1、軟件軟件要求定義,2,第2章,（含第8章 結(jié)構(gòu)化方法）,第2章 軟件要求定義,2,2.1 可行性研究,2.2 項目開發(fā)計劃,2.3 軟件需求分析,2.4 結(jié)構(gòu)化分析方法,瀑布模型,軟件需求分析是軟件生命期中重要的一步，也是決定性的一步。,2.1 可行性研究,2.1.1 可行性研究的任務(wù) 可行性研究的目的不是解決問題，而是確定問題是否值得去解決。怎樣達(dá)到這個目的呢?當(dāng)然不能靠主觀猜想而只能靠客觀分析。必須分析幾種主要的可能解法的利弊，從而判斷原定的系統(tǒng)規(guī)模和目標(biāo)是否現(xiàn)實，系統(tǒng)完成后所能帶來的效益是否大到值得投資開發(fā)這個系統(tǒng)的程度。因此，可行性研究實質(zhì)上是要進(jìn)行一次大大壓縮簡化了的系統(tǒng)分析和設(shè)計的

2、過程，也就是在較高層次上以較抽象的方式進(jìn)行的系統(tǒng)分析和設(shè)計的過程。,一般說來，至少應(yīng)該從下述三方面研究每種解法的可行性： (1) 技術(shù)可行性。使用現(xiàn)有的技術(shù)能實現(xiàn)這個系統(tǒng)嗎? (2) 經(jīng)濟(jì)可行性。這個系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益能超過它的開發(fā)成本嗎? (3) 社會可行性。研究要開發(fā)的項目是否存在任何侵犯、妨礙等責(zé)任問題， 要開發(fā)項目的運行方式在用戶組絹內(nèi)是否行得通，現(xiàn)有管理制度、人員素質(zhì)和操作方式是否可行。 一般說來，可行性研究的成本只是預(yù)期的工程總成本的5%10%,2.1.2 可行性研究的具體步驟,確定項目規(guī)模和目標(biāo)。 研究正在運行的系統(tǒng)。 建立新系統(tǒng)的高層邏輯模型。 導(dǎo)出和評價各種方案。 推薦可行的方案

3、。 編寫可行性研究報告。,2.1.3系統(tǒng)流程圖,1. 系統(tǒng)流程圖的作用 系統(tǒng)流程圖是概括地描繪物理系統(tǒng)的傳統(tǒng)工具。它的基本思想是用圖形符號以黑盒子形式描繪組成系統(tǒng)的每個部件(程序，文檔，數(shù)據(jù)庫，人工過程等)。 系統(tǒng)流程圖表達(dá)的是數(shù)據(jù)在系統(tǒng)各部件之間流動的情況，而不是對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理的控制過程，因此盡管系統(tǒng)流程圖的某些符號和程序流程圖的符號形式相同，但是它卻是物理數(shù)據(jù)流圖而不是程序流程圖。 系統(tǒng)流程圖不僅能用于可行性研究，還能用于需求分析階段。,2. 系統(tǒng)流程圖的符號,3. 系統(tǒng)流程圖的示例 下面以某工廠的庫房管理為例， 說明系統(tǒng)流程圖的使用。 某工廠有一個庫房， 存放該廠生產(chǎn)需要的物品， 庫

4、房中的各種物品的數(shù)量及各種物品庫存量臨界值等數(shù)據(jù)記錄在庫存文件上，當(dāng)庫房中物品數(shù)量有變化時，應(yīng)更新庫存文件。若某種物品的庫存量少于庫存臨界值，則報告采購部門以便其訂貨， 每天向采購部門送一份采購報告。 庫房可使用一臺微機(jī)處理更新庫存文件和產(chǎn)生訂貨報告的任務(wù)。物品的發(fā)放和接受稱為變更記錄，由鍵盤錄入到微機(jī)中。 系統(tǒng)中的庫存管理模塊對變更記錄進(jìn)行處理，更新存儲在磁盤上的庫存文件，并把訂貨信息記錄到聯(lián)機(jī)存儲中。每天由報告生成模塊讀一次訂貨信息，并打印出訂貨報告。圖 2.1 給出了該系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖。,圖 2.1 庫存管理系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖,2.1.4 成本效益分析 成本效益分析的目的是從經(jīng)濟(jì)角度評價開

