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1、3.3 需求建模,需求分析与设计,需求分析：系统需要做什么 (对问题的调查与描述),设计：系统如何做 (逻辑解决方案),当前的需求使我们考虑选择某种设计选项,选择设计选项可能引发新的需求,需求分析与设计的界限：存在、模糊、迭代,需求的类型,需求类型,软件需求,设计约束,功能性需求,非功能性需求,父需求,子需求1,子需求2,子需求3,例：父需求：系统安全性使用行业标准 子需求1：数据安全性采用事务日志 镜象方法。 子需求2：数据保密性根据身份等级 分配相应数据库存取权限 子需求3：,计算机科学与技术学科的方法论,学科的3个形态 理论 抽象(模型化) 设计 重复出现的概念 绑定(binding)
2、概念与形式模型 一致性和完备性 抽象层次 重用 典型的学科方法： 数学方法 系统科学方法 ,计算中抽象的本质和使用。在处理复杂事务、构造系统、隐藏细节和获取重复模式方面使用抽象，通过具有不同层次的细节和指标的抽象，能够表达一个实体和系统,抽象(模型化),源于实验科学,主要要素为数据采集方法和假设的形式说明,模型的构造与预测实验分析结果分析. 在为可能的算法数据结构和系统结构等构造模型时使用此过程. 抽象的结果是概念符号模型,模型(model),是对系统的模型是现实世界某些重要方面的表示。 模型一种抽象，从某个视点、在某种抽象层次上详细说明被建模的系统。 有时我们使用术语“抽象”来表示模型，因为
3、我们从现实世界中抽象出对我们特别有用的东西。,模型(model),模型一般分为具体模型和抽象模型两大类。具体模型有直观模型、物理模型等，抽象模型有思维模型、符号模型、数学模型等。,软件开发的四个要素： 人员、项目、产品和过程,项目,过程,产品,人员,工具,模板,参与者,结果,自动化,系统包含一组模型，每个参与软件系统 开发的人员都需要有一个独特的系统视角。,模型的类型,数学模型 描述模型 图形模型,需求分析的过程,(1) 通过对现实环境的调查， 获得当前系统的物理模型,学生购买教材的实际处理流程当前系统物理模型,(2) 去掉具体模型中的非本质因素， 抽取现实系统的实质，抽象出当前系统 的逻辑模
4、型。,学生购买教材的逻辑模型,需求分析的过程,需求分析的过程,(3) 分析当前系统与目标系统的差别， 建立目标系统的逻辑模型,计算机教材管理系统的逻辑模型,学 生,购书单,发票,领书单,审查并 开发票,开领 书单,无效书单,学 生,需求分析过程示意,(4) 对目标系统的逻辑模型进行改进与优化 (5) 需求分析的验证,需求分析的步骤,当前 系统,目标 系统,物理 模型,逻辑 模型,逻辑 模型,物理 模型,模型化,抽象化,具体化,实例化,怎 么 做,做 什 么,当前 系统,目标 系统,需 求 定 义,逻辑模型和物理模型 模型是对对象系统的形式化的特征 抽象，概括性或近似地表示； 构造模型的过程是一
5、个抽象、分 析的过程。,对象 系统,模型 系统,抽象（映射）,模型应用,模型构造的过程,逻辑模型 物理模型 (本质模型、概念模型) (实施模型、技术模型),现 行 系 统,目 标 系 统,描述重要的业务功能，无论系统是如何实施的。,描述现实系统是如何在物理上实现的。,描述新系统的主要业务功能和用户新的需求，无论系统应如何实施。,描述新系统是如何实施的（包括技术）。,分析阶段中常用的模型（逻辑模型）,数据流图（DFD） 实体联系图（ ERD ） 类图 实例图 时序图 状态图 协作图 事件列表 数据流定义 数据元素定义 ,需求建模实例：酒店管理系统的局部DFD,已预订 的入住,预订请求,预订,预订
6、 确认,未预订 的入住,已预订的 入住请求,未预订的 入住请求,客人数据,客房数据,预订确认信息,客人信息,夜审,结算 信息,财务 系统,时钟,需求建模实例：某金融贸易系统用例图(UML),风险分析,交易估计,进行交易,进行交易,接待员,酒店系统,财务系统,需求建模实例：用例图举例（UML）,签定一份 保险单,客户,保险销 售人员,销售统计,客户统计,需求建模实例：描述客房状态的状态图,取消,预定,入住,已预订,空闲,占用,维修,维修,完成,退房 换房,入住 换房,？,事件,创建,需求建模实例： UML类图实例,客人,姓名 地址 身份证号码 护照号码 ,预订 ,入住,住宿编号 付款方式 ,退房
