SW03軟件工程殷人昆PPT演示課件

1、1,軟件需求分析的任務(wù)和過程 結(jié)構(gòu)化分析方法 原型化方法 動態(tài)分析方法,軟件需求分析,2,軟件需求分析的任務(wù),深入描述軟件的功能和性能 確定軟件設(shè)計(jì)的約束和軟件同其它系統(tǒng)元素的接口細(xì)節(jié) 定義軟件的其它有效性需求,3,需求分析研究的對象是軟件項(xiàng)目的用戶要求 準(zhǔn)確地表達(dá)被接受的用戶要求 確定被開發(fā)軟件系統(tǒng)的系統(tǒng)元素 將功能和信息結(jié)構(gòu)分配到這些系統(tǒng)元素中,4,需求分析的任務(wù)就是借助于當(dāng)前系統(tǒng)的邏輯模型導(dǎo)出目標(biāo)系統(tǒng)的邏輯模型，解決目標(biāo)系統(tǒng)的 “做什么” 的問題。,5,通常軟件開發(fā)項(xiàng)目是要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng)的物理模型 目標(biāo)系統(tǒng)的具體物理模型是由它的邏輯模型經(jīng)實(shí)例化，即具體到某個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域而得到的,6,需求分析的

2、過程,(1) 問題識別 從系統(tǒng)的角度來理解軟件并評審 軟件范圍是否恰當(dāng) 確定對目標(biāo)系統(tǒng)的綜合要求，即軟件的需求 提出這些需求實(shí)現(xiàn)條件，以及需求應(yīng)達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn),7,軟件的需求包括：,功能需求 性能需求 環(huán)境需求 可靠性需求 安全保密要求 用戶界面需求,資源使用需求 成本消耗需求 開發(fā)進(jìn)度需求 預(yù)先估計(jì)以后系統(tǒng)可能達(dá)到的目標(biāo),8,問題識別的另一項(xiàng)工作是建立分析所需要的通信途徑，以保證能順利地對問題進(jìn)行分析。,9,(2) 分析與綜合 從信息流和信息結(jié)構(gòu)出發(fā)，逐步細(xì)化所有的軟件功能，找出系統(tǒng)各元素之間的聯(lián)系、接口特性和設(shè)計(jì)上的約束，分析它們是否滿足功能要求，是否合理。剔除其不合理的部分，增加其需要部分。

3、最終綜合成系統(tǒng)的解決方案，給出目標(biāo)系統(tǒng)的詳細(xì)邏輯模型。,10,常用的分析方法,面向數(shù)據(jù)流的結(jié)構(gòu)化分析方法（SA） 面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的Jackson方法（JSD） 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)方法（DSSD） 面向?qū)ο蟮姆治龇椒ǎ∣OA）等,11,(3) 編制需求分析階段的文檔 軟件需求說明書 數(shù)據(jù)要求說明書 初步的用戶手冊 修改、完善與確定軟件開發(fā)實(shí)施計(jì)劃,12,(4) 需求分析評審,系統(tǒng)定義的目標(biāo)是否與用戶的要求一致; 系統(tǒng)需求分析階段提供的文檔資料是否齊全; 文檔中的所有描述是否完整、清晰、準(zhǔn)確反映用戶要求; 與所有其它系統(tǒng)成分的重要接口是否都已經(jīng)描述;,13,被開發(fā)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)流與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否足夠，確定

4、; 所有圖表是否清楚，在不補(bǔ)充說明時(shí)能否理解; 主要功能是否已包括在規(guī)定的軟件范圍之內(nèi)，是否都已充分說明; 設(shè)計(jì)的約束條件或限制條件是否符合實(shí)際; 開發(fā)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)是什么;,14,是否考慮過軟件需求的其它方案; 是否考慮過將來可能會提出的軟件需求; 是否詳細(xì)制定了檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，它們能否對系統(tǒng)定義是否成功進(jìn)行確認(rèn);,15,需求分析流程,16,軟件需求分析的原則,需要能夠表達(dá)和理解問題的信息域和功能域 要能以層次化的方式對問題進(jìn)行分解和不斷細(xì)化 要給出系統(tǒng)的邏輯視圖和物理視圖,17,18,軟件需求規(guī)格說明的原則,從現(xiàn)實(shí)中分離功能，即描述要“做什么”而不是“怎樣實(shí)現(xiàn)” 要求使用面向處理的規(guī)格說明語言（或稱

