【文章內(nèi)容簡介】 獲取可能是軟件開發(fā)中最困難、最關(guān)鍵、最易出錯(cuò)及最需要交流的方面。表現(xiàn)在： ? 需求的不穩(wěn)定性 ：在整個(gè)軟件生存周期內(nèi)軟件需求會(huì)隨著時(shí)間的推移發(fā)生變化； ? 需求的不準(zhǔn)確性 ：用戶和開發(fā)人員的認(rèn)識(shí)會(huì)隨著使用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程的實(shí)踐逐步提高，一開始不可能設(shè)想得面面俱到。 ? 需求獲取只有通過有效的客戶 /開發(fā)者的合作才能成功。 59 軟件工程 分析建模 ? 分析建模是為了分析需求，以確定項(xiàng)目的確切需求。常用的分析模型有數(shù)據(jù)建模、功能建模和過程建模，從不同視角描述目標(biāo)系統(tǒng)。 ? 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) ? 面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的結(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? (OOA) 等 60 軟件工程 ? 結(jié)構(gòu)化分析方法最初只是著眼于數(shù)據(jù)流， 自頂向下，逐層分解 ，建立系統(tǒng)的處理流程，以 數(shù)據(jù)流圖 和 數(shù)據(jù)字典 為主要工具，建立系統(tǒng)的邏輯模型。 ? 擴(kuò)充后，將建模技術(shù)擴(kuò)展到 數(shù)據(jù)建模 、 功能建模和 行為建模 ，以實(shí)體 關(guān)系圖、數(shù)據(jù)流圖和控制流圖、狀態(tài) 遷移圖為工具，數(shù)據(jù)字典為核心，從不同視點(diǎn)建立系統(tǒng)的分析模型。 結(jié)構(gòu)化分析方法 61 軟件工程 結(jié)構(gòu)化分析的分析模型 實(shí)體 — 關(guān)系圖 狀態(tài) — 遷移圖 數(shù)據(jù)流圖 數(shù)據(jù)對象描述 加工規(guī)格說明 數(shù)據(jù) 字典 控制規(guī)格說明 62 軟件工程 數(shù)據(jù)建模 ? 數(shù)據(jù)模型包括三種互相關(guān)聯(lián)的信息：數(shù)據(jù)對象，描述對象的屬性，描述對象間相互連接的關(guān)系。 ? 在需求分析階段描述數(shù)據(jù)對象和它們之間的關(guān)系，使用了 ER 圖。 ? 例如，在教學(xué)管理中，一個(gè)教師可以教授零門、一門或多門課程，每位學(xué)生也需要學(xué)習(xí)幾門課程。因此，教學(xué)管理中涉及的對象有學(xué)生、教師和課程。 63 軟件工程 教學(xué)數(shù)據(jù)模型 學(xué)號(hào) 姓名 專業(yè) 性別 …… 學(xué)生 職工號(hào) 姓名 專業(yè) 職稱 年齡 教師 課程號(hào) 課程名 學(xué)分 學(xué)時(shí) …… 課程 學(xué)號(hào) 課程號(hào) 成績 選課 64 軟件工程 ? 實(shí)例的關(guān)聯(lián)有三種：一對一 (1:1) ；一對多 (1:m) ；多對多 (n:m) 。 ? 這種實(shí)例的關(guān)聯(lián)稱為“基數(shù)”，基數(shù)表明了“重復(fù)性”。 教師 學(xué)生 教授 基數(shù) :一位教師 基數(shù) :多位學(xué)生 參與度 :必須 參與度 :可選 65 軟件工程 X Y 一個(gè) X與一個(gè) Y相關(guān)聯(lián) 一個(gè) X與一個(gè)或多個(gè) Y相關(guān)聯(lián) X Y 一個(gè) X與零個(gè)或一個(gè) Y相關(guān)聯(lián) X Y 一個(gè) X與零個(gè) , 一個(gè)或多個(gè) Y相關(guān)聯(lián) X Y 一個(gè) X與一個(gè) Y或 Z相關(guān)聯(lián) X Y Z 一個(gè) X與一個(gè) Y與 Z相關(guān)聯(lián) X Y Z 66 軟件工程 功能建模和數(shù)據(jù)流 ? 