軟件工程需求分析?摘要：本文檔圍繞軟件工程需求分析展開(kāi)，闡述了需求分析在軟件工程中的重要地位，詳細(xì)介紹了需求分析的過(guò)程、方法以及相關(guān)工具。通過(guò)對(duì)需求獲取、需求建模、需求規(guī)格說(shuō)明、需求驗(yàn)證等環(huán)節(jié)的深入剖析，結(jié)合實(shí)際案例展示如何準(zhǔn)確理解用戶(hù)需求，將其轉(zhuǎn)化為軟件項(xiàng)目可遵循的規(guī)格文檔，為后續(xù)的軟件設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試及維護(hù)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，確保軟件項(xiàng)目最終交付的產(chǎn)品能滿足用戶(hù)期望，具備良好的質(zhì)量和實(shí)用性。

一、引言軟件工程是一門(mén)指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)的工程學(xué)科，它涵蓋了從需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試到維護(hù)的整個(gè)生命周期。需求分析作為軟件工程的起始階段，是確定軟件系統(tǒng)需要做什么的關(guān)鍵步驟。準(zhǔn)確的需求分析能夠?yàn)楹罄m(xù)的各個(gè)階段提供清晰的方向和依據(jù)，直接影響軟件項(xiàng)目的成功與否。如果需求分析出現(xiàn)偏差，那么后續(xù)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)工作可能都要返工，導(dǎo)致項(xiàng)目進(jìn)度延誤、成本增加，甚至最終交付的軟件無(wú)法滿足用戶(hù)實(shí)際需求。因此，深入理解和掌握軟件工程需求分析具有極其重要的意義。

二、需求分析的目標(biāo)與任務(wù)（一）目標(biāo)需求分析的主要目標(biāo)是深入了解用戶(hù)需求，將用戶(hù)對(duì)軟件系統(tǒng)的期望和要求準(zhǔn)確地提煉出來(lái)，并轉(zhuǎn)化為完整、清晰、準(zhǔn)確且無(wú)二義性的軟件需求規(guī)格說(shuō)明，為軟件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)提供明確的工作指南，使得開(kāi)發(fā)出的軟件產(chǎn)品能夠真正滿足用戶(hù)在功能、性能、可靠性、易用性等方面的期望。

（二）任務(wù)1.需求獲取與用戶(hù)進(jìn)行溝通交流，通過(guò)面談、問(wèn)卷調(diào)查、觀察用戶(hù)工作流程等方式，收集用戶(hù)對(duì)軟件系統(tǒng)的各種需求信息。例如，對(duì)于一個(gè)企業(yè)的財(cái)務(wù)管理軟件，可能需要與財(cái)務(wù)人員、財(cái)務(wù)主管等進(jìn)行面談，了解他們?nèi)粘５呢?cái)務(wù)處理工作，如賬務(wù)記錄、報(bào)表生成、預(yù)算管理等方面的需求。研究相關(guān)的文檔資料，如企業(yè)現(xiàn)有的業(yè)務(wù)流程文檔、行業(yè)規(guī)范等，從中挖掘與軟件系統(tǒng)相關(guān)的需求。2.需求建模使用各種建模工具和技術(shù)，如數(shù)據(jù)流圖（DFD）、實(shí)體關(guān)系圖（ERD）、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖等，對(duì)獲取到的需求進(jìn)行描述和分析。以數(shù)據(jù)流圖為例，它可以清晰地展示系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的流動(dòng)和處理過(guò)程。比如在一個(gè)在線購(gòu)物系統(tǒng)中，通過(guò)數(shù)據(jù)流圖可以描述用戶(hù)下單后，訂單數(shù)據(jù)如何在系統(tǒng)的各個(gè)模塊（如庫(kù)存管理模塊、支付模塊、物流模塊等）之間流動(dòng)和處理。3.需求規(guī)格說(shuō)明編寫(xiě)將需求分析的結(jié)果以規(guī)范的文檔形式記錄下來(lái)，形成軟件需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)。該文檔應(yīng)包含功能需求、性能需求、可靠性需求、易用性需求等方面的詳細(xì)描述。例如，功能需求部分要明確軟件應(yīng)具備哪些具體功能，像一個(gè)辦公自動(dòng)化軟件的功能需求可能包括文檔編輯、文件管理、日程安排等功能的詳細(xì)說(shuō)明；性能需求方面要規(guī)定軟件的響應(yīng)時(shí)間、吞吐量等指標(biāo)，如規(guī)定在線購(gòu)物系統(tǒng)在高峰時(shí)段的訂單處理響應(yīng)時(shí)間不能超過(guò)3秒。4.需求驗(yàn)證對(duì)編寫(xiě)好的需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)進(jìn)行審查和驗(yàn)證，確保其準(zhǔn)確性、完整性和一致性?？梢匝?qǐng)用戶(hù)、開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)成員等相關(guān)人員對(duì)需求文檔進(jìn)行評(píng)審，檢查是否存在需求遺漏、矛盾或不清晰的地方。例如，在評(píng)審一個(gè)醫(yī)院掛號(hào)系統(tǒng)的需求文檔時(shí)，醫(yī)生可能會(huì)提出某些掛號(hào)規(guī)則的描述不夠清晰，需要進(jìn)一步明確。

