《信息系统分析与设计》 第5章 信息系统设计ppt课件.ppt

信息系统分析与设计,安阳师范学院计算机与信息工程学院,第五章 信息系统设计,本章要点系统设计的目标、任务模块化设计的方法数据流图导出结构图代码设计输入输出设计人机对话设计系统设计说明书,5.1 系统设计概念,系统设计是信息系统开发的另一个重要阶段，在系统分析阶段主要解决的是系统“做什么”的问题，那么在系统设计阶段解决时系统如何做的问题。其基本任务包括概要设计（也叫总体设计）和详细设计。本章主要介绍了系统设计的任务、内容和方法。 系统分析阶段要回答的中心问题是系统“做什么”，即确定系统需要实现的功能，这个阶段的成果是系统流程图和数据字典。系统设计阶段主要实现的是系统物理模型，即要根据实际的经济条件、技术条件和社会条件，确定系统“如何做”的问题。,5.1 系统设计概念,5.1.1 系统设计的目标 面向管理的信息系统，其优劣程度取决于它为管理工作提供信息服务的质量和满足用户的满足程度。具体可以从以下几个方面来衡量。 1.信息系统的功能 2运行效率 3.系统的可靠性 4系统的易维护性,5.1 系统设计概念,5.1.2 系统设计任务 系统设计是一个描述、组织和构造系统部件的过程。设计阶段对分析模型进行扩展并将模型进一步细化，并考虑技术细节和限制条件。系统设计的主要人任务是一句系统需求说明书。全面确定系统应具有的功能和性能要求。1.总体设计。包括信息系统功能结构图设计和功能模块设计等。2.代码设计和设计规范设计。3.系统物理配置方案设计。包括设备配置、通信网络的选择和设计以及编写程序设计说明书等。4数据库设计。包括数据的选择、数据的设计和数据库规范的制定等。5计算机处理过程设计。包括输入输出设计、界面设计和代码设计等。,5.1 系统设计概念,5.1.3系统设计的方法 结构化程序设计的基本思想是采用自顶向下，逐步求精的程序设计方法和单入口单出口的控制结构。自顶向下、逐步求精的程序设计方法从问题本身开始，经过逐步细化，将解决问题的步骤分解为由基本程序结构模块组成的结构化程序框图； 面向过程程序设计中，问题被看作一系列需要完成的任务，函数（在此泛指例程、函数、过程）用于完成这些任务，解决问题的焦点集中于函数。其中函数是面向过程的，即它关注如何根据规定的条件完成指定的任务。,5.2 结构化系统设计的概念,5.2.1 模块 模块(Module)一词使用很广泛。通常对应于用一个名字就可以调用的一段程序语句（子程序或函数）。在软件系统设计中，模块是指这样的一组程序语句，它包括输入与输出、逻辑处理功能、内部信息及其运行环境。 (1)输入与输出 (2)逻辑功能 (3)内部信息 (4)运行环境 模块用长方形表示。模块的名字写在长方形内，如图5-1所示。模块的名字有一个动词和一个名词表示。模块的名字应该能够概括出模块的主要功能。,5.2 结构化系统设计的概念,5.2.2 结构图 结构化方法采用结构图描述系统模块结构及模块间的联系。图5-2是系统一个机构图。在系统设计中，为了保证系统的可行性、可读性、可修改性，要求各模块之间的耦合（即数据联系）尽可能小，尽量减少不必要的数据在模块之间的流动，尽量防止和减少因一个模块的问题对其他模块工作的影响，这就要求对模块之间的控制和通信关系给以系统明确的描述。描述模块的层次结构和它们之间的控制通信联系工具是系统结构图。,5.2 结构化系统设计的概念,5.2 结构化系统设计的概念,5.2.3 系统结构图 模块独立程度可以由两个定性标准度量，分别称为块间联系和块内联系。块间联系是度量不同模块彼此间互相依赖（联结）的紧密程度，块内联系则是衡量一个模块内部的各个部分彼此结合的紧密程度。 软件设计的目标就是让模块内的联系越紧越好，模块间的联系越少越好。