最初 ,結(jié)構(gòu)化分析方法僅討論數(shù)據(jù)流建模，目標(biāo)系統(tǒng)被表示成如圖所示的數(shù)據(jù)變換流程圖。系統(tǒng)的功能體現(xiàn)在核心的數(shù)據(jù)變換中。 外部實(shí)體 外部實(shí)體 外部實(shí)體 外部實(shí)體 目標(biāo) 系統(tǒng) 輸入信息 輸入信息 輸出信息 輸出信息 頂層數(shù)據(jù)流圖（上下文環(huán)境圖） 67 軟件工程 數(shù)據(jù)流圖中的主要圖形元素 數(shù)據(jù)加工 (數(shù)據(jù)變換 ) 數(shù)據(jù)源或數(shù)據(jù)潭 (外部實(shí)體 ) 數(shù)據(jù)流 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件 或 或 68 軟件工程 分層的數(shù)據(jù)流圖 69 軟件工程 實(shí)例：考務(wù)處理系統(tǒng)的功能 問題陳述 1) 對考生送來的報(bào)名單進(jìn)行檢查 。 2) 對合格的報(bào)名單編好準(zhǔn)考證號(hào)后將準(zhǔn)考證送給考生，并將匯總后的考生名單送給閱卷站 。 3) 對閱卷站送來的成績單進(jìn)行檢查，并根據(jù)考試中心制定的合格標(biāo)準(zhǔn)審定合格者 。 4) 制作考生通知單（含成績及合格 /不合格標(biāo)志） 送給考生 。 5) 按地區(qū)進(jìn)行成績分類統(tǒng)計(jì)和試題難度分析，產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)分析表。 70 軟件工程 功能建模的步驟 ? 首先確定與系統(tǒng)有交互關(guān)系的外部實(shí)體。這些外部實(shí)體即為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)潭，它們與系統(tǒng)的交互構(gòu)成系統(tǒng)的輸入和輸出。 ? 外部實(shí)體有考生、閱卷站和考試中心 ?考生：填交報(bào)名表，退還不合規(guī)定的報(bào)名表，得到準(zhǔn)考證，得到考試通知單。 ?閱卷站：得到考生名單，提交考試成績單，退還有誤成績單。 ?考試中心：提供合格標(biāo)準(zhǔn)，得到成績分類統(tǒng)計(jì)表和試題難度分析表。 ? 畫出頂層數(shù)據(jù)流圖。頂層數(shù)據(jù)流圖描述了系統(tǒng)與外部實(shí)體的交互，反映了最主要業(yè)務(wù)處理流程。 ? 上例的頂層數(shù)據(jù)流圖如圖 。其中的加工只有一個(gè)，它代表了系統(tǒng)本身。它的輸入數(shù)據(jù)流和輸出數(shù)據(jù)流就是系統(tǒng)的輸入和輸出。 71 軟件工程 功能建模的步驟 1. 確定與系統(tǒng)有交互關(guān)系的 外部實(shí)體 。這些外部實(shí)體即為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)潭，它們與系統(tǒng)的交互構(gòu)成系統(tǒng)的輸入和輸出。本例外部實(shí)體有： ? 考生 ：填交報(bào)名表，退還不合規(guī)定的報(bào)名表，得到準(zhǔn)考證，得到考試通知單。 ? 閱卷站 ：得到考生名單，提交考試成績單，退還有誤成績單。 ? 考試 中心：提供合格標(biāo)準(zhǔn)，得到成績分類統(tǒng)計(jì)表和試題難度分析表。 2. 畫出 頂層數(shù)據(jù)流圖 。 72 軟件工程 考 生 考務(wù) 處理系統(tǒng) 考 試 中 心 閱卷站 不合格報(bào)名表 報(bào)名表 準(zhǔn)考證 考生通知單 合格標(biāo)準(zhǔn) 錯(cuò)誤成績單 考生名 單 2. 頂層數(shù)據(jù)流圖描述了系統(tǒng)與外部實(shí)體的交互，界定了系統(tǒng)的邊界。 73 軟件工程 3. 分析考試業(yè)務(wù)處理的主要功能，建立第 0層數(shù)據(jù)流圖。第 0層數(shù)據(jù)流圖細(xì)化了頂層數(shù)據(jù)流圖。 ? 它從輸入端開始，根據(jù)考試業(yè)務(wù)工作流程，畫出數(shù)據(jù)流流經(jīng)的各個(gè)加工，逐步畫到輸出端，以反映數(shù)據(jù)的實(shí)際處理過程。 ? 本例有兩個(gè)加工“ 登記報(bào)名表 ”和“ 統(tǒng)計(jì)成績 ”是系統(tǒng)的主要功能。 4. 對每一個(gè)加工繼續(xù)細(xì)化。如果加工內(nèi)還有數(shù)據(jù)流，可將該加工再細(xì)分成幾個(gè)子加工，并在各子加工之間畫出數(shù)據(jù)流，形成第 1層數(shù)據(jù)流圖。 74 軟件工程 1 登記 報(bào)名表 2 統(tǒng)計(jì) 成績 統(tǒng)計(jì)分析表 第 0層數(shù)據(jù)流圖 考生名冊 75 軟件工程 第 1層數(shù)據(jù)流圖 (a) 檢查 報(bào)名表 準(zhǔn)考證 編準(zhǔn)考證號(hào)碼 不合格 報(bào)名表 考生名冊 考生名單 合格 報(bào)名表 登記 考生 合格報(bào)名表 76 軟件工程 第 1層數(shù)據(jù)流圖 (b) 檢查 成績單 審定 合格者 考生名冊 正確 成績單 制作 通知單 分析統(tǒng) 計(jì)成績 分析試 題難度 試題得分表 考生 通知單 難度 分析表 合格 標(biāo)準(zhǔn) 分類 統(tǒng)計(jì)表 成績單 錯(cuò)誤 成績單 經(jīng)審定的 成績單 77 軟件工程 繪制分層數(shù)據(jù)流圖的原則 1) 數(shù)據(jù)流圖上所有圖形符號(hào)只限于前述四種基本圖形元素，它們的命名應(yīng)反映其實(shí)際含義； 2) 數(shù)據(jù)流圖的頂層圖上的數(shù)據(jù)流必須封閉在外部實(shí)體之間； 3) 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； 4) 允許一個(gè)加工有多條數(shù)據(jù)流流向另一個(gè)加工，也允許一個(gè)加工有兩個(gè)相同的輸出數(shù)據(jù)流流向兩個(gè)不同的加工； 78 軟件工程 5) 在數(shù)據(jù)流圖中須按層給加工框編號(hào)，編號(hào)表明該加工所處層次及上下層的親子關(guān)系； 6) 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； 7) 如果一個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)僅在展開的數(shù)據(jù)流子圖中使用，可以在父圖中不畫出； 8) 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； 9) 數(shù)據(jù)流圖中不可夾帶控制流，但針對實(shí)時(shí)系統(tǒng)可以加入控制流，成為數(shù)據(jù)流圖的擴(kuò)展形式。 79 軟件工程 行為建模 ? 行為建模給出需求分析方法的所有操作原則，但只有結(jié)構(gòu)化分析方法的擴(kuò)充版本才提供這種建模的符號(hào)。 ? 數(shù)據(jù)流圖不描述時(shí)序關(guān)系，控制和事件流通過行為模型描述。 ? 在描述系統(tǒng)或各個(gè)數(shù)據(jù)對象的行為時(shí)，采用狀態(tài)遷移圖。通過描述系統(tǒng)或?qū)ο蟮?狀態(tài) ，以及引起系統(tǒng)或?qū)ο鬆顟B(tài)轉(zhuǎn)換的 事件 來表示系統(tǒng)或?qū)ο蟮男袨椤? 80 軟件工程 狀態(tài)遷移圖 ? 狀態(tài)遷移圖是描述系統(tǒng)的狀態(tài)如何相應(yīng)外部的信號(hào)進(jìn)行推移的一種圖形表示。 ? 例如，有關(guān)處理器分配的進(jìn)程狀態(tài)遷移。 t2 t3 t4 t1 運(yùn)行 就緒 等待 81 軟件工程 ? 在狀態(tài)遷移圖中， ? “ ○ ”表示可得到的系統(tǒng) 狀態(tài) ? “ → ”表示從一種狀態(tài)向另一種狀態(tài)的 遷移 。 ? 在箭頭上要寫上導(dǎo)致遷移的信號(hào)或事件的名字。 