5、發(fā)一個新的軟件項目是否可行。成本一效益分析首先是估算將要開發(fā)的系統(tǒng)的開發(fā)成本，然后與可能取得效益進(jìn)行比較和權(quán)衡。效益分有形效益和無形效益兩種。有形效益可以用貨幣的時間價值、 投資回收期和純收入等指標(biāo)進(jìn)行度量；無形效益主要從性質(zhì)上、 心理上進(jìn)行衡量，很難直接進(jìn)行量的比較。系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益等于因使用新的系統(tǒng)而增加的收入加上使用新的系統(tǒng)可以節(jié)省的運行費用。運行費用包括操作人員人數(shù)、工作時間和消耗的物資等。,1. 貨幣的時間價值 成本估算的目的是對項目投資。經(jīng)過成本估算后， 得到項目開發(fā)時需要的費用，該費用就是項目的投資。項目開發(fā)后，應(yīng)取得相應(yīng)的效益，有多少效益才合算? 這就是考慮貨幣的時間價值。通常用

6、利率表示貨幣的時間價值。 設(shè)利率為i, 現(xiàn)存放P元，n年后可得錢數(shù)為F，若不計復(fù)利， 則 F=P(1+ni) F就是P元在n年后的價值。反之，若n年后能收入F元， 那么這些錢現(xiàn)在的價值為 P=F/(1+ni),例如， 庫房管理系統(tǒng)，它每天能產(chǎn)生一份訂貨報告。 假定開發(fā)該系統(tǒng)共需5千元，系統(tǒng)建成后及時訂貨，消除物品短缺問題，估計每年能節(jié)約2.5千元，5年共節(jié)省12.5千元。假定年利率為5%，利用上面計算貨幣現(xiàn)在價值的公式， 可以算出建立庫房管理系統(tǒng)后，每年預(yù)計節(jié)省的費用的現(xiàn)在價值。,表 2 2 將來的收入折算成現(xiàn)在值,2. 投資回收期 通常用投資回收期衡量一個開發(fā)項目的價值。投資回收期就是使累計

7、的經(jīng)濟(jì)效益等于最初的投資費用所需的時間。 投資回收期越短，就越快獲得利潤，則該項目就越值得開發(fā)。 投資回收期僅僅是一項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，為了衡量一個開發(fā)項目的價值，還應(yīng)考慮其他經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。,3. 純收入 衡量項目價值的另一個經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是項目的純收入，也就是在整個生存周期之內(nèi)的累計經(jīng)濟(jì)效益(折合成現(xiàn)在值)與投資之差。 這相當(dāng)于投資開發(fā)一個項目與把錢存入銀行中進(jìn)行比較， 看這兩種方案的優(yōu)劣。若純收入為零，則項目的預(yù)期效益和在銀行存款一樣，但是開發(fā)一個項目要冒風(fēng)險，因此，從經(jīng)濟(jì)觀點看這個項目，可能是不值得投資開發(fā)的。若純收入小于零， 那么這個項目顯然不值得投資開發(fā)。 對上述的庫房管理系統(tǒng)， 項目純收入預(yù)計為 1

8、1.361-5=6.361(千元),2.1.5 可行性研究的文檔 可行性研究結(jié)束后要提交的文檔是可行性研究報告（內(nèi)容自己看書，P26）,2.2 項目開發(fā)計劃,經(jīng)過可行性研究后，若一個項目是值得開發(fā)的， 則接下來應(yīng)制定項目開發(fā)計劃。項目開發(fā)計劃是一個管理性的文檔， 它的主要內(nèi)容如下： (1) 項目概述 (2) 實施計劃 (3) 人員組織及分工 (4) 交付期限,2.3 軟件需求分析,對系統(tǒng)應(yīng)該提供的服務(wù)和所受到的約束進(jìn)行理解、分析、建立文檔、檢驗的過程需求分析 軟件需求分析是軟件生命期中重要的一步，也是決定性的一步。,2.3.1 軟件需求分析的任務(wù),需求分析階段的任務(wù)： 在可行性分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)

9、一步了解確定用戶需求。準(zhǔn)確地回答 “系統(tǒng)必須做什么？” 的問題。獲得需求規(guī)格說明書。,Boehm對軟件需求的定義： 研究一種無二義性的表達(dá)工具，它能為用戶和軟件人員雙方都接受并能夠把“需求”嚴(yán)格地、形式地表達(dá)出來。,由于需求分析方法不同，描述形式不同。其實現(xiàn)步驟如下圖所示：,當(dāng)前系統(tǒng),目標(biāo)系統(tǒng),物理模型,物理模型,邏輯模型,邏輯模型,做什么,導(dǎo)出,軟 件需 求,2.3.2 需求工程過程,問題識別,分析與綜合,編寫文檔,分析評審,近幾年來已提出許多軟件需求分析與說明的方法，每一種分析方法都有獨特的觀點和表示方法，但都適用下面的基本原則。,2.3.3 需求分析的原則,1、能夠表達(dá)和理解問題的信息域

