軟件工程概論03

1、軟件需求分析的任務(wù)和過(guò)程 結(jié)構(gòu)化分析方法 原型化方法 動(dòng)態(tài)分析方法 數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫(kù)需求,軟件需求分析,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,需求分析研究的對(duì)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(kāi)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,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)

2、系統(tǒng)的 “做什么” 的問(wèn)題。,通常軟件開(kāi)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,需求分析的過(guò)程,(1) 問(wèn)題識(shí)別從系統(tǒng)的角度來(lái)理解軟件并評(píng)審軟件范圍是否恰當(dāng)確定對(duì)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),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(kāi)發(fā)進(jìn)

3、度需求預(yù)先估計(jì)以后系統(tǒng)可能達(dá)到的目標(biāo),問(wèn)題識(shí)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(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析。,(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。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。,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Ja

4、ckson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(kāi)發(fā)方法 (DSSD)面向?qū)ο蟮姆治龇椒?(OOA) 等,(3) 編制需求分析階段的文檔軟件需求說(shuō)明書(shū)數(shù)據(jù)要求說(shuō)明書(shū)初步的用戶手冊(cè)修改、完善與確定軟件開(kāi)發(fā)實(shí)施計(jì)劃,(4) 需求分析評(píng)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;,被開(kāi)發(fā)項(xiàng)

5、目的數(shù)據(jù)流與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否足夠，確定;所有圖表是否清楚，在不補(bǔ)充說(shuō)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(shuō)明;設(shè)計(jì)的約束條件或限制條件是否符合實(shí)際;開(kāi)發(fā)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)是什么;,是否考慮過(guò)軟件需求的其它方案;是否考慮過(guò)將來(lái)可能會(huì)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(duì)系統(tǒng)定義是否成功進(jìn)行確認(rèn);,需求分析流程,軟件需求分析的原則,需要能夠表達(dá)和理解問(wèn)題的信息域和功能域要能以層次化的方式對(duì)問(wèn)題進(jìn)行

6、分解和不斷細(xì)化要給出系統(tǒng)的邏輯視圖和物理視圖,軟件需求規(guī)格說(shuō)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(shuō)明語(yǔ)言（或稱系統(tǒng)定義語(yǔ)言）如果被開(kāi)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(shuō)明的描述之中,規(guī)格說(shuō)明必須包括系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境規(guī)格說(shuō)明必須是一個(gè)認(rèn)識(shí)模型規(guī)格說(shuō)明必須是可操作的規(guī)格說(shuō)明必須容許不完備性并允許擴(kuò)充規(guī)格說(shuō)明必須局部化和松散耦合,軟件需求方法,需求分析方法由

7、對(duì)軟件問(wèn)題的信息域和功能域的系統(tǒng)分析過(guò)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(dòng)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)。,,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具體來(lái)說(shuō)，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)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)

8、化英語(yǔ) 判定表與判定樹(shù),數(shù)據(jù)流圖,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)源點(diǎn)或終點(diǎn) (外部實(shí)體),,數(shù)據(jù)流,,,,,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件,描述銀行取款過(guò)程的數(shù)據(jù)流圖,數(shù)據(jù)流與數(shù)據(jù)加工之間的關(guān)系,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(guò)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),分層的數(shù)據(jù)流圖,在多層數(shù)據(jù)流圖中，頂層流圖僅包含

9、一個(gè)加工，它代表被開(kāi)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(duì)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。,結(jié)構(gòu)化分析方法步驟示例 商店業(yè)務(wù)處理系統(tǒng),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(huà)出頂層數(shù)據(jù)流圖，以反映最主要業(yè)務(wù)

10、處理流程,經(jīng)過(guò)分析，商店業(yè)務(wù)處理的主要功能應(yīng)當(dāng)有銷售、采購(gòu)、會(huì)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(kāi)始，根據(jù)商店業(yè)務(wù)工作流程，畫(huà)出數(shù)據(jù)流流經(jīng)的各加工框，逐步畫(huà)到輸出端，得到第一層數(shù)據(jù)流圖,第一層數(shù)據(jù)流圖,加細(xì)每一個(gè)加工框 銷售細(xì)化,采購(gòu)細(xì)化,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(hào)只限于前述四種基本圖形元素?cái)?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)

