教學管理系統(tǒng)分析與設(shè)計ppt課件

1、第16章 教學管理系統(tǒng)分析與設(shè)計以一個簡易教學管理系統(tǒng)JXGL的分析與設(shè)計作為例如，闡明UML在軟件工程開發(fā)中的運用。 這里主要引見建立JXGL的系統(tǒng)靜態(tài)構(gòu)造模型與動態(tài)行為模型。普通對系統(tǒng)做分析與設(shè)計，建立靜態(tài)構(gòu)造模型與建立動態(tài)行為模型該當同時、交替進展，相互印證和補充。 UML是一種通用的工具，它可以運用于Use Case驅(qū)動的軟件開發(fā)，也可以運用于其他面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)方法，例如直接從現(xiàn)實世界籠統(tǒng)出對象和類，建立系統(tǒng)的對象模型。 簡易教學管理系統(tǒng)JXGL的分析與設(shè)計遵照Use Case驅(qū)動的軟件開發(fā)思想與過程。 第16章 教學管理系統(tǒng)分析與設(shè)計16.1 系統(tǒng)需求16.2 分析問題領(lǐng)域16.

2、3 靜態(tài)構(gòu)造模型16.4 動態(tài)行為模型16.5 物理模型16.1 系統(tǒng)需求對簡易教學管理系統(tǒng)JXGL要求提供兩個方面的效力： 1選課管理，擔任新學期的課程選課注冊任務(wù)； 2成果管理，擔任學生成果管理。在選課管理方面應(yīng)提供的效力功能： 1錄入與生成新學期課程表 2學生選課注冊 3查詢 4選課注冊信息的統(tǒng)計與報表生成 5把學生選課注冊信息傳送給財務(wù)系統(tǒng) 在成果管理方面應(yīng)提供的效力功能： 1成果錄入 2成果查詢 3成果統(tǒng)計與報表生成 16.1 系統(tǒng)需求JXGL的用戶 1學生。查詢信息，只允許對本人有關(guān)的數(shù)據(jù)進展添加、更新、刪除等操作。 2教師。查詢信息，只允許對本人有關(guān)的數(shù)據(jù)進展添加、更新、刪除等操

3、作。 3教學管理員。有權(quán)支配數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，進展添加、更新、刪除等操作。 JXGL的系統(tǒng)環(huán)境 1基于局域網(wǎng)的客戶機/效力器系統(tǒng)Client/Server 2外部相關(guān)系統(tǒng)：財務(wù)系統(tǒng) 16.2 分析問題領(lǐng)域分析問題領(lǐng)域的目的是對問題領(lǐng)域的明晰、準確的定義，明確目的系統(tǒng)將做些什么。分析問題領(lǐng)域的主要義務(wù)是： 對問題領(lǐng)域進展籠統(tǒng)，提出處理方案； 對未來的系統(tǒng)進展需求分析，確定系統(tǒng)的職責范圍、功能需求、性能需求、運用環(huán)境及假設(shè)條件等； 用Use Case圖對未來系統(tǒng)的行為建立模型，初步確定未來系統(tǒng)的體系構(gòu)造等。 16.2 分析問題領(lǐng)域16.2.1 確定系統(tǒng)范圍和系統(tǒng)邊境16.2.2 定義活動者16.2.4

4、 繪制Use Case圖16.2.5 繪制主要交互圖16.2.3 定義Use Case16.2.1 確定系統(tǒng)范圍與系統(tǒng)邊境首先要確定業(yè)務(wù)需求和系統(tǒng)目的。 簡易教學管理系統(tǒng)JXGL用于新學期課程的選課注冊管理和學生的成果管理。系統(tǒng)范圍：凡是這兩方面的教學管理內(nèi)容都是JXGL系統(tǒng)的職責范圍，其他的教學管理內(nèi)容，如安排教學方案、排課、實習、實驗、考試等都不屬于JXGL系統(tǒng)的職責范圍。 系統(tǒng)邊境：JXGL系統(tǒng)與財務(wù)系統(tǒng)存在系統(tǒng)邊境，財務(wù)系統(tǒng)將從JXGL系統(tǒng)得到學生選課注冊信息。 JXGL系統(tǒng)與學校的其他信息管理系統(tǒng)沒有直接的聯(lián)絡(luò)，但是可以從學校的全局數(shù)據(jù)庫中共享學生、教師、教學方案等必要的數(shù)據(jù)。 16