7、 ,客房状态,日期 人数 ,设置状态 ,客房,服务,日期 数量,设置 读取,服务类别,名称 价格,设置 ,1,0*,1,0*,0*,01,1*,1,0*,1*,需求建模实例：接电话的顺序图 （UML）,受话者,交换机,远程交换机,受话者,拿起话筒,听通话声,拨号码,铃响信号,铃响,铃响停止信号,拿起话筒,铃响停止,10 ,d,e,a,b,c,b-a1,e-d5,c-b10,路径,需求建模实例：UML协作图举例,计算机,队列,打印 服务器,打印机,打印 文件,打印机忙 保存打印文件,打印机空闲 打印文件,需求建模实例：数据字典条目的定义 预订请求客人数据住宿期限+客房类别 客人数据客人姓名+地址
8、+身份证号码 +护照号码 +支付方式 身份证号码=十进制15数字18 护照号码字母+8数字8 字母“A”“Z” 十进制数字“0”“9”,需求建模实例：数据字典条目的定义 F1:航班信息文件航空公司名称航班号 起点终点日期 起飞时间降落时间 航空公司名称2字母4 航班号3十进制数字3 字母“A”“Z” 十进制数字“0”“9” 起点终点1汉字10 起飞时间降落时间时分 时“00”“23” 分“00”“59” 日期年月日 年2000200120022004 月“01”“12” 日“01”“31”,模型的作用,在建模过程中了解系统 通过抽象降低复杂性 有助于回忆所有的细节 有助于开发小组间的交流 有助
9、于与用户的交流 为系统的维护提供文档,模型化或模型方法是通过抽象、概括和一般化，把研究的对象或问题转化为本质（关系或结构）相同的另一对象或问题，从而加以解决的方法。模型化方法要求所建立的模型能真实反映所研究对象的整体结构、关系或某一过程、某一局部、某一侧面的本质特征和变化规律。,模型是系统自包含的视图,模型是系统的语义闭合抽象。它是一个自包含的视图，即用户不需要其他信息（即从其他模型）就可解释该系统。 自包含的概念意味着当触发一个用该模型描述的事件时，开发人员希望在系统中产生效果中只能有一种解释。,3.4 需求分析建模方法,分析建模方法 结构化分析(传统建模方法) 面向对象分析,计算机世界,现
10、实世界,影射,传统的开发模型不能完全适应具体的应用领域开发,软件开发过程实际是：人通过抽象、归纳把客观系统变换到软件系统，并保证软件系统的解等价客观系统的解。,由于客观系统与软件系统差异很大，所以变换过程必须通过一个中间过渡系统。不同的软件开发模型采用不同的过度系统完成变换过程。,客观系统,客观系统的解,软件系统,软件系统的解,变换,解的等价,计算机世界,现实世界,结 构 化 开 发 方 法,结构化 分析,结构化 设计,结构化 编程,OOA,OOD,OOP,面 向 对 象 开 发 方 法,结构化分析模型的组成结构,数据流图 (DFD),E-R图,状态变迁图 (STD图),加,工,说,明,控制说
11、明,数,据,对 象,说 明,数据字典 （DD）,面向对象分析模型的组成结构,对象-关 系模型,类/对象 模型,对象-行为模型,使用实例 (Use Case),操作、,属性、,协作者,3.4.1 结构化分析方法,(Structured Analisys, SA) 基于数据流技术的分析方法 需求获取应遵循的三条基本原则： 分解 抽象 投影,分析模型的主要目标,描述用户需要 建立创建软件设计的基础 定义软件完成后可被确认的一组需求,分析模型的构成,数据字典(DD)：模型核心(中心库) E-R图(ERD)： 数据流图(DFD) 指明数据在系统中移动时如何被变换; 描述对数据流进行变换的功能; DFD中
12、每个功能的描述包含在加工规约 (小说明)。 状态变迁图(STD) 指明作为外部事件的结果,系统将如何 动作。,3.4.3 数据建模,E-R图是数据建模的基础,数据建模实例：简单的酒店系统数据模型,客人,入住,客房状态,客房,服务,服务类别,姓名 地址 身份证号码 护照号码 电话 ,客房号 床位数 房间类别 价格1 ,住宿编号 住宿时间 支付方式 ,日期，客人数 状态(已预定/占用/维修中) ,日期，数量 ,名称，价格 ,将分析模型转换为软件设计,数据 字典,数据 流图,E-R图,状态变迁图,加,工,规,约,控制规约,数,据,对,描 述,象,数 据 设 计,体系结构设计,接口设计,过程设计,分析模型,设计模型,将设计模型 金字塔倒立 的后果是什么？,数 据 设 计,体系结构设计,接口设计,过程设计,