三、需求分析的過(guò)程（一）需求獲取階段1.確定需求獲取的對(duì)象明確需要與哪些用戶(hù)群體進(jìn)行溝通，以獲取全面的需求。對(duì)于一個(gè)校園在線學(xué)習(xí)平臺(tái)，需求獲取對(duì)象可能包括學(xué)生、教師、教學(xué)管理人員等。2.選擇合適的需求獲取方法面談：與用戶(hù)進(jìn)行面對(duì)面的交流，這種方式能夠及時(shí)澄清疑問(wèn)，深入了解用戶(hù)需求背后的原因。例如，與一位教師面談，了解他對(duì)在線課程發(fā)布、學(xué)生作業(yè)批改等功能的具體需求和期望。問(wèn)卷調(diào)查：可以針對(duì)大量用戶(hù)發(fā)放問(wèn)卷，收集較為廣泛的需求信息。但問(wèn)卷設(shè)計(jì)要合理，問(wèn)題要清晰明了，避免產(chǎn)生歧義。比如在調(diào)查學(xué)生對(duì)在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的需求時(shí)，問(wèn)卷中可以設(shè)置關(guān)于課程資源獲取方式、學(xué)習(xí)時(shí)間安排等方面的問(wèn)題。觀察：觀察用戶(hù)的實(shí)際工作流程，能直觀地發(fā)現(xiàn)用戶(hù)在現(xiàn)有工作中遇到的問(wèn)題和對(duì)軟件系統(tǒng)的潛在需求。例如，觀察教師在傳統(tǒng)課堂上的教學(xué)過(guò)程，了解他們希望在線學(xué)習(xí)平臺(tái)能提供哪些輔助教學(xué)的功能。

（二）需求分析階段1.分析需求的可行性從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、操作等方面分析需求是否可行。例如，對(duì)于一個(gè)要求實(shí)時(shí)處理海量數(shù)據(jù)的軟件需求，要分析現(xiàn)有的技術(shù)條件是否能夠滿足數(shù)據(jù)處理的性能要求；對(duì)于一個(gè)涉及大量資金投入的軟件項(xiàng)目需求，要評(píng)估其經(jīng)濟(jì)上的可行性。2.對(duì)需求進(jìn)行分類(lèi)和整理將獲取到的需求按照功能需求、性能需求、可靠性需求等類(lèi)別進(jìn)行分類(lèi)，便于后續(xù)的分析和管理。比如在一個(gè)社交軟件的需求中，將用戶(hù)注冊(cè)登錄、信息發(fā)布、好友添加等功能需求歸為一類(lèi)，將系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、并發(fā)用戶(hù)數(shù)限制等性能需求歸為另一類(lèi)。3.建立需求模型運(yùn)用各種建模工具，如前面提到的數(shù)據(jù)流圖、實(shí)體關(guān)系圖等，對(duì)需求進(jìn)行可視化表示。以一個(gè)圖書(shū)館管理系統(tǒng)為例，通過(guò)實(shí)體關(guān)系圖展示圖書(shū)、讀者、借閱記錄等實(shí)體之間的關(guān)系，清晰地呈現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