也就是要提高内聚，降低耦合。,5.2 结构化系统设计的概念,5.2.4模块间的耦合 影响模块间耦合程度有三方面的因素：联系方式模块间通过什么方式联系；来往信息的作用模块间来往信息作什么用；数量模块间来往信息的多少。这三个因素可用三维坐标表示，如图5-3所示，离坐标原点越远，耦合度越高。,5.2 结构化系统设计的概念,5.2.6 模块的内聚 模块的内聚反映模块内部联系的紧密程度。一个模块只需要做好一件事情，不要过分关心其他任务。高内聚性的好处是可以提高程序的可靠性。模块的内聚可以分为以下七类。 (1)偶然内聚 (2)逻辑内聚 (3)时间内聚 (4)过程内聚 (5)通信内聚 (6)顺序内聚 (7)功能内聚,5.2 结构化系统设计的概念,配色方案修改：配色方案在【格式】-【幻灯片设计】-【配色方案】-【编辑配色方案】下调整。LOGO的添加：Logo添加修改在【视图】-【母版】-【幻灯片母版】下调整。直接选择logo图片删除或修改。字体格式的设置：括标题和文本格式的设置在【视图】-【母版】-【幻灯片母版】下调整。,5.2 结构化系统设计的概念,表5-1 模块间七种内聚方式的比较,5.2 结构化系统设计的概念,5.2.7系统的深度和广度 系统的深度表示系统结构中的控制层数，宽度则表示控制的总分布，即同一层次的模块总数的最大值。关于系统的深度可以用模块的扇入和扇出来衡量。,5.2 结构化系统设计的概念,5.2.8模块的作用范围与控制范围 模块的作用范围是指受该模块内部的一个判定影响的所有模块的集合，只要某一模块中含有一些信赖于这个判定的操作，那么该模块就在这个判定的作用范围之中。 模块的控制范围包括该模块本身及所有的下属模块的集合。控制范围完全取决于系统的结构，它与模块本身的功能并无太大关系。,5.2 结构化系统设计的概念,系统设计中，对于模块的控制范围和作用范围有两条规则： 1. 所有受模块M的一个判定影响的模块应从属于模块M，即对任何一个内部存在判定调用逻辑模块，其作用范围应是其控制范围的子集。 2. 受模块M判定影响的模块，最好局限在模块M本身或其直属下级模块，即做出判定调用的模块与属于该判定作用范围的模块在系统的层次上不能相隔过远，否则会增大模块间的块间联系。,5.2 结构化系统设计的概念,5.2 结构化系统设计的概念,5.3从数据流图导出结构图,结构化系统分析方法和结构化系统设计有着密切的联系。系统分析阶段，用结构化分析方法分析方法获得用数据流程图等工具描述的系统说明书。设计阶段则以DFD为基础设计系统的模块结构。 信息系统的数据流图一般有两种典型结构：变换型结构和事务型结构。对这两种结构，可以分别通过变换分析和事务分析方法导出标准的结构图。采用这些方法时，都是先设计结构图的顶端模块，然后自顶向下逐步细化，最后得到满足数据流要求的系统结构。,5.3从数据流图导出结构图,5.3.1变换分析 变换型结构是一种线性结构，它可以明显地分为输入、主加工和输出三个部分。变换型分析可以通过“变换为中心的分析”技术导出标准形式的模块结构图。以数据流图为基础,首先找出变换中心,确定模块结构图的顶层模块,然后,按照“自顶向下”的设计原则逐步细化，最后得到一个满足数据流图所表达用户要求的模块结构。变换分析的整个过程分为三步：确定主加工，找出变换中心；设计模块结构的顶层和第一层；设计中、下层模块。,5.3从数据流图导出结构图,5.3从数据流图导出结构图,5.3从数据流图导出结构图,5.3.2事务分析对于事务型DFD，可以通过事务分析导出相应的结构图。其最高层模块不仅具有控制功能，而且还具有分析事务类型和调度的功能。一般来说，在一个系统中可能有若干个事务中心，它们可能是传入子系统中的一部分，或可能是传出子系统的一部分，还可以是变换子系统的一部分。