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1、,软件工程,Contents,目录,软件问题定义及可行性研究,01,需求分析,02,需求分析图形工具,03,软件问题定义及可行性研究,1.1 软件问题的定义,在软件工程项目开始时，往往要先进行系统定义，确定系统硬件、软件的功能和接口。系统定义涉及的问题不完全属于软件工程范畴，它为系统提供总体概貌，根据对需求的初步理解，把系统功能分配给硬件、软件及系统的其他部分。,1.1.1 软件问题定义的任务,1.1 软件问题定义,1.1.2 明确系统的目标，规模和基本要求,1.1 软件问题定义,1.1.2 明确系统的目标，规模和基本要求,1.1 软件问题定义,1.1.3 设计新系统可能的解决方案,系统分析员
2、在分析现有系统的基础上，针对新系统的开发目标，设计出新系统的若干种高层次的可能解法。可以用高层数据流图和数据字典来描述系统的基本功能和处理流程。先从技术的角度出发提出不同的解决方案，再从经济可行性和操作可行性进行考虑，优化和推荐方案。最后，要将上述分析设计结果整理成文档，供用户方的决策者选择。,现在尚未进入需求分析阶段，对系统的描述不是完整的、详细的，只是概括的、高层的。,1.2 可行性研究,1.2.1 技术可行性,1.2 可行性研究,1.2.2 经济可行性,1.2 可行性研究,1.2.3 社会因素方面的可行性,1.2 可行性研究,1.2.4 可行性分析结论,（3）不能进行或不必进行开发（例如
3、所需技术不成熟、经济上不划算等）。,（2）需要等待某些条件（例如资金、人力、设备等）落实之后才能开发；或需要对开发目标进行某些修改之后才能开发。,（1）可以进行开发。,A,C,B,1.2 可行性研究,1.2.5 可行性研究总结,1.3 制订项目开发计划,项目开发计划,项目开发计划,14,需求分析,需求分析方法,需求分析步骤,2.1 需求分析方法,需求分析方法,需求分析,通常把将要建立的系统称为“目标系统”。需求分析（Requirements Analysis）是研究用户要求，以得到目标系统的需求定义的过程。需求分析的基本任务是软件人员和用户一起完全弄清用户对系统的确切要求。需求分析的结果是否正
4、确，关系到软件开发的成败，正确的需求分析是整个系统开发的基础。因此，需求分析过程要进行调查研究，分析和描述系统的逻辑模型，并进行复审。需求分析是理解、分析和表达“系统必须做什么”的过程。需求分析阶段并不需要马上进行具体的系统设计和需求实现，而是反复多次地对用户提出的要求进行细化，以便充分理解用户的需求。通过分析得出对系统完整、准确、清晰、具体的要求。表达是通过建立模型（简称建模）、规格说明和复审，说明“系统必须做什么”的过程。,2.1 需求分析方法,2.1.1 需求分析表达方式,2.1 需求分析方法,2.1.2 如何进行调查研究,2.1 需求分析方法,2.1.3 确定系统需求,2.1 需求分析
5、方法,2.1 需求分析方法,例2-1,2.1 需求分析方法,例2-1,2.2 需求分析步骤,2.2 需求分析七步骤,2.2 需求分析步骤,2.2.1 建立系统模型,模型是为了理解事物而对事物作出的一种抽象，是对事物的一种无歧义的书面描述。模型由一组图形符号和组成图形的规则组成。,2.2 需求分析步骤,需求规格说明,2.2.2 软件需求规格说明的框架,2.2 需求分析步骤,通过需求分析，可对目标系统有更深入、更具体的了解，因而可以更准确地估计系统的开发成本和进度，修正前阶段制订的开发计划。,修正开发计划,2.2.3 修正开发计划,2.2 需求分析步骤,为了验证系统是否满足用户需求，必须对系统功能