S2 S1 S3 t1 t2 t3 t4 t4 t3 t2 t1 事件 狀態(tài) S1 S2 S3 S3 S2 S3 S1 82 軟件工程 Petri網(wǎng) ? Petri網(wǎng)已廣泛地應(yīng)用于硬件與軟件系統(tǒng)的開發(fā)中，它適用于描述相互獨(dú)立、協(xié)同操作的處理系統(tǒng)，也就是并發(fā)執(zhí)行的處理系統(tǒng)。 ? Petri網(wǎng)簡稱 PNG (Petri Net Graph)，它有兩種結(jié)點(diǎn)： ? 庫所 ：符號(hào)“ ○ ”，表示系統(tǒng) 狀態(tài) 。 ? 變遷 ：符號(hào) “ |” , 表示系統(tǒng)中的 事件 。 ? 有向邊“ ?”表示 向變遷的輸入 ，或 從變遷的輸出 。 83 軟件工程 ? 令牌 (token)，是表明系統(tǒng)當(dāng)前處于什么狀態(tài)的標(biāo)志。 ? Petri網(wǎng)可能的變化有： 84 軟件工程 ? 例如，處理兩個(gè)進(jìn)程 PR1和 PR2的同步問題（此時(shí)兩個(gè)進(jìn)程共用一個(gè)資源 R）： ? 該資源 R 在系統(tǒng)運(yùn)行的某一時(shí)刻只能為一個(gè)進(jìn)程所占用。為了解決兩個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行中可能會(huì)同時(shí)申請資源的矛盾，要用原語 LOCK 和 UNLOCK 控制 R 的使用，保證進(jìn)程間的同步。 進(jìn)程 得到資源 占用資源運(yùn)行 釋放資源 不用資源運(yùn)行 PR1 LOCK R 處理 11 UNLOCK R 處理 12 PR2 LOCK R 處理 21 UNLOCK R 處理 22 85 軟件工程 p1 p2 p3 p4 p5 p7 p6 t1 t2 t3 t4 t5 t6 等待 R 等待 R R空閑 處理 11 處理 12 處理 21 處理 22 進(jìn)程 1 進(jìn)程 2 86 軟件工程 數(shù)據(jù)字典 ? 數(shù)據(jù)字典是結(jié)構(gòu)化分析方法的核心，與各模型的圖形表示配合，能清楚地表達(dá)數(shù)據(jù)處理的要求。 ? 詞條描述 —— 對于在模型中每一個(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(hào)，分類，描述，定義，位置，其它，等。 1) 數(shù)據(jù)流詞條描述 ? 數(shù)據(jù)流名： ? 說明：簡要介紹它產(chǎn)生的原因和結(jié)果 87 軟件工程 ? 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 2) 數(shù)據(jù)元素詞條描述 ? 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) 3) 數(shù)據(jù)文件詞條描述 88 軟件工程 ? 數(shù)據(jù)文件名： ? 簡述：存放的是什么數(shù)據(jù) ? 輸入／輸出數(shù)據(jù)： ? 數(shù)據(jù)文件組成：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ? 存儲(chǔ)方式：順序，直接，關(guān)鍵碼 ? 存取頻率： 4) 加工邏輯詞條描述 ? 加工名： ? 加工編號(hào)：反映該加工的層次 ? 簡要描述：加工邏輯及功能簡述 89 軟件工程 ? 輸入／輸出數(shù)據(jù)流： ? 加工邏輯：簡述加工程序，加工順序 5) 數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)譚詞條描述 ? 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： 90 軟件工程 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述 符號(hào) 含義 舉 例 ＝ 被定義為 ＋ 與 x = a+b [...,...]或 [...|...] 或 x = [a, b], x = [a|b] {... }或 m{...}n 重復(fù) x = {a}