（1）事务分析的步骤如下：1）确定事务的来源（数据字典中已定义）。2）确定适当的、以事务为中心的系统结构。3）确定出每一种事务以及它所需要的处理动作。4）对有相同处理功能的模块进行合并。5）针对每一种类型的事务，分别建立专门的事务模块，对它们进行独立的处理。6） 一种事务所引起的每一个处理动作，要分别建立一个直接从属于该事务模块的下级模块。7）必要时，对动作模块作进一步的分解。,5.3从数据流图导出结构图,（2）事务中心的输出可能形式。 1）只是对输入的事务做格式上的转换，并没有做实际处理，然后被传递到较高层的传入子系统模块做进一步的处理。 2）对输入的事务做有效性检验，产生一个是否合格的标志。 3）对输入的事务做实际的处理，得到某种计算结果，然后被传递到较高层的中心变换子系统模块做进一步处理，或是被传递到较低层的传出子系统模块去处理。 4）数据库中的某些数据修改以后的结果。,5.3从数据流图导出结构图,5.3从数据流图导出结构图,5.3从数据流图导出结构图,5.3从数据流图导出结构图,5.3从数据流图导出结构图,5.3.3数据流图层次的转换,5.4 数据库设计,数据库是信息系统设计的基础和核心，数据库设计直接关系到信息系统开发的成败和优劣。在信息系统中，数据设计是指根据业务需求、信息需求和处理需求，确定信息系统中的数据结构、数据操作和数据一致性约束的过程。数据库设计分为概念设计设计和模型设计，他们之间的关系如图5-16所示。,5.4 数据库设计,5.4 数据库设计,5.4.1数据概念设计 数据库概念设计是针对现实世界，通过对其中信息实体的收集、分类、聚集和概括，建立数据库概念结构的过程。概念结构也叫概念数据模型，它应该反映现实世界中的组织的业务模式、信息结构和信息间的相互制约关系，以及对信息的加工、存储和查询要求等。概念数据模型是对数据的抽象描述，它应该独立于具体的数据处理细节和数据库管理系统。,5.4 数据库设计,1.ER概念设计E-R图也即实体-联系图(Entity Relationship Diagram)，提供了表示实体型、属性和联系的方法，用来描述现实世界的概念模型。E-R模型的三个组成要素： （1）实体：凡是可以相互区别而可以被人们识别的事、物、概念等统统抽象为实体。 （2）属性：实体都具有若干特征，这些特征称为实体的属性。 （3）联系：现实世界中客观事物内部及客观事物之间的联系在信息世界中被描述为实体（型）内部的联系和实体（型）之间的联系。前者通常是指组成实体的各个属性之间的联系；后者则是指不同实体集之间的联系。,5.4 数据库设计,（1）一对一联系(1:1)。如果对于实体集A中每一个实体，实体集B中至多只有一个实体与之联系；反之对于实体集B中每一个实体，实体集A中也至多只有一个实体与之联系。我们称实体集A与实体集B之间具有一对一联系。记为1:1，如图5-17所示。,5.4 数据库设计,（2）一对多联系(1:n)。如果对于实体集A中每一个实体，实体集B中有n个实体(n=0)与之联系；反之对于实体集B中每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系。我们称实体集A与实体集B之间具有一对多联系。记为1:n，如图5-18所示。一对一联系是一对多联系的特例。,5.4 数据库设计,（3）多对多联系(m:n)。如果对于实体集A中每一个实体，实体集B中有n个实体(n=0)与之联系；反之对于实体集B中每一个实体，实体集A中也有m个实体(m=0)与之联系。我们称实体集A与实体集B之间具有多对多联系。记为m:n，如图5-19所示。一对多联系是多对多联系的特例。