第4章-結(jié)構(gòu)化分析模型

1、用戶需求與系統(tǒng)建模,第4章 結(jié)構(gòu)化分析模型,遼寧省教育軟件大賽參賽作品,本章內(nèi)容,,4.1 結(jié)構(gòu)化分析模型的構(gòu)成,4.2 數(shù)據(jù)域分析模型,4.3 功能域分析模型,4.4 數(shù)據(jù)字典,4.1 結(jié)構(gòu)化分析模型的構(gòu)成,結(jié)構(gòu)化分析技術的基本觀點軟件系統(tǒng)由獨立的數(shù)據(jù)域和功能域組成。功能域?qū)斎霐?shù)據(jù)進行處理，并產(chǎn)生滿足需求的結(jié)果數(shù)據(jù)。,4.1 結(jié)構(gòu)化分析模型的構(gòu)成,結(jié)構(gòu)化分析的主要任務“逐步求精”地進行系統(tǒng)分解，并定義分解后各個組成部分之間的聯(lián)系

2、。結(jié)構(gòu)化分析準則必須理解和表示系統(tǒng)的數(shù)據(jù)域。確定系統(tǒng)需要應用和管理的數(shù)據(jù)內(nèi)容及組織關系。必須理解和表示系統(tǒng)的功能域。確定系統(tǒng)的功能集合，及功能間的協(xié)作關系。必須理解和表示作為外部事件響應結(jié)果的軟件行為。確定系統(tǒng)的狀態(tài)集合、事件集合及由事件響應所導致的狀體遷移關系。,4.1 結(jié)構(gòu)化分析模型的構(gòu)成,結(jié)構(gòu)化分析模型——三視點模型(3VM)根據(jù)結(jié)構(gòu)化分析準則，系統(tǒng)分析模型由以下部分構(gòu)成：數(shù)據(jù)模型利用實體關系圖表現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)域

3、的數(shù)據(jù)對象及相互關系。功能模型利用數(shù)據(jù)流圖表現(xiàn)系統(tǒng)功能域的功能結(jié)構(gòu)和協(xié)作關系行為模型利用狀態(tài)遷移圖表現(xiàn)系統(tǒng)的狀態(tài)集合和狀態(tài)變化關系。數(shù)據(jù)字典對模型元素進行精確定義和詳細解釋。,4.2 數(shù)據(jù)域分析模型,實體關系圖(Entity Relationship Diagram)簡介1976年由Peter Cher提出，在數(shù)據(jù)庫概念設計領域得到了廣泛的認同，用于構(gòu)造獨立于機器，獨立于DBMS的數(shù)據(jù)關系模型 符號及語義實體

4、以矩形表示，代表一個獨立的數(shù)據(jù)元組集合。通常用以映射數(shù)據(jù)域中的復合數(shù)據(jù)對象。屬性以橢圓表示，并以無向邊連接到對應的實體或關系。體現(xiàn)為實體對象或關系中包含該原子數(shù)據(jù)分量。關系以菱形表示，用以體現(xiàn)數(shù)據(jù)對象之間的聯(lián)系。用無向邊連接到對應的實體。,4.2 數(shù)據(jù)域分析模型,ERD 圖例,說明：1、屬性是原子數(shù)據(jù)項，不能包含結(jié)構(gòu)。2、關系只能用于表示實體間的聯(lián)系。3、根據(jù)問題需要，相同實體之間可以存在不同含義的多種關系。,4.2 數(shù)

5、據(jù)域分析模型,基數(shù)與形態(tài)——關系約束含義基數(shù)（多重性）：實體參與給定關系的(最大)數(shù)量約束。形態(tài)：實體參與給定關系的強制性約束。確定方法在給定關系的一端假定為單位實體，在另一端考察關聯(lián)實體的數(shù)量和強制性約束。表示方法,4.2 數(shù)據(jù)域分析模型,數(shù)據(jù)域建模步驟1.提取需求中的復合數(shù)據(jù)對象（通常對應應用領域的業(yè)務對象或概念），確定并命名實體集合。2.每次考察一個實體是否需要與其他實體間的建立關系。確定實體關系對。3.指定每個

6、實體關系對的基數(shù)和形態(tài)。4.迭代執(zhí)行2～4步至定義出所有的實體關系對。5.根據(jù)需求，確定每個實體和關系的屬性。6.標注計算屬性。7.復審實體關系模型。,4.2 數(shù)據(jù)域分析模型,實例分析某公司擬應用短信服務平臺提高辦公效率，節(jié)省通信成本。該公司設有多個部門，各部門包括若干員工，其中設部門經(jīng)理和行政秘書各1人。短信平臺的應用需求為：行政秘書負責起草短信公文，并指定公文的接收者（點發(fā)、群發(fā)均可）。接收者可為本部門或外部門員工，系

