相互联系的各组成部分共同工作的结果，在处理中应根据系统总体要求协调各部分的关系。②模块化原则。结构化设计的基础是模块化，结构化方法规定了模块的分解–协调原则和技术，将整个系统分解成相对独立的若干模块，通过对模块的设计和模块之间关系的协调来实现系统的功能。③自顶向下原则。结构化方法强调在工作中贯彻执行“自顶向下”原则，先把握系统的总体目标和功能，再逐级分解，逐步细化。5.1系统结构化设计概述

5.1.2系统结构化设计的原则④信息隐蔽、抽象原则。上层模块只规定下层模块做什么和所属模块间的协调关系，但不规定如何做，以保证各模块的相对独立性和内部结构的合理性，使得模块与模块之间层次分明，易于理解、实施和维护。⑤一致性原则。保证系统设计过程中具有统一的规范、标准和文件模式等。⑥明确性原则。每个模块必须功能明确、接口明确、消除多重功能和无用接口。目录5.1系统结构化设计概述5.2总体设计5.3详细设计5.4结构化设计方法5.5结构化设计案例5.2总体设计总体设计是根据系统分析的要求和组织的实际情况，对新信息系统的总体结构形式和网络资源进行大致设计，是一种宏观的设计和规划。总体设计的主要任务包括系统体系架构设计、系统模块结构设计、系统物理配置方案设计、总体数据库设计。5.2总体设计

5.2.1系统体系架构设计系统体系架构表示了一个系统的逻辑结构，是一个高层次上的抽象，并不涉及具体的实现方式。在设计系统体系架构时，必须考虑系统的动态行为以及现有系统的兼容性、安全性、可靠性、扩展性和伸缩性等。系统体系架构设计的目的是通过科学的解析，将整个系统划分为不同的构件，并准确定义出构件之间的接口，设计一个清晰简单的体系结构。5.2总体设计

5.2.2系统模块结构设计总体设计阶段需要根据系统分析阶段得到的数据流程图和数据字典，进行系统模块结构设计。在详细设计阶段，要在模块结构设计的基础上，给出每个模块实现方法的细节，并对模块的输入、输出和处理过程进行详细描述，以便在系统实施阶段进行程序设计时可以把这个描述直接“翻译”成用某种程序设计语言书写的程序。系统设计在技术上相当有难度，为此需要有一定的设计方法和设计工具来指导。5.2总体设计

5.2.3系统物理配置方案设计系统物理配置方案设计是按照新系统的目标及功能要求，综合考虑环境和资源等实际情况，从系统目标出发，根据信息系统要求的不同处理方式，如批处理、联机输入批处理及分布式处理或混合式处理等方式，进行具体的计算机软/硬件系统及其网络系统的选择和配置，并提交一份详细的信息系统物理配置方案报告。5.2总体设计

5.2.3系统物理配置方案设计1．设计依据①系统的吞吐量。②系统的响应时间。③系统的可靠性。④系统的处理方式是集中式还是分布式。⑤地域范围。⑥数据管理方式。5.2总体设计

5.2.3系统物理配置方案设计2．计算机硬件选择计算机硬件的选择主要取决于数据处理方式和运行的软件系统。一般来说，如果数据的处理是集中式的，系统应用的主要目的是利用计算机的强大计算能力来解决问题，就可以采用主机–终端系统，以大型机或中小型机作为主机。如果数据的处理是分布式的，就采用网络或云化方式，更为灵活、经济。在计算机机型的选择上主要考虑应用软件对计算机处理能力的需求方面，主要包括：计算机内存、CPU、输入、输出和通信通道数目、显示方式、外接转储设备及其类型。5.2总体设计

5.2.3系统物理配置方案设计3．计算机网络系统设计的选择①网络计算模式。②网络拓扑结构。③网络的逻辑设计。④网络操作系统。5.2总体设计

5.2.3系统物理配置方案设计4．数据库管理系统的选择信息系统大多以数据库管理系统为基础，一个好的数据库管理系统对信息系统的应用有着举足轻重的重要影响。数据库管理系统的选择主要考虑数据库的性能、数据库管理系统的系统平台、数据库管理系统的安全保密性能和数据的类型。目前，市场上的数据库管理系统较多，流行的数据库管理系统有Oracle、Sybase、SQLServer、Informix等，其中Oracle、Sybase均是大型数据库管理系统，是开发大型信息系统的首选。Informix则适用于中型信息系统的开发。5.2总体设计

5.2.3系统物理配置方案设计5．应用软件的选择根据应用需求开发信息系统的方式最容易满足用户的特殊管理要求，但是成本较高。因此，商品化应用软件成了系统设计人员首选的应用软件。选择应用软件时应考虑如下三点。①软件是否能够满足用户的需求。②软件是否具有足够的灵活性。③软件是否能够获得长期又稳定的技术支持。5.2总体设计

5.2.4总体数据库设计1．数据的分类数据的分类可以按基础数据、中间数据、工作数据和暂存数据进行分类。基础数据是指整个系统的输入数据、输出数据、代码、各种工作和技术标准、规范以及主要子系统的共享数据；中间数据是指在数据处理中需要保存的中间结果；工作数据是指为提高某项处理功能的效率而事先加工好的数据；暂存数据是指处理过程中需存储、在处理过程结束后即可消除的数据。5.2总体设计

5.2.4总体数据库设计2．数据存储规模设计数据存储规模设计就是要在系统分析的基础上，合理地组织数据存储格式，选择合理的存储技术和设备对数据进行存储。需要考虑的主要因素包括：现有数据量的存储规模、未来数据量的增长趋势、数据类型的划分等。5.2总体设计