10、和功能域 對于計算機(jī)程序處理的數(shù)據(jù)，其信息域包括信息流（如下圖，即數(shù)據(jù)通過一個系統(tǒng)時的變化方式)、信息內(nèi)容和信息結(jié)構(gòu)，而功能域反映上述三方面的控制信息。,2、能夠?qū)栴}進(jìn)行分解和不斷細(xì)化，建立問題的層次結(jié)構(gòu)。,3、需要給出系統(tǒng)的邏輯視圖和物理視圖 軟件需求的邏輯視圖給出的是軟件要達(dá)到的功能和要處理信息之間的關(guān)系，而不是實現(xiàn)的細(xì)節(jié)。 軟件需求的物理視圖給出的是處理功能和信息結(jié)構(gòu)的實際表現(xiàn)形式，這往往是由設(shè)備本身決定的。,2.3.4 需求分析方法,不同的開發(fā)方法，需求分析的方法也有所不同，常見的分析方法有：,功能分析方法 將系統(tǒng)看作若干功能模塊的集合，每個功能又可以分解為若干子功能,子功能還可繼續(xù)

11、分解,分解的結(jié)果已經(jīng)是系統(tǒng)的雛形。,面向?qū)ο蟮姆治龇椒?面向?qū)ο蟮姆治龇椒ǎ∣OA）的關(guān)鍵是識別問題域內(nèi)的對象，分析它們之間的關(guān)系，并建立起三類模型。,信息建模法 是從數(shù)據(jù)的角度對現(xiàn)實世界建立模型的,基本工具是ER圖。,結(jié)構(gòu)化分析方法 是一種以數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的封閉性為基礎(chǔ)，從問題空間到某種表示的映射方法，由數(shù)據(jù)流圖（DFD圖）表示。,結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法（Structured Developing Method） 是現(xiàn)有的軟件開發(fā)方法中最成熟，應(yīng)用最廣泛的方法，主要特點是快速，自然和方便。 結(jié)構(gòu)化方法總的指導(dǎo)思想自頂向下、逐步求精。它的基本原則是功能的分解與抽象。,2.4 結(jié)構(gòu)化分析方法,結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法

12、的組成 70年代初 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法 SP法（Structured Program） 70年代中 結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法 SD法（Structured Design） 70年代末 結(jié)構(gòu)化分析方法 SA法（Structured Analysis） SA，SD，SP 法相互銜接，形成了一整套開發(fā)方法。若將SA，SD 法結(jié)合起來，又稱為結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計技術(shù)（SADT 技術(shù)）。,2.4.1 SA法概述,分解：對于一個復(fù)雜的系統(tǒng)，為了將復(fù)雜性降低到可以掌握的程度，可以把大問題分解成若干小問題，然后分別解決（如右圖）。,一、SA法的基本思想 結(jié)構(gòu)化分析方法的基本思想是“分解”和“抽象”。,抽象：分解可以分層進(jìn)行

13、，即先考慮問題最本質(zhì)的屬性，暫把細(xì)節(jié)略去,以后再逐層添加細(xì)節(jié)，直至涉及到最詳細(xì)的內(nèi)容，這種用最本質(zhì)的屬性表示一個系統(tǒng)的方法就是“抽象”。,1、建立當(dāng)前系統(tǒng)的“具體模型”。,基本思想與步驟,三、SA法的描述方法 1、分層的數(shù)據(jù)流圖 2、數(shù)據(jù)詞典 3、描述加工邏輯的結(jié)構(gòu)化語言、判定表及判定樹,二、SA法的步驟,4、為了對目標(biāo)系統(tǒng)做完整的描述，還需要考慮人機(jī)界面和其他一些問題。,3、建立目標(biāo)系統(tǒng)的邏輯模型。,2、抽象出當(dāng)前系統(tǒng)的邏輯模型。,DFD圖的例子,顧客,出版社,驗證 訂單,匯總 訂單,訂單,出版社 訂單,圖書目錄文件,正確 訂單,一批 訂單,出版社檔案文件,畫圖步驟 ： 1、確定外部實體及輸