6、进行测试。在系统开发早期就制订测试计划，有利于明确设计目标，保证设计的正确性。软件测试计划描述测试策略，以及测试活动的范围、方法、资源和进度。它规定了被测试的项、特性，应完成的测试任务，承担各项工作的人员职责及与本计划有关的风险等。软件确认交付时，依据预先制订的软件测试计划进行验收，因而测试计划要得到用户方决策者的批准。,测试计划,2.2.4 制定初步的测试计划,2.2 需求分析步骤,2.2.5 编写用户手册,用户手册内容,2.2 需求分析步骤,2.2.6 编写数据要求说明书,用户要求说明书,2.2 需求分析步骤,复审是指由系统分析员和用户一起对需求分析结果进行严格的审查，以确保软件需求的一致
7、性、完整性和正确性。审查内容包括实体关系图、详细的数据流图、数据字典、状态转换图和一些简明的算法描述等。用户的复查是从数据流图的输入端开始，系统分析员借助于数据流图和数据字典及简明的算法描述，向用户解释如何将输入数据一步一步地转换为输出数据。在此过程中很可能引出新的问题，此时应及时修正和补充实体关系图、详细的数据流图、数据字典、状态转换图和一些简明的算法描述。然后再由用户对修改后的系统做复查，如此反复多次，循环进行，才能得到完整、准确的需求分析结果。,复审,2.2.7 复审,需求分析阶段结束时，提供的文档应包括以下内容：修正后的项目开发计划、软件需求规格说明书、实体关系图、详细的数据流图、数据
8、字典、状态转换图和一些简明的算法描述、初步的测试计划、用户手册和数据要求说明书等。,30,需求分析图形工具,3.1 实体-关系图,3.1 实体-关系图,3.1.1 实体,3.1 实体-关系图,3.1.2 属性,3.1 实体-关系图,3.1.3 关系,3.1 实体-关系图,案例,学生成绩管理系统中教师与学生的实体-关系图,例 2-2,3.1 实体-关系图,案例,3.2 数据流图,3.2.1 数据流图的基本符号,3.2 数据流图,3.2.1 数据流图的附加符号,+,附加符号示例,3.2 数据流图,3.2.2 画数据流图的步骤,3.2 数据流图,3.2.3 注意事项,3.2 数据流图,3.2 数据流
9、图,招聘考试成绩管理系统的数据流图,数据流图,数据流图共有4种成分：数据源点或终点、数据处理、数据存储和数据流。其中，数据源点为考生。考生的基本情况（包括姓名、性别、住址、报考专业等）放入数据库中存储起来。考生参加完考试后，进行成绩统计，并将考生成绩单发给考生。招聘单位录用考生后，发放录用通知书给考生，因而数据的终点也是考生。,考生,招聘考试成绩管理系统,考生,考生情况,考生成绩,考生成绩单,考生录取通知,3.2 数据流图,招聘考试成绩管理系统的数据流图,数据流图,（1）考生报名后，将考生基本情况（姓名、性别、住址、报考专业等）输入考生文件。（2）招聘委员会工作人员要根据考生报考的专业、地址来
10、进行编排准考证号、安排考场等考前处理，并将这些信息存放到考生文件中去。（3）考试结束后将每位考生每门课的成绩输入到系统中去。（4）计算每位考生各门课的成绩总分，打印考生成绩单。（5）各专业分别将考生按成绩总分从高分到低分排序，供招聘单位在录用时参考。,（6）录用工作按考生成绩总分从高分到低分依次进行，总分相同时专业课成绩高的优先录用。（7）输出录用通知书，将录用通知书发放给被录用的考生。（8）录用工作结束后，进行各种统计：报名人数、实考人数、成绩总分平均分、各科成绩平均分等。,3.2 数据流图,3.2 数据流图,某高校医疗费管理系统的数据流图,数据流图,（1）数据输入 报销医疗费时，需要的数据