5.2.4总体数据库设计3．数据存储空间的分布设计数据存储空间的分布设计要与系统的物理环境配置协调一致。例如，在局域网环境中，可以将系统数据集中存储在分布式环境的中心机或服务器上，而把新的数据就近分别存储在各自应用部门的工作站上，以便更好地使用和管理数据。4．数据的安全性和完整性设计安全性保护是防止机密数据泄漏，组织无权者使用、改变或有意破坏数据。完整性保护是保护数据结构不受损害，保证数据的正确性、有效性和一致性。目录5.1系统结构化设计概述5.2总体设计5.3详细设计5.4结构化设计方法5.5结构化设计案例5.3详细设计详细设计的任务是在总体设计的指导下，对系统各组成部分进行细致、具体的物理设计，使总体设计阶段所做的各种决定具体化。详细设计阶段主要完成的工作有代码设计、数据库设计、输入/输出设计、人机交互设计、处理流程设计、安全保密设计和编制系统设计说明书。5.3详细设计

5.3.1代码设计1．代码设计原则①唯一性。一个代码必须代表唯一实体，禁止出现二义性。②可扩展性。代码的取值范围应留有余地，当增加实体或实体类别时，可以在原代码系统中扩充，避免重新设计代码。③直观性。代码设计必须以用户方便使用为前提。代码只有表意直观、逻辑性强、便于记忆，才受用户欢迎。④标准化。凡代码已有国际标准、国家标准或行业标准的，一律应采用标准编码，以加强系统通用性。⑤简单化。在满足系统需求的前提下，代码力求短小精悍，代码越长，输入产生的误码率越高。5.3详细设计

5.3.1代码设计2．代码分类①顺序码：用连续数字或升序排列的字母代表编码对象的代码。顺序码的优点是简短，易于追加新码；缺点是本身无逻辑含义，不代表任何信息特征，删除记录形成空码，不能用于插入记录。②层次码：将代码自左至右分成几段，依次代表编码对象的大类、中类、小类等属性。层次码的优点是分类明确，便于计算机分类处理，追加代码容易；缺点是分类属性较多时，代码很长。5.3详细设计

5.3.1代码设计2．代码分类③多面码。当编码对象有多种特性，在代码结构中为每个特性均规定一个位置时，即可形成多面码。④区间码。代码对象从规定号码起至规定号码止连续编号，每个代码区间代表一种类型的编码对象。例如，某学校职工编码：000～399为教师，400～499为管理人员，500～700为后勤服务人员。使用区间码时，每个区间应留有余量，便于追加记录。⑤助记码。助记码是一种易于联想实体的编码，如TV-C-52表示52英寸彩电。当编码对象种类繁多时，容易混乱。在实际代码设计中，经常将不同的编码方法混合使用。5.3详细设计

5.3.2数据库设计1．数据库设计概述数据库设计是信息系统开发和建设的核心技术。因此，数据库设计在信息系统的开发中占有非常重要的位置，数据库设计的好坏将直接影响整个系统的效率。数据库设计是指对于一个给定的应用环境，提供确定的最优数据模型、处理模式的逻辑设计，并确定数据库存取结构和存取方法的物理设计，建立起既能反映现实世界的信息及其联系，满足用户数据要求和加工要求，又能被某数据库管理系统接受并实现系统目标，有效存取数据的数据库。5.3详细设计

5.3.2数据库设计2．数据库设计步骤数据库设计不仅要进行用户需求分析，还包括概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计三个阶段。把数据库设计原理应用到信息系统开发中时，数据库设计的4个步骤与信息系统开发的各阶段相对应，且融为一体。5.3详细设计

5.3.2数据库设计2．数据库设计步骤1）数据库的用户需求分析用户需求分析是数据库设计的第一阶段。用户需求分析的任务是通过详细调查现实世界要处理的对象，充分了解原系统的工作概况，明确用户的各种需求，然后在此基础上确定新系统的功能。设计新系统时，必须充分考虑今后可能的扩充和改变，不能只按当前用户需求来设计数据库。5.3详细设计

5.3.2数据库设计2．数据库设计步骤2）数据库的概念结构设计概念结构设计的任务是对用户的需求进行综合、归纳和抽象，产生一个独立于数据库管理系统的概念数据模型。概念结构设计阶段使用的工具主要是E-R图（EntityRelationshipDiagram，实体–关系图）。E-R图的基本思想是，在构造一个给定的数据库管理系统接受的数据模型前建立一个过渡的数据模型。E-R模型面向现实世界，不必考虑给定的数据库管理系统的限制。5.3详细设计

5.3.2数据库设计2．数据库设计步骤3）数据库的逻辑结构设计逻辑结构设计的任务是将概念模型（如E-R模型）转换为某数据库管理系统支持的数据模型，再对转换后的模型进行描述并对其进行优化，最终产生一个优化的数据库模型，主要包括两步。第一步：把概念模型转换为关系模型，按一定的规则向数据模型转换。其方法是将E-R图中的每个实体都相应转换为一个关系。第二步：按照给定的数据库管理系统的要求，将上一步得到的数据模型进行修改和完善。转换后的数据模型往往要进行优化。5.3详细设计

5.3.2数据库设计2．数据库设计步骤4）数据库的物理结构设计物理结构设计是为逻辑结构选取最适合应用环境的物理结构，包括存储结构和存取方法，主要依赖于给定的计算机系统。在进行物理结构设计时，主要应考虑数据存储和数据处理方面的问题。数据存储确定数据库所需存储空间的大小，以尽量减少空间占用为原则。数据处理决定操作次数的多少，应尽量减少操作次数，使响应时间缩短，响应速度加快。5.3详细设计

5.3.2数据库设计3．E-R模型1）E-R图的设计E-R图是对于现实世界的实体、属性和实体间联系的图形化表示。E-R图包括实体、属性和联系三要素。实体在E-R图中用矩形框表示，框内为实体名。实体间的联系用菱形框表示，联系需被赋予名称。实体间联系的方式、实体和联系的所有属性在图上表示出来即局部E-R图。5.3详细设计

5.3.2数据库设计3．E-R模型1）E-R图的设计1∶1联系方式1∶n联系方式

m∶n联系方式5.3详细设计

5.3.2数据库设计3．E-R模型2）E-R图转换关系的一般原则①一对一联系转换原则。②一对多联系转换原则。③多对多联系转换原则。5.3详细设计

5.3.2数据库设计4．数据存储设计1）数据组织的规范化现代信息系统的数据处理一般采用关系数据库系统。2）整体关系结构的建立规范化以后的关系只描述了单个事物的属性或者关于全局的某方面的信息，事物之间的相互作用和联系则需要通过表之间的关联来实现。3）数据资源的分布和安全保密定义①数据资源的分布。②安全保密定义。5.3详细设计

