软件工程电子教案大同大学(3)名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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成软件计划基础上进行，软件计划安排到第十二章讲。,3.1,需求分析任务与步骤,3.2,需求获取惯用方法,3.3,分析建模,3.4,软件需求说明,3.5,结构化分析方法,3.6,面向对象分析方法,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到达总工作量4050，说明软件开发前期活动多么主要。当然这也包含分阶段开发原型开销。大家熟悉编码工作只占全部工作量1020，而软件测试和调试工作量占到总工作量3040，,甚至50%。,第2页,3.1,需求分析任务与步骤,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，是经过系统分析员与用户一起约定，清楚、准确、详细地描述软件产品必须含有功效、性能、运行规格等要求。软件需求分析阶段目标是澄清用户要求，并把双方共同了解明确地表示成一份书面文档,软件需求规格说明书。,第3页,3.1,需求分析任务与步骤,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。,其实现模型以下列图所表示,：,第4页,系统实现模型,目标系统,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,1.,分析建模,导出目标系统逻辑模型例子：,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,学生购置教材物理模型,购书,申请,购书,证实,购书发票,领书单,书,第6页,导出目标系统逻辑模型例子,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,学生购置教材逻辑模型,第7页,导出目标系统逻辑模型例子,把旧系统逻辑模型转换为目标系统逻辑模型,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,导出目标系统逻辑模型例子,改进（优化）目标系统逻辑模型,学,生,审查并,开发票,开,领书单,学,生,购书单,发票,领书单,改进了计算机售书系统模型,无效书单,第9页,分析阶段中惯用模型（逻辑模型）,数据流图（,DFD,）,实体,联络图（,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,3.1,需求分析任务与步骤,2.编写软件需求规格说明,：,主要包含描述目标系统概貌、功效要求、性能要求、运行要求和未来可能提出要求。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组成部分。另外，该份文档还应包含用户需求与系统功效之间关系、设计约束等等文字描述。,软件需求规格说明是需求分析阶段最终结果。,第11页,3.1,需求分析任务与步骤,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标系统描述,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,编写需求说明应做到,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,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。问题包括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，并使电梯抵达对应楼层。当电梯抵达对应楼层时按钮灯熄灭,。,第13页,（,2,）除了底层和顶层外，每层都有两个按钮，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。电梯抵达指定楼层后按钮灯熄灭，然后要么朝期望方向移动，要么请求等候。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该使两个请求等候时间最小。,案例分析,第14页,（,3,）当一个电梯没有服务请求时，应该停留在最终目标地，关上电梯门，并等候后面请求。,（,4,）楼层上全部电梯请求必须最终得到服务，而且所以楼层含有相同优先权。,（,5,）电梯内全部楼层请求必须最终得到服务，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，然后强制电梯“停顿服务”。每一个电梯有一个取消其“停顿服务”状态机制。,案例分析,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,需求分析步骤,需求分析步骤,1.,需求获取,目标：,清楚地了解所要处理问题；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：软件需求说明书,4.,需求验证,改进需求说明完整性，确保他可作为软件设计和系统验收依据。,第17页,3.2,需求获取惯用方法,联合分析小组,用户代表、领域教授和系统分析员,客户访谈,充分准备，寻找共同语言,循循序渐进、逐步迫近,采取情景分析技术 （比如制订一个减肥计划软件）,采取简易规格说明技术（用户主动参加，不要区分“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,（采取软件原型）,第18页,调研问卷,部分名称、人员数量和结构,部分发展或改变简单介绍,部分主要任务,业务处理流程,业务处理过程中包括哪些专业领域知识,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,部门各岗位职责,部门接收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？高峰时间是什么？时间策略？,现有哪些设备要继续使用？,调研问卷,第20页,对产品运行环境有要求吗？,对界面格调和操作方式有要求吗？,在系统运行过程中允许停机吗？,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行日志吗？