14、入、輸出數(shù)據(jù)流。 2、確定分解頂層的加工。 3、確定使用的文件。 4、用數(shù)據(jù)流將各部分連接起來，形成數(shù)據(jù)封閉。,注意：標(biāo)注各加工框及數(shù)據(jù)流名稱。,例1：圖書預(yù)定系統(tǒng)（頂層DFD圖）,P26 圖2.7,2.4.2 數(shù)據(jù)流圖,數(shù)據(jù)流圖（Data Flow Diagram，DFD）是描述系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流程的圖形工具，它標(biāo)識了一個系統(tǒng)的邏輯輸入和邏輯輸出，以及把邏輯輸入轉(zhuǎn)換為邏輯輸出所需的加工處理。,還有一些輔助的圖例:,一、數(shù)據(jù)流圖的圖符 四種基本圖形符號：,“先全局后局部,先整體后細(xì)節(jié),先抽象后具體” 通常可將這種分層的DFD圖,分為頂層、中間層、底層。 具體步驟： 1。先確定系統(tǒng)范圍，畫出頂層的DF

15、D圖。 2。逐層分解頂層DFD圖，獲得若干中間層DFD圖。 3。畫出底層的DFD圖。,2.4.3 畫分層DFD圖的方法,頂層圖說明了系統(tǒng)的邊界,即系統(tǒng)的輸入和輸出數(shù)據(jù)流，頂層圖只有一張。底層圖由一些不能再分解的加工組成，這些加工都已足夠簡單，稱為基本加工。在頂層和底層之間的是中間層。中間層的數(shù)據(jù)流圖描述了某個加工的分解，而它的組成部分又要進(jìn)一步分解。 畫各層DFD圖時，“由外向內(nèi)”。,頂層,中 間 層,底 層,先全局后局部,先整體后細(xì)節(jié),先抽象后具體.,0圖,1圖,2圖,1.1圖,2.1圖,2.2圖,分層DFD 圖,經(jīng)過初步的需求分析，得到系統(tǒng)功能要求： 1、監(jiān)視病員的病癥（血壓、體溫、脈搏等

16、）。 2、定時更新病歷。 3、病員出現(xiàn)異常情況時報警。 4、隨機(jī)地產(chǎn)生某一病員的病情報告。,2.4.4 實例：醫(yī)院病房監(jiān)護(hù)系統(tǒng),監(jiān)視病情,更新病歷,系統(tǒng)功能要求： 1、監(jiān)視病員的病癥（血壓、體溫、脈搏等） 2、定時更新病歷 3、病員出現(xiàn)異常情況時報警。 4、隨機(jī)地產(chǎn)生某一病員的病情報告。,頂層：,例2 醫(yī)院病房監(jiān)護(hù)系統(tǒng),第一層：,醫(yī)院病房監(jiān)護(hù)系統(tǒng)頂層DFD圖,第二層：加工“中央監(jiān)視”分解,醫(yī)院病房監(jiān)護(hù)系統(tǒng)二層DFD圖,醫(yī)院病房監(jiān)護(hù)系統(tǒng)分層DFD圖,圖 2.15,圖 2.16,加工分解的原則 自然性：概念上合理、清晰； 均勻性：理想的分解是將一個問題分解成大小均勻的幾個部分； 分解度：一般每一個

17、加工每次分解最多不要超過個子加工,分解應(yīng)分解到基本加工為止。,2.4.5 畫分層DFD圖的基本原則,數(shù)據(jù)守恒與數(shù)據(jù)封閉原則 所謂數(shù)據(jù)守恒是指加工的輸入輸出數(shù)據(jù)流是否匹配，即每一個加工既有輸入數(shù)據(jù)流又有輸出數(shù)據(jù)流?；蛘哒f一個加工至少有一個輸入數(shù)據(jù)流，一個輸出數(shù)據(jù)流。 數(shù)據(jù)封閉是對整個系統(tǒng)而言。,合理使用文件 當(dāng)文件作為某些加工之間的交界面時，文件必須畫出來，一旦文件作為數(shù)據(jù)流圖中的一個獨立成份畫出來了，那么他同其他成份之間的聯(lián)系也應(yīng)同時表達(dá)出來。,注意,DFD圖不是流程圖,不表示軟件的控制流程。,2.4.5 畫分層DFD圖的基本原則,子圖與父圖的“平衡” 父圖中某個加工的輸入輸出數(shù)據(jù)流應(yīng)該同相應(yīng)