,5.4 数据库设计,2.ER图的画法 我们在考察了客观事物及其联系之后，即着手建立ER模型。在模型设计中，首先根据分析阶段收集到的资料，利用分类、聚集、概括等方法抽象出实体，并一一命名，再根据实体的属性描述其间的各种关系。ER模型中，图中用矩形表示实体，实体间的关系用菱形表示，用无向边把实体和关联连接起来，在边上标明联系的类型。实体的属性可以用椭圆表示，并用无向边把实体和属性联系起来。,5.4 数据库设计,用E-R图来表示某个学校日常教学管理的概念模型。对日常教学管理进行认识分析，日常教学管理涉及的实体有： 学生 属性有学号、姓名、性别和出生日期 教师 属性有教师编号、姓名、学历和专长 课程 属性有课程号、课程名称、学分。 院系 属性有院系编号、院系名称、联系电话,5.4 数据库设计,这些实体之间的联系如下： (1)一个院系可以容纳若干个教师和学生，而一个教师或学生只能隶属于一个院系，因此院系和教师之间以及院系与学生之间是一对多的联系。 (2)一个院系可以开设多门课程，而一门课程只能由一个院系提供，因此院系和课程之间的联系是一对多的。 (3)一个教师可以教授多门课程，而一门课程可以由多位教师主讲。由此可以看出，教师和课程之间是多对多的联系。 (4)学生可以选修多门课程，一门课程可以被若干个学生选修。学生与课程之间的联系是多对多的。,5.4 数据库设计,5.4 数据库设计,3.设计E-R图应遵循的原则ER图式对现实世界的一种抽象，它抽取了客观事务中人们所关心的信息，忽略了非本质的细节，对这些信息进行了精确地描述。设计E-R图应以下原则遵循的原则：（1）首先针对特定用户的应用，确定实体、属性和实体间的联系，作出反映该用户视图的局部E-R图。 （2）综合各个用户的局部E-R图，产生反映数据库整体概念的总体E-R图。在综合时，删掉局部E-R图中的同名实体，以便消除冗余，保持数据的一致性。 （3）在综合局部E-R图时，还要注意消除那些冗余的联系，冗余信息会影响数据的完整性，使维护工作复杂化，但有时也要折中考虑，有时必要的冗余会提高数据处理效率。 (4)综合时也可以在总体E-R图中增加新的联系。,5.4 数据库设计,5.4.2 数据模型设计 数据模型是相对概念模型而言的，是对客观事物及其联系的数据化描述。在数据库系统中，对现实世界中数据的抽象、描述以及处理等都是通过数据模型来实现的，关于概念模型和数据模型的关系如图5-21所示。可以说数据模型在数据库中系统设计中是用来提供信息表示和操作手段的形式架构，是数据库系统实现的基础。,5.4 数据库设计,配色方案修改：配色方案在【格式】-【幻灯片设计】-【配色方案】-【编辑配色方案】下调整。LOGO的添加：Logo添加修改在【视图】-【母版】-【幻灯片母版】下调整。直接选择logo图片删除或修改。字体格式的设置：括标题和文本格式的设置在【视图】-【母版】-【幻灯片母版】下调整。,5.4 数据库设计,目前，主要的数据模型是关系模型。用关系（二维表格数据）表示实体和实体之间联系的模型称为关系数据模型。从用户观点看，关系模型由一组关系组成。每个关系的数据结构是一张规范化的二维表。现在以学生登记表（如图-所示）为例，介绍关系模型中的一些术语。（1）关系（Relation）:一个关系对应通常说的一张表。如表5-1中的这张学生登记表；（2）元组（Tuple）：表中的一行即为一个元组； 3）属性（Attribute）：表中一列即为一个属性，给每个属性起一个名称即属性名。如这张表中对应6列，对应6个属性（学号、姓名、年龄、性别、系名和年级）；（4）码（Key）：也称为码键。