【正文】 第 3 章 需求分析 需求分析的概念和任務(wù) 獲取需求的方法 結(jié)構(gòu)化分析方法 本章學(xué)習(xí)內(nèi)容： 1． 掌握需求分析的基本概念 2． 明確需求分析應(yīng)遵循的原則 3．掌握如何使用需求獲取技術(shù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 4． 掌握結(jié)構(gòu)化分析的思想與過(guò)程 5． 掌握數(shù)據(jù)流建模技術(shù) 第 3章 需求分析 能否開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量的軟件，很大程度上取決于對(duì)要解決問(wèn)題的認(rèn)識(shí)程度，以及如何準(zhǔn)確地表達(dá)出用戶的需求。 需求的概念 對(duì)用戶來(lái)講需求是對(duì)軟件產(chǎn)品的解釋，是用戶對(duì)目標(biāo)軟件系統(tǒng)在功能、行為、性能和約束等方面的期望。而對(duì)開(kāi)發(fā)人員所講的需求，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)又像詳細(xì)設(shè)計(jì)。 IEEE軟件工程標(biāo)準(zhǔn)詞匯表中對(duì)需求的定義： （ 1）用戶解決問(wèn)題或達(dá)到目標(biāo)所需的條件或權(quán)能； （ 2）系統(tǒng)或系統(tǒng)部件要滿足合同、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或其他正式規(guī)定文檔所需要具有的條件或權(quán)能； （ 3）一種反映上面（ 1）和（ 2）所描述的條件或權(quán)能的文檔說(shuō)明。 由上述定義可知，需求一方面反映了系統(tǒng)的外部行為，另一方面反映了系統(tǒng)的內(nèi)部特性，反映的方式是需求文檔 —— 軟件需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)。 需求的特點(diǎn) ： （ 1） 用戶需求直接來(lái)源于用戶。 需求可以由用戶主 動(dòng)提出，也可以通過(guò)與用戶溝通、交流或者進(jìn)行問(wèn)卷調(diào) 查等方式獲得。由于用戶對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)認(rèn)識(shí)上的不足，分析人員有義務(wù)幫助用戶挖掘需求。 （ 2） 用戶需求需要以文檔的形式提供給用戶審查。 因此，需要使用流暢的自然語(yǔ)言和簡(jiǎn)潔清晰的直觀圖表來(lái)表 述，以方便用戶的理解與確認(rèn)。 （ 3） 可以把用戶需求理解為用戶對(duì)軟件的合理請(qǐng)求。 這意味著，必須全面理解用戶的各項(xiàng)要求，但又不能全盤(pán)接受所有的要求。 （ 4） 用戶需求主要是為用戶方管理層撰寫(xiě)的 。但是用戶方的技術(shù)代表、軟件系統(tǒng)今后的操作者以及開(kāi)發(fā)方的高層技術(shù)人員，也有必要認(rèn)真閱讀用戶需求文檔。 需求的層次 需求可分解為 4個(gè)層次：業(yè)務(wù)需求、用戶需求、功能需求和非功能需求。 （ 1）業(yè)務(wù)需求（ Business Requirement） 業(yè)務(wù)需求是反映組織機(jī)構(gòu)或客戶對(duì)軟件高層次的目標(biāo)要求。這項(xiàng)需求是用戶高層領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)決定的，它確定了系統(tǒng)的目標(biāo)、規(guī)模和范圍。業(yè)務(wù)需求是需求分析階段制定需求調(diào)研計(jì)劃、確定用戶核心需求和軟件功能需求的依據(jù)，應(yīng)在進(jìn)行需求分析之前，通常在項(xiàng)目定義與范圍文檔中予以說(shuō)明。 （ 2）用戶需求（ User Requirement） 用戶需求是關(guān)于軟件的一系列想法的集中體現(xiàn) , 涉及軟件的功能、操作方式、界面風(fēng)格、報(bào)表格式、用戶機(jī)構(gòu)的業(yè)務(wù)范圍、工作流程，以及用戶對(duì)軟件應(yīng)用的展望等。 （ 3）功能需求（ Functional Requirement） 功能需求是軟件系統(tǒng)的最基本的需求表述，包括對(duì)系統(tǒng)應(yīng)該提供的服務(wù)，如何對(duì)輸入做出反應(yīng)，以及系統(tǒng)在特定條件下的行為描述。在某些情況下，功能需求還必須明確系統(tǒng)不應(yīng)該做什么，這取決于開(kāi)發(fā)的軟件類(lèi)型、軟件未來(lái)的用戶、以及開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)類(lèi)型。所以，功能性的系統(tǒng)需求，需要詳細(xì)地描述系統(tǒng)功能特征、輸入和輸出接口、異常處理方法等。 （ 4）非功能需求（ NonFunctional Requirement） 非功能性需求包括對(duì)系統(tǒng)提出的性能需求、可靠性和可用性需求、系統(tǒng)安全以及系統(tǒng)對(duì)開(kāi)發(fā)過(guò)程、時(shí)間、資源等方面的約束和標(biāo)準(zhǔn)等。性能需求指定系統(tǒng)必須滿足的定時(shí)約束或容量約束，一般包括速度（響應(yīng)時(shí)間）、信息量速率（吞吐量、處理時(shí)間）和存儲(chǔ)容量等方面的需求。 業(yè)務(wù)需求 項(xiàng)目視圖與范圍文檔 用戶需求 質(zhì)量屬性 使用實(shí)例文檔 系統(tǒng)需求 功能需求 其他非 功能需求 約束條件 軟件需求規(guī)格說(shuō)明 圖 31 軟件需求各組成部分之間的關(guān)系 需求分析的任務(wù) 將用戶對(duì)軟件的一系列要求、想法轉(zhuǎn)變?yōu)檐浖_(kāi)發(fā)人員所需要的有關(guān)軟件的技術(shù)規(guī)格說(shuō)明 —— 《 軟件需求規(guī)格說(shuō)明書(shū) 》 。即準(zhǔn)確地定義未來(lái)系統(tǒng)的目標(biāo)，確定為滿足用戶的需求，系統(tǒng)必須做什么。用規(guī)范的形式 《 軟件需求規(guī)格說(shuō)明書(shū) 》 ，準(zhǔn)確地表達(dá)出用戶的需求。 軟件是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決現(xiàn)實(shí)生活中問(wèn)題的一種有效方法和手段。 軟件需求分析是在軟件計(jì)劃的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，需求分析是介于系統(tǒng)分析和軟件設(shè)計(jì)階段之間的橋梁，它直接關(guān)系到軟件的成功與否。 需求分析的主要任務(wù) （ 1） 確定系統(tǒng)的綜合需求 （ 2） 分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求 （ 3） 導(dǎo)出系統(tǒng)的邏輯模型 （ 4） 修改系統(tǒng)開(kāi)發(fā)計(jì)劃 （ 5） 書(shū)寫(xiě) 《 軟件需求規(guī)格說(shuō)明書(shū) 》 需求分析的過(guò)程 (1)需求獲取 進(jìn)行用戶需求調(diào)查，獲取需求，識(shí)別問(wèn)題，確定 系統(tǒng)的綜合要求是需求分析的第一步。主要獲取如下 需求： 1）功能需求 系統(tǒng)做什么？系統(tǒng)何時(shí)做什么？系統(tǒng)何時(shí)及如何 修改或升級(jí)？ 2)性能需求 軟件開(kāi)發(fā)的技術(shù)性指標(biāo) 例如：存儲(chǔ)容量限制；執(zhí)行速度、相應(yīng)時(shí)間等 3）環(huán)境需求 硬件：機(jī)型、外設(shè)、接口、地點(diǎn)、分布、溫度、 濕度、磁場(chǎng)干擾等 軟件：操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù) 4）界面需求 有來(lái)自其它系統(tǒng)的輸入嗎？ 到自其它系統(tǒng)的輸出嗎？ 對(duì)數(shù)據(jù)格式有規(guī)定嗎？ 對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)有規(guī)定嗎？ 5）用戶或人的因素 用戶類(lèi)型？ 各種用戶熟練程度？ 需受何種訓(xùn)練？ 