11、有：职工号、姓名、所属部门、报销日期、校外门诊费、校内门诊费、住院费、子女医疗费。核对（结算）：显示当日报销人数、各类医疗费总额及所有类别的总额，供核对。若数额有错，将当日报销人员及分类数额全部列出，供出纳员一一仔细核对，发现错误后应进入“修改”模块进行修改。累加：核对正确后，应执行“累加”程序。,将医疗费明细账存到当年全校医疗费明细账文件中去，此项功能不可重复执行。把当日报销医疗费的职工的金额分类累加到每个职工各自的医疗费总额中去，并算出医疗费的余额（限额总额）。当总额超过限额时，余额为0。,3.2 数据流图,某高校医疗费管理系统的数据流图,数据流图,（2）统计当医疗费超过限额时，称为“超支
12、”。统计未超支职工、已超支职工、未超支子女、已超支子女，这里每项统计要求列出有关人员名单及医疗费总额。另外，统计全校医疗费总支出，要求分类列出总支出，再列出各类医疗费总额。（3）修改会计账是不能随意修改的，这里只允许修改当天输入错的数据。,（4）查询打印查询内容可以选择在屏幕上显示，也可选用打印机输出结果。可查询以下内容：未超支职工；已超支职工；未超支子女；已超支子女；全校总支出；指定职工的医疗费明细账（最后一行列出各项累计数据）；全校职工医疗费明细账。,3.2 数据流图,某高校医疗费管理系统的数据流图,数据流图,（5）系统维护 改医疗费限额（在年初进行）。初始化（在年初进行）：清除每个职工医
13、疗费明细账的数据。职工医疗费累计文件中各类医疗费赋0，“余额”为当年限额，总额也为0。人员调动：新增人员添加信息；人员内部调动时修改职工所属部门；人员调离本单位时进行注销。,3.3 状态转换图,3.3.1 画状态转换图的步骤,01,找出实体的所有状态。,02,分析在不同状态下，实体的行为规则有无差别，若无差别则应将它们合并为一种状态。,3.3 状态转换图,3.3.2 状态转换图的符号,3.2 数据流图,案例,3.4 层次图,3.4.1 层次图构成,层次图是由一系列多层次的树形结构矩形框组成的，可用来描述数据的层次结构，也可用来描述程序结构。层次图的顶层是一个单独的矩形框，它代表数据结构的整体，
14、下面各层的矩形框代表这个数据结构的子集，最底层的各个框代表组成这个数据的元素。随着结构描述的细化，层次图对数据结构的描述也越加详细，系统分析员从顶层数据开始分类，沿着图中各条路径反复细化，直到确定了数据结构的全部细节为止，这样的处理模式很适合需求分析的需要。在需求分析时，层次图可以用来描述系统中的数据结构，也可以初步根据软件的功能需求来描述软件的结构。,层次图,3.4 层次图,案例,3.5 Warnier 图,3.5.1 Warnier 图的符号,+,3.5 Warnier 图,案例,3.7 IPO 图,3.6.1 IPO图,3.5 IPO 图,案例,57,数据字典,数据字典的内容,数据字典使
15、用的符号,数据字典与图形工具,4.1 数据字典的内容,数据字典内容,4.2 数据字典使用的符号,数据字典符号,4.3 数据字典与图形工具,1,2,3,4,编写数据字典时，不能有遗漏和重复，要避免不一致性。,5,数据字典中条目的排列要有一定规律，要能通过名字方便地查阅条目的内容。,6,数据字典的编写，要易于更新和修改。,1,可以用图形工具描述的内容，尽量用图形工具。,有关数据的组成，要在数据字典中描述。,有关数据的加工细节，要在数据字典中描述。,2,3,4.4 数据字典示例,62,软件计划阶段文档,软件计划阶段文档的编写步骤,软件计划实例,5.1 软件计划阶段文档的编写步骤,5.1 软件计划阶段