5.3.3输入/输出设计1.输入设计1）输入设计的原则①最小量原则：在满足处理要求的前提下应使输入量尽量小，同一项数据内容不要重复输入。②及早检验原则：对输入数据的检验应尽量接近原始数据发生点，使错误能及时得到改正，避免错误在系统中不断扩散。③快速性原则。在网络环境下，一些数据的输入会传输到远程服务器上校验，如密码输入需要校验，此时要注意输入速度问题，要尽量提高系统对用户输入的反馈速度。5.3详细设计

5.3.3输入/输出设计1.输入设计2）输入设备的选择①键盘输入：目前最常用的一种输入方式。输入后通过屏幕显示确认，使用方便。但这种方式输入速度较慢，工作量大，且容易出错。键盘输入主要适合常规的、少量的数据输入。②光电设备输入：直接通过光电设备对实际数据进行采集，并且将其转换成计算机能够识别和接受的数据形式。③声音输入：通过语音识别系统，利用转换器和语音分析手段，与预先存入系统的语音特征参量进行对比，通过逻辑判断完成识别和辨认。5.3详细设计

5.3.3输入/输出设计1.输入设计3）输入格式的设计输入格式分为两种：一种是原始单据，另一种是人机界面。原始单据的设计原则如下：①便于填写。②便于归档。③单据的格式应能保证输入精度。人机界面的设计原则如下：①以通信功能作为界面设计的核心。②界面尽量保持始终一致。③界面应当能够提供帮助。④尽量减少用户操作。⑤输入画面尽可能接近实际。⑥提高容错能力。5.3详细设计

5.3.3输入/输出设计1.输出设计1）输出设计的内容①有关输出信息使用方面的内容，包括信息的使用者、使用目的、报告量、使用周期、有效期、保管方法、复写份数等。②输出信息的内容，包括输出项目、位数、数据形式（文字、数字）。③输出格式，如表格、图形或文件。④输出设备，如打印机、显示器、卡片输出机等。⑤输出介质，如输出到磁盘还是磁带上。5.3详细设计

5.3.3输入/输出设计1.输出设计2）输出报告①方便使用者。②考虑系统的硬件性能。③尽量利用原系统的输出格式，如需修改，应与有关部门协商，获得用户同意。④输出表格要考虑系统发展需要，如是否在输出表中留出位置，满足将来新增项目需要。⑤输出的格式要符合硬件能力，应试制输出样品，经用户同意后才能正式使用。⑥保持输出内容和格式的统一性，可以提高系统的规范化程度和编程效率。对于同一内容的输出，在显示器、打印机、文本文件和数据库文件上都应具有一致的形式。5.3详细设计

5.3.4人机交互设计交互设计过程的核心内容包括：①确立用户需求。②概念设计。③方案原型化。④设计评估。5.3详细设计

5.3.5处理流程设计处理流程设计是通过处理流程图描述信息在计算机存储介质之间的流动、转换和存储情况，以便为程序框图设计提供详细的输入、输出数据。由于不要求处理流程图提供详细的处理细节，它的设计可以粗略一些，也可以详细一些。一般，对应处理流程图中的一个处理可用一个程序实现。通过处理流程图，我们可以清楚地了解信息在处理时的传递和存储情况。处理流程设计可以通过HIPO图、程序流程图、问题分析图、盒图和过程设计语言来实现。任何一个程序开发人员即使没有参加过本系统的分析与设计工作，也能自如地编写出系统所需的程序模块。5.3详细设计

5.3.5处理流程设计1．HIPO图HIPO（HierarchyplusInput-Process-Output）图是IBM公司于20世纪70年代中期推出的一种描述系统结构和模块内部处理功能的工具，一般由一张总的层次化模块结构图和若干张具体模块内部展开的IPO（Input-Process-Output）图构成。模块名称

子系统名称

接口说明输入

输出

处理功能说明

调用关系调用模块

被调用模块

5.3详细设计

5.3.5处理流程设计2．程序流程图程序流程图（FlowChart，FC），又称程序框图，是使用最广泛的一种描述程序逻辑结构的工具。程序流程图包括三种基本成分：①处理步骤，矩形框表示；②判断，菱形框表示；③控制流，箭头表示。程序流程图的特点是清晰易懂，便于初学者掌握。5.3详细设计

5.3.5处理流程设计3．问题分析图问题分析图（ProblemAnalysisDiagram，PAD）由日立公司于1979年提出，是一种支持结构化程序设计的图形工具。问题分析图仅具有顺序、选择和循环三种结构，恰巧与结构化程序设计中的基本结构相对应。5.3详细设计

5.3.5处理流程设计4．NS图1983年，美国的I.Nassi和B.Sheiderman共同提出了一种不用GOTO语句、不需要流向线的结构化流程图，即NS图（又称为盒图）。5.3详细设计

5.3.5处理流程设计5．过程设计语言过程设计语言（ProcessDesignLanguage，PDL）是一种用于描述模块算法设计和处理细节的语言，用于开发人员之间进行比较精确的交流。它是一个笼统的名字，实际中有许多种过程设计语言。6．处理流程设计原则①模块间的接口要符合通信的要求；②考虑将来实现时所用计算机语言的特点；③考虑数据处理的特点；④估计计算机执行时间不能超出要求；⑤考虑程序运行所占的存储空间；⑥考虑程序调试跟踪的便利性；⑦估计编程和上机调试的工作量。5.3详细设计

5.3.6安全保密设计①数据的安全保密：对传输数据加密、数据库加密、数据存取控制、数据的完整性和系统密钥管理等方面进行设计。②系统的物理安全：对系统设备的场地和环境要求、防电磁辐射、数据记录媒体保护、网络安全、人身和设备安全、灾难性事件应急措施等方面进行设计。③系统的备份和恢复：对系统受到破坏后能及时恢复并继续运行进行设计。5.3详细设计

