結(jié)構(gòu)化分析建模

結(jié)構(gòu)化分析建模第1頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二結(jié)構(gòu)化分析建模需求分析的任務就是準確地指出“軟件目標產(chǎn)品必須做什么？”需求分析的一個重要過程就是需求建模的過程結(jié)構(gòu)化分析方法是一種傳統(tǒng)的系統(tǒng)建模技術(shù)第2頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二分析模型分析模型的目的是為基于計算機系統(tǒng)提供必須的信息、功能和行為域的說明模型是對系統(tǒng)某個方面的抽象，拋棄了具體細節(jié)，對系統(tǒng)中最突出的特征作簡化分析模型元素：基于場景的元素基于過程的活動序列的元素基于類的元素行為元素面向信息流的元素基于數(shù)據(jù)的元素第3頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二分析模式分析模式：在軟件開發(fā)領域，在特定的應用領域內(nèi)某些事物在所有的項目中重復發(fā)生。分析模式可以使用標準的模板來表現(xiàn)，模板采用模式名、目的、動機、外因和環(huán)境、解決方案、結(jié)論、設計、已知應用和相關(guān)模式的格式描述分析模式信息。例如，ERP（EnterpriseResourcePlan）軟件就是一個高層分析模式，形成一套開發(fā)ERP軟件的分析模式。第4頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二分析模型的目標與原則分析模型必須實現(xiàn)三個主要目標：描述客戶需要什么；為軟件設計奠定基礎；定義在軟件完成后可以被確認的一組需求。分析模型的所有元素都可以直接映射到設計模型創(chuàng)建分析模型時應遵循的原則：模型應關(guān)注在問題或業(yè)務域內(nèi)可見的需求，抽象的級別相對高；分析模型的每個元素都應能增加對軟件需求的整體理解，并提供對信息域、功能和系統(tǒng)行為的深入理解；基于基礎機構(gòu)和其他非功能的模型應推延到設計階段再考慮；最小化整個系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)聯(lián)；確認分析模型為所有共利益者都帶來價值；盡可能保持模型簡潔第5頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二結(jié)構(gòu)化需求分析用戶需求一般用自然語言描述系統(tǒng)需求必須用較專業(yè)的方式來描述模型是軟件設計的基礎，也是創(chuàng)建規(guī)約的基礎需求分析原則：必須表示和理解問題的信息域；必須定義軟件將完成的功能；必須表示軟件的行為（作為外部事件的結(jié)果）；必須劃分描述信息、功能和行為的模型，從而使得可以以層次的方式揭示細節(jié)；分析過程應該從要素信息移向細節(jié)實現(xiàn)。第6頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二結(jié)構(gòu)化分析方法結(jié)構(gòu)化分析（SA，StructuredAnalysis）方法是20世紀70年代，由E.Yourdon等人倡導的一種適用于大型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的、面向數(shù)據(jù)流的需求分析方法。結(jié)構(gòu)化需求分析方法指導性原則：在開始建立分析模型之前先理解問題。開發(fā)模型，使用戶能夠了解將如何進行人機交互（使用原型技術(shù)）。記錄每個需求的起源和原因，保證需求的可追蹤性和可回溯性。使用多個需求分析視圖，建立數(shù)據(jù)、功能和行為模型。給需求賦予優(yōu)先級，優(yōu)先開發(fā)重要的功能，提高開發(fā)生產(chǎn)效率。刪除含糊性。第7頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二結(jié)構(gòu)化分析模型系統(tǒng)模型從以下不同的角度表述系統(tǒng)：從外部來看，它是對系統(tǒng)分析上下文或系統(tǒng)環(huán)境建模；從行為上看，它是對系統(tǒng)行為建模；從結(jié)構(gòu)上看，它是對系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建模。結(jié)構(gòu)化的需求分析模型有：系統(tǒng)行為模型：數(shù)據(jù)流模型，用來描述系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理過程狀態(tài)轉(zhuǎn)換模型，用來描述系統(tǒng)如何對事件做出響應實體—關(guān)系模型：關(guān)心的是尋找系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)及其之間的關(guān)系，卻不關(guān)心系統(tǒng)中包含的功能。第8頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二結(jié)構(gòu)化分析模型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)字典實體-關(guān)系圖數(shù)據(jù)流圖加工規(guī)約數(shù)據(jù)對象描述狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖控制規(guī)約第9頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二結(jié)構(gòu)化分析模型結(jié)構(gòu)分析模型結(jié)構(gòu)的核心是數(shù)據(jù)字典（DD，DataDictionary），包含了軟件使用或生產(chǎn)的所有數(shù)據(jù)對象描述的中心庫。分析模型結(jié)構(gòu)的中間層有三種視圖：數(shù)據(jù)流圖（DFD，DataFlowDiagram）服務于兩個目的：一是指明數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中移動時如何被變換，二是描述對數(shù)據(jù)流進行變換的功能和子功能。實體—關(guān)系圖（E-RD，Entity-RelationshipDiagram）描述數(shù)據(jù)對象間的關(guān)系，用來進行數(shù)據(jù)建?；顒拥挠浱枴顟B(tài)轉(zhuǎn)換圖（STD，StateTransitionDiagram）指明作為外部事件的結(jié)果，系統(tǒng)將如何動作。分析模型結(jié)構(gòu)的外層是規(guī)約描述：在實體—關(guān)系圖中每個數(shù)據(jù)對象的屬性可以使用數(shù)據(jù)對象來描述。在數(shù)據(jù)流圖中出現(xiàn)的每個加工/處理的功能描述包含在加工規(guī)約中。軟件控制方面的附加信息包含在控制規(guī)約中第10頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二面向數(shù)據(jù)的建模方法系統(tǒng)建模的一個重要方面就是要定義系統(tǒng)處理的邏輯結(jié)構(gòu)。