18、的子圖的輸入輸出相同(相對應(yīng)），分層數(shù)據(jù)流圖的這種特點稱為子圖與父圖“平衡”。（P110 圖8.5、圖8.6）,2.4.6 分層DFD圖的改進(jìn),DFD圖必須經(jīng)過反復(fù)修改，才能獲得最終的目標(biāo)系統(tǒng)的邏輯模型（目標(biāo)系統(tǒng)的DFD圖）?？蓮囊韵路矫婵紤]DFD圖的改進(jìn)： 1、檢查數(shù)據(jù)流的正確性 數(shù)據(jù)守恒 子圖、父圖的平衡 文件使用是否合理。特別注意輸入/出文件的數(shù)據(jù)流。 2、改進(jìn)DFD圖的易理解性 簡化加工之間的聯(lián)系（加工間的數(shù)據(jù)流越少，獨立性越強(qiáng)，易理解性越好）。 改進(jìn)分解的均勻性。 適當(dāng)命名（各成分名稱無二義性，準(zhǔn)確、具體）。,分層數(shù)據(jù)流圖只是表達(dá)了系統(tǒng)的“分解”，為了完整地描述這個系統(tǒng)，還需借助“數(shù)

19、據(jù)詞典”和“小說明”對圖中的每個數(shù)據(jù)和加工給出解釋。 對數(shù)據(jù)流圖中包含的所有元素的定義的集合構(gòu)成了數(shù)據(jù)詞典。詞典中可有以下四種類型的條目：,2.4.7 數(shù)據(jù)詞典(DD),數(shù)據(jù)流 文件 數(shù)據(jù)項 加工,A、 數(shù)據(jù)流條目給出某個數(shù)據(jù)流的定義，通常是列出該 數(shù)據(jù)流的各組成數(shù)據(jù)項。 例如：報名單姓名單位名年齡性別課程名 常用符號：、（）、,C、 數(shù)據(jù)項條目 數(shù)據(jù)項條目給出某個數(shù)據(jù)單項的定義，通常是數(shù)據(jù)項的值類型，允許的取值范圍。,B、文件條目給出某個文件的定義，同數(shù)據(jù)流一樣，文件的定義通常是列出文件記錄的組成數(shù)據(jù)流 例如某銷售系統(tǒng)的訂單文件： 訂單文件訂單編號顧客名稱產(chǎn)品名稱訂貨數(shù)量交貨日期,D. 加工

20、條目 加工類條目就是“加工小說明”。一般應(yīng)該單獨列出。,2.4.8 加工說明,結(jié)構(gòu)化語言 判定表 判定樹,對數(shù)據(jù)流圖中每一個不能再分解的基本加工都必須有一個小說明給出這個加工的精確描述。小說明中應(yīng)精確地描述加工的激發(fā)條件、加工邏輯、優(yōu)先級、執(zhí)行頻率和出錯處理等。加工邏輯是其中最基本的部分，是指用戶對這個加工的邏輯要求。 對基本加工說明有三種描述方式：,結(jié)構(gòu)化語言是介于自然語言和形式語言之間的一種半形式語言，它是自然語言的一個受限制的子集。一般分為兩層結(jié)構(gòu)：外層語法較具體，為控制結(jié)構(gòu)（順序、選擇、循環(huán)）,內(nèi)層較靈活，表達(dá)“做什么”。,一、 結(jié)構(gòu)化語言,例如：外層可為以下結(jié)構(gòu)： 1、順序結(jié)構(gòu) 2、

21、選擇結(jié)構(gòu) IFTHEN-ELSE; CASE-OF-ENDCASE； 3、循環(huán)結(jié)構(gòu) WHILE-DO; REPEAT-UNTIL,結(jié)構(gòu)化語言舉例,IF the CurrentCapitalValue is less then $1000 Then Set DepreciatedAmount to CurrentCapitalValue. Set CurrentCapitalValue to zero. Otherwise Set DepreciatedAmount to 10% of CurrentCapitalValue. Reduce Current Capital-Value by 10%.,結(jié)構(gòu)化語言特點: 簡單，易學(xué)，少二義性。不好處理組合條件。,例：一圖書銷售系統(tǒng)，其中一加工為“優(yōu)惠處理”，條件是：顧客的營業(yè)額大于1000元，同時必須信譽好，或者雖然信譽不好，但是20年以上的老主顧。,應(yīng)用舉例,用結(jié)構(gòu)化語言來描述： 如果 營業(yè)額大于1000元 同時 如果信譽好 則 優(yōu)惠處理。 否則 正常處理。 否則 信譽不好 但是20年以上的老主顧，則優(yōu)惠處理。 否則 營業(yè)額小于、等于1000元 則 正常處理。,顯然，用結(jié)構(gòu)化語言來描述組合條件不清晰。,判定表是一種二維的表格，常用于較復(fù)雜的組合條件（與結(jié)構(gòu)化語言比較）。,二、 判定表,特