7、統(tǒng)應提供按部門的人員檢索功能。部門經(jīng)理可審批本部門起草的短信公文內(nèi)容，通過審批后短信公文由系統(tǒng)編號，并自動轉(zhuǎn)發(fā)給ISP的短信處理網(wǎng)關。ISP對要求轉(zhuǎn)發(fā)的每條短信產(chǎn)生一條回執(zhí)，記錄該短信的編號、轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)、轉(zhuǎn)發(fā)時間、接收時間、接收狀態(tài)。部門經(jīng)理可查閱指定時間段內(nèi)本部門發(fā)送的短信公文的詳細情況（起草者、接收者、公文內(nèi)容、費用），并可統(tǒng)計某時間段內(nèi)發(fā)送短信的總費用公司財務部每個月會根據(jù)本月內(nèi)各部門成功發(fā)送的短信數(shù)量與部門經(jīng)理進行辦公費用

8、結(jié)算，系統(tǒng)應保留各部門每個月的結(jié)算賬單以便核查。,4.2 數(shù)據(jù)域分析模型,實例分析確定實體部門的信息員工的信息短信公文的信息短信發(fā)送的結(jié)果短信發(fā)送的費用確定關系員工在哪個部門部門產(chǎn)生過哪些短信短信由誰起草、誰審批，發(fā)給誰回執(zhí)是針對哪個短信、發(fā)送給誰的結(jié)果。部門要支付多少費用、費用因哪些短信發(fā)生?；鶖?shù)形態(tài)……屬性……復審模型……,4.2 數(shù)據(jù)域分析模型,實例分析,4.3 功能域分析模型,數(shù)據(jù)流變換的觀點

9、軟件的功能體現(xiàn)為將輸入的數(shù)據(jù)變換為輸出的數(shù)據(jù)。因此功能域在整體上表現(xiàn)為一個復雜的“信息變換器”。,功能域分析的任務是確定功能域內(nèi)部 “輸入”到“輸出”的階段變化和傳遞路徑——數(shù)據(jù)流的變換過程。,？,4.3 功能域分析模型,數(shù)據(jù)流圖 (Data Flow Diagram，DFD)也叫泡泡圖（bubble diagram），是一種 “描繪數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動和處理過程 ”的圖形化技術，是結(jié)構(gòu)化功能建模的主要技術符號及語義,外部實體——數(shù)據(jù)

10、流的起點或終點。表示系統(tǒng)外產(chǎn)生輸入或接受輸出的用戶、協(xié)作系統(tǒng)。,外部實體名,外部實體名,數(shù)據(jù)加工——實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理。表示將輸入數(shù)據(jù)流變成輸出數(shù)據(jù)流的功能。,數(shù)據(jù)加工名,數(shù)據(jù)存儲——系統(tǒng)內(nèi)保存數(shù)據(jù)流的容器。表示系統(tǒng)數(shù)據(jù)域提供的已知數(shù)據(jù)集合。匹配執(zhí)行頻率不一致且存在數(shù)據(jù)傳遞關系的數(shù)據(jù)加工。,數(shù)據(jù)流——在系統(tǒng)內(nèi)被傳遞的數(shù)據(jù)內(nèi)容。,4.3 功能域分析模型,數(shù)據(jù)流圖圖例,外部實體,數(shù)據(jù)流,數(shù)據(jù)加工,數(shù)據(jù)存儲,4.3 功能

11、域分析模型,功能域建模的步驟——逐步求精1.創(chuàng)建頂層（0層）數(shù)據(jù)流圖確定全體外部實體確定以外部實體為起點或終點的邊界數(shù)據(jù)流將軟件功能域表現(xiàn)為唯一的數(shù)據(jù)加工。2.為第N層數(shù)據(jù)流圖中“復雜”的數(shù)據(jù)加工創(chuàng)建第N+1層子圖，表現(xiàn)內(nèi)部的子加工、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)流變換細節(jié)。以元素編號體現(xiàn)子圖與父圖的對應關系。分解過程中確保數(shù)據(jù)流一致性原則。3.迭代步驟2，至第M層子圖中的數(shù)據(jù)加工均為基本加工?；炯庸ぶ笖?shù)據(jù)處理目的單一，數(shù)據(jù)流接口簡

12、單，適合作為一個獨立“函數(shù)”實現(xiàn)的數(shù)據(jù)加工。4.創(chuàng)建數(shù)據(jù)字典。5.復審模型。,4.3 功能域分析模型,數(shù)據(jù)流圖實例（一） 為協(xié)調(diào)各種生產(chǎn)零件的使用和采購工作，某工廠擬開發(fā)一套零件管理軟件，主要需求包括：倉庫保管員負責登記零件的入庫和領用事務。系統(tǒng)應根據(jù)事務內(nèi)容更新”庫存文件“。該文件記錄所有零件的編號、名稱、當前庫存、警戒值、單位訂購數(shù)量等。采購科定期更新零件供應商信息。系統(tǒng)在“供應商文件“中修改對應記錄。該文件記錄所有零件