5.3.7编制系统设计说明书1．系统设计说明书的编写要求对系统设计说明书的编写要求是：全面、准确和清楚地阐明系统实施过程中具体应采取的手段、方法和技术，以及相应的环境要求。2．系统设计说明书的内容系统设计说明书内容包括：①功能模块结构图及每个模块的详细说明；②数据库设计说明；③计算机和网络系统配置说明；④代码设计说明；⑤用户界面设计说明；⑥计算机处理过程说明；⑦实施费用估计。目录5.1系统结构化设计概述5.2总体设计5.3详细设计5.4结构化设计方法5.5结构化设计案例5.4结构化设计方法

5.4.1自顶向下设计自顶向下设计的一般步骤是：把数据流图映射到系统模块结构，设计出模块结构的上层；基于数据流图逐步分解高层模块，设计中下层模块；对模块结构进行优化，得到更合理的功能结构；最后，描述模块接口的详细内容。1）将一个复杂的系统分解成一个多层次的模块化结构2）每个模块尽可能独立3）可用直观的工具来表达系统的结构5.4结构化设计方法

5.4.2模块化设计1．模块化概念模块化是一种将复杂系统分解成为更好的可管理模块的方式。模块可以通过在不同组件设定不同的功能，把整体分解成多个小的独立的、标准的、互相作用的组件，进而处理复杂、大型的系统。5.4结构化设计方法

5.4.2模块化设计1）模块所谓模块（module），是指可以分解、组合及更换的单元，是组成系统、易于处理的基本单位。在信息系统中，任何一个处理功能都可以看作一个模块。2）模块化结构化设计方法的基本思想是使系统模块化，即把一个系统自上而下逐步分解为若干彼此独立又有一定联系的模块。对于任何一个系统都可以按功能逐步由上向下，由抽象到具体，逐层将其分解为一个多层次的、具有相对独立功能的模块所组成的系统。5.4结构化设计方法

5.4.2模块化设计2．模块的聚合和耦合1）模块聚合（ModuleCohesion）模块聚合是用来衡量一个模块内部各组成部分之间整体统一性的指标，用于具体描述一个模块功能专一性的程度。简单地说，模块聚合的理想状态是只完成一件事情。模块聚合标志一个模块内部各元素彼此结合的紧密程度，主要表现在模块内部各元素为了执行某功能而结合在一起的程度。5.4结构化设计方法

5.4.2模块化设计2．模块的聚合和耦合2）模块耦合（ModuleCoupling）模块耦合是衡量一个模块与其他模块之间相互作用程度的指标。如果任意一个模块都能独立工作，那么它们彼此没有联系和依赖，模块耦合程度为零。但是，一个系统中的所有模块间不可能都没有联系。模块耦合强弱取决于模块间联系的形式及接口的复杂程度。模块间接口的复杂性越高，说明耦合的程度也越高。5.4结构化设计方法

5.4.2模块化设计3．模块划分的方法和原则1）模块划分方法系统分析阶段用结构化分析法得到用数据流程图等描述的系统逻辑模型，系统设计阶段的结构化设计法则以数据流程图为基础设计系统的模块结构图。下面介绍一种由数据流程图导出模块结构图的模块划分方法。（1）数据流程图的典型结构信息系统的数据流程图一般有两种典型结构：变换型结构和事务型结构。变换型结构是一种线状结构，可以明显地分为输入、主加工和输出三部分。5.4结构化设计方法

5.4.2模块化设计3．模块划分的方法和原则（2）变换分析方法变换型结构的数据流程图由输入、主加工和输出三部分组成。其中，主加工部分执行系统的主要处理功能，对输入数据实行变换，是系统的中心部分，也称为变换中心。（3）事务分析方法一般意义上，事务可以是指一个信号、一个事件或一组数据，它们在系统中能引起一组处理动作。在数据处理工作中，事务是指一组输入数据，可能属于若干类型的一种，输入系统的每种事务都需要采用一组特定的处理动作。5.4结构化设计方法

5.4.2模块化设计3．模块划分的方法和原则2）模块划分的原则系统模块结构图的设计实际上就是模块划分的过程，模块划分是否合理直接影响系统设计的质量，影响系统开发时间、开发成本、系统实施和维护的方便程度。（1）低耦合，高聚合原则（2）作用范围应在控制范围内（3）合理的模块扇入和扇出数（4）合适的模块大小5.4结构化设计方法

5.4.2模块化设计4．模块结构图结构化设计采用结构图描述系统的模块结构及模块间的联系。结构设计要解决的一个主要问题是把系统分解成一个个模块，并以结构图的形式表达出它们之间的内在联系。模块结构图主要有以下4个基本部分。①模块。②调用。③数据。④控制信息。5.4结构化设计方法

5.4.3流程重组设计1．流程重组的概念业务流程是指为完成一定的目标或任务而进行的一系列时间上承继的业务活动序列，是企业或组织运行的方式。在传统的企业管理中，组织或企业都已经形成了确定的流程和工作方式。而在信息技术条件下，由于信息的采集、处理、传递和使用的方式发生了变化，就要求改变原有流程中不适合计算机信息处理的工作方式，按现代信息处理的要求，重新组织业务运作过程，从事物发生的自然过程中寻找解决问题的方法。5.4结构化设计方法

5.4.3流程重组设计2．流程重组和设计的原则①以客户为中心，关注客户的需求和满意度，以客户价值为导向，提高企业的市场竞争力。②以业务流程为改造对象和中心，打破传统的职能型组织结构，建立全新的过程型组织结构，实现跨部门、跨区域、跨层级的协作和沟通。③以整体流程最优化为指导思想，重新设计业务流程的各项活动，强调流程各环节的活动，尽可能实现增值最大化，尽可能减少无效的或者非增值的活动。5.4结构化设计方法