5、.2.2 定義活動者根據(jù)JXGL系統(tǒng)的職責范圍和需求可以確定4個活動者：學生、教師、教學管理員和財務(wù)系統(tǒng)。對于每一個活動者，該當明確其業(yè)務(wù)活動的內(nèi)容、對系統(tǒng)的效力要求。 “學生活動者運用JXGL系統(tǒng)查詢新學期開設(shè)的課程信息和教師開課信息，選課并登記注冊課程，查詢本人的課程成果信息。 “教師活動者運用JXGL系統(tǒng)查詢新學期開設(shè)的課程信息、學生選課信息和學生成果信息。 “教學管理員活動者運用JXGL系統(tǒng)管理學期開設(shè)的課程的選課注冊和學生的考試成果。“財務(wù)系統(tǒng)活動者是外部系統(tǒng)活動者，從JXGL系統(tǒng)接受學生的課程注冊信息。 教學管理員學生教師財務(wù)系統(tǒng)16.2.3 定義Use Case每一個Use Ca

6、se都是一個活動者與系統(tǒng)在交互中執(zhí)行的有關(guān)事務(wù)序列。該當根據(jù)系統(tǒng)需求，找出全部的Use Case，并從活動者的角度給出事件流，當Use Case執(zhí)行時系統(tǒng)應(yīng)提供應(yīng)活動者的效力。對一個Use Case應(yīng)闡明的根本內(nèi)容是：Use Case怎樣開場和終了、正常的事件流、變通的事件流、不測情況的事件流等。 從JXGL的頂層Use Case籠統(tǒng)，可以確定兩個Use Case ：“選課管理和“成果管理。 Use Case“選課管理與4個活動者都存在交互。 Use Case “成果管理 與活動者“學生、“教師、“教學管理員存在著交互。16.2.3 定義Use Case JXGL的頂層Use Case圖，如圖

7、16.1所示。 圖16.1 頂層Use Case圖 16.2.3 定義Use CaseUse Case“選課管理可以分解為以下一些Use Case ：“查詢課程信息、“選課注冊、“管理開設(shè)課程、“管理學生信息、“管理教師信息、“管理課程信息，如圖16.2所示。 圖16.2 選課管理的Use Case圖 16.2.3 定義Use CaseUse Case“成果管理可以分解為以下一些Use Case ：“查詢學生成果，“查詢課程成果，“學生成果管理，“成果統(tǒng)計，如圖16.3所示。 圖16.3 成果管理的Use Case圖 16.2.3 定義Use Case活動者“學生與Use Case“查詢課程信

8、息、“選課注冊、“查詢學生成果發(fā)生交互。 活動者“教師與Use Case“查詢課程信息、“查詢課程成果發(fā)生交互。 活動者“教學管理員與Use Case“管理學生信息、“管理教師信息、“管理課程信息、“管理開設(shè)課程、“學生成果管理、“成果統(tǒng)計發(fā)生交互。 活動者“財務(wù)系統(tǒng) 與Use Case“產(chǎn)生選課信息發(fā)生交互。 16.2.4 繪制Use Case圖繪制Use Case圖從頂層籠統(tǒng)開場，如圖16.1，然后逐漸分解，精細化Use Case圖，如圖16.2、圖16.3所示。直到能明晰地表達問題，滿足系統(tǒng)分析與建立模型的需求為止。 除了Use Case圖之外，對每一個Use Case還應(yīng)進展描畫，編寫

9、Use Case的闡明文檔。 16.2.4 繪制Use Case圖該當對以下的JXGL的全部Use Case編寫闡明： Use Case“查詢課程信息 Use Case“選課注冊 Use Case“管理開設(shè)課程 Use Case“管理學生信息 Use Case“管理教師信息 Use Case“管理課程信息 Use Case“查詢學生成果 Use Case“查詢課程成果 Use Case“學生成果管理 Use Case“成果統(tǒng)計 Use Case“身份驗證 16.2.4 繪制Use Case圖在Use Case圖上，不但要把Use Case表示出來，而且該當把Use Case與活動者之間的聯(lián)絡(luò)、

10、Use Case之間的聯(lián)絡(luò)也表現(xiàn)出來。 如圖16.4所示，Use Case“查詢課程信息和Use Case“選課注冊都與Use Case“身份驗證有聯(lián)絡(luò)，即它們都包含Use Case“身份驗證進展用戶的合法身份檢查。 圖16.4 聯(lián)絡(luò) 16.2.5 繪制主要交互圖交互圖描畫Use Case如何實現(xiàn)對象之間的交互。交互圖用于建立系統(tǒng)的動態(tài)行為模型。 在分析和繪制了Use Case圖之后，對主要的Use Case做交互行為的分析是有必要的。交互行為的分析的結(jié)果可以寫成文檔，繪制初步的交互圖，從而更清楚地了解Use Case的行為，以便進一步伐整Use Case視圖，確定問題的處理方案。 交互圖主要