11、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,在數(shù)據(jù)流圖中，需按層給加工框編號(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(duì)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,圖上每個(gè)元素都必須有名字?jǐn)?shù)據(jù)流圖中不可夾帶控制流初畫(huà)時(shí)可以忽略瑣碎的細(xì)節(jié)，以集中精力于主要數(shù)據(jù)流,數(shù)據(jù)詞典,數(shù)據(jù)詞典與數(shù)據(jù)流

12、圖配合，能清楚地表達(dá)數(shù)據(jù)處理的要求詞條描述 —— 對(duì)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(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(shuō)明：簡(jiǎn)要介紹作用即它產(chǎn)生的原因和結(jié)果數(shù)據(jù)流來(lái)源：來(lái)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,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(zhǎng)度：取值

13、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,數(shù)據(jù)文件名：簡(jiǎn)述：存放的是什么數(shù)據(jù)輸入數(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(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(jiǎn)要描述：加工邏輯及功能簡(jiǎn)述輸入數(shù)據(jù)流：輸出數(shù)據(jù)流：加工邏輯：簡(jiǎn)述加工程序，加工順序,（5）源點(diǎn)及匯(終)點(diǎn)詞條描述,名稱：外部實(shí)體名簡(jiǎn)要描述：什么外部實(shí)體有關(guān)數(shù)據(jù)流：數(shù)目：,數(shù)

14、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}， x = 3{a}8(...)

15、 可選 x = (a)“...” 基本數(shù)據(jù)元素 x = “a” .. 連結(jié)符 x = 1..9,存折格式,存折＝戶名＋所號(hào)＋帳號(hào)＋開(kāi)戶日＋性質(zhì)＋(印密)＋1{存取行}50戶名＝2{字母}24所號(hào)＝“001”..“999” 帳號(hào)＝“00000001”..“99999999”開(kāi)戶

16、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,,對(duì)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(shuō)明基本加工邏輯說(shuō)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)則加工邏輯說(shuō)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(shuō)明中包含的信息應(yīng)是充足的，完備的，有用的，無(wú)冗余的,基本加

17、工邏輯說(shuō)明,用于寫(xiě)加工邏輯說(shuō)明的工具,結(jié)構(gòu)化英語(yǔ) 判定表 判定樹(shù),（1）結(jié)構(gòu)化英語(yǔ),結(jié)構(gòu)化英語(yǔ)的詞匯表由 英語(yǔ)命令動(dòng)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。,是一種介于自然語(yǔ)言和形式化語(yǔ)言之間的語(yǔ)言語(yǔ)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(yǔ)言短語(yǔ)來(lái)表示其基本控制結(jié)構(gòu)有三

18、種：簡(jiǎn)單陳述句結(jié)構(gòu)：避免復(fù)合語(yǔ)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)；,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(guò)$500 then if 欠款超過(guò)了60天 then 在償還欠款前不予批

19、準(zhǔn) else （欠款未超期） 發(fā)批準(zhǔn)書(shū)，發(fā)貨單 else （發(fā)貨單金額未超過(guò)$500） if 欠款超過(guò)60天 then 發(fā)批準(zhǔn)書(shū)，發(fā)貨單及賒欠報(bào)告 else （欠款未超期） 發(fā)批準(zhǔn)書(shū)，發(fā)貨單,（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(lái)描述比較合適,以“檢查發(fā)貨單”為例,（3）

20、判定樹(shù),判定樹(shù)也是用來(lái)表達(dá)加工邏輯的一種工具。有時(shí)侯它比判定表更直觀。,檢查發(fā)貨單,金額>$500,金額?$500,欠款>60天,,不發(fā)出批準(zhǔn)書(shū),欠款?60天,,發(fā)貨單,,,發(fā)出批準(zhǔn)書(shū)、,欠款>60天,,發(fā)出批準(zhǔn)書(shū)、,發(fā)貨單及賒欠報(bào)告,欠款?60天,,發(fā)出批準(zhǔn)書(shū)、,發(fā)貨單,,,,,,原型化方法,在開(kāi)發(fā)初期，要想得到一個(gè)完整準(zhǔn)確的規(guī)格說(shuō)明不是一件容易的事。特別是對(duì)一些大型的軟件項(xiàng)目。用戶往往對(duì)系統(tǒng)只有一個(gè)模糊的

