SE05面向数据流的分析方法.ppt

1、第五章 面向数据流的分析方法,软件工程,本章要点,数据流图与数据字典 实体关系图 基于数据流的分析方法,结构化分析方法,结构化开发方法（Structured Developing Method）是现有的软件开发方法中最成熟，应用最广泛的方法，主要特点是快速，自然和方便。 结构化方法总的指导思想自顶向下、逐步求精。它的基本原则是功能的分解与抽象。 结构化开发方法的组成 上世纪70年代初 结构化程序设计方法 SP法（Structured Program） 上世纪70年代中 结构化设计方法 SD法（Structured Design） 上世纪70年代末 结构化分析方法 SA法（Structured

2、Analysis） SA，SD，SP 法相互衔接，形成了一整套开发方法。若将SA，SD 法结合起来，又称为结构化分析与设计技术（SADT 技术）。,结构化的分析模型,结构化分析方法,核心 数据字典：描述软件工程项目的所有数据对象 中间层：实体-关系图、数据流图、状态-变迁图 实体-关系图 描述数据对象之间的关系 数据流图 功能建模的基础 系统或子系统对数据实施的变换、变换的功能 提供信息分析的信息 状态-变迁图 行为建模的基础 系统的行为模式（称“状态”）以及状态变迁的方式,结构化分析方法,最外层 数据对象描述、加工规格说明PSPEC、控制规格说明CSPEC 数据对象 表示实体-关系图中每个数

3、据对象的属性 加工规格说明PSPEC 描述数据流图的每个功能。 控制规格说明CSPEC 描述软件控制的附加信息,SA概述,分解：对于一个复杂的系统，为了将复杂性降低到可以掌握的程度，可以把大问题分解成若干小问题，然后分别解决（如右图）。,一、SA法的基本思想 结构化分析方法的基本思想是“分解”和“抽象”。,抽象：分解可以分层进行，即先考虑问题最本质的属性，暂把细节略去,以后再逐层添加细节，直至涉及到最详细的内容，这种用最本质的属性表示一个系统的方法就是“抽象”。,SA概述,1.建立当前系统的“具体模型”。,三、SA法的描述方法 1.分层的数据流图 2.数据词典 3.描述加工逻辑的结构化语言、判

4、定表及判定树,二、SA法的步骤,4、为了对目标系统做完整的描述，还需要考虑人机界面和其他一些问题。,3.建立目标系统的逻辑模型。,2.抽象出当前系统的逻辑模型。,DFD的例子,图书预定系统（顶层DFD图）,顾客,出版社,验证 订单,汇总 订单,订单,出版社 订单,图书目录文件,正确 订单,一批 订单,出版社档案文件,画图步骤 ： 1.确定外部实体及输入、输出数据流。 2.确定分解顶层的加工。 3.确定使用的文件。 4.用数据流将各部分连接起来，形成数据封闭。,注意：标注各加工框及数据流名称。,数据流图,数据流图（Data Flow Diagram，DFD）是描述系统中数据流程的图形工具，它标识

5、了一个系统的逻辑输入和逻辑输出，以及把逻辑输入转换为逻辑输出所需的加工处理。,还有一些辅助的图例:,一、数据流图的图符 四种基本图形符号：,画分层DFD的方法,“先全局后局部，先整体后细节，先抽象后具体” 通常可将这种分层的DFD图，分为顶层、中间层、底层。 具体步骤： 1.先确定系统范围，画出顶层的DFD图。 2.逐层分解顶层DFD图，获得若干中间层DFD图。 3.画出底层的DFD图。,顶层图说明了系统的边界，即系统的输入和输出数据流，顶层图只有一张。底层图由一些不能再分解的加工组成，这些加工都已足够简单，称为基本加工。在顶层和底层之间的是中间层。中间层的数据流图描述了某个加工的分解，而它的

6、组成部分又要进一步分解。 画各层DFD图时，“由外向内”。,分层DFD的实例,顶层,中 间 层,底 层,先全局后局部,先整体后细节,先抽象后具体.,0图,1图,2图,1.1图,2.1图,2.2图,医院病房监护系统,经过初步的需求分析，得到系统功能要求： 1、监视病员的病症（血压、体温、脉搏等）。 2、定时更新病历。 3、病员出现异常情况时报警。 4、随机地产生某一病员的病情报告。,监视病情,更新病历,医院病房监护系统,系统功能要求： 1、监视病员的病症（血压、体温、脉搏等） 2、定时更新病历 3、病员出现异常情况时报警。 4、随机地产生某一病员的病情报告。,第一层DFD,第二层：加工“中央监视