5、系統(tǒng)定義語言） 如果被開發(fā)軟件只是一個(gè)大系統(tǒng)中的一個(gè)元素，那么整個(gè)大系統(tǒng)也包括在規(guī)格說明的描述之中,19,規(guī)格說明必須包括系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境 規(guī)格說明必須是一個(gè)認(rèn)識模型 規(guī)格說明必須是可操作的 規(guī)格說明必須容許不完備性并允許擴(kuò)充 規(guī)格說明必須局部化和松散耦合,20,軟件需求分析方法,需求分析方法由對軟件問題的信息域和功能域的系統(tǒng)分析過程及其表示方法組成 大多數(shù)的需求分析方法是由信息驅(qū)動的 信息域具有三種屬性: 信息流、信息內(nèi)容和信息結(jié)構(gòu)。,21,結(jié)構(gòu)化分析方法,面向數(shù)據(jù)流進(jìn)行需求分析的方法 結(jié)構(gòu)化分析方法適合于數(shù)據(jù)處理類型軟件的需求分析,22,具體來說，結(jié)構(gòu)化分析方法就是用抽象模型的概念，按照軟件內(nèi)

6、部數(shù)據(jù)傳遞、變換的關(guān)系，自頂向下逐層分解，直到找到滿足功能要求的所有可實(shí)現(xiàn)的軟件為止 結(jié)構(gòu)化分析方法使用工具：數(shù)據(jù)流圖，數(shù)據(jù)詞典，結(jié)構(gòu)化英語，判定表與判定樹,23,數(shù)據(jù)流圖,數(shù)據(jù)流圖中的主要圖形元素,24,描述銀行取款過程的數(shù)據(jù)流圖,25,數(shù)據(jù)流與數(shù)據(jù)加工之間的關(guān)系,26,數(shù)據(jù)流圖的層次結(jié)構(gòu),為了表達(dá)數(shù)據(jù)處理過程的數(shù)據(jù)加工情況，需要采用層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流圖。按照系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行逐步分解，并以分層的數(shù)據(jù)流圖反映這種結(jié)構(gòu)關(guān)系，能清楚地表達(dá)和容易理解整個(gè)系統(tǒng),27,分層數(shù)據(jù)流圖,28,在多層數(shù)據(jù)流圖中，頂層流圖僅包含一個(gè)加工，它代表被開發(fā)系統(tǒng)。它的輸入流是該系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，輸出流是系統(tǒng)所輸出數(shù)據(jù) 底

7、層流圖是指其加工不需再做分解的數(shù)據(jù)流圖，它處在最底層 中間層流圖則表示對其上層父圖的細(xì)化。它的每一加工可能繼續(xù)細(xì)化，形成子圖。,29,結(jié)構(gòu)化分析方法步驟示例商店業(yè)務(wù)處理系統(tǒng),30,這個(gè)數(shù)據(jù)流圖只是一個(gè)高層的系統(tǒng)邏輯模型，它反映了目標(biāo)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能 數(shù)據(jù)流圖繪制步驟 首先確定系統(tǒng)的輸入和輸出 根據(jù)商店業(yè)務(wù)，畫出頂層數(shù)據(jù)流圖，以反映最主要業(yè)務(wù)處理流程,31,經(jīng)過分析，商店業(yè)務(wù)處理的主要功能應(yīng)當(dāng)有銷售、采購、會計(jì)三大項(xiàng)。主要數(shù)據(jù)流輸入的源點(diǎn)和輸出終點(diǎn)是顧客和供應(yīng)商。 然后從輸入端開始，根據(jù)商店業(yè)務(wù)工作流程，畫出數(shù)據(jù)流流經(jīng)的各加工框，逐步畫到輸出端，得到第一層數(shù)據(jù)流圖,32,第一層數(shù)據(jù)流圖,33,加

8、細(xì)每一個(gè)加工框 銷售細(xì)化,34,采購細(xì)化,35,檢查和修改數(shù)據(jù)流圖的原則,數(shù)據(jù)流圖上所有圖形符號只限于前述四種基本圖形元素 數(shù)據(jù)流圖的主圖必須包括前述四種基本元素，缺一不可 數(shù)據(jù)流圖的主圖上的數(shù)據(jù)流必須封閉在外部實(shí)體之間 每個(gè)加工至少有一個(gè)輸入數(shù)據(jù)流和一個(gè)輸出數(shù)據(jù)流,36,在數(shù)據(jù)流圖中，需按層給加工框編號。編號表明該加工所處層次及上下層的親子關(guān)系 規(guī)定任何一個(gè)數(shù)據(jù)流子圖必須與它上一層的一個(gè)加工對應(yīng)，兩者的輸入數(shù)據(jù)流和輸出數(shù)據(jù)流必須一致。此即父圖與子圖的平衡 可以在數(shù)據(jù)流圖中加入物質(zhì)流，幫助用戶理解數(shù)據(jù)流圖,37,圖上每個(gè)元素都必須有名字 數(shù)據(jù)流圖中不可夾帶控制流 初畫時(shí)可以忽略瑣碎的細(xì)節(jié)，以集