21、想法，很難完全準(zhǔn)確地表達(dá)對(duì)系統(tǒng)的全面要求。軟件開(kāi)發(fā)者對(duì)于所要解決的應(yīng)用問(wèn)題認(rèn)識(shí)更是模糊不清,隨著開(kāi)發(fā)工作向前推進(jìn)，用戶可能會(huì)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(kāi)發(fā)者又可能在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中遇到些沒(méi)有預(yù)料到的實(shí)際困難，需要以改變需求來(lái)解脫困境。因此規(guī)格說(shuō)明難以完善、需求的變更、以及通信中的模糊和誤解，都會(huì)成為軟件開(kāi)發(fā)順利推進(jìn)的障礙。為解決這些問(wèn)題，逐漸形成了軟件系統(tǒng)的快速原型的概念。,軟件原型的分類,在軟件開(kāi)發(fā)中，

22、原型是軟件的一個(gè)早期可運(yùn)行的版本，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(duì)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。,實(shí)驗(yàn)型：這種原型用于大規(guī)模開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)之前，考核方案是否合適，規(guī)格說(shuō)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(shuō)明，而是將系統(tǒng)建造得易于變化，在改進(jìn)原型的過(guò)程中，逐步將原型進(jìn)化成最終系統(tǒng)。,原型使用策略,廢棄策略 追加策略,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

23、用戶對(duì)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。,使用原型化方法，可以容易地確定系統(tǒng)的性能，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(dòng)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)。,,原型開(kāi)發(fā)技術(shù),可執(zhí)行規(guī)格說(shuō)明基于腳本(scenario)的設(shè)計(jì)

24、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)專用語(yǔ)言可復(fù)用(reusable)的軟件簡(jiǎn)化假設(shè),,可執(zhí)行規(guī)格說(shuō)明,可執(zhí)行規(guī)格說(shuō)明是用于需求規(guī)格說(shuō)明的一種自動(dòng)化技術(shù)。使用這種方法，人們可以直接觀察他們用語(yǔ)言規(guī)定的任何系統(tǒng)性行為。包括 代數(shù)規(guī)格說(shuō)明 有限狀態(tài)模型 可執(zhí)行的數(shù)據(jù)流圖,?,（1）代數(shù)規(guī)格說(shuō)明,代數(shù)規(guī)格說(shuō)明使用集合、定義于這些集合上的函數(shù)和定義于這些函數(shù)上的方程來(lái)描述對(duì)象。規(guī)格說(shuō)明的操作語(yǔ)義用這些方程表示。,,NEW_STACK：→ StackPUS

25、H：Stack，Element → StackPOP： Stack → (Element | Undefined)POP (NEW_STACK ( ) ) ＝ UndefinedPOP (PUSH ( stk，elem ) ) ＝ elem其中，前三行定義了操作的語(yǔ)法，后兩行把它們的語(yǔ)義定義為一些方程。,舉例：定義一個(gè)無(wú)界的棧及其操作,?,（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(shuō)明形式。從一個(gè)初始狀態(tài)開(kāi)

26、始接收輸入，到產(chǎn)生輸出，狀態(tài)在推移變化。施加在狀態(tài)元素上的約束確定了有效狀態(tài)的推移。,舉例：建立用戶／程序?qū)υ??,（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(kāi)發(fā)方法的結(jié)構(gòu)化規(guī)格說(shuō)明用一種可執(zhí)行的語(yǔ)言程序代替定義處理邏輯的結(jié)構(gòu)化英語(yǔ)，數(shù)據(jù)流圖就成為由可執(zhí)行語(yǔ)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)。,?,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

27、輸入─處理─輸出的屏幕格式和有關(guān)對(duì)話的模型。因此，軟件開(kāi)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。,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?？墒褂靡环N原型語(yǔ)言來(lái)描述原型系統(tǒng)。原型開(kāi)發(fā)過(guò)程中用這種語(yǔ)言來(lái)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(kāi)始，開(kāi)發(fā)與數(shù)據(jù)庫(kù)的接口、錯(cuò)誤處理和恢復(fù)過(guò)程等系統(tǒng)的與外部視圖一致的細(xì)節(jié)。,?,自動(dòng)程序設(shè)計(jì),自動(dòng)程序設(shè)計(jì)是指在程序自動(dòng)生成環(huán)境的支持下，利