16、文档的编写步骤,软件系统需求说明方面的新发展，要求用非形式化、半形式化和形式化的规格说明来定义软件系统的需求。用自然语言描述需求规格说明，是典型的非形式化方法；用数据流图、实体关系图建立模型，是典型的半形式化方法；形式化规格说明使用数学表示以达到其精确性。,5.2 软件计划实例,5.2 软件计划实例,问题定义,5.2 软件计划实例,问题定义,5.2 软件计划实例,1）问题定义,问题定义,关于系统规模和目标的报告书,5.2 软件计划实例,2）可行性研究,可行性研究,1）复查系统规模和目标 为了确保从一个正确的出发点着手进行可行性研究，首先通过访问经理和展会工作人员进一步验证上一阶段写出的“关于系
17、统规模和目标的报告书”的正确性。通过访问，系统分析员对人工统计展会观众情况存在的弊端有了更具体的认识，并且了解到观众对各参展商的逗留时间和参观情况也应该计入信息系统。本系统应当含有参展商信息和观众对各参展单位的参观信息。,5.2 软件计划实例,2）可行性研究,可行性研究,2）研究现有的系统 了解任何应用领域的最快速有效的方法，几乎都是研究现有的系统。通过访问具体处理展会事务的两名工作人员处理展会事务的大致过程：观众购买门票，同时填写简单的情况调查表，工作人员发放磁卡门票给观众，同时回收调查表，将信息输入计算机中；,观众在展会入口处刷卡入内参观，每到某参展商处，都可以刷卡，以便数据库随时记录观众
18、的走向，最终汇总并分析和统计得出本次展会所需要的报表。开始时，把展会观众信息管理系统先看做一个黑盒子，如图所示的系统流程图描绘了处理展会事务的大致过程。,5.2 软件计划实例,2）可行性研究,可行性研究,在数据流图上直接用数字标明关键功能的执行顺序很有必要，在以后的系统设计过程中这将起重要作用，可以增加及时发现和纠正误解的可能性。必须请系统用户和有关人员仔细审查图中所示的系统流程图，有错误时应及时纠正，有遗漏时应及时补充。,3）导出新系统的高层逻辑模型 下一步应该着重描绘系统的逻辑功能。在可行性研究阶段，还不需要考虑完成这些功能的具体算法，因此没必要把它分解成一系列更具体的数据处理功能，只需画
19、出系统的高层逻辑模型即可，如图所示。,5.2 软件计划实例,2）可行性研究,可行性研究,可行性研究的上述步骤可以看做是一个循环：系统分析员定义问题，分析问题，导出试探性的逻辑模型，在此基础上再次定义问题、分析问题、修改逻辑模型重复这个循环，直至系统逻辑模型得到用户的认可。,4）进一步确定系统规模和目标 系统分析员现在对展会观众信息管理系统的认识，已经比问题定义阶段深入多了，根据现有的认识，可以更准确地确定系统规模和目标。如果系统规模有较大变化，则应及时报告给客户，以便做出新的决策。,5.2 软件计划实例,2）可行性研究,可行性研究,5）导出和评价供选择的解法 下一步，系统分析员开始考虑如何实现
20、这个系统，导出一些供选择的解决办法，并且分析这些解法的可行性。导出供选择解法的一个常用方法是从数据流图出发，设想几种划分模块的模式，并为每种模式设想一个系统。在分析供选择的解法时，首先考虑的是技术可行性。显然，从技术角度看不可能实现的方案是没有意义的。接下来考虑操作可行性，由于需要统计观众的出入情况，因此将门票由纸张改为磁卡式门票，同时在入口处设置读卡器，这样可以及时统计观众的动态流向。最后考虑经济可行性，不能简单地比较成本和效益，还应该考虑货币的时间价值。,为了给客户提供在一定范围内的选择余地，系统分析员应该至少提出3种类型的供选择方案：低成本系统、中等成本系统和高成本系统。,5.2 软件计