用戶理解、使用系統(tǒng)的難度？ 用戶錯(cuò)誤操作系統(tǒng)的可能性？ 6）文檔需求 需哪些文檔？ 文檔針對(duì)哪些讀者？ 7）數(shù)據(jù)需求 輸入、輸出數(shù)據(jù)的格式？ 接收、發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率？ 數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精度？ 數(shù)據(jù)流量？ 數(shù)據(jù)需保持的時(shí)間？ 8）資源需求 軟件運(yùn)行時(shí)所需的數(shù)據(jù)、軟件。內(nèi)存空間 等資源。軟件開(kāi)發(fā)、維護(hù)所需的人力、支撐軟 件、開(kāi)發(fā)設(shè)備等。 9）安全保密 需求 需對(duì)訪問(wèn)系統(tǒng)或系統(tǒng)信息加以控制嗎？ 如何隔離用戶之間的數(shù)據(jù)？ 用戶程序如何與其它程序和操作系統(tǒng)隔離？ 系統(tǒng)備份要求？ 10）軟件成本消耗與開(kāi)發(fā)進(jìn)度 需求 需要的軟硬件投資有無(wú)限制？ 開(kāi)發(fā)有規(guī)定的時(shí)間表嗎？ 11）質(zhì)量保證 需求 系統(tǒng)的可靠性要求？ 系統(tǒng)必須監(jiān)測(cè)和隔離錯(cuò)誤嗎？ 規(guī)定系統(tǒng)平均出錯(cuò)時(shí)間？ 出錯(cuò)后，重啟系統(tǒng)允許的時(shí)間？ 系統(tǒng)變化如何反映到設(shè)計(jì)中？ 維護(hù)是否包括對(duì)系統(tǒng)的改進(jìn)？ 系統(tǒng)的可移植性？ （ 2） 分析建模 任何一個(gè)軟件系統(tǒng)都離不開(kāi)數(shù)據(jù) ， 分析系統(tǒng)的數(shù) 據(jù)要求是需求分析的主要任務(wù)之一 。 從信息流和信息 結(jié)構(gòu)出發(fā) ， 逐步細(xì)化軟件的所有功能 ， 找出系統(tǒng)各個(gè) 元素之間的聯(lián)系 、 接口特性和對(duì)設(shè)計(jì)的限制 ， 判斷是 否存在因片面性或短期行為而導(dǎo)致的不合理需求 ， 判 斷是否有用戶尚未提出的確實(shí)有價(jià)值的潛在需求 ， 從 而提出其中不合理的部分 ， 增加真正需要的部分 。 通 過(guò)模型表達(dá)用戶需求 。 后續(xù)課程將介紹建模的具體方 法 。 當(dāng)前系統(tǒng) 邏輯模型 物理模型 目標(biāo)系統(tǒng) 模型化 物理模型 怎么做 具體化 抽象化 邏輯模型 做什么 實(shí)例化 導(dǎo)出 理解需求 表達(dá)需求 圖 33 由當(dāng)前系統(tǒng)建立目標(biāo)系統(tǒng)模型過(guò)程 通常系統(tǒng)的邏輯模型用 DFD圖、 DD、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖 和主要功能的處理算法等進(jìn)行描述。 通過(guò)建模過(guò)程可以 更加了解系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)抽象降低 問(wèn)題的復(fù)雜性，有助于回憶所有問(wèn)題的細(xì)節(jié)，有助于 開(kāi)發(fā)小組間的交流，有助于與用戶的交流， 為系統(tǒng)的 維護(hù)提供文檔。 (3)編寫(xiě)軟件需求規(guī)格說(shuō)明 在對(duì)問(wèn)題空間、全面理解的基礎(chǔ)上，對(duì)需求模型進(jìn)行精確地、形式化的描述。（文檔格式、內(nèi)容見(jiàn)附錄） (4)需求驗(yàn)證 對(duì)需求分析進(jìn)行 評(píng)審： 1）完整性 2）正確性 3）一致性 4）必要性 5）無(wú)歧義性 6）可驗(yàn)證性 7）優(yōu)先級(jí)的劃分 獲取需求的方法 需求分析至今仍是公認(rèn)為軟件開(kāi)發(fā)中最為困難、亟待解決的一個(gè)問(wèn)題。 獲取需求過(guò)程中 存在的問(wèn)題 （ 1）人們對(duì)需求的理解問(wèn)題 （ 2）分析人員與用戶的通信問(wèn)題 （ 3）用戶需求的可變性問(wèn)題 （ 4）分析方法和分析工具問(wèn)題