11、有兩種：順序圖和協(xié)同圖，可根據(jù)需求繪制。在工程開發(fā)之初，分析問題領(lǐng)域時，繪制交互圖只是為了印證領(lǐng)域分析的結(jié)果和Use Case視圖的正確性，在以后對系統(tǒng)動態(tài)行為建模的過程中，還需求對交互圖做深化的分析、細化和完善。 16.2.5 繪制主要交互圖對每一個活動者與Use Case的交互行為，應(yīng)編寫詳細的文字闡明，即交互活動劇本，以作為繪制交互圖的根據(jù)。例：在活動者“學生與Use Case “選課注冊的交互中，活動者“學生的行為有三：登錄注冊，查詢課程，選修課程。在登錄注冊活動中，活動者“學生提交用戶ID和口令。在查詢課程活動中，活動者“學生提交查詢條件。在選修課程活動中，活動者“學生提交添加或刪除

12、所選的課程，并確認選課結(jié)果。 Use Case “選課注冊呼應(yīng)活動者“學生的懇求，驗證用戶ID和口令，查詢或修正課程數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，反響結(jié)果信息。Use Case “選課注冊的行為由“注冊表單接口對象、“選課注冊表單接口對象和“開設(shè)課程對象實現(xiàn)。 16.2.5 繪制主要交互圖例：活動者“學生與Use Case“選課注冊的順序圖，如圖16.5所示。圖16.5 選課注冊順序圖 16.3 靜態(tài)構(gòu)造模型16.3.1 建立類圖16.3.2 建立數(shù)據(jù)庫模型16.3.3 建立包圖16.3.1 建立類圖 1定義類首先從研討Use Case和交互劇本中發(fā)現(xiàn)類，確定類的屬性和主要操作。 對于JXGL系統(tǒng)可以籠統(tǒng)出以

13、下一些主要的類：在人事信息處置方面有“學生類、“教師類。 在選課管理方面有“課程類、“開設(shè)課程類、“學生登記類、“課程登記類、“選課統(tǒng)計類等。 在成果管理方面有“學生成果登記類、“成果統(tǒng)計類。對于每一個類該當確定其職責、屬性、主要操作以及其他性質(zhì)闡明。 16.3.1 建立類圖類的屬性可以經(jīng)過檢查類的定義、分析問題的需求和運用領(lǐng)域知識而確定。 類的操作可以經(jīng)過檢查分析交互圖確定，把交互圖中對象之間的交互活動籠統(tǒng)成一個類的操作。 例：從課程信息管理的順序圖中的活動“參與課程數(shù)據(jù)構(gòu)造，根底課，3籠統(tǒng)得到“課程類的操作“參與課程，如圖16.6所示。 圖16.6 從順序圖籠統(tǒng)出類的操作 16.3.1 建

14、立類圖 2定義用戶接口 除了普通類外還需求分析與定義系統(tǒng)的用戶接口。JXGL系統(tǒng)可以有的接口：“課程信息管理表單、“查詢課程表單、“查詢成果表單、“選課注冊表單、“開設(shè)課程表單、“選課統(tǒng)計表單、“成果信息管理表單、“成果統(tǒng)計表單等。 JXGL系統(tǒng)的用戶接口用類定義，如圖16.7所示。 對每一個用戶接口類應(yīng)詳細規(guī)定其功能操作。16.3.1 建立類圖 JXGL系統(tǒng)的用戶接口類，如圖16.7所示。 圖16.7 用戶接口 16.3.1 建立類圖 3定義聯(lián)絡(luò) JXGL系統(tǒng)的類之間的聯(lián)絡(luò)有多種類型，關(guān)聯(lián)、聚合、泛化、依賴等都有。 1關(guān)聯(lián) 在“開設(shè)課程類與“師生類之間存在“授課關(guān)聯(lián)和“登記注冊關(guān)聯(lián) ，在“開

