软件工程教案4第三章.ppt

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1、3.3 需求建模,模型的作用,建模的原因：在建模过程中了解系统通过抽象降低复杂性有助于回忆所有的细节有助于开发小组间的交流有助于与用户的交流为系统的维护提供文档,模型化或模型方法是通过抽象、概括和一般化，把研究的对象或问题转化为本质（关系或结构）相同的另一对象或问题，从而加以解决的方法。模型化方法要求所建立的模型能真实反映所研究对象的整体结构、关系或某一过程、某一局部、某一侧面的本质特征和变化规律。,模型的类型,数学模型描述模型图形模型,需求分析的步骤,当前系统,目标系统,物理模型,逻辑模型,逻辑模型,物理模型,模型化,抽象化,具体化,实例化,怎么做,做什么,当前系统,目标系统,需求定义,逻辑

2、模型和物理模型 模型是对对象系统的形式化的特征 抽象，概括性或近似地表示；构造模型的过程是一个抽象、分 析的过程。,对象系统,模型系统,抽象（映射）,模型应用,模型构造的过程,逻辑模型 物理模型(本质模型、概念模型)(实施模型、技术模型),现行系统,目标系统,描述重要的业务功能，无论系统是如何实施的。,描述现实系统是如何在物理上实现的。,描述新系统的主要业务功能和用户新的需求，无论系统应如何实施。,描述新系统是如何实施的（包括技术）。,需求分析过程示意,学生,(1)通过对现实环境的调查，获得当前系统的物理模型,学生,购书申请,购书单,发票,领书单,书,107张,教务科,206王,会计室,206

3、李,出纳员,303赵,教材科,学生购买教材的物理模型,需求分析过程示意,(2)去掉具体模型中的非本质因素，抽象出当前系统的逻辑模型,学生购买教材的逻辑模型,学生,学生,购书申请,购书单,发票,领书单,书,审查有效性,开发票,开领书单,发书,需求分析过程示意,(3)分析当前系统与目标系统的差别，建立目标系统的逻辑模型,计算机售书系统的逻辑模型,学生,学生,购书单,发票,领书单,审查并开发票,开领,书单,无效书单,分析阶段中常用的模型（逻辑模型）,数据流图（DFD）实体联系图（ERD）类图实例图时序图状态图协作图事件列表数据流定义数据元素定义,SafeHomede的第1层DFD,控制面板,与用户交

4、互,控制面板显示,密码,电话号码拨音,传感器状态,显示信息,配置请求,用户命令和数据,配置系统,警铃,电话线,传感器,配置信息,显示信息和状态,监控传感器,激活不激活系统,传感器信息,密码处理,警告类型,检验id信息,开始停止,状态信息,客户,保险销售人员,签订一份保险单,销售统计,客户统计,使用用例图举例,状态图 例：,状态1,Do:活动1,状态2,.,事件1条件1/动作1,结束事件,初始事件,空闲,可视菜单,左边按钮按下/显示弹出菜单,左边按钮弹起/擦除弹出菜单,光标移动/高亮菜单项,弹出菜单动作,接电话的顺序图：,受话者,交换机,远程交换机,受话者,拿起话筒,听通话声,拨号码,.,铃响信

5、号,铃响,铃响停止信号,拿起话筒,铃响停止,10,d,e,a,b,c,b-a1,e-d5,c-b10,路径,合作图举例,打印机忙保存打印文件,队列,计算机,打印机空闲,打印文件,打印机,打印服务器,打印文件,电梯状态图举例,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,F1:航班信息文件航空公司名称航班号起点终点日期 起飞时间降落时间航空公司名称2字母4 航班号3十进制数字3 字母“A”“Z”十进制数字“0”“9”起点终点1汉字10 起飞时间降落时间时分 时“00”“23”分“00”“59”日期年月日 年200020012002200

6、4 月“01”“12”日“01”“31”,3.4 分析建摸方法,结构化分析(传统建模方法)面向对象分析,3.4.1 结构化分析方法,(Structured Analisys,SA)基于数据流技术的分析方法 需求获取应遵循的三条基本原则：分解 抽象 投影,分析模型的主要目标,描述用户需要建立创建软件设计的基础定义软件完成后可被确认的一组需求,分析模型的结构,数据字典,数据流图,E-R图,状态变迁图,加,工,规,约,控制规约,数,据,对象,描 述,分析模型的元素,数据字典(DD)：模型核心(中心库)E-R图(ERD)：数据流图(DFD)指明数据在系统中移动时如何被变换;描述对数据流进行变换的功能;