28、用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)軟件的開(kāi)發(fā)。它可以自動(dòng)地或半自動(dòng)地把用戶的非過(guò)程式問(wèn)題規(guī)格說(shuō)明轉(zhuǎn)換為某種高級(jí)語(yǔ)言程序： 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。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(guò)程化手段：研究甚高級(jí)語(yǔ)言的編譯和知識(shí)的過(guò)程化。,?,專用語(yǔ)言,專用語(yǔ)言是應(yīng)用領(lǐng)域的模型化語(yǔ)言。在原型開(kāi)發(fā)中使用專用語(yǔ)言，可方便用戶和軟件開(kāi)發(fā)

29、者在計(jì)劃中的系統(tǒng)特性方面的交流。,?,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(jiǎn)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。,?,簡(jiǎn)化假設(shè),簡(jiǎn)化假設(shè)是在開(kāi)發(fā)過(guò)程中使設(shè)計(jì)者迅速得到一個(gè)簡(jiǎn)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?cè)谠烷_(kāi)發(fā)過(guò)程中可以使開(kāi)發(fā)者的注意力集中在一些主要的方面。,?,在修改一

30、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，就可以撤消這些假設(shè)，并追加一些細(xì)節(jié)。,,系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析,系統(tǒng)的需求規(guī)格說(shuō)明通常是用自然語(yǔ)言來(lái)敘述的，但是用自然語(yǔ)言描述往往會(huì)出現(xiàn)歧義性。為了直觀地分析系統(tǒng)的動(dòng)作，從特定的視點(diǎn)出發(fā)描述系統(tǒng)的行為，需要采用動(dòng)態(tài)分析的方法。,最常用的動(dòng)態(tài)分析方法,狀態(tài)遷移圖時(shí)序圖Petri網(wǎng),,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

31、號(hào)進(jìn)行推移的一種圖形表示。 圓圈“○”表示可得到的系統(tǒng)狀態(tài) 箭頭“→”表示從一種狀態(tài)向另一種狀態(tài)的遷移。,例如, 當(dāng)有多個(gè)申請(qǐng)占用CPU運(yùn)行的進(jìn)程時(shí), 有關(guān)CPU分配的進(jìn)程的狀態(tài)遷移。,可得到的狀態(tài)＝就緒，運(yùn)行，等待生成的事件＝t1，t2， t3， t4 ? t1 ─ 中斷事件 ? t2 ─ 中斷已處理 ? t3 ─ 分配CPU ? t4 ─ 用完CPU時(shí)間,狀態(tài)遷移圖的優(yōu)點(diǎn),狀態(tài)之間的關(guān)系能夠直觀地捕捉到由于

32、狀態(tài)遷移圖的單純性，能夠機(jī)械地分析許多情況，可很容易地建立分析工具,,在系統(tǒng)分析中，用時(shí)序圖于對(duì)比在系統(tǒng)中處理事件的時(shí)序和相應(yīng)的處理時(shí)間。在右圖中, 對(duì)于事件e, 功能1～功能3 的處理時(shí)間 總計(jì)為 (T1 ＋T2＋T3） 其中功能間 切換時(shí)間0。,時(shí)序圖,采用擴(kuò)充時(shí)序圖可表示進(jìn)程間的通信流, 用于分析幾個(gè) 事件的交錯(cuò)現(xiàn)象。，C1與C2，R1與R2是交錯(cuò)的。因此，可以做如下分析：“必須設(shè)計(jì)成,HOS

33、T1 在等待C1的回答R1期間要能接收從HOST2發(fā)出的命令C2?！?,Petri網(wǎng),Petri網(wǎng)已廣泛地應(yīng)用于硬件與軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，它適用于描述與分析相互獨(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(jiǎn)稱PNG (Petri Net Graph)，它有兩種結(jié)點(diǎn)：位置(place)：符號(hào)為“○”，它用來(lái)表示系統(tǒng)的狀態(tài)。轉(zhuǎn)移(transition)：符號(hào)為 “?”, 它用來(lái)表示系統(tǒng)中的事件。 圖中的有向邊表