15、設(shè)課程類與“學生成果登記類之間存在關(guān)聯(lián)。 2聚合聯(lián)絡(luò) 在“開設(shè)課程類與“課程類之間存在聚合聯(lián)絡(luò)，在“開設(shè)課程類與“學生登記類、“課程登記類之間存在聚合聯(lián)絡(luò)。 16.3.1 建立類圖 3泛化聯(lián)絡(luò) “學生類、“教師類與“師生類的聯(lián)絡(luò)為泛化聯(lián)絡(luò)。 4依賴聯(lián)絡(luò) 在“成果統(tǒng)計類與“學生成果登記類之間存在依賴聯(lián)絡(luò)， 在“選課統(tǒng)計類與“開設(shè)課程類之間存在依賴聯(lián)絡(luò)。 JXGL系統(tǒng)中，上述關(guān)聯(lián)、聚合、泛化、依賴等聯(lián)絡(luò)可參見類圖圖16.8、圖16.9、圖16.10等。 4繪制類圖 根據(jù)已定義的類及其聯(lián)絡(luò)，以及類的多重性、角色、導航等性質(zhì)，可以畫出類圖，如圖16.8、圖16.9、圖16.10所示。 在類圖的根底上可

16、以根據(jù)需求繪制一些對象圖。 運用對象圖的目的是分析系統(tǒng)的瞬間形狀，以便進一步了解系統(tǒng)的構(gòu)造和行為。 16.3.1 建立類圖 JXGL系統(tǒng)的課程管理類圖，如圖16.8所示。圖16.8 課程管理類圖 16.3.1 建立類圖 JXGL系統(tǒng)的成果管理類圖，如圖16.9所示。圖16.9 成果管理類圖 16.3.1 建立類圖 JXGL系統(tǒng)的人事信息類圖，如圖16.10所示。圖16.10 人事信息類圖 16.3.2 建立數(shù)據(jù)庫模型在分析和設(shè)計系統(tǒng)的靜態(tài)構(gòu)造模型時需求進展數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)庫設(shè)計。 JXGL系統(tǒng)采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲和管理數(shù)據(jù)。JXGL系統(tǒng)有4個方面的數(shù)據(jù)需求管理： 人員數(shù)據(jù)學生、教師 課程數(shù)據(jù)

17、選課注冊數(shù)據(jù) 學生成果數(shù)據(jù)。經(jīng)過分析，JXGL系統(tǒng)至少應(yīng)有6個數(shù)據(jù)庫表： 學生表、教師表、課程表、開設(shè)課程表、選課表、任課表。 16.3.2 建立數(shù)據(jù)庫模型這些根本表定義為： 學生學生號、姓名、出生日期、性別、籍貫、地址、入學時間、專業(yè)、班級備注 教師教師號、姓名、出生日期、性別、籍貫、地址、職稱、專長、備注 課程課程號、課程名、描畫、學分、學時、性質(zhì)、備注 開設(shè)課程課程號、學期、授課日期、授課時間、地點、選修人數(shù)、備注 選課學生號、課程號、學期、成果、備注 任課教師號、課程號、學期、備注 對于這些根本表需求進展關(guān)系規(guī)范化，設(shè)計用戶視圖、觸發(fā)器、存儲過程等。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫方式通常用實體聯(lián)絡(luò)模型E

18、RD表示，也可以用類圖為數(shù)據(jù)庫方式建立模型。 16.3.3 建立包圖對于一個大型的復雜的系統(tǒng)，常需求把大量的模型元素用包組織起來，以方便了解和處置。 JXGL系統(tǒng)雖然不算大，但也可以把系統(tǒng)的類組織成包，以便更清楚地了解系統(tǒng)的構(gòu)造。 包圖表示的是系統(tǒng)的靜態(tài)構(gòu)造，但是建立包圖該當同時思索系統(tǒng)的動態(tài)行為。 JXGL系統(tǒng)的包圖，如圖16.11所示，一共有5個包：“教學管理包、“用戶接口包、“數(shù)據(jù)庫包、“MFC類包、“出錯處置包。對每一個包應(yīng)繪出其詳細的內(nèi)部的組成構(gòu)造圖。16.3.3 建立包圖在“用戶接口包中包含了全部接口類：“課程信息管理表單、“查詢課程表單、“查詢成果表單、“選課注冊表單、“開設(shè)課程

19、表單、“選課統(tǒng)計表單、“成果信息管理表單、“成果統(tǒng)計表單、“注冊表單等?！敖虒W管理包中包含了為實現(xiàn)教學管理業(yè)務(wù)領(lǐng)域義務(wù)的全部類。 在“數(shù)據(jù)庫包中包含了實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫效力功能的全部類。在“MFC類包中包含了支持系統(tǒng)的動態(tài)銜接庫的必要的庫函數(shù)類。在“出錯處置包中包含了出錯處置功能的全部類。 圖16.11 JXGL系統(tǒng)的包圖 16.3.3 建立包圖“教學管理包內(nèi)部組成如圖16.12所示。其中包含了為實現(xiàn)教學管理業(yè)務(wù)領(lǐng)域義務(wù)的類：“學生類、“教師類、“師生類、“課程類、“開設(shè)課程類、“學生登記類、“課程登記類、“選課統(tǒng)計類、“學生成果登記類、“成果統(tǒng)計類，以及“身份驗證類等。這些類又分別組成3個小包：“選