9、中精力于主要數(shù)據(jù)流,38,數(shù)據(jù)詞典,數(shù)據(jù)詞典與數(shù)據(jù)流圖配合，能清楚地表達(dá)數(shù)據(jù)處理的要求 詞條描述 對于在數(shù)據(jù)流圖中每一個(gè)被命名的圖形元素，均加以定義，其內(nèi)容有:名字，別名或編號，分類，描述，定義，位置，其它，等,39,（1）數(shù)據(jù)流詞條描述,數(shù)據(jù)流名： 說明：簡要介紹作用即它產(chǎn)生的原因和結(jié)果 數(shù)據(jù)流來源：來自何方 數(shù)據(jù)流去向：去向何處 數(shù)據(jù)流組成：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)量流通量：數(shù)據(jù)量，流通量,40,（2）數(shù)據(jù)元素詞條描述,數(shù)據(jù)元素名： 類型：數(shù)字（離散值，連續(xù)值），文字（編碼類型） 長度： 取值范圍： 相關(guān)的數(shù)據(jù)元素及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：,41,（3）數(shù)據(jù)文件詞條描述,數(shù)據(jù)文件名： 簡述：存放的是什么數(shù)據(jù) 輸入

10、數(shù)據(jù)： 輸出數(shù)據(jù)： 數(shù)據(jù)文件組成：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 存儲方式：順序，直接，關(guān)鍵碼 存取頻率：,42,（4）加工邏輯詞條描述,加工名： 加工編號：反映該加工的層次 簡要描述：加工邏輯及功能簡述 輸入數(shù)據(jù)流： 輸出數(shù)據(jù)流： 加工邏輯：簡述加工程序，加工順序,43,（5）源點(diǎn)及匯(終)點(diǎn)詞條描述,名稱：外部實(shí)體名 簡要描述：什么外部實(shí)體 有關(guān)數(shù)據(jù)流： 數(shù)目：,44,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述,符 號 含 義 舉 例 被定義為 與 x = ab .,. 或 .|. 或 x = a,b，x = a|b . 或 m.n 重復(fù) x = a， x = 3a8 (.) 可選 x = (a) “.” 基本數(shù)據(jù)元素 x = “a” .

11、 連結(jié)符 x = 1.9,45,存折格式,46,存折戶名所號帳號開戶日性質(zhì)（印密）1存取行50 戶名2字母24 所號“001”.“999” 帳號“00000001”.“99999999” 開戶日年月日 性質(zhì)“1”.“6” 注：“1”表示普通戶，“5”表示工資戶等 印密“0” 注：印密在存折上不顯示 存取行日期（摘要）支出存入余額操作復(fù)核,47,對數(shù)據(jù)流圖的每一個(gè)基本加工，必須有一個(gè)基本加工邏輯說明 基本加工邏輯說明必須描述基本加工如何把輸入數(shù)據(jù)流變換為輸出數(shù)據(jù)流的加工規(guī)則,基本加工邏輯說明,48,加工邏輯說明必須描述實(shí)現(xiàn)加工的策略而不是實(shí)現(xiàn)加工的細(xì)節(jié) 加工邏輯說明中包含的信息應(yīng)是充足的，完備的

12、，有用的，沒有重復(fù)的多余信息,49,用于寫加工邏輯說明的工具, 結(jié)構(gòu)化英語 判定表 判定樹,50,（1）結(jié)構(gòu)化英語,結(jié)構(gòu)化英語的詞匯表由 英語命令動詞 數(shù)據(jù)詞典中定義的名字 有限的自定義詞 邏輯關(guān)系詞 IF_THEN_ELSE、 CASE_OF 、 WHILE_DO、 REPEAT_UNTIL等組成。,51,是一種介于自然語言和形式化語言之間的語言 語言的正文用基本控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割，加工中的操作用自然語言短語來表示 其基本控制結(jié)構(gòu)有三種： 簡單陳述句結(jié)構(gòu)：避免復(fù)合語句； 重復(fù)結(jié)構(gòu)：WHILE_DO 或 REPEAT_UNTIL結(jié)構(gòu)。 判定結(jié)構(gòu)：IF_THEN_ELSE 或 CASE_OF結(jié)構(gòu)；