（三）需求規(guī)格說(shuō)明編寫(xiě)階段1.確定需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)的格式和內(nèi)容一般來(lái)說(shuō)，需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括引言、總體描述、詳細(xì)需求、外部接口需求、性能需求、其他非功能需求、數(shù)據(jù)描述等部分。引言部分要介紹項(xiàng)目背景、目標(biāo)等；總體描述部分說(shuō)明軟件系統(tǒng)的整體功能和范圍；詳細(xì)需求部分對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行詳細(xì)描述；外部接口需求描述軟件與其他系統(tǒng)或設(shè)備的接口；性能需求規(guī)定系統(tǒng)的性能指標(biāo)；其他非功能需求涵蓋可靠性、易用性等方面；數(shù)據(jù)描述包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)字典等。2.編寫(xiě)需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)按照確定的格式和內(nèi)容，將需求分析的結(jié)果準(zhǔn)確地寫(xiě)入文檔。在編寫(xiě)過(guò)程中，要注意語(yǔ)言表達(dá)清晰、準(zhǔn)確，避免使用模糊或歧義性的詞匯。例如，對(duì)于一個(gè)視頻播放軟件的需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)，在描述視頻播放功能時(shí)，要明確說(shuō)明支持的視頻格式、播放進(jìn)度控制方式等具體細(xì)節(jié)。

（四）需求驗(yàn)證階段1.內(nèi)部評(píng)審由軟件開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部成員對(duì)需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)進(jìn)行評(píng)審，檢查文檔的準(zhǔn)確性和完整性。例如，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)中的架構(gòu)師、程序員等會(huì)從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度審查需求，看是否存在技術(shù)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)或難以實(shí)現(xiàn)的需求。2.用戶(hù)評(píng)審邀請(qǐng)用戶(hù)對(duì)需求文檔進(jìn)行評(píng)審，確保軟件需求符合用戶(hù)的實(shí)際期望。用戶(hù)可以從業(yè)務(wù)角度出發(fā)，提出需求是否完整、是否符合實(shí)際工作流程等方面的意見(jiàn)。比如在評(píng)審一個(gè)企業(yè)人力資源管理軟件的需求文檔時(shí)，人力資源部門(mén)的用戶(hù)會(huì)檢查員工信息管理、考勤管理等功能是否滿足他們的工作需求。3.管理評(píng)審由項(xiàng)目管理人員對(duì)需求文檔進(jìn)行評(píng)審，關(guān)注需求與項(xiàng)目整體目標(biāo)、進(jìn)度、成本等方面的一致性。例如，項(xiàng)目經(jīng)理會(huì)評(píng)估需求是否會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目進(jìn)度延遲、成本超支等問(wèn)題，確保需求文檔不會(huì)對(duì)項(xiàng)目的順利進(jìn)行造成阻礙。

四、需求分析的方法（一）結(jié)構(gòu)化分析方法1.基本概念結(jié)構(gòu)化分析方法是一種面向數(shù)據(jù)流進(jìn)行需求分析的方法，它強(qiáng)調(diào)自頂向下、逐步求精的分析過(guò)程。通過(guò)繪制數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典等工具，清晰地描述系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流動(dòng)和處理過(guò)程。2.數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)流圖的基本元素包括外部實(shí)體、數(shù)據(jù)流、加工和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。外部實(shí)體表示系統(tǒng)之外的人或組織；數(shù)據(jù)流表示數(shù)據(jù)的流動(dòng)方向；加工表示對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行的處理操作；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)表示數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地方。例如，在一個(gè)銀行儲(chǔ)蓄系統(tǒng)中，儲(chǔ)戶(hù)是外部實(shí)體，存款單、取款單等是數(shù)據(jù)流，銀行的業(yè)務(wù)處理（如存款處理、取款處理）是加工，儲(chǔ)戶(hù)信息、賬戶(hù)余額等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。通過(guò)繪制數(shù)據(jù)流圖，可以直觀地展示銀行儲(chǔ)蓄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向和處理邏輯。3.數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典用于對(duì)數(shù)據(jù)流圖中的數(shù)據(jù)元素、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等進(jìn)行詳細(xì)定義。它包含數(shù)據(jù)元素的名稱(chēng)、類(lèi)型、取值范圍等信息。比如在上述銀行儲(chǔ)蓄系統(tǒng)的數(shù)據(jù)字典中，會(huì)對(duì)"存款金額"這個(gè)數(shù)據(jù)元素定義為數(shù)值型，取值范圍為大于等于0的實(shí)數(shù)。