7、DFD中每个功能的描述包含在加工规约(小说明)。状态变迁图(STD)指明作为外部事件的结果,系统将如何 动作。,3.4.3 数据建模,E-R图是数据建模的基础,将分析模型转换为软件设计,数据字典,数据流图,E-R图,状态变迁图,加,工,规,约,控制规约,数,据,对,描 述,象,数 据 设 计,体系结构设计,接口设计,过程设计,分析模型,设计模型,将设计模型金字塔倒立的后果是什么？,数 据 设 计,体系结构设计,接口设计,过程设计,讨论要点,SA方法建立功能模型的描述方法 DFD DD 其他描述方法,3.4.4 功能建模和信息流,基于计算机的系统,输入信息,信息流模型,输出信息,外部实体,外部实

8、体,外部实体,输入信息,外部实体,外部实体,输出信息,输出信息,一.数据流图,(DFD，Data Flow Diagram)描述逻辑模型的图形工具，表示数据在系统内的变化。,实例 考务处理系统功能,(1)对考生送来的报名单进行检查;(2)对合格的报名单编好准考证号后将准考证送给考生，并将汇总后的考生名单送给阅卷站;(3)对阅卷站送来的成绩单进行检查，并根据考试中心制定的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)按地区进行成绩分类统计和试题难度分析，产生统计分析表。,考务处理系统的分层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

9、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,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,0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,一层数据流图(a),检查报名单,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,1.3,一层数据流图(b),检查成绩清单,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

10、计表,成绩清单,错误成绩清单,经审定的成绩清单,DFD可以用来表示一个系统或软件在任何层次上的抽象。较大型软件系统DFD分成多层(子图、父图概念),可以表示数据流和功能的进一步的细节。,S,2,1,3,2.2,2.1,2.3,3.1,3.2,顶层（不编号）,0层,1层,数据流和控制流举例（使用Ward和mellor符号）,监控固件和操作接口,每个固件状态,动作警告,机器人初始化控制,操作命令,部件状态缓冲器,位置命令,开始/停止,处理机器人命令,机器人命令文件,操作设置,处理活动,记录机器人动作,位串,数据和控制模型的关系,DFD,加工规约,加工模型,DFD,控制规约,控制模型,数据输出,数据

11、条件,数据输入,控制输入,控制输出,加工激活者,SafeHomede控制面板,与用户交互,SAFEHOME,ARMED POWER,01,1,2,3,4,5,6,7,8,9,*,0,#,OFF ARAY STAY,MAX TEST BYPASS,INSTANT CODE CHIME,READY,panic,alarmcheckfire,awaystayinstantbypassnot ready,SafeHomede的第0层,SafeHomede软件系统,用户命令和数据,显示信息,控制面板,传感器,传感器状态,警铃,电话线,警告类型,电话号码拨音,控制面板显示,SafeHomede的第1层,控

12、制面板,与用户交互,控制面板显示,密码,电话号码拨音,传感器状态,显示信息,配置请求,用户命令和数据,配置系统,警铃,电话线,传感器,配置信息,显示信息和状态,监控传感器,激活不激活系统,传感器信息,密码处理,警告类型,检验id信息,开始停止,状态信息,监控传感器的第2层,电话号码拨音,传感器状态,配置数据,显示格式,配置信息,产生警告信息,拨号,评估设置,传感器信息,读传感器,警告类型,传感器id类型,传感器id类型定位,SafeHomede的第一层,控制面板,与用户交互,控制面板显示,显示活动状态（完成、在处理中）,配置系统,警铃,电话线,传感器,配置信息,显示信息和状态,监控传感器,激活

13、不激活系统,警告信号,密码处理,传感器事件,警告状态,超时,闪烁标志,开关切换,SafeHomede的状态变迁图,读用户输入,超时,监视系统状态,传感器事件行为,显示用户反馈,与“用户交互”有关,开关/切换,与“监视&控制系统”有关,显示活动状态,与“用户交互”有关,传感器事件,与“显示信息&状态”有关,与“监视&控制系统”有关,传感器事件,传感器事件,与“监视&控制系统”有关,传感器事件,与“显示信息&状态”有关,闪烁,与“显示信息&状态”有关,二.数据字典(DD，DataDictionary),DD是对所有与系统相关的数据元素的一个有组织的列表,以及精确的、严格的定义，使得用户和系统分析员