20、課管理包、“成果管理包和“人事信息包?！吧矸蒡炞C類那么相對獨立。 圖16.12 教學管理包 16.3.3 建立包圖簡易教學管理系統(tǒng)JXGL由兩個子系統(tǒng)組成： 1課程注冊子系統(tǒng)，擔任新學期的選課注冊管理任務(wù)。 2成果管理子系統(tǒng)，擔任學生成果管理。 JXGL的系統(tǒng)與子系統(tǒng)包圖如圖16.13所示。 圖16.13 JXGL系統(tǒng)與子系統(tǒng)包圖 16.4 動態(tài)行為模型16.4.1 建立順序圖16.4.2 建立協(xié)同圖16.4.3 建立形狀機圖16.4.4 建立活動圖16.4.1 建立順序圖在建立Use Case視圖時曾經(jīng)繪制了一些順序圖或協(xié)同圖，在建立系統(tǒng)的動態(tài)行為模型中需求繼續(xù)這項任務(wù)，進一步繪制主要Use

21、 Case的順序圖或協(xié)同圖，并逐漸精細化。 為了繪制順序圖，首先要對一個Use Case編寫交互活動的劇本，然后確定參與交互的活動者和對象，確定交互事件。 例：設(shè)置開設(shè)課程的順序圖，如圖16.14所示。 其中的交互事件如下： 1登錄 2驗證 3查詢 4設(shè)置課程 5添加課程 6刪除課程 7提交 8存儲 9退出16.4.1 建立順序圖設(shè)置開設(shè)課程順序圖，如圖16.14所示。圖16.14 設(shè)置開設(shè)課程順序圖 成果登記與統(tǒng)計的順序圖，圖略16.4.2 建立協(xié)同圖協(xié)同圖用于描畫系統(tǒng)的行為是如何由系統(tǒng)的成分實現(xiàn)的。對于JXGL系統(tǒng)也需求繪制主要的Use Case的協(xié)同圖，以深化了解和表示系統(tǒng)的行為和各個對

22、象的作用。 對于一個協(xié)同圖，首先應(yīng)確定參與協(xié)同的對象角色、關(guān)聯(lián)角色和音訊，然后才干繪制協(xié)同圖。 協(xié)同圖主要表示對象與對象之間的銜接，它們是如何共同完成系統(tǒng)的行為的，但這些行為的發(fā)生順序和時間并不是協(xié)同圖表達的主要內(nèi)容。 例：對于Use Case“管理課程信息的協(xié)同圖如圖16.16所示。圖中的對象角色有“注冊表單接口對象、“開設(shè)課程表單接口對象、“課程對象和“開設(shè)課程對象。它們協(xié)同任務(wù)，實現(xiàn)設(shè)置新開設(shè)課程的效力。 16.4.2 建立協(xié)同圖管理課程信息協(xié)同圖，如圖16.15所示。圖16.15 管理課程信息協(xié)同圖 16.4.3 建立形狀機圖形狀機圖表現(xiàn)一個對象類的生命史。對于一些實現(xiàn)重要行為動作的對

23、象該當繪制形狀機圖。 繪制形狀機圖需求確定一個對象的生命期能夠出現(xiàn)的全部形狀，哪些事件將引起形狀的轉(zhuǎn)移，將會發(fā)生哪些動作。 例如，對于JXGL系統(tǒng)中的一個學生選課注冊的“學生登記對象，能夠有的形狀如下： 1“初始化形狀 2“添加課程形狀 3“減少課程形狀 4“取消形狀 5“封鎖形狀 16.4.3 建立形狀機圖選課學生登記形狀機圖如圖16.16所示。 圖16.16 選課學生登記形狀機圖 16.4.3 建立形狀機圖選課課程登記形狀機圖如圖16.17所示。 圖16.17 選課課程登記形狀機圖 16.4.4 建立活動圖活動圖的主要作用是表示系統(tǒng)的業(yè)務(wù)任務(wù)流和并發(fā)處置過程。對于一個系統(tǒng)可以針對主要的業(yè)務(wù)任務(wù)流繪制活動圖。 繪制活動圖需求確定參與活動的對象、動作