（二）面向?qū)ο蠓治龇椒?.基本概念面向?qū)ο蠓治龇椒◤膯?wèn)題域中客觀存在的事物出發(fā)，盡可能運(yùn)用人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界的思維方式來(lái)分析和解決問(wèn)題。它強(qiáng)調(diào)對(duì)問(wèn)題域中的對(duì)象進(jìn)行識(shí)別、分類(lèi)和抽象，建立對(duì)象模型。2.對(duì)象模型對(duì)象模型由對(duì)象、類(lèi)、繼承、關(guān)聯(lián)等概念組成。對(duì)象是具有屬性和行為的實(shí)體；類(lèi)是對(duì)一組具有相同屬性和行為的對(duì)象的抽象描述；繼承表示類(lèi)之間的層次關(guān)系，子類(lèi)可以繼承父類(lèi)的屬性和行為；關(guān)聯(lián)表示對(duì)象之間的關(guān)系。例如，在一個(gè)在線書(shū)店系統(tǒng)中，"圖書(shū)"是一個(gè)類(lèi)，它具有書(shū)名、作者、價(jià)格等屬性，以及"顯示圖書(shū)信息"等行為。不同的圖書(shū)對(duì)象屬于"圖書(shū)"類(lèi)。"用戶(hù)"類(lèi)與"圖書(shū)"類(lèi)之間可能存在"購(gòu)買(mǎi)"的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示用戶(hù)可以購(gòu)買(mǎi)圖書(shū)。通過(guò)建立對(duì)象模型，可以清晰地描述在線書(shū)店系統(tǒng)中各個(gè)對(duì)象之間的關(guān)系和行為。3.用例模型用例模型用于描述系統(tǒng)的功能需求，它包括用例、參與者和用例之間的關(guān)系。參與者是與系統(tǒng)進(jìn)行交互的外部實(shí)體，用例是系統(tǒng)為參與者提供的服務(wù)。例如，在在線書(shū)店系統(tǒng)中，"用戶(hù)"是參與者，"購(gòu)買(mǎi)圖書(shū)""查詢(xún)圖書(shū)"等是用例。用例模型可以幫助開(kāi)發(fā)人員明確系統(tǒng)應(yīng)該提供哪些功能來(lái)滿足用戶(hù)的需求。

五、需求分析的工具（一）Visio1.功能介紹Visio是一款專(zhuān)業(yè)的流程圖繪制工具，它提供了豐富的模板和圖形元素，可用于繪制數(shù)據(jù)流圖、實(shí)體關(guān)系圖等需求分析模型。2.使用方法打開(kāi)Visio軟件后，選擇合適的模板，如"數(shù)據(jù)流模型圖"模板來(lái)繪制數(shù)據(jù)流圖。在繪圖區(qū)域中，可以通過(guò)拖放操作添加外部實(shí)體、數(shù)據(jù)流、加工、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等圖形元素，并使用連接線表示它們之間的關(guān)系。還可以對(duì)圖形元素進(jìn)行格式設(shè)置，如更改顏色、字體等，使繪制的模型圖更加清晰美觀。

（二）RationalRose1.功能介紹RationalRose是一種面向?qū)ο蟮目梢暬９ぞ?，它可以幫助開(kāi)發(fā)人員創(chuàng)建和管理UML（統(tǒng)一建模語(yǔ)言）模型，包括用例圖、類(lèi)圖、序列圖等，有助于進(jìn)行需求分析和面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)。2.使用方法啟動(dòng)RationalRose后，創(chuàng)建一個(gè)新的UML模型項(xiàng)目。在創(chuàng)建用例圖時(shí)，可以從工具欄中拖曳參與者和用例到繪圖區(qū)域，并使用關(guān)聯(lián)線連接它們。繪制類(lèi)圖時(shí)，通過(guò)創(chuàng)建類(lèi)、定義類(lèi)的屬性和方法，并使用繼承、關(guān)聯(lián)等關(guān)系來(lái)描述類(lèi)之間的關(guān)系。例如，在繪制一個(gè)學(xué)生管理系統(tǒng)的類(lèi)圖時(shí)，可以創(chuàng)建"學(xué)生"類(lèi)、"教師"類(lèi)等，并定義它們的屬性和方法，以及它們之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