7、”分解,医院病房监护系统分层DFD图,实例：教材购销系统的数据流图,人工销售教材的系统流程图,实例：教材购销系统的数据流图,学 生,教材 购销 系统,保 管员,外部实体,外部实体,实例：教材购销系统的数据流图,教材销售子系统,1.3 登记并开 领书单,1.2 开发票,1.1 审查 有效性,1.4 登记 缺书,1.5 补售 教材,采 购,学 生,学 生,暂缺书单,补售 书单,第 3 层,F1 书号 单价 数量,外部 项,实例：教材购销系统的数据流图,采购 子系统,第 2 层,缺书单,2.3 修改教材库 存和待 购量,销 售,2.1 按书号汇 总缺书,2.2 按出版社统 计缺书,保 管员,分层数据

8、流图的优点,便于实现采用逐步细化的扩展方法，可避免一次引入过多的细节，有利于控制问题的复杂度。 直观 一目了然 便于使用用一组图代替一张总图，方便用户及软件开发人员阅读。,数据流程图的绘制方法,（1）由外向内，先外部后内部，先粗后细； （2）由顶向下，先父图后子图； （3）由左向右，从输入到处理到输出； （4）由主到次，先处理一般情况，再处理特例、出错等特殊情况； （5）合理命名，唯一标识，反映层次，例如P5表示第5个子系统的处理逻辑；P3.5表示第一层第3个处理中对应的第二层第5个处理逻辑； （6）父子图平衡（一致），下面将详细介绍； （7）以层次不超过4 ，每层处理不超过7为宜，最终画到功

9、能模块处理逻辑和数据库设计； （8）尽量避免数据流的线条交叉。,画分层DFD图的基本原则,数据守恒与数据流封闭原则 所谓数据守恒是指加工的输入/输出数据流是否匹配，即每一个加工既有输入数据流又有输出数据流。或者说一个加工至少有一个输入数据流，一个输出数据流。 数据封闭是对整个系统而言。 加工分解的原则 自然性：概念上合理、清晰； 均匀性：理想的分解是将一个问题分解成大小均匀的几个部分； 分解度：一般每一个加工每次分解最多不要超过个子加工，分解应分解到基本加工为止。 每一个加工每次可分为2-4个子加工，最多不得超过7个。,画分层DFD图的基本原则,子图与父图的“平衡”数据、功能完备性父图中某个加

10、工的输入输出数据流应该同相应的子图的输入输出相同(相对应），分层数据流图的这种特点称为子图与父图“平衡”。,画分层DFD图的基本原则,遵守加工编号规则顶层加工不编号。第二层的加工编号为1,2,3,n号。第三层编号为1.1,1.2,1.3n.1,n.2等，依此类推。 区分局部文件和局部外部项,局部 外部项,局部 文件,分层DFD的改进,DFD图必须经过反复修改，才能获得最终的目标系统的逻辑模型（目标系统的DFD图）。可从以下方面考虑DFD图的改进： 1.检查数据流的正确性 数据守恒 子图、父图的平衡 文件使用是否合理。特别注意输入/出文件的数据流。 2.改进DFD图的易理解性 简化加工之间的联系

11、（加工间的数据流越少，独立性越强，易理解性越好）。 改进分解的均匀性。 适当命名（各成分名称无二义性，准确、具体）。,数据字典（Data Dictionary, DD）,内容提示 数据字典的内容 定义数据的方法 数据字典的用途 数据字典的实现,数据字典,数据字典是数据流图中所有元素定义的集合。是在数据流程图的基础上，进一步定义和描述数据流处理过程，外部实体及数据存储（数据库）的详细逻辑内容的工具。数据流程图加上数据字典就是一套完整的逻辑设计。 数据字典的作用 在软件分析和设计过程中为人们提供有关数据的描述信息。 通常，我们把数据字典和数据流图结合使用。它们共同构成了系统的逻辑模型： 没有数据字

12、典，数据流图就不严格； 没有数据流图的数据字典难以发挥其作用。,数据字典的内容,数据字典对数据流图中出现的所有元素给出定义 数据流的名称，由哪些数据项组成（数据项是数据的最小组成单位，不可再分），数据流的来源与去处，流通量（产生频率：多长时间传送多少次）及高峰流通量。 数据存储（数据库）的名称与结构，流入与流出的数据流名称； 处理逻辑的名称、编号、主要功能，流入与流出的数据流名称； 数据项的名称、编号、类型、长度、取值范围 外部实体名称，流入与流出的数据流名称,数据字典的内容,数据字典的每一个词条一般包含下列具体内容： 一般信息名字、描述等； 定义数据类型、长度、结构等； 使用特点值的范围、使

13、用频率、使用方式等； 控制信息来源、用户、调用程序、权限等； 分组信息所在位置、从属结构等。 数据字典与数据流图密切配合，能清楚、无二义性地表达数据处理的要求,数据字典定义的符号,=,被定义为,+,与, ,x=a+b，则表示 x 由 a 和 b 组成,x=a,b，则表示 x 由 a 或由 b 组成, ,或,重复,x=a，则表示 x 由 0个或多个 a 组成,( ),可选,表示在两个 * 之间的内容为词条的注释,m n,重复,x=3a8，则表示x中至少出现3次a ,最多出现8次,*,注释符,x=(a)，则表示 a 在 x 中出现, 也可不出现,数据字典举例数据流词条,数据流名： 说明：简要介绍作