最廣泛采用的數(shù)據(jù)建模技術(shù)是實體-關(guān)系模型，它描述數(shù)據(jù)實體、關(guān)聯(lián)及實體屬性。實體關(guān)系模型可用ERD（Entity-RelationshipsDiagram實體關(guān)系圖）來表示：實體關(guān)聯(lián)實體屬性基數(shù)第11頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二實例分析：出卷系統(tǒng)N包含題目出卷要求依據(jù)抽取試卷試卷11111第12頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二實例分析：出卷系統(tǒng)試卷由一組題目組成，而題目來自試卷庫中被挑選的題目。試卷根據(jù)出卷要求選擇項目。這些實體的屬性給出如下：試題：編號、科目、題干、題干圖、答案、答案圖、題型、知識點、難度、抽取時間試卷：編號、科目、出卷人、年級、性質(zhì)、總分、難度、{題目}*出卷要求、總分、總難度、總題型、總知識點題目：編號、題干、題干圖、答案、答案圖、題型、知識點、難度第13頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二實例分析：圖書館系統(tǒng)1借書記錄預約記錄借/還/續(xù)借1M1NM包含預約借書者圖書書目第14頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二實例分析：圖書館系統(tǒng)實體：圖書、借書者、管理員、借書目錄、預約記錄、書目屬性給出如下：借書者：借書者編號、姓名、性別、借書數(shù)、最大借書數(shù)、罰金金額、有限期圖書：圖書號、書目號書目：書目號、書名、作者、出版社、叢書名、收藏數(shù)、在館數(shù)、預約數(shù)借書記錄：圖書號、借書者編號、借出日期、應還日期、續(xù)借次數(shù)預約記錄：書目號、借書者編號、預約日期第15頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二實例分析：POS機系統(tǒng)1NM111包含付款描述銷售支付商品描述商品第16頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二實例分析：POS機系統(tǒng)實體有銷售、支付、商品、商品描述關(guān)聯(lián)：銷售包含一組商品；每個商品都有相應的描述信息；每個支付對應一個銷售。實體的屬性：銷售：編號、總價、1{商品}*，日期支付：編號、支付客戶、找零、銷售編號商品：編號、數(shù)量商品描述：名稱、產(chǎn)地、廠家、單價第17頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二面向數(shù)據(jù)流的建模面向數(shù)據(jù)流的建模是結(jié)構(gòu)化需求分析方法之一采用自頂向下逐層分解，描繪滿足用戶要求的軟件模型表示：數(shù)據(jù)流圖：描述系統(tǒng)處理過程數(shù)據(jù)字典：模型中的數(shù)據(jù)信息集合狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖：描述系統(tǒng)對內(nèi)部或外部事件響應的行為模型第18頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)據(jù)流圖符號數(shù)據(jù)源點或終點變換數(shù)據(jù)的處理數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)流或或或第19頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)據(jù)流圖舉例設一個工廠采購部每天需要一張定貨報表。定貨的零件數(shù)據(jù)有：零件編號、名稱、數(shù)量、價格、供應者等。零件的入庫、出庫事務通過計算機終端輸入給定貨系統(tǒng)。當某零件的庫存數(shù)少于給定的庫存量臨界值時，就應該再次定貨。數(shù)據(jù)流分析：數(shù)據(jù)源點：倉管員（負責入庫或出庫事務給定貨系統(tǒng)）；數(shù)據(jù)終點：采購員（接收每天的定貨報表）；數(shù)據(jù)流：事務，定貨；數(shù)據(jù)存儲：定貨信息，庫存清單；處理：處理事務，產(chǎn)生報表。第20頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)據(jù)流圖舉例畫基本系統(tǒng)模型采購員事務定貨報表倉管員定貨系統(tǒng)第21頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)據(jù)流圖舉例第一步求精定貨信息庫存清單定貨信息庫存信息采購員定貨報表產(chǎn)生報表倉管員處理事務事務第22頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)據(jù)流圖舉例第二步求精倉管員采購員處理入庫事務入庫事務出庫事務定貨報表處理定貨定貨信息處理出庫事務產(chǎn)生報表定貨信息庫存清單庫存信息第23頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典是分析模型中出現(xiàn)的所有名字的一個集合，并包括有關(guān)命名實體的描述數(shù)據(jù)字典有以下兩個作用：它是所有名字信息管理的有效機制作為連接軟件分析、設計、實現(xiàn)和進化階段的開發(fā)機構(gòu)的信息存儲數(shù)據(jù)字典應該由四類元素的定義組成：數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流分量數(shù)據(jù)存儲處理對于處理，可用輸入—處理—輸出（IPO，Input-Process-Output）視圖描述更方便第24頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)據(jù)字典應對組成的數(shù)據(jù)元素定義進行自頂向下的分解。分解的原則是：當包含的元素不需要進一步定義，且每個和工程有關(guān)的人都清楚時為止數(shù)據(jù)字典中應該包括關(guān)于數(shù)據(jù)的信息：一般信息（名字、別名、描述等）定義（數(shù)據(jù)類型、長度、結(jié)構(gòu)等）使用特點（值的范圍、使用頻率、使用條件、使用方式、條件值等）控制信息（用戶、使用特點、改變數(shù)、使用權(quán)等）分組信息（文檔結(jié)構(gòu)、從屬結(jié)構(gòu)、物理位置等）三種類型的任意組合定義數(shù)據(jù)字典中的任何條目。順序：順序連接兩個或多個分量元素。一般用加號表示順序連接關(guān)系。選擇：從兩個或多個可選的分量元素中選取一個。選擇運算符用方括號表示，對于多個可供選擇的元素，用“|”符號分隔。例如，[A-1|A-2|A-3]表示三個可選數(shù)據(jù)元素。重復：描述的分量元素重復零次或多次。例如，都表示數(shù)據(jù)元素A的下限為1，上限為5。第25頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)據(jù)字典卡片方式示例名字：定貨報表別名：定貨信息描述：每天一次需要定貨的零件表定義：定貨報表=零件編號+零件名稱+定貨數(shù)量+價格+1{供應者}3