34、示對(duì)轉(zhuǎn)移的輸入，或由轉(zhuǎn)移的輸出,標(biāo)記，或稱令牌(token)，是表明系統(tǒng)當(dāng)前處于什么狀態(tài)的標(biāo)志,處理兩個(gè)進(jìn)程的同步問(wèn)題,,數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫(kù)需求,在數(shù)據(jù)詞典中，強(qiáng)調(diào)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的邏輯設(shè)計(jì)，并用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表達(dá)數(shù)據(jù)項(xiàng)之間的邏輯關(guān)系。但任何一個(gè)軟件系統(tǒng)都可能有成千上萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，僅僅描述這些數(shù)據(jù)項(xiàng)是不夠的，更重要的是如何把它們以最優(yōu)的方式組織起來(lái)，以滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的要求。,有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的基本概念,在軟件系統(tǒng)中需要處理的數(shù)據(jù)是現(xiàn)實(shí)世界中存在的事物及其聯(lián)

35、系的反映。人們通常將與數(shù)據(jù)處理有關(guān)的的領(lǐng)域分為三個(gè)世界： 現(xiàn)實(shí)世界 信息世界 數(shù)據(jù)世界,現(xiàn)實(shí)世界是存在于人們頭腦之外的客觀世界，現(xiàn)實(shí)世界中的事物可分成對(duì)象和性質(zhì)兩大類。對(duì)象可以是人、是物，還可以是實(shí)際的東西或概念的東西，例如，大學(xué)、城市等。對(duì)象還可以指事物與事物間的聯(lián)系。性質(zhì)則是指事物的性質(zhì)或特征。,信息世界也叫做觀念世界，是現(xiàn)實(shí)世界在人們頭腦中的反映?？陀^世界中的事物在信息世界中叫做實(shí)體，反映事物之間聯(lián)系的叫做實(shí)體模型。

36、實(shí)體是由若干屬性的屬性值組成。屬性是實(shí)體某一方面的特征，相應(yīng)于事物的性質(zhì)。例如，一個(gè)學(xué)生實(shí)體是如下的一個(gè)5元組：,( 951149, 袁秋慧, 女, 19, 軟件),5元組中每一元素是學(xué)生的某一屬性的屬性值。他們對(duì)應(yīng)的屬性集合是：這些屬性集合表征了“學(xué)生”實(shí)體的類型，叫做實(shí)體型。同一類型的實(shí)體的集合叫做實(shí)體集。數(shù)據(jù)世界則是信息世界中信息的數(shù)據(jù)化，現(xiàn)實(shí)世界中的事物及其聯(lián)系在數(shù)據(jù)世界中用數(shù)據(jù)模型描述。,(學(xué)號(hào), 姓名, 性別, 年齡

37、, 專業(yè)),描述每一實(shí)體的數(shù)據(jù)稱為記錄，描述屬性的數(shù)據(jù)叫做數(shù)據(jù)項(xiàng)或字段。與實(shí)體集相對(duì)應(yīng)的稱為文件。例如，學(xué)生文件就由多個(gè)記錄組成，這些記錄放在一起構(gòu)成一個(gè)二維表。表中每一橫排叫做一個(gè)記錄或元組，每一縱列叫做一個(gè)屬性。,,記錄由數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，正如實(shí)體由若干屬性的屬性值組成一樣。一般數(shù)據(jù)項(xiàng)沿用屬性名。用做屬性名時(shí)表示觀念信息，用做數(shù)據(jù)項(xiàng)名時(shí)表示數(shù)據(jù)信息。每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)包括兩個(gè)特征：即數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。若干同類型的記錄構(gòu)成文件。為了對(duì)文

38、件中的記錄有效組織和存取，通常指定一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行區(qū)別，這個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)叫做關(guān)鍵字。,E-R方法 ( Entity-Relationship Approach) 和實(shí)體模型,在需求分析階段進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)邏輯設(shè)計(jì)過(guò)程中，使用E-R圖，可定義一 個(gè)實(shí)體模型。實(shí)體模型是現(xiàn)實(shí)世界的純表示，它不涉及數(shù)據(jù)世界的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、存取路徑、存取效率等問(wèn)題。因此，它可以轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)模型。,數(shù)據(jù)可以按相應(yīng)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行組織。E-R圖中表示實(shí)體聯(lián)系的符號(hào)如下：,在E