表中的某个属性组，它可以唯一确定一个元组，如表5-1中学号可以唯一确定一个学生，也就成为本关系的码；,5.4 数据库设计,（5）域（Domain）:属性的取值范围，如人的年龄一般在1-100岁之间，性别的域是(男，女)，系别的域是一个学校所有系别的集合；（6）分量：元组中的一个属性值；E-R图中描述的是概念模型，由概念模型向关系模型转换时，需要把E-R图中每一个实体或关系转换为关系模型中的关系。具体转换的规则如下：（1）E-R图中每个实体，相应转换为一个关系，该关系包括对应实体的全部属性，并确定出该关系的主关键字。一个关系是一张二维表。（2）对于“联系集”，根据联系方式不同，采取不同手段以使被它联系的实体所对应的关系彼此实现某种联系（一般通过外部关键字）。,5.4 数据库设计,（1） 一名厂长管理一个工厂，一个工厂由一位厂长管理（E-R图如图5-22所示）。,图5-22对应的关系表如下：厂长表（厂长号，厂号，姓名，年龄）工厂表（厂号，厂名，地点）或工厂表（厂号，厂名，地点，厂长号）,5.4 数据库设计,（2）一个仓库可以存放多种零件，每种零件只能保存在一个仓库中（E-R图如图5-23所示）,对于一对多的关系，可以在一个表中增加另外一个表的主键作为次关键值，图5-23对应的关系表如下：仓库表（仓库号，地点，面积）产品表（货号，品名，价格，仓库号，数量）,5.4 数据库设计,(3) 一名学生可以选修多门课程，每门课程有多个学生选修（E-R图如图5-24所示），多对多的关系分解为两个一对多关系 。,对于多对多关系可以看成是两个一对多的关系，图5-24对应的关系表如下：学生表（学号，姓名，年龄）课程表（课程代码，课程名，学时学习表（学号，课程代码，成绩）,5.4 数据库设计,5.4.3 关系数据的规范化在关系模式设计时，存在的数据存储异常现象：数据冗余、修改异常、插入异常、删除异常等。为了解决这些问题，需要对关系数据规范化。关系数据库的规范化就是关系数据库中的每一个关系（二维表）都必须满足一定的条件.第一范式（） 属于第一范式的关系应满足的基本条件是一个关系的所有分量（属性）都必须是不可分的最小数据项。简言之，第一范式指在同一表中没有重复项存在。,5.4 数据库设计,.第二范式（2NF） 所谓第二范式，指的是这种关系如果主键是由多个属性构成的复合关键字，并且不存在非主属性对主键的部分函数依赖，则这个关系是满足第二范式。,5.4 数据库设计,3.第三范式(3NF) 所谓第三范式是指如果符合第二范式的条件，并且所有非主属性都不传递依赖于主关字，那么就是第三范式。,5.5 代码设计,.代码的作用（1）它为事物提供一个概要 而不含糊的认定， 便于数据的存储和检索。代码缩短了事物的名称，无论是记录、记忆还是存储，都可以节省时间和空间。（2）使用代码可以提高处理的效率和精度。（3）代码提高了数据的全局一致性。（4）代码是人和计算机的共同语言，是两者交换信息的工具。,5.5 代码设计,.代码设计的原则合理的编码结构是信息处理系统是否具有生命力的一个重要因素，在代码设计时，应注意遵循以下一些原则：（1）适用性。（2）单义性。 （3）可扩充性。（4）规范性。（5）明义性。（6）合理性。,5.5 代码设计,.代码的种类 (1)顺序码。顺序码又称系列码，它是一种用连续数字代表编码对象的码， (2）区间码。（3）表意码（助记码）。（4）合成码。,5.6 输入输出设计,.输入设计 输入界面是管理信息系统与用户之间交互的纽带，设计的任务是根据具体业务要求，确定适当的输入形式，使管理信息系统获取管理工作中产生的正确的信息。输入设计的目的是提高输入效率，减少输入错误。 输入设计的设计原则。 控制输入量。尽可能利用计算 减少输入延迟。批量输入、周转文件输入 减少输入错误。采用多种校验方法和验证技术 避免额外步骤。 简化输入过程。