13、,52,商店業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)中“檢查發(fā)貨單”,IF 發(fā)貨單金額超過$500 THEN IF 欠款超過了60天 THEN 在償還欠款前不予批準(zhǔn) ELSE （欠款未超期） 發(fā)批準(zhǔn)書，發(fā)貨單 ENDIF ELSE （發(fā)貨單金額未超過$500） IF 欠款超過60天 THEN 發(fā)批準(zhǔn)書，發(fā)貨單及賒欠報(bào)告 ELSE （欠款未超期） 發(fā)批準(zhǔn)書，發(fā)貨單 ENDIF ENDIF,53,（2）判定表,如果數(shù)據(jù)流圖的加工需要依賴于多個(gè)邏輯條件的取值，使用判定表來描述比較合適,54,以“檢查發(fā)貨單”為例,55,56,（3）判定樹,判定樹也是用來表達(dá)加工邏輯的一種工具。有時(shí)侯它比判定表更直觀。,57,原型化方法,在開發(fā)初

14、期，要想得到一個(gè)完整準(zhǔn)確的規(guī)格說明不是一件容易的事。特別是對一些大型的軟件項(xiàng)目。 用戶往往對系統(tǒng)只有一個(gè)模糊的想法，很難完全準(zhǔn)確地表達(dá)對系統(tǒng)的全面要求。,58,軟件開發(fā)者對于所要解決的應(yīng)用問題認(rèn)識更是模糊不清 隨著開發(fā)工作向前推進(jìn)，用戶可能會產(chǎn)生新的要求，或因環(huán)境變化，要求系統(tǒng)也能隨之變化；開發(fā)者又可能在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的過程中遇到些沒有預(yù)料到的實(shí)際困難，需要以改變需求來解脫困境。,59,因此規(guī)格說明難以完善、需求的變更、以及通信中的模糊和誤解，都會成為軟件開發(fā)順利推進(jìn)的障礙。 為了解決這些問題，逐漸形成了軟件系統(tǒng)的快速原型的概念。,60,軟件原型的分類,在軟件開發(fā)中，原型是軟件的一個(gè)早期可運(yùn)行的版

15、本，它反映最終系統(tǒng)的部分重要特性。 探索型：目的是要弄清對目標(biāo)系統(tǒng)的要求，確定所希望的特性，并探討多種方案的可行性。,61,實(shí)驗(yàn)型：這種原型用于大規(guī)模開發(fā)和實(shí)現(xiàn)之前，考核方案是否合適，規(guī)格說明是否可靠。 進(jìn)化型：這種原型的目的不在于改進(jìn)規(guī)格說明，而是將系統(tǒng)建造得易于變化，在改進(jìn)原型的過程中，逐步將原型進(jìn)化成最終系統(tǒng)。,62,原型使用策略,廢棄策略 追加策略,殷人昆:,63,建立快速原型，進(jìn)行系統(tǒng)的分析和構(gòu)造的好處：,增進(jìn)軟件者和用戶對系統(tǒng)服務(wù)需求的理解，使比較含糊的具有不確定性的軟件需求（主要是功能）明確化。 軟件原型化方法提供了一種有力的學(xué)習(xí)手段。,64,使用原型化方法，可以容易地確定系統(tǒng)的

16、性能，確認(rèn)各項(xiàng)主要系統(tǒng)服務(wù)的可應(yīng)用性，確認(rèn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性，確認(rèn)系統(tǒng)作為產(chǎn)品的結(jié)果。 軟件原型的最終版本，有的可以原封不動地成為產(chǎn)品，有的略加修改就可以成為最終系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，這樣有利于建成最終系統(tǒng)。,65,66,67,原型開發(fā)技術(shù),可執(zhí)行規(guī)格說明 基于腳本(scenario)的設(shè)計(jì) 自動程序設(shè)計(jì) 專用語言 可復(fù)用(reusable)的軟件 簡化假設(shè),68,可執(zhí)行規(guī)格說明,可執(zhí)行規(guī)格說明是用于需求規(guī)格說明的一種自動化技術(shù)。使用這種方法，人們可以直接觀察他們用語言規(guī)定的任何系統(tǒng)性行為。包括 代數(shù)規(guī)格說明 有限狀態(tài)模型 可執(zhí)行的數(shù)據(jù)流圖,69,（1）代數(shù)規(guī)格說明,代數(shù)規(guī)格說明使用集合、定義于這