位置：輸出到打印機名字：零件編號別名：描述：惟一標識一個特定零件的關(guān)鍵組成定義：零件編號=8位字符位置：定貨報表、定貨信息庫存清單名字：定貨數(shù)量別名：描述：某個零件一次定貨的數(shù)目定義：定貨數(shù)量=[1|2|3|4|5]位置：定貨報表定貨信息名字：價格別名：價格范圍描述：某個零件目前參考價格或者上下限定義：價格=1{零件單價}2位置：定貨報表定貨信息庫存清單第26頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖狀態(tài)模型是一種描述系統(tǒng)對內(nèi)部或者外部事件響應的行為模型。它描述系統(tǒng)狀態(tài)和事件，以及事件引發(fā)系統(tǒng)在狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換。這種模型適用于描述實時系統(tǒng)狀態(tài)模型一般采用狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（簡稱狀態(tài)圖）的標記方法狀態(tài)圖描述了系統(tǒng)中某些復雜對象的狀態(tài)變化狀態(tài)是可觀察的行為模式，用圓角矩形表示；變遷表示狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，用箭頭表示；事件是引發(fā)變遷的消息，用箭頭上的標記表示。狀態(tài)圖還可以用事件后的方括號表示先決條件，只有當這個條件為真時，才會發(fā)生狀態(tài)變化；用狀態(tài)自身的弧線箭頭表示先決條件不為真時，狀態(tài)不會改變。第27頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二復印機控制軟件狀態(tài)圖讀命令復印重加載紙診斷問題閑置與“讀命令”相關(guān)非卡紙與“讀命令”相關(guān)卡紙與“完成問題”相關(guān)“滿”和“開始”與“復印”相關(guān)復印與“讀命令”相關(guān)滿與“讀命令”相關(guān)第28頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二加工邏輯的描述加工邏輯也稱為過程說明，用于描述數(shù)據(jù)流圖中加工邏輯的處理算法或過程用以下三種工具：過程描述語言（PDL—ProceduralDescriptionLanguage）判定表判定樹第29頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二過程描述語言介于自然語言和形式語言之間的一種半形式語言，使用有限的詞匯和有限的語句來描述加工邏輯。它的結(jié)構(gòu)可分成兩層：外層：用來描述控制結(jié)構(gòu)，采用順序、選擇、重復三種基本結(jié)構(gòu)。內(nèi)層：一般采用祈使語句的自然語言短語，使用數(shù)據(jù)字典中的名詞和有限的自定義詞第30頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二舉例統(tǒng)計空格seq打開文件讀入字符串Totalsum=0程序體iteruntil文件結(jié)束……程序體end印總數(shù)seq印出空格總數(shù)印總數(shù)end關(guān)閉文件停止統(tǒng)計空格end第31頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二判定表例如：某數(shù)據(jù)流圖中有一個“確定保險類別”的加工，指的是申請汽車駕駛保險時，要根據(jù)申請者的情況確定不同的保險類別。加工邏輯為：如果申請者的年齡在21歲以下，要額外收費；如果申請者是21歲以上并是26歲以上的女性，適用于A類保險；如果申請者是26歲以下的已婚男性，或者26歲以上的男性，適用于B類保險；如果申請者是21歲以下的女性或26歲以下的單身男性適用于C類保險；除此之外的其他申請者都適用于A類保險。第32頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二判定表提取問題中的條件：年齡、性別、婚姻。標出條件的取值條件名取值符號取值數(shù)m年齡年齡≤2121<年齡<26年齡≥26CYLm1=3性別男女MFm2=2婚姻未婚已婚SEm3=2第33頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二判定表計算所有條件的組合數(shù)N。N==3×2×2提取可能爭取的動作或措施。適用于A類保險、B類保險、C類保險，額外收費共四種。制作判定表完善判定表缺少判定采取的動作有冗余的列第34頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二制作判定表123456789101112年齡CCCCYYYYLLLL性別FFMMFFMMFFMM婚姻SESESESESESEA類保險√√√√B類保險√√√√C類保險√√√√額外收費√√√√第35頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二合并后的判定表134578911年齡CCCYYYLL性別FMMFMMFM婚姻--SE--SE----A類保險√√B類保險√√√C類保險√√√額外保險√√√第36頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二判定樹判定樹是判定表的變形，一般情況下它比判定表更直觀，且易于理解和使用年齡>21未婚—C類保險且額外收費已婚—B類保險且額外收費未婚—C類保險已婚—D類保險年齡≤21C類保險收額外收費A類保險B類保險21<年齡≤26年齡>26年齡≤21確保保險類別男性女性第37頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二出卷系統(tǒng)：總體數(shù)據(jù)流圖手動出卷教師出卷要求試題出卷要求試卷出卷要求試題試題試卷獲取出卷要求自動出卷出卷要求保存試卷題目出卷要求出卷要求題目教師⊕設置出卷要求第38頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二出卷系統(tǒng)：自動出卷數(shù)據(jù)流圖教師出卷要求試題試題試卷試題試題試卷獲取出卷要求抽取試題評價出卷要求試卷出卷要求出卷要求分析出卷計算分值題型試題寫入試卷顯示試卷試題第39頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二出卷系統(tǒng)：手動出卷數(shù)據(jù)流圖分析出卷挑選試題題型試題寫入試卷顯示試卷試題教師出卷要求試題試題試卷試題試題試卷獲取出卷要求篩選試題計算分值出卷要求試卷出卷要求出卷要求第40頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二出卷系統(tǒng)的實體-關(guān)系圖