5.4.3流程重组设计2．流程重组和设计的原则④以创新为动力，鼓励员工参与决策和创造性工作，激发员工的主动性和责任感，培养企业的学习能力和创新能力。⑤以技术为支撑，充分利用信息技术、制造技术等先进技术，实现技术上的功能集成和管理上的职能集成，提高工作流程的效率和质量。⑥以持续改进为目标，根据市场和技术的变化，不断对业务流程进行评估和优化，形成持续改进的文化和机制。5.4结构化设计方法

5.4.3流程重组设计3.流程重组的类型不同行业、不同性质的企业，流程重组的形式不可能完全相同。企业可根据竞争策略、业务处理的基本特征和所采用的信息技术的水平来选择实施不同类型的BPR。根据流程范围和重组特征，可将BPR分为以下3类。1）功能内的BPR2）功能间的BPR3）组织间的BPR5.4结构化设计方法

5.4.3流程重组设计4．流程重组设计的原则①以过程管理代替职能管理，取消不增值的管理环节。②以事前管理代替事后管理，减少不必要的审核、检查和控制等活动。③取消不必要的信息处理环节，消除冗余信息集。④以计算机协同处理为基础的并行过程取代串行和反馈控制管理过程。⑤用信息技术实现过程自动化，尽可能摒弃手工信息处理过程。目录5.1系统结构化设计概述5.2总体设计5.3详细设计5.4结构化设计方法5.5结构化设计案例5.5结构化设计案例

5.5.1系统功能结构设计5.5结构化设计案例

5.5.2数据库设计1.数据库总体结构本系统采用关系型数据库模式，因此数据库由若干个二维表（即数据文件）组成，数据文件遵循第三范式。本系统数据文件分两类：一类是基础数据表，主要存储系统运行过程中的基础数据，如物资字典、部门字典、人员字典、库位字典、科目字典、项目定额字典、材料分类字典等。另一类是业务数据表，主要存储系统运行过程中的动态业务数据，如物资卡片、收料单数据表、发料单数据表、物资调拨数据表、领料部门费用数据表等。5.5结构化设计案例

5.5.2数据库设计2.数据表设计每一个数据文件均有一张定义表，限于篇幅，只给出几个数据表的设计，如表5-2、表5-3、表5-4、表5-5所示。5.5结构化设计案例

5.5.2数据库设计2.数据表设计5.5结构化设计案例

5.5.2数据库设计2.数据表设计5.5结构化设计案例

5.5.3处理过程设计对结构图中的每一模块，都有一个模块的处理过程设计说明。写模块处理过程设计说明的依据是：该模块所对应的数据流程图中的处理逻辑，数据字典中的数据流和数据存储。在系统设计阶段中，数据库已经设计出来，数据字典中的一个数据存储可能被分解成若干个物理数据库文件，因此要按物理数据库文件来书写。模块说明书中的输入数据流，通常有这样几类：菜单选择项、原始单据、查询要求、数据文件；输出数据流通常有：屏幕显示、报表或图形、数据文件。表5-6至表5-9给出了收发料管理及其部分子模块的处理过程设计说明。5.5结构化设计案例

5.5.3处理过程设计5.5结构化设计案例

5.5.3处理过程设计5.5结构化设计案例

5.5.3处理过程设计5.5结构化设计案例

5.5.3处理过程设计5.5结构化设计案例

5.5.4数据的安全设计1．硬件系统方面采用RAID5磁盘阵列和热插拔硬盘，将数据交叉存放在磁盘阵列上，如果磁盘阵列的某一成员出现故障，可由其他部分予以恢复。此外，本系统采用磁带机作日常备份，要求管理员每周备份一次，最大程度地保护数据的安全。2．软件系统方面对数据库管理系统的访问账号和口令进行细致严格的权限设置，前端操作与后台数据相分离，系统管理员账号只有系统管理员才能使用。本章小结在信息系统的结构化设计中，总体设计的核心任务是完成系统体系架构设计和系统模块结构设计，而详细设计的任务是在系统总体设计的指导下，对系统各组成部分进行细致、具体的物理设计，使系统总体设计阶段所做的各种决定具体化。本章详细介绍了系统结构化设计的各步骤和方法，对系统结构化设计的流程进行了解释，最后通过一个具体的案例说明如何进行系统的结构化设计，使读者加深对本章的认识。本章小结本章系统介绍了结构化设计相关的概念、原理及方法，主要讨论了系统设计中总体设计和详细设计的主要任务，着重介绍了结构化设计原则以及自顶向下设计、模块化设计、流程重组与设计等结构化设计方法；模块化设计为重点方法，着重介绍了模块与模块化的概念及模块化的设计思想、模块的聚合与耦合相关概念和原理、模块划分的方法及原则。谢谢！第六章信息系统的面向对象分析与建模

导言系统面向对象分析与建模按照面向对象模型（方法），对系统需求进行分析，首先分析系统的业务，在业务需求的基础上，分析提取需求对象模型。目录6.1面向对象分析的基本概念6.2统一建模语言6.3面向对象分析6.4面向对象的UML分析建模6.5面向对象分析案例6.1面向对象分析的基本概念面向对象的思想源于20世纪70年代出现的面向对象的编程语言。

•面向对象的程序设计方法（Object-OrientedProgramming，OOP）

•面向对象分析

（Object-OrientedAnalysis，OOA）

•面向对象设计（Object-OrientedDesign，OOD）

面向对象不仅是一些具体的软件开发技术与策略，还是一整套关于如何看待软件系统与现实世界的关系，以什么观点来研究问题并进行求解，以及如何进行系统构造的软件方法学。6.1面向对象分析的基本概念

6.1.1

面向对象方法的基本概念从软件开发的角度来看面向对象方法是一种运用对象、类、继承、封装、聚合、消息传送、多态性等概念来构造系统的软件方法。１．对象在面向对象方法中，对象是一些属性及专用服务的封装体，它是问题域中一些事物的抽象。这些属性的值刻画了一个对象的状态；这些操作是对象的行为，通过它们改变对象的状态（即属性值）。

２.类在面向对象的软件技术中，类可以定义为由数据结构及相关操作所形成的集合，或所有相似对象的状态变量和行为构成的模板。类是对一组对象的抽象、归纳与概括，更确切地说，类是对一组具有相同数据成员和相同操作成员的对象的定义或说明。而每个对象都是某个类的一个具体实例。6.1面向对象分析的基本概念