14、对于输入、输出、存储成分和中间计算有共同的理解,数据字典的作用,DFD中的数据流、数据存储表示某个有组织的数据集合，它们要由SA的其他描述工具-需求字典(数据字典)来描述，包括：词条描述数据结构描述加工逻辑说明,DD中数据结构的描述方式 定义式 Warnier图 巴科斯范式（BNF）,F1:航班信息文件航空公司名称航班号起点终点日期 起飞时间降落时间航空公司名称2字母4 航班号3十进制数字3 字母“A”“Z”十进制数字“0”“9”起点终点1汉字10 起飞时间降落时间时分 时“00”“23”分“00”“59”日期年月日 年2000200120022004 月“01”“12”日“01”“31”,重

15、复项：起点终点1汉字10 航空公司名称2字母4 航班号3十进制数字3 组合项：日期年月日 起飞时间降落时间时分选择项：年2000200120022004原数据项：字母“A”“Z”十进制数字“0”“9”时“00”“23”分“00”“59”月“01”“12”日“01”“31”,定义式中使用的符,操作符 含义描述 定义为 与(顺序结构).重复(循环结构).或(选择结构).,.(.)任选 m.n 界域.,注释符,限制重复次数举例:,3,5 或,5,3,表示允许重复3-5次,3,3 或,3,3,表示恰好重复 3 次,1,表示至少出现 1 次,表示允许重复0至任意次,数据流条目,给出DFD中某个数据流的定

16、义，通常包括：数据流标识 数据流来源 数据流去向 数据流的数据组成 流动属性描述：频率、数据量,购书单,发票,领书单,审查并开发票,开领书单,无效书单,学生,1,2,各班学生用 书 表,举例：,学生,教材存量表,数据流条目说明举例,数据流名:发票别名:无简述:学生购书时填写的项目来源:学生去向:加工1“审查并开发票”组成:(学号)姓名书号数量数据流量:1000次/周 高峰值：开学期间1000次/天,数据存储条目(数据文件词条),对某个文件的定义，包括：文件名 描述 数据结构 数据存储方式 关键码 存取频率和数据量 安全性要求,数据存储条目说明举例,文件名:库存记录别名:无简述:存放库存所有可供

17、货物的信息组成：货物名称编号生产厂家 单价库存量组织方式：索引文件，以货物编号为 关键字查询要求:要求能够立即查询,数据项条目(数据元素词条),不可再分解的数据单位，包括：名称 描述 数据类型 长度(精度)取值范围及缺省值 计量单位 相关数据元素及数据结构,数据项条目说明举例,数据项名:货物编号别名:G-No,G-num简述:本公司的所有货物的编号类型:字符串长度：10取值范围及含义:第1位：JG(进口/国产)第24位：LB01.LB29(类别)第57位：“A00”.“A99”(规格)第810位：“001”.“999”(品名编号),F1:航班信息文件航空公司名称航班号起点终点日期 起飞时间降落

18、时间航空公司名称2字母4 航班号3十进制数字3 字母“A”“Z”十进制数字“0”“9”起点终点1汉字10 起飞时间降落时间时分 时“00”“23”分“00”“59”日期年月日 年“00”“99”月“01”“12”日“01”“31”,存折户名所号帐号开户日期性质（印密）1存取行50户名2字母24所号“001”.“999”(注：储蓄所编码，规定三位数字)帐号“00000001”.“99999999”(注：帐号规定由八位数字组成)开户日期年月日性质“1”.“6”(注：“1”表示普通户，“5”表示工资户等)印密“0”(注：印密在存折上不显示)存取行日期（摘要）指出存入余额 操作复核,年20012002

19、20032004月“01”.“12”日“01”.“31”摘要1字母4(注：表明该存取是存？是取？还是换？)支出金额(注:金额规定不超过9999999.99元)存入金额余额金额金额“0000000.01”.“9999999.99”操作“00001”.“99999”复核“00001”.“99999”字母“a”.“z”“A”.“Z”,购书单,缺书单,销售,采购,1,2,第二层DFD(层)教材购销系统,教材存量表,学生,F1,缺书登记表,F2,书库保管员,进书通知,教材入库信息,领书单,DF01-10,DF20-02,销售,采购,1.0,2.0,第二层DFD(层)教材购销系统,教材存量表,学生,F1,

20、缺书登记表,F2,书库保管员,DF02-20,DF20-10,DF10-01,1,2,XSMD,CGMD,DD数据流条目说明举例,图号DF01-10/*有效购书单*/DF01-10=学号姓名 书号数量,加工条目(加工逻辑说明),加工类条目即数据处理描述，也称为小说明。描述实现加工的策略而不是实现加工的细节。小说明可认为是DD的组成部分。也可在DD中定义只说明每个加工的组 成(每个处理分解成多少小处理),而在 小说明中详细描述它的处理逻辑.,加工条目(加工逻辑说明),加工逻辑名:登记报名单 编号：1.0 激活条件：收到报名单 加工逻辑：1.1 检查报名单+1.2 编准考证号+1.3 登记考生 执