21、划实例,2）可行性研究,可行性研究,5）导出和评价供选择的解法（1）低成本系统方案。如果不采用磁卡式门票，仍然使用纸质门票，只是将观众信息输入计算机，这样人工成本很低，大约可减少一半，即每年可减少1.2万元。除了已经进行的可行性研究的费用外，不再需要新的投资。这是一个很诱人的低成本方案。,但是也必须认识上述低成本方案的缺点：没有对展会观众信息的分析和统计，不能记录观众感兴趣的参展项目及其逗留时间。随着展会规模的扩大，人工处理展会事务的费用也将成比例地增加。,低成本,高成本,中等成本,5.2 软件计划实例,2）可行性研究,可行性研究,5）导出和评价供选择的解法（2）中等成本系统方案。作为中等成本
22、的解决方案，建议采用费用较为低廉的磁卡门票，不仅可以记录观众信息，还能在各参展商处设置读卡器，记录观众的逗留时间。这样，基本实现现有系统的功能：,观众信息调查表交给工作人员，操作员把这些数据通过终端送入计算机，观众在参观过程中在展台前刷卡，数据被搜集并存储在数据库中。最后运行系统程序，从数据库中读取数据，统计和分析出观众分类统计表、参观时间明细表等，并可根据需要打印报表。,5.2 软件计划实例,2）可行性研究,可行性研究,5.2 软件计划实例,2）可行性研究,可行性研究,5）导出和评价供选择的解法（3）高成本系统方案。采用光盘式门票，其中预存所有参展商信息，让观众保留，建议建立一个中央数据库，
23、为开发完整的展会管理系统做好准备，并且把展会观众信息管理系统作为该系统的第一个子系统。这样做开发成本大约将增加到15万元，然而从观众管理这项应用中获得的经济效益不变。,因此，如果仅考虑这一项应用，投资是不划算的。但是，将来其他应用系统（例如，参展商管理、物资管理等）能以较低成本实现，而且这些子系统能集成为一个完整的系统。如果该公司经理对这个方案感兴趣，可以针对它完成更详尽的可行性研究（大约需要1.5万元）。,高成本,低成本,中等成本,5.2 软件计划实例,2）可行性研究,可行性研究,6）推荐最佳方案 低成本系统方案虽然诱人，但是很难付诸实现；高成本系统方案从长远看是合理的，但是它所需要的投资超
24、出了预算。从已经确定的系统规模和目标来看，显然中等成本系统方案是最好的。,5.2 软件计划实例,3）制订软件开发初步计划,制定开发初步计划,应该为所推荐的最佳方案草拟一份开发计划。把软件系统生存周期划分成阶段，有助于制订出相对合理的开发计划。当然，在开发阶段的早期制订的开发计划是比较粗略的，系统分析员归纳整理本阶段的工作成果，写出正式的文档，其中成本/效益分析的内容可根据表中所示的实现计划进行适当修正，提交给有经理和展会全体工作人员参加的会议进行审查，在得到有关领导的正式批准后，才可进入正式的系统实施阶段。,总结,总结,可行性研究是指通过对用户进行详细的调查研究，确定所开发软件的系统功能、性能
25、、目标、规模，该软件系统同其他系统或其他软件之间的相互关系。软件开发人员要从技术、经济、社会因素等方面写出可行性研究报告。需求分析是研究用户要求，以得到目标系统的需求定义的过程，是理解、分析和表达“系统必须做什么”的过程。需求分析阶段要建立数据模型、功能模型和行为模型。建立模型是为了描述用户需求；为软件的设计奠定基础；定义一组需求，用以验收软件产品。,可行性研究总结,总结,总结,数据模型用实体关系图来描述实体之间的关系，用层次图、Warnier图描述数据结构。功能模型用数据流图、IPO图来描述。行为模型用状态转换图来描绘。数据字典用来描述软件使用或产生的所有实体。需求分析阶段除了建立模型之外，还应写出软件需求规格说明、系统测试计划，修订系统开发计划，有时附上可执行的原型及初步的用户手册。软件需求规格说明的内容为：软件的目标，系统的数据描述、功能描述和行为描述，软件确认标准，资料目录，附录等。复审是指需求分析的结果要经过系统分,可行性研究总结,