6.1.1

面向对象基本概念个人账户NameIncomePaymentLimitationUsedLimitationGetBalance()Save()Pay()CarryForward()……类名属性操作张三的个人账户张三1800.00230.5050000.00680.00GetBalance()Save()Pay()CarryForward()……对象名属性操作6.1面向对象分析的基本概念

6.1.1

面向对象基本概念3.消息消息是为了实现某一功能而要求某个对象执行其中某个功能操作的规格说明。它一般含有下述信息：提供服务的对象标识、服务标识、输入信息和响应信息。4.方法方法对应于对象的能力，它是实现对象所具有的功能操作代码段，是响应消息的“方法”。在C++中，方法即是类中定义的成员函数，它只不过是该类对象所能执行的操作的算法实现。类中的方法一般可以分为：对外服务的方法、对内服务的方法、属性方法和对象控制方法。6.1面向对象分析的基本概念

6.1.1

面向对象基本概念5.继承继承是对象类之间的一种相关关系，指对象继承它所在类的结构、操作和约束，也指一个类继承另外一个类的结构、操作和约束。继承体现了一种共享机制。6.封装封装即将数据和行为隐藏在一个公共界面背后。它保证软件部件具有较好的模块性，它对于提高软件清晰度和可维护性，以及软件的分工有重要的意义。7.多态性多态性又叫多形性，指相同的操作（或函数，过程）可作用于多种类型的对象并获得不同的结果。6.1面向对象分析的基本概念

6.1.2

面向对象分析概念和优点1.面向对象分析的概念面向对象分析是在一个系统的开发过程中进行了系统业务调查以后，按照面向对象的思想来分析问题。

OOA与结构化分析有较大的区别。OOA所强调的是在系统调查资料的基础上，针对面向对象方法所需要的素材进行的归类分析和整理，而不是对管理业务现状和方法的分析。面向对象分析是直接将问题域中客观存在的事物或概念识别为对象，建立分析模型，用对象的属性和服务分别描述事物的静态特征和行为，并且保留问题域中事物之间关系的原貌。它的主要任务是决定“做什么”。6.1面向对象分析的基本概念

6.1.2

面向对象分析概念和优点2.面向对象分析的优点（1）有利于对问题域和系统责任的理解（2）有利于交流（3）适应需求的不断变化（4）更好地支持软件复用6.1面向对象分析的基本概念

6.1.3

面向对象分析的主要原则（1）抽象原则（2）封装原则（3）继承原则（4）分类原则（5）聚合原则（6）关联原则（7）消息通信原则（9）粒度控制原则（10）行为分析原则目录6.1面向对象分析的基本概念6.2统一建模语言6.3面向对象分析6.4面向对象的UML分析建模6.5面向对象分析案例6.2统一建模语言UML

6.2.1UML概述公认的面向对象建模语言出现于20世纪70年代中期Booch提出了面向对象软件工程的概念、Booch1993方法Rumbaugh等人提出了面向对象的建模技术(OMT)方法Jacobson于1994年提出了OOSE方法Coad/Yourdon方法（OOA/OOD）1995年10月，Booch和Rumbaugh发布了第一个公开版本统一方法UM0.8(UnifiedMethod)1996年，Booch、Rumbaugh和Jacobson发布了两个新的版本，即UML0.9和UML0.911996年成立了UML成员协会,发布UML1.0及UML1.1在1997年11月7日UML正式被OMG采纳作为业界标准6.2统一建模语言UML

6.2.1UML概述UML2.02004图4.2UML的发展历程OOSEUML1.3UML1.1FinalsubmissiontoOMG,Nov‘97FirstsubmissiontoOMG,Jan´97OMGAcceptance,Nov1997UML1.0UMLpartnersFall1998UML0.9Web-June´96OOPSLA´95UnifiedMethod0.8Booch

方法OMT其他方法公众反馈6.2统一建模语言UML

6.2.2UML内容UML的定义包括UML语义和UML表示法两个部分:1.UML语义描述基于UML的精确元模型定义。元模型为UML的所有元素在语法和语义上提供了简单、一致、通用的定义性说明，使开发者能在语义上取得一致，消除了因人而异的最佳表达方法所造成的影响。2.UML表示法定义UML符号的表示法，为开发者或开发工具使用这些图形符号和文本语法，为系统建模提供了标准。这些图形符号和文字所表达的是应用级的模型，在语义上它是UML元模型的实例。6.2统一建模语言UML

6.2.2UML内容UML的主要内容可以由五类图来表示：1.用例图

从用户角度描述系统功能，并指出各功能的操作者。2.静态图

包括类图、对象图和包图3.行为图包括状态图、活动图，描述系统动态模型和组成对象间的交互关系

4.交互图包括顺序图、合作图，描述对象间的交互关系

５.实现图

包括构件图、部署图6.2统一建模语言UML

6.2.3UML分析建模过程UML从不同角度描述待开发系统，为了更好地提供有效的交流方式，促进各方对需求的理解，将整个建模过程分为需求捕获、结构建模、行为建模、体系框架建模、模型检查5个阶段。目录6.1面向对象分析的基本概念6.2统一建模语言6.3面向对象分析6.4面向对象的UML分析建模6.5面向对象分析案例6.3面向对象分析软件开发的分析过程就是获取系统需求的过程，该过程是通过系统分析员与领域专家反复交流和多次修正，不断抽取和整理用户需求并建立问题域精确模型的过程。分析工作主要包括理解、表达和验证。面向对象分析的关键是识别问题域内的对象及其关系，最终建立起模型。6.3面向对象分析OOA的主要目标是利用面向对象的方法，站在对象的角度对所要研究的问题空间及系统进行深刻的理解，正确认识问题空间中的事务及其事务之间的关系，识别描述问题空间及系统所需的对象、类，定义对象及类的属性与服务，建立与问题空间相映射、相对应的系统对象模型。