39、-R圖中，每個(gè)方框表示實(shí)體型或?qū)傩?，方框之間的連線表示實(shí)體之間，或?qū)嶓w與屬性之間的聯(lián)系。出現(xiàn)在連線上的短豎線可以看成是“1”，而圓圈隱含表示“0”。例如，在教學(xué)管理中，一個(gè)教師可以教授零門(mén)、一門(mén)或多門(mén)課程，每位學(xué)生也需要學(xué)習(xí)幾門(mén)課程。因此，教學(xué)管理中涉及的對(duì)象（實(shí)體型）有學(xué)生、教師和課程。,用E-R圖描述它們之間的聯(lián)系，得下圖。其中，學(xué)生與課程是多對(duì)多的聯(lián)系，而教師與課程的聯(lián)系是零、一對(duì)多。,進(jìn)一步，要確定屬性。例如，學(xué)生具有學(xué)號(hào)、

40、姓名、性別、年齡、專業(yè)（其它略）等屬性；課程具有課程號(hào)、課程名、學(xué)分、學(xué)時(shí)數(shù)等屬性；教師具有職工號(hào)、姓名、年齡、職稱等屬性。此外，學(xué)生通過(guò)學(xué)號(hào)、分?jǐn)?shù)與課程發(fā)生聯(lián)系。如此可得教學(xué)實(shí)體模型。,教學(xué)實(shí)體模型,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的規(guī)范化,信息域分析需要確定數(shù)據(jù)的內(nèi)容，每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)要用表格列出，最后組織成文件的邏輯結(jié)構(gòu)，即面向應(yīng)用而不是面向存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)。為了便于數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，常常要對(duì)這種結(jié)構(gòu)做一些簡(jiǎn)化，其中最常見(jiàn)的一種方法就是規(guī)范化技術(shù)。,“規(guī)范化”將

41、數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)歸結(jié)為滿足一定條件的二維表（關(guān)系）。 表格中每個(gè)信息項(xiàng)必須是一個(gè)不可分割的數(shù)據(jù)項(xiàng)，不可是組項(xiàng)。 表格中每一列 (列表示屬性)中所有信息項(xiàng)必須是同一類型，各列的名字 (屬性名) 互異，列的次序任意。 表格中各行 (行表示元組) 互不相同，行的次序任意。,不滿足上述要求的二維表或關(guān)系，叫做非規(guī)范化關(guān)系。對(duì)于非規(guī)范化的關(guān)系，必須將它規(guī)范化，即利用更單純、更規(guī)則的關(guān)系來(lái)代替原來(lái)的關(guān)系。規(guī)范化的目的是： 消除數(shù)據(jù)冗余，即消

42、除表格中數(shù)據(jù)的重復(fù)； 消除多義性，使關(guān)系中的屬性含義清楚、單一；,使關(guān)系的“概念”單一化，讓每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)只是一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)或字符串，而不是一個(gè)組項(xiàng)或重復(fù)組；方便操作。使數(shù)據(jù)的插入、刪除與修改操作可行并方便；使關(guān)系模式更靈活，易于實(shí)現(xiàn)接近自然語(yǔ)言的查詢方式。,用教學(xué)管理例說(shuō)明如何規(guī)范化,有三個(gè)實(shí)體型，即課程、學(xué)生和教師，用三個(gè)關(guān)系保存它們的信息： 學(xué)生(學(xué)號(hào)，姓名，性別，年齡，專業(yè)，籍貫) 教師(職工號(hào)，姓名，年齡

43、，職稱，工資級(jí)別，工資) 課程(課程號(hào)，課程名，學(xué)分，學(xué)時(shí)，課程類型),為表示實(shí)體型之間的聯(lián)系，又建立兩個(gè)關(guān)系： 選課 (學(xué)號(hào)，課程號(hào)，聽(tīng)課出勤率，作業(yè)完成率，分?jǐn)?shù)) 教課 (職工號(hào)，課程號(hào))這五個(gè)關(guān)系，組成了數(shù)據(jù)庫(kù)的模型。在每個(gè)關(guān)系中，屬性名下加下劃線）指明關(guān)鍵字。并規(guī)定關(guān)鍵字能唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)元組。,關(guān)系規(guī)范化的程度，通常按屬性間的依賴程度來(lái)區(qū)分，并以范式 NF (Normal Form) 來(lái)表