17、些集合上的函數(shù)和定義于這些函數(shù)上的方程來描述對象。規(guī)格說明的操作語義用這些方程表示。,70,NEW_STACK： Stack PUSH：Stack，Element Stack POP： Stack (Element | Undefined) POP (NEW_STACK ( ) ) Undefined POP (PUSH ( stk，elem ) ) elem 其中，前三行定義了操作的語法，后兩行把它們的語義定義為一些方程。,舉例：定義一個(gè)無界的棧及其操作,71,（2）有限狀態(tài)模型,parnas提出的使用最廣泛的一種可執(zhí)行規(guī)格說明形式。從一個(gè)初始狀態(tài)開始接收輸入，到產(chǎn)生輸出，狀態(tài)在推移變化。施

18、加在狀態(tài)元素上的約束確定了有效狀態(tài)的推移。,72,舉例：建立用戶程序?qū)υ?73,（3）可執(zhí)行的數(shù)據(jù)流圖,數(shù)據(jù)流圖是基于結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法的結(jié)構(gòu)化規(guī)格說明 用一種可執(zhí)行的語言程序代替定義處理邏輯的結(jié)構(gòu)化英語，數(shù)據(jù)流圖就成為由可執(zhí)行語言程序模塊組成的網(wǎng)絡(luò)，在一定環(huán)境或工具的支持下就可成為一個(gè)可以執(zhí)行的原型系統(tǒng)。,74,基于腳本的設(shè)計(jì),腳本是指用戶界面的原型。一個(gè)腳本用以模擬在系統(tǒng)運(yùn)行期間用戶經(jīng)歷的事件。它提供了輸入處理輸出的屏幕格式和有關(guān)對話的模型。因此，軟件開發(fā)者能夠給用戶顯示系統(tǒng)的逼真的視圖，使用戶得以判斷是否符合他的意圖。,75,可在任一腳本中使用一套可復(fù)用的軟件模塊，以表達(dá)某一方面的要求。 可

19、使用一種原型語言來描述原型系統(tǒng)。原型開發(fā)過程中用這種語言來定義屏幕、數(shù)據(jù)項(xiàng)、及其相關(guān)的操作。從系統(tǒng)的外部描述開始，開發(fā)與數(shù)據(jù)庫的接口、錯誤處理和恢復(fù)過程等系統(tǒng)的與外部視圖一致的細(xì)節(jié)。,76,自動程序設(shè)計(jì),自動程序設(shè)計(jì)是指在程序自動生成環(huán)境的支持下，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)軟件的開發(fā)。它可以自動地或半自動地把用戶的非過程式問題規(guī)格說明轉(zhuǎn)換為某種高級語言程序：,77,演繹綜合手段： 基于數(shù)學(xué)推理的構(gòu)造式證明。 程序變換手段： 將一程序轉(zhuǎn)換成另一功能等價(jià)的程序，并保持其正確性不變。,78,實(shí)例推廣手段： 從實(shí)例特征出發(fā)，將它推廣為待編程序的特征，最后得到程序。 過程化手段： 研究甚高級語言的編譯和知識的過程化

20、。,79,專用語言,專用語言是應(yīng)用領(lǐng)域的模型化語言。在原型開發(fā)中使用專用語言，可方便用戶和軟件開發(fā)者在計(jì)劃中的系統(tǒng)特性方面的交流。,80,軟件復(fù)用技術(shù),利用可復(fù)用的模塊，做出適當(dāng)?shù)慕M合，就可得到快速構(gòu)造的原型系統(tǒng)。 為了快速地構(gòu)造原型，這些模塊首先必須有簡單而清晰的界面；其次它們應(yīng)當(dāng)盡量不依賴其它的模塊或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；第三，它們應(yīng)具有一些通用的功能。,81,簡化假設(shè),簡化假設(shè)是在開發(fā)過程中使設(shè)計(jì)者迅速得到一個(gè)簡化的系統(tǒng)所做的假設(shè)。盡管這些假設(shè)可能實(shí)際上并不能成立，但它們在原型開發(fā)過程中可以使開發(fā)者的注意力集中在一些主要的方面。,82,在修改一個(gè)文件時(shí)，可以假設(shè)這個(gè)文件確實(shí)存在 在存取文件時(shí)，待存取的記錄總是存在 一旦計(jì)劃中的系統(tǒng)滿足用戶所有的要求，就可以撤