14、用即它产生的原因和结果。 数据流来源：即该数据流来自何方。 数据流去向：去向何处。 数据流组成：数据结构。 每个数据量流通量：数据量、流通量。,数据字典举例数据项,数据项名: 类型:数字（离散值、连续值），文字（编码类型） 长度: 取值范围: 相关的数据元素及数据结构,数据字典举例数据文件,数据文件名： 简述：存放的是什么数据。 输入数据: 输出数据: 数据文件组成:数据结构。 存储方式:顺序，直接，关键码。 存取频率: ,数据字典举例加工逻辑,加工名: 加工编号:反映该加工的层次 简要描述:加工逻辑及功能简述 输入数据流: 取值范围: 相关的数据元素及数据结构 ,数据字典举例外部实体,名称：

15、外部实体名 简要描述:什么外部实体 有关数据流: 数目:,数据字典的实现,人工方法将每一字典中的词条写在一张卡片上，由专人管理和维护 自动方法利用 “字典管理程序”在计算机中对字典进行管理和维护。,加工说明(Process Specification),加工说明：对 DFD 中每个加工给予说明。它是从系统功能的角度对 DFD 作出了注解，与 DD 一样是DFD 必不可缺少的辅助资料。,加工说明,加工说明组成,加工说明 描述工具,描述把输入数据流变 换为输出数据流的加工过程，是加工说明的主体。,加工说明,-学生购买教材的 逻辑模型,加工说明,自然语言+结构化形式,结构化语言,加工说明,例1: 请

16、写出下列在 DFD 图中给出的 “统计晚婚职工” 的加工说明,Count Late -Marriage Employees,Late-Marriage -Count Request,职工名册文件,Late-Marriage-List =List-Count+Name-List,Name-List=Name,加工说明,Count Late-Marriage Employees Policy For each Late-Marriage-Count request: Repeat the following; Access the staffs-Record. If status is singl

17、e, If sex is male and Age is over 30 or sex is female and Age is over 26 Write Name to Name-List. Increment List-Count. Until there are no more Staff-Records. Combine List-Count and Name-List. Write Up Late-Marriage-List.,加工说明,-学生购买教材的 系统逻辑模型,例2: 请为下列DFD中的“审查并开发票”加工点写加工说明,加工说明,把学生学号和姓名写到发票上 按购书单上学生的

18、年级和系、专业与班号 检索“各班学生用书表”文件，获得该生当年的书单 对 购书单上的每一书号 如果 书单上无此书号 则 把书号写到出错通知单上 否则 按书号检索 “教材存量表”文件， 从而获得该书的单价与库存量 如果 库存量 购书单的数量 则 将书号写到出错通知单上 否则 将书号、单价、数量、总价等项写入到发票上； 更新存书量，并写回“教材存量表” 文件； 累计书费合计 把书费合计写到发票上,对每张购书单,条件复杂嵌套层次多，则可理解性差,加工说明,分房加工逻辑,判断表,1、一般职工婚后5年可参加分房 2、中级以上职称的职工婚后3年 可参加分房 3、符合正常分房条件的职工， 若再符合晚婚条件可

19、优先分房,加工说明,判定树,判断树,实体-关系图,需求分析的重要任务是，对复杂的数据及数据关系进行分析、建模。 实体关系图是数据模型的基础，它描述数据对象、属性及其关系。 本节主要内容 数据对象、属性与关系 实体-关系图,数据对象、属性与关系,数据对象 现实世界具有不同特征和属性的实体或事务的标识，计算机软件描述并处理的一组信息。如事件、行为、角色、组织、地点、结构等。 数据对象只封装了数据，没有包含作用于这些数据上的操作。 数据对象由其属性刻画。,数据对象的属性,属性用“标识符、符号串和值”标识，描述数据对象的性质。包括： (1)命名：标识数据对象 (2)描述：描述数据对象的性质 (3)引用

20、：建立数据对象之间的联系 数据对象的属性是原子数据项，不包含内部数据结构。 数据对象的任何属性有且仅有一个属性值。 现实世界的实体具有许多属性，分析人员只能考虑与应用问题有关的属性。,数据对象描述,例：汽车销售管理问题的数据对象描述表。 汽车属性：制造商、型号、标识码、车体类型、颜色、买主,数据对象、属性与关系,问题的数据对象与其它数据对象存在各种形式的关联。 数据模型研究，数据对象、数据对象的属性、数据对象之间的关系。 基于数据的对象、属性与关系构成应用问题数据模型的基本要素。,例：汽车销售问题的数据对象、属性与关系 数据对象 数据对象 关系 制造商 汽车 生产 购车用户 汽车 购买,实体关系图,一个X与一个Y相关联,一个X与一个或多个Y相关联,一个X与零个或一个Y相关联,一个X与零个, 一个或多个Y相关联,一个X与一个Y或Z相关联,