OOA的系统模型包括三大部分：（1）基本模型（2）补充模型（3）系统的详细说明。

6.3.1

面向对象分析的系统模型6.3面向对象分析

6.3.1面向对象分析的系统模型1.基本模型

基本模型是以类图的形式来表达系统最重要的信息，类图由类、属性、服务、泛化－特化结构、整体－部分结构、实例连接和消息连接等主要成分所构成。模型信息可分为对象层、特征层和关系层。6.3面向对象分析

6.3.1

面向对象分析的系统模型1.基本模型6.3面向对象分析

6.3.1

面向对象分析的系统模型2.补充模型

补充模型是基本模型之外的用于帮助理解并延伸基本模型的模型，补充模型的组成部分:主题图是具有较强联系的类组织的集合体，它是对系统类图的进一步抽象，是较高层次上的系统视图。使用实例是对系统功能使用情况的文字描述，它描述系统的外实体与系统之间的信息交互关系。交互图是一个使用实例与完成相应功能的系统成分之间的对照图，它具体表明了使用实例中陈述的事件是由系统中的哪个服务来响应和完成，以及这个服务在执行过程中又进一步用到哪些其它对象中的服务。6.3面向对象分析

6.3.1

面向对象分析的系统模型2.补充模型用例名称借出图书参与者图书管理员（主要参与者），读者（次要参与者）假设图书馆是开架借阅，读者总是找到书后办理借书手续，因此，借书不需要验证库存，而且每本书都是可识别的。前置条件图书管理员已被识别和授权后置条件存储借书记录，更新库存数量，所借图书状态为出借主事件流1．图书管理员将读者借书卡提供给系统；2．系统验证读者身份和借书条件；3．图书管理员将读者所借图书输入系统；4．系统记录借书信息，并且修改图书的状态和此种书的可借数量；5．系统累加读者的借书数量；6．重复3-5，直到图书管理员确认全部图书登记完毕；7．系统打印借书清单，交易成功完成。备选事件流2a．非法读者

1．系统提示读者身份错误，用例结束2b．读者借书数已达限额

1．系统提示读者已达结束限额，用例结束2c．读者有过期未还书籍

1．系统提示读者应归还的书籍列表和到期日，用例结束5a．读者借书数已达限额

1．系统提示，并要求结束输入

2．图书管理员确认借书完成5b．读者有该书的预定记录

1.删除该书的预定信息6.3面向对象分析6.3.1面向对象分析的系统模型图书馆系统的用例图

6.3面向对象分析6.3.1面向对象分析的系统模型3.系统的详细说明详细说明是按照面向对象方法的要求格式对系统模型作出的进一步解释，它主要由类描述模板构成。

OOA的系统模型给出了对OOA分析结果的完整表达和精确描述。三部分关系：基本模型是描述表达OOA的核心，补充模型是对基本模型的必要补充和辅助说明，而详细说明则给出了系统模型中类、对象、属性和服务的详细定义与进一步解释。这三个部分组合起来，构成OOA分析文档的主要内容，也是OOA的主要工具，OOA就是根据这一框架来展开工作的。6.3面向对象分析

6.3.2

面向对象分析的过程在一个系统开发过程中进行了系统业务调查以后，就可以按照面向对象的思想来分析问题了。

OOA所强调的是在系统调查资料的基础上,针对OO方法所需要的素材进行归类分析和整理。

OOA强调如下基本观点：

(1)分析规格说明的总体框架贯穿结构化方法，如整体和局部，类和成员，对象和属性等；

(2)用消息进行用户和系统之间以及系统中实例之间的相互通讯；6.3面向对象分析

6.3.2

面向对象分析的过程OOA大致上遵循如下六个基本步骤(Coad与Yourdon方法)：

（1）标识问题域中的类和对象（2）标识结构（3）定义主题（4）定义属性（5）标识服务（6）汇集OOA的分析文档目录6.1面向对象分析的基本概念6.2统一建模语言6.3面向对象分析6.4面向对象的UML分析建模6.5面向对象分析案例6.4面向对象的UML分析建模

6.4.1

用例图用例(usecase)图来描述系统需求分析中的问题。其中用例是对用户所关心的事情的描述，而用例图则是从系统外部参与者(Actor)的角度理解系统的功能：它描述参与者与系统的交互，其参与者可以是一个用户，也可以是另一个系统。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.1

用例图

1.用例图的组成与表示用例图主要包含参与者、用例和用例间的关系。（1）参与者参与者是系统外部的一个实体，通过向系统输入或请求某些事件来触发系统的执行。参与者由参与用例时所担当的角色来表示，角色是与系统有交互作用的实体(人或其他系统等)，它在执行用例时与系统之间有信息的交流。参与者有三大类：系统用户、其他系统和一些可以运行的进程。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.1

用例图（2）用例用例是外部可见的系统功能单元，这些功能由系统单元所提供，并通过一系列系统单元与一个或多个参与者之间交换的消息所表达。用例是对一组动作序列的描述，系统执行这些动作会对特定的参与者产生可观测的、有价值的结果。用例的作用在于不揭示系统内部构造的前提下定义连贯的行为。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.1

用例图（3）用例间的关系用例除了与其参与者发生关联外，还可以具有系统中的多个关系，这些关系包括包含关系、扩展关系和泛化关系。

关联关系描述参与者与用例之间的关系，表示了参与者用例之间的通信。在UML中，关联关系使用箭头来表示。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.1

用例图包含关系描述了一个用例可以简单地包含其他用例具有的行为，并把它所包含的用例行为作为自身行为的一部分。包含关系6.4面向对象的UML分析建模

6.4.1

用例图扩展关系

扩展关系描述一个用例可以被定义为基础用例的增量扩展，它是把新的行为插入到已有用例中。基础用例的扩展增加了原有的语义，此时是基础用例而不是扩展用例被作为例子使用。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.1

用例图泛化关系

泛化关系表示一个用例可以被特别列举为一个或多个子用例，当父用例能被使用时，任何子用例也可以被使用。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.1