21、行频率：2000次/日,定义方法,找出所有数据元素(数据流，数据存储，数据项，加工)对数据项分类作结构定义排序DD的分类DD中的命名(遵守系统开发规范规定),DD的实现,(1)人工方法(2)自动方法(利用字典管理程序)DD应具特点(1)通过名字可方便查阅数据定义(2)无冗余(3)易更新修改,3.小说明(加工逻辑说明的另一种形式),描述的内容：(1)处理逻辑 描述基本加工如何把输入数据流变化为输出数据流的加工原则，不涉及具体处理方法。(2)执行条件(3)输入(4)输出(3)优先级(4)执行频率(5)出错处理对策,小说明举例,加工名:分类采购(CG111MD)加工激活条件:受到图书采购员分类 采购

22、操作命令加工逻辑:(1)1.1.1.1 预定图书(2)1.1.1.2 外采图书(3)1.1.1.3 赠送图书 执行频率:随时,小说明举例,处理名:月票额统计(MHCW713MD)激活条件:收到每日售票额信息处理逻辑:1 统计月保险金总合 月保险金信息=每日日保险 金信息之和 2 统计月合计 月合计信息=每日日合计信息之和执行频率:1次/月,描述加工逻辑的工具：,结构化语言 判定表 判定树,结构化语言,介于自然语言和形式语言之间的语言结构化语言的特点：无确定语法可分层、嵌套,处理名:核实订票处理(MHGP3200MD)编号:3.2激活条件:收到取订票信息处理逻辑:1读订票旅客信息文件 2搜索此文

23、件中是否有与输入信息 中姓名及身份证号相符的项 IF 有 THEN 判断余项是否与文件中信 息相符 IF 是 THEN 输出已订票信息 ELSE 输出未订票信息 ELSE 输出未订票信息执行频率:实时,判定表(决策表),描述多条件、多目标动作的形式化工具,判定表举例(计算机票折扣率),旅游时间,订 票 量,折 扣 量,79，12月,20,20,20,20,15%,5%,20%,30%,条件类别,四种条件组合,操作,条件组合下操作的执行,16,10,11月,处理名:计算折扣率(MHGP534MD)激活条件:收到预订票信息处理逻辑:计算折扣率执行频率:实时,旅游时间,订 票 量,折 扣 量,79，

24、12月,16,10,11月,20,20,20,20,15%,5%,20%,30%,判定树(Decision 决策树),条件1 条件2 结果计 79,订票量20:15%算 12月 订票量20:5%折扣 16,订票量20:30%量 10,11月 订票量20:5%,二.结构化分析实施步骤,1.确定系统边界,画出系统环境图2.自顶向下，画出各层数据流图3.定义数据字典4.定义小说明,三.需求规格说明书(SRS),(Software Requirement Specification)需求分析阶段要完成的文档。SRS的作用：开发者与用户间事实上的技术合同书开发者下一步设计和编码的基础测试验收目标系统的依

25、据,SRS大纲（模板）,引言 任务概述(项目概述)数据描述(DFD、DD)功能描述 接口 性能需求 属性 其它需求,三.需求验证,(1)正确性(2)无二义性(3)完整性(4)可验证性(5)一致性(6)可理解性(7)可修改性(8)可被跟踪性(9)可跟踪性(10)设计无关性(11)注释,需求文档的陈述与改进举例（1）,产品必须在固定的时间间隔内提供状态消息，并且每次时间间隔不得小于60秒。,后台任务管理器(BTM)应该在用户界面的指定区域显示状态消息。a.在后台任务进程启动之后，消息必须每隔60(10)秒更新一次，并且保持连续的可见性。b.如果正在正常处理后台任务进程，那么后台任务管理器(BTM)必须显示后台任务进程已完成的百分比。c.当完成后台任务时，后台任务管理器(BTM)必须显示一个“已完成”的消息。d.如果后台任务中止执行，那么后台任务管理器(BTM)必须显示一个出错信息。,需求不完整，导致需求不可验证,改进,需求文档的陈述与改进举例（2）,产品必须在显示和隐藏非打印字符之间进行瞬间切换。,用户在编辑文档时，通过激活特定的机制，可以在显示和隐藏所有HTML标记之间进行切换。,需求不可行、不完整、不确定性，导致需求不可验证,改进,