試卷題目試題出卷要求依據(jù)抽取11包含N111圖6-16出卷系統(tǒng)的實體-關(guān)系圖第41頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)據(jù)字典舉例名稱：試卷別名：無描述：試卷信息定義：試卷=試卷編號+課程名+出卷人+時間+總分+難度+{試題}

試卷編號=1{字符串}10課程名=1{字符}30

出卷人=1{字符}8

時間=日期 總分=整數(shù)第42頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)據(jù)字典舉例名稱：出卷要求別名：要求描述：出卷的卷面要求定義：出卷要求=總分+總難度+總題型+總知識點 總分=整數(shù) 總難度=難分數(shù)比例+中分數(shù)比例+易分數(shù)比例 總題型=1{題型分數(shù)比例}*

總知識點=1{知識點分數(shù)比例}*位置：自動出卷，手動出卷，設置出卷要求第43頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)據(jù)字典舉例名稱：試題別名：題目描述：題庫中的題目定義：試題=試題編號+題干+題干圖+答案+答案圖+題型+難度+知識點+抽取時間 試題編號=1{字符}10

題干=1{字符}200

題干圖文件名=30{字符}40

答案=1{字符}200

答案圖文件名=30{字符}40

題型=【|選擇|填空|簡答|改錯|應用|】

難度=【|難|中|易|】

知識點=【|……|……|】

抽取時間=日期位置：自動出卷，手動出卷，題庫系統(tǒng)第44頁，共49頁，2023年，2月20日，星期二圖書館系統(tǒng)

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