用例图

2.用例建模

用例模型是面向对象分析的关键输入，通过建立用例模型可以获取系统的需求，归纳系统所要实现的功能，使最终的软件系统能最大限度的符合用户的要求。

用例建模一般涉及3个主要步骤：（1）确定参与者（2）确定用例（3）确定用例和参与者之间的关系。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.1

用例图（1）确定参与者通过分析系统与外界的交互，考虑以下三个方面来解决。考虑使用系统的个人。①谁负责提供、使用或删除信息？②谁将使用该系统的主要功能？③谁对某个特定功能感兴趣？④在组织中的什么地方使用系统？⑤谁负责支持、维护和管理系统？考虑系统所连接的外部硬件设备。考虑与该系统交互的其他信息系统。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.1

用例图（2）确定用例

确定用例就是确定系统需求，通过用例名称可以表达系统要完成的工作。确定参与者解决了“谁来做”的问题，而确定用例则是解决“做什么”的问题。确定用例一般从分析系统的参与者开始，考虑每个参与者是如何使用系统的。系统分析者先从用例的名称开始，然后添加用例的细节信息，这些信息由简短的描述组成，最后形成完整的规格说明。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.1

用例图（3）确定参与者、用例之间的关系

主要是确定用例之间的关系以及参与者与用例之间的关系,确定用例之间的关系是确定用例之间是包含关系、扩展关系，还是泛化关系。如果要把一个用例中描述某项局部功能得动作组织到另外一个用例中，则建立它们之间的包含或扩展关系。如果不容易判断究竟是包含还是扩展关系，则优先使用包含关系。在基本用例的过程描述中需确切指出在哪个点以及什么条件下调用被包含用例或扩展用例。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.2

类图分析模型是利用UML的类图将现实系统环境中的事物或发生的事件进行可视化的表达，包括领域对象或概念类、类之间的关系以及类的属性等。1.类的表示类是对一组具有相同属性、操作、关系和语义的对象的描述，它定义了一组有着状态和行为的对象。在UML中，类用被划分为名称、属性和操作3个部分的矩形来表示。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.2

类图2.类之间的关系（1）关联关系

关联关系表示对象之间的结构关系，它指明一个事物的对象与另一个事物的对象之间的联系。关联体现的是对象实例之间的关系，而不表示两个分类之间的关系。关联的名称关联的角色6.4面向对象的UML分析建模

6.4.2

类图2.类之间的关系（2）依赖关系

依赖表示两个或多个模型元素之间语义上的关系。它表示对一个元素（提供者）的某些修改可能会影响或提供消息给其他元素（客户），即客户以某种形式依赖于提供者。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.2

类图2.类之间的关系（3）泛化关系

泛化关系是一种存在于一般元素和特殊元素之间的分类关系。泛化关系描述了“isakindof”的关系。例如卡车是汽车中的一种。泛化关系不仅用于类，还用于用例以及其他模型元素。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.2

类图2.类之间的关系（4）实现关系

实现是规格说明和其实现之间的关系，它将一种模型元素与另一种模型元素连接起来，比如类和接口。通常在两种情况下被使用：在接口与实现该接口的类之间；在用例以及实现该用例的协作之间。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.2

类图3.概念类在面向对象分析阶段，主要用概念类来分析类，概念类分为边界类、控制类和实体类3种类型，引入上述概念类是为了方便分析和设计人员确定系统中的类。（1）边界类边界类是描述系统与参与者之间交互的抽象要素。边界类只对系统与参与者之间交互的抽象建模，不表示交互的具体内容及交换界面的具体形式。边界类位于系统与外界的交界处，窗体、对话框、直接与外部设备交互的类等都是边界类的例子。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.2

类图3.概念类（2）实体类实体类是系统表示客观实体的抽象要素。实体类保存的是要放进持久存储体的信息。所谓持久存储体是指像数据库系统、文件系统等可以永久存储数据的介质。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.2

类图3.概念类

（3）控制类控制类是负责其他类工作的类。每个用例通常有一个控制类，控制用例中的事件发生顺序。控制类也可以在多个用例间共用。其他类并不向控制类发送消息，而是由控制类发出很多消息。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.3

顺序图顺序图描述对象之间的动态合作关系，着重体现对象间消息传递的时间顺序，适合于描述实时系统和复杂的脚本。顺序图是由对象、生命线、消息和激活4种元素组成。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.4

协作图协作图与顺序图一样都是用来描述对象间的交互关系，但协作图描述的是和对象结构相关的信息，侧重于研究对象间的合作，而时序图侧重于研究对象的活动顺序。协作图描述了两个方面：一方面是对交互作用的对象的静态结构的描述，包括相关对象的关系、属性和操作，被称为协作所提供的“上下文”；第二个方面是对为完成工作在对象间交换的消息的时间顺序的描述，被称为协作支持的“交互作用”。协作图包含了3个元素：对象、链和消息。6.4面向对象的UML分析建模

6.4.4

通信图6.4面向对象的UML分析建模

6.4.5

状态机图

状态图描述了一个特定对象的所有可能状态以及引起状态跃迁的事件。一个状态图包括一系列的状态以及状态之间的跃迁，状态图可用来模拟对象的按事件排序的行为。目录6.1面向对象分析的基本概念6.2统一建模语言6.3面向对象分析6.4面向对象的UML分析建模6.5面向对象分析案例6.5面向对象分析案例

6.5.1

案例概述

以图书管理系统作为实际案例，描述如何用UML和Rose建模工具在系统分析阶段为系统建模。运用面向对象的方法在分析阶段建模的主要步骤:需求分析主要用于获取用户需求，以用例图的方式表达用户的功能需求，并以文本方式来描述系统的其他一些非功能性需求。系统分析以需求分析为基础，分析系统中的主要类，画出每个类图，并确定类之间的关系。再用顺序图或协作图来描述系统的主要用例，最后形成系统分析的成果-分析模型，该模型作为一个从需求分析到设计模型的中间产品，主要从概念角度描述系统的结构和功能。6.5面向对象分析案例

6.5.2

需求分析系统需求一般分为三类：功能性需求、非功能性需求和可用性需求。1.功能需求描述图书借还的业务过程：系统要为