六、需求分析案例（一）案例背景以一個(gè)簡(jiǎn)單的在線點(diǎn)餐系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)主要面向餐廳顧客，實(shí)現(xiàn)顧客在線瀏覽菜品、下單、支付等功能，同時(shí)餐廳工作人員可以進(jìn)行訂單管理、菜品管理等操作。

（二）需求獲取1.面談與餐廳老板、服務(wù)員、顧客等進(jìn)行面談。了解到顧客希望能夠方便快捷地瀏覽菜品信息，包括菜品圖片、價(jià)格、詳細(xì)描述等；能夠在線下單并選擇合適的送餐時(shí)間；支付方式要多樣化，如微信支付、支付寶支付等。餐廳工作人員希望訂單管理功能能夠方便地查看訂單狀態(tài)、處理訂單（如確認(rèn)訂單、取消訂單等），菜品管理功能能夠方便地添加、修改、刪除菜品信息。2.觀察觀察餐廳的實(shí)際點(diǎn)餐流程，發(fā)現(xiàn)顧客在傳統(tǒng)點(diǎn)餐時(shí)，需要長(zhǎng)時(shí)間等待服務(wù)員記錄訂單，而且容易出現(xiàn)菜品信息溝通不暢的情況。這就要求在線點(diǎn)餐系統(tǒng)能夠提供清晰的菜品展示界面，減少顧客與服務(wù)員之間的溝通成本。

（三）需求分析1.可行性分析從技術(shù)角度來(lái)看，實(shí)現(xiàn)在線點(diǎn)餐系統(tǒng)的功能是可行的，目前有成熟的web開(kāi)發(fā)技術(shù)和支付接口可以使用。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，餐廳實(shí)施該系統(tǒng)的成本主要包括軟件研發(fā)費(fèi)用、服務(wù)器租賃費(fèi)用等，通過(guò)提高點(diǎn)餐效率、增加顧客訂單量等方式可以帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，所以經(jīng)濟(jì)上也是可行的。從操作角度，系統(tǒng)界面要設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)潔易用，方便顧客和餐廳工作人員操作。2.需求分類(lèi)整理功能需求：顧客端：菜品瀏覽、下單、支付、訂單查詢(xún)等功能。餐廳工作人員端：訂單管理（包括查看訂單、處理訂單）、菜品管理（包括添加、修改、刪除菜品）。性能需求：系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間要控制在3秒以?xún)?nèi)，以保證顧客操作的流暢性；支持高并發(fā)訪問(wèn)，能夠同時(shí)處理多個(gè)顧客的訂單請(qǐng)求?？煽啃孕枨螅合到y(tǒng)要具備數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)功能，防止數(shù)據(jù)丟失；支付過(guò)程要安全可靠，采用加密技術(shù)保障顧客支付信息安全。

（四）需求規(guī)格說(shuō)明編寫(xiě)按照需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)的格式，詳細(xì)編寫(xiě)各個(gè)部分。例如在詳細(xì)需求部分，對(duì)于顧客端的菜品瀏覽功能，要說(shuō)明菜品信息應(yīng)包括菜品名稱(chēng)、圖片、價(jià)格、詳細(xì)描述、所屬分類(lèi)等，并且能夠按照分類(lèi)進(jìn)行快速篩選瀏覽。對(duì)于餐廳工作人員端的訂單管理功能，要明確可以查看訂單的詳細(xì)信息（如訂單編號(hào)、顧客信息、菜品信息、訂單金額、訂單狀態(tài)等），能夠?qū)Σ煌瑺顟B(tài)的訂單進(jìn)行相應(yīng)操作（如已支付訂單進(jìn)行確認(rèn)，未支付訂單進(jìn)行催單等）。

（五）需求驗(yàn)證1.內(nèi)部評(píng)審開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)成員對(duì)需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)進(jìn)行評(píng)審，檢查功能描述是否清晰、準(zhǔn)確，性能和可靠性等需求是否合理。例如，程序員會(huì)從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度審查訂單處理流程是否符合邏輯，是否能夠滿足高并發(fā)訪問(wèn)的性能要求。2.用戶(hù)評(píng)審邀請(qǐng)餐廳老板、服務(wù)員和部分顧客對(duì)需求文檔進(jìn)行評(píng)審。餐廳老板會(huì)從餐廳運(yùn)營(yíng)的角度檢查訂單管理和菜品管理功能是否滿足餐廳的管