44、達(dá)。常用的范式分為第一范式（1NF）、第二范式（2NF）和第三范式（3NF）。設(shè)Ｒ是一個(gè)關(guān)系，Ｘ和Ｙ是Ｒ中的兩個(gè)屬性。若對(duì)于Ｘ的任一個(gè)值，Ｙ僅有一個(gè)值與之對(duì)應(yīng)，則稱Ｒ的屬性Ｙ函數(shù)依賴于屬性Ｘ。例如，,教師 (職工號(hào), 姓名, 年齡, ??)其中，屬性“姓名”，“年齡”等都函數(shù)依賴于屬性“職工號(hào)”。屬性Ｘ可以是復(fù)合屬性，如：選課 (學(xué)號(hào), 課程號(hào), 聽(tīng)課出勤率, ??),,,,,,,,,,,如果屬性Ｙ函數(shù)依賴于復(fù)合屬性Ｘ，而不與

45、Ｘ的任何真子集函數(shù)依賴，則稱屬性Ｙ完全函數(shù)依賴于復(fù)合屬性Ｘ。例如在“選課”關(guān)系中，屬性“聽(tīng)課出勤率”、“作業(yè)完成率”和“分?jǐn)?shù)”等表示某個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)某門(mén)課程時(shí)的學(xué)習(xí)情況。只有同時(shí)指定“學(xué)號(hào)”和“課程號(hào)”，才能準(zhǔn)確地說(shuō)明是哪位學(xué)生學(xué)習(xí)哪門(mén)課程時(shí)的學(xué)習(xí)情況。,因此，“分?jǐn)?shù)”等屬性完全函數(shù)依賴于“學(xué)號(hào)，課程號(hào)”。判斷規(guī)范化程度的條件是： 關(guān)系中所有屬性都是“單純域”，即不出現(xiàn)“表中有表” 非主屬性完全函數(shù)依賴于關(guān)鍵字 非主屬性相互獨(dú)立，

46、即任何非主屬性間不存在函數(shù)依賴。如果一個(gè)關(guān)系連條件 ? 都不滿足，則這個(gè)關(guān)系是非規(guī)范化的。,如果一個(gè)關(guān)系僅滿足條件 ?，則這個(gè)關(guān)系滿足第一范式 (1NF)。如果一個(gè)關(guān)系滿足條件 ?、?，但不滿足 ?，則這個(gè)關(guān)系滿足第二范式 (2NF)。如果一個(gè)關(guān)系同時(shí)滿足條件 ?、?和 ? ，則這個(gè)關(guān)系表滿足第三范式(3NF)。當(dāng)數(shù)據(jù)模型達(dá)到 3NF，一般情況下就能滿足數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用的需要。,數(shù)據(jù)庫(kù)分析的過(guò)程,在需求分析階段進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)分析的流程,為

47、開(kāi)發(fā)一個(gè)系統(tǒng)所使用的數(shù)據(jù)庫(kù)，在開(kāi)始分析數(shù)據(jù)庫(kù)的需求前，分析員必須了解該系統(tǒng)的總目標(biāo)和范圍。然后建立一個(gè)完整并高度細(xì)化的信息模型。此信息模型應(yīng)包括一個(gè)綜合的數(shù)據(jù)詞典，定義所有在開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)用到的數(shù)據(jù)項(xiàng)。接著數(shù)據(jù)庫(kù)分析定義數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯特性和物理特性。,以信息模型和系統(tǒng)規(guī)格說(shuō)明為指導(dǎo)，定義數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這種邏輯結(jié)構(gòu)必須適應(yīng)數(shù)據(jù)存取、修改、關(guān)聯(lián)性及其它相關(guān)需求。一旦邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立起來(lái)，就可以研制數(shù)據(jù)庫(kù)的物理結(jié)構(gòu)。物理數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)

48、構(gòu)定義文件結(jié)構(gòu)、記錄格式、與硬件相關(guān)的處理方式以及數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的特性。,最后，要對(duì)模式和物理特性進(jìn)行完全的評(píng)審。在數(shù)據(jù)庫(kù)分析過(guò)程中所考慮的因素間存在著復(fù)雜的相互聯(lián)系。改變其中的任何一個(gè)因素都會(huì)（潛在地）影響其它的因素。所以必須在各個(gè)因素之間進(jìn)行折衷。這種折衷包括專用性和通用性的折衷，信息關(guān)聯(lián)程度、擴(kuò)充潛力及操作特性等方面的折衷。,考慮信息關(guān)聯(lián)程度和擴(kuò)充潛力（包括信息規(guī)模和信息內(nèi)容兩方面）主要基于需求分析和設(shè)計(jì)階段分派給數(shù)據(jù)庫(kù)的專用