,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,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,需求获取三大挑战,问题空间了解,人与人之间通信,需求不停改变,第23页,某出版社系统调查表,编号,提出问题,1,您在哪个部门工作？,2,出版业务流程是什么？,3,您每日都处理那些文件、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，减轻工作强度可采取哪些方法？,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,您部门采取计算机管理工作情况怎样？,9,怎样改进业务流程使之更合理？,10,哪些问题是当前传统手工方法根本无法处理？,11,出版社计算机管理信息系统需要处理什么问题？,第25页,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（技术需求）,:,定义了系统工作时特征,（描述操作环境和性能目标）,第26页,2.,两类需求包含内容,(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,(1),功效需求,系统做什么？,系统何时做什么？,系统何时及怎样修改或升级？,第28页,(2),性能需求,软件开发技术性指标,比如：,存放容量限制,执行速度、对应时间,吞吐量,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,(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？,对数据存放介质有要求吗？,第31页,(5),用户或人原因,用户类型？,各种用户熟练程度？,需受何种训练？,用户了解、使用系统难度？,用户错误操作系统可能性？,第32页,(6),文档需求,需哪些文档？,文档针对哪些读者,？,第33页,(7),数据需求,输入、输出数据格式？,接收、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,(8),资源需求,软件运行时所需数据、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,(9),安全保密要求,需对访问系统或系统信息加以控,制吗？,怎样隔离用户之间数据？,用户程序怎样与其它程序和操作系统隔离？,系统备份要求？,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？,软硬件投资有没有限制,？,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？,系统改变怎样反应到设计中？,维护是否包含对系统改进？,系统可移植性？,第38页,3.3,分析建模,所谓,模型,，就是为了了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。简单地说，,模型就是某一事物抽象表示方式,。,经过软件需求分析建立起来模型能够称之为,分析模型,或者,需求模型,。,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,功效模型,功效模型能够用数据流图(DFD)描述，所以又称为,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,数据文件,输入数据,中间数据,输出数据,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,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，表中列出全部需要再次订货零件。,对于每个需要再次订货零件应该勒出以下数据：零件编号、名称、订货数量、当前价格、主要供给者、次要供给者。,零件入库或出库称为事务，经过放在仓库中,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该再次订货。,功效模型-案例二,第43页,数据流图含有四种成份：源点和终点、处理、数据存放、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，所以对事物加工是另一个处理。,功效模型-案例二,第44页,最终，考虑数据流和数据存放。,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显著不匹配,-,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。所以，订货报表数据应该有一个数据存放。,另外，还有一些隐含数据：,零件库存量、库存临界值等。,功效模型-案例二,第45页,功效模型-案例二,源点,/,终点,处理,数据流,数据存放,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,主要供给者,库存量临界值,次要供给者,事务,零件编号,事务类型,数量,第46页,功效模型-案例二,第47页,功效模型-案例二,第48页,功效模型案例二,第49页,数据模型,包含有3种相关信息：,（1）,数据对象,数据对象是几乎全部必须被软件了解,复合信息,表示。它只封装数据，不包含作用于对象操作。,（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,数据模型,数据模型经常用“实体-关系图(ERD)”来描述。,ERD包含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。,下列图是一个简化教学管理ERD：,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,课时,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,能够了解为在任一个时刻，系统处于有限可能状态中一个状态，当,某一个激励（条件）,抵达时，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,闲置,拨号音,do:响拨号音,超时,do:响蜂鸣音,存放信息,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,数据字典,数据字典,(Data Dictionary)用于描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)；,由多个相关数据项组成,数据流,；,数据文件或数据库,。