,5.6 输入输出设计,.输出设计 输出设计的任务是使管理信息系统输出满足用户需求的信息。输出设计的目的是为了正确及时反映和组成用于管理各部门需要的信息。信息能够满足用户需要，直接关系到系统的使用效果和系统的成功与否。,5.6 输入输出设计,.界面设计 界面设计是人与机器之间传递和交换信息的媒介，包括硬件界面和软件界面，是计算机科学与心理学、设计艺术学、认知科学和人机工程学的交叉研究领域。近年来，随着信息技术与计算机技术的迅速发展，网络技术的突飞猛进，人机界面设计和开发已成为国际计算机界和设计界最为活跃的研究方向。,5.7 系统设计说明书,系统设计说明书是从系统总体的角度出发对系统建设中各主要技术方面的设计进行说明，是系统设计阶段的成果的全面总结，也是系统实施阶段的主要依据之一，其着重点在于阐述系统设计的指导思想以及所采用的技术路线、方法和具体技术措施。 系统设计说明书要达到全面、准确、清楚地阐明系统的技术方案和在实话过程中采取的技术手段、方法和技术标准以及相应的环境条件要求。全面：是对系统所有的功能模块以及相应的运行环境要求都应进行技术上的说明。准确：是指对各功能模块的内部规定、外部说明、接口设计以及相互之间的逻辑关系等从技术上必须给予准确的、无二义性的描述。清楚：是在编写系统设计说明书时应注意文字上的描述清晰、简洁、可读性好，便于系统开发人员的阅读和理解,5.7 系统设计说明书,1 概述1.1 编写目的本文档的编写目的是：详细定义软件的总体功能；给出系统的结构设计和过程设计，作为程序编写的依据。1.2 参考资料包括：a.项目来源；b.本文档中引用到的规范和资料等；c.列出这些规范和资料的作者、编号、标题、发表日期、出版单位或资料来源。1.3 术语和缩写词*列出本文档中用到的专门术语的定义和缩写词，缩写词要给出中文译名和英文全称，常用的不需要定义。2 需求概述概述系统的特性和需求，扩充软件需求说明中的信息，给出增加的细节，详尽地指出对软件需求说明中有关特性和需求作出的变更。（详细说明见需求说明）。3 结构设计3.1 总体设计绘制软件模块结构图（Software Chart）。对系统总体结构设计和所绘制图形加以文字说明。3.2 接口设计对和硬件或其它外部系统的接口进行说明。3.3 数据结构设计3.3.1 公共数据结构设计对程序当中所定义的全局变量、全局数据结构或类当中Public数据结构进行定义和说明。,5.7 系统设计说明书,3.3.2 数据库设计对程序当中所采用的数据库相关的名称和标识符、在数据库当中的位置、定义、度量单位、格式和值域、敏感程度、数据项名、缩写词和代码，包括用于数据库的规格说明等进行定义。建议给出数据库表结构。3.3.3 数据结构同程序的关系*数据结构影响最后的构件（模块）过程设计。因此，需要说明数据结构如何影响程序的数据组织、存取方式、结合程度和处理方法。3.4 出错处理设计包括对出错输出信息、出错处理对策的说明。3.5 其它说明设计当中对于安全保密、维护等情况的设计考虑。4 模块详细设计对系统当中主要的模块逐一进行说明。4.1 模块1设计4.1.1 功能说明用文字形式简单的描述本构件（模块）完成的主要功能和输入输出接口。4.1.2 算法详细描述构件（模块）的实现算法，可以采用用流程图、盒(NS)图、PAD图、HIPO图、判定表及PDL语言等手段进行描述。4.1.3 输入说明输入。4.1.4 输出说明输出。4.2 模块2设计其它模块的设计要求同上说明。5 用户界面设计采用用户界面原型（如VB窗口），说明每个界面可以执行的功能，需要输入/输出的数据项，描述输入数据的输入形式和验证手段，以及对界面操作过程需要特别注意的地方进行说明。,谢谢观赏！ Thanks!,