,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,3.3,分析建模,下面介绍两种需求模型：,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,-,行为图：,状态、时序、协作、活动等图,第57页,结构化分析模型,数据对 加工,象说明 说明,控制说明,(,STD图,),E-R图 DFD图,CF,D图,DD,数据模型,功效模型,行为模型,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,分析模型描述工具,结构化分析工具,DFD,、,DD,和,PSPEC,（加工说明）,基本组成,CFD,、,CSPEC,（控制说明）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,1.,数据流图（,DFD,）,举例：,飞机票预订系统数据流图,：,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,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,基本元素组成，代表符号和名称：,加工名,编号,加工名,编号,文件名,文件名,数据流,加工、,处理或变换,数据文件或数据库,数据原点或终点,文件名,实体名,第63页,用户,出版社,验证,订单,汇总,订单,订单,出版社,订单,图书目录文件,用户档案,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,DFD图例子,第64页,画数据流图标准,找出数据源点与终点,把软件系统看成一个大加工，依据外部实体输出数据流和输入数据流，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,进行检验和修改,按照上述步骤再从各加工出发，画出所需,若干层,子图,（第三层、第四层.）,第65页,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，表中列出全部需要再次订货零件。对于每个需要再次订货零件应该列出下述数据：零件编号，零件名称，定货数量，当前价格，主要供给者，次要供给者。零件入库或出库称为,事务,，经过放在仓库中,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该再次订货。,由文字描述画出数据流图,（案例）,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,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,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深入细节。,数据流图,分层结构,第69页,S,2,1,3,2.2,2.1,2.3,3.1,3.2,顶层,(1层),（不编号）,2,层,3,层,第70页,领书单,进书通知,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,领书单 进书通知,进书通知,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,缺书记录表,DFD,练习,售书系统,教材购销系统-第二层数据流图,第72页,DFD,练习,售书系统,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,实例,考务处理系统功效,(1),对考生送来报名单进行检验,;,(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验，并依据考试中心制订合格标准审定合格者,;,(4),制作考生通知单,(,含成绩及合格,/,不合格标志,),送给考生,;,(5),按地域进行成绩分类统计和试题难度分析，产生统计分析表。,第75页,考务处理系统分层,DFD,顶层数据流图,考,生,考务,处理系统,考,试,中,心,阅卷站,不合格报名单,报名单,准考证,考生通知单,成,绩,清,单,合格标准,错误成绩,清单,考生名,单,统计分析表,第76页,登记,报名单,报名单,准考证,1,统计成绩,2,不合格,报名单,考生通知单,成,统计分析表,考务处理系统,-,2,层,数据流,图,考生名册,绩,清,单,合,格,标,准,考生名,单,成,绩,清,单,错,误,第77页,考务处理系统,-,3,层数据流图(a),检验,报名单,报名单,准考证,1.1,编准考证号,1.2,不合格,报名单,考生名册,考生名单,合格,报名单,登记,考生,1.3,第78页,考务处理系统,-,3,层数据流图(b),检验,成绩清单,2.1,审定,合格者,2.2,考生名册,正确,成绩清单,制作,通知单,2.3,分析,统计成绩,2.4,分析,试题难度,2.5,试题得分清单,考生,通知单,难度,分析表,合格,标准,分类,统计表,成绩清单,错误,成绩清单,经审定,成绩清单,第79页,数据流 是数据在系统内传输路径，由一组成固定数据项组成。除了与数据存放(文件)之间数据流不用命名外，其余数据流都应该用名词或名词短语命名。数据流能够从加工流向加工，也能够从加工流向文件或从文件流向加工，也能够从源点流向加工或从加工流向终点。,数据流图,总结,第80页,加工 也称为数据处理，它对数据流进行一些操作或变换。每个加工也要有名字，通常是动词短语，简明地描述完成什么加工。在分层数据流图中，加工还应有编号。,数据流图,总结,第81页,数据存放 指暂时保留数据，它能够是数据库文件或任何形式数据组织。流向数据存放数据流可了解为写入文件，或查询文件，从数据存放流出数据可了解为从文件读数据或得到查询结果。,数据流图,总结,第82页,数据源点和终点 是软件系统外部环境中实体,(,包含人员、组织或其它软件系统,),，统称为外部实体。普通只出现在数据流图顶层图中。,数据流图,总结,第83页,数据流图,辅助符号,第84页,