13、的編號、供應商名稱，單價，供貨時間等。采購科每天需要打印一張訂貨報表。報表中應列出所有庫存量低于警戒值的零件訂貨信息，包括：零件編號、名稱、供應商、訂購數(shù)量、單價、總價。,4.3 功能域分析模型,數(shù)據(jù)流圖實例（一）,（1）頂層DFD外部實體倉庫保管員，采購科。邊界數(shù)據(jù)流I (倉庫事務，供應商信息)O (訂貨報表),（2）第1層DFD子數(shù)據(jù)加工庫存管理，訂購管理,,,,,數(shù)據(jù)存儲零件訂貨信息,4.3 功能域分析模型,數(shù)據(jù)

14、流圖實例（一）分解加工1分解加工2,4.3 功能域分析模型,數(shù)據(jù)流圖的指導原則命名、編號原則名字應體現(xiàn)元素的主要作用和含義。加工應以動賓短語命名，其他元素應以名詞短語命名。編號應體現(xiàn)元素的可見層次和分解關系。數(shù)據(jù)流一致性原則在分層求精的過程中，子圖邊界的數(shù)據(jù)流應該與其在父圖中對應加工所關聯(lián)的數(shù)據(jù)流保持一致。數(shù)據(jù)封閉守恒原則數(shù)據(jù)流必須產(chǎn)生或終結(jié)于外部實體（或數(shù)據(jù)存儲）。數(shù)據(jù)加工必須既有輸入流又有輸出流，不能

15、存在黑洞和奇跡。數(shù)據(jù)存儲必須有輸出流。,4.3 功能域分析模型,數(shù)據(jù)流圖的指導原則數(shù)據(jù)流目的性原則數(shù)據(jù)流圖不表現(xiàn)實物的傳遞過程。數(shù)據(jù)流圖不表現(xiàn)系統(tǒng)邊界之外（外部實體間）的數(shù)據(jù)處理過程。數(shù)據(jù)流動必須經(jīng)過數(shù)據(jù)加工，不能在其他元素間直接傳遞。7±2原則為控制模型復雜度，避免在一張圖內(nèi)繪制9個以上的數(shù)據(jù)加工。接口最小化原則避免讓底層流圖中的基本數(shù)據(jù)加工處理過多的數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流圖實例（二）2010年軟考/期末考試試

16、題,4.4 數(shù)據(jù)字典,數(shù)據(jù)字典用于對數(shù)據(jù)流圖中的元素進行精確定義和解釋。主要內(nèi)容數(shù)據(jù)流條目定義數(shù)據(jù)流的來源、去向、內(nèi)容構(gòu)成、流量、峰值等。數(shù)據(jù)流分量定義構(gòu)成數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)項含義、類型、取值約束等。數(shù)據(jù)存儲定義數(shù)據(jù)存儲的作用、記錄結(jié)構(gòu)、存儲方式、存取要求等。數(shù)據(jù)加工說明,4.4 數(shù)據(jù)字典,定義式用以說明復合信息的組成結(jié)構(gòu)和取值約束的表達式。運算符,4.4 數(shù)據(jù)字典,定義式舉例,航班文件由一組航班記錄構(gòu)成，每條記錄包含航

17、空公司編號、航班號、日期，航班類型，起點、終點、起飛時間、降落時間。航空公司編號為2～4位大寫字母航班號為3位阿拉伯數(shù)字；航班類型是“單程”或“往返”之一起點、終點不超過50個字符；日期采用年4位、月兩位、日兩位的表示形式；起飛和降落時間包括小時和分鐘等信息,航班文件＝ 1{ 航空公司編號＋航班號＋日期 ＋航班類型＋起點＋終點＋起 飛時間＋降落時間}n航空公司名稱＝2{ A..Z }4航班號＝3{ 0..9 }

18、3起點＝終點＝1{字符}50航班類型＝[單程|往返]日期＝ 年 ＋ 月 ＋ 日年＝4{ 0..9 }4月＝“01”..“12”日＝“01”…“31”起飛時間＝降落時間＝小時 ＋ 分鐘小時＝“00”..“23”分鐘＝“00”..“59”,4.4 數(shù)據(jù)字典,數(shù)據(jù)流條目、分量、數(shù)據(jù)存儲的定義規(guī)范,4.4 數(shù)據(jù)字典,數(shù)據(jù)流條目的定義舉例,數(shù)據(jù)流名:購書單別名: 無簡述: 學生購書時 填寫的項目來源: 學生去向:

19、 加工1“審查并開發(fā)票”組成: 學號＋姓名＋1｛書號＋名稱＋數(shù)量｝n數(shù)據(jù)流量:100次/天 高峰值：400次/天（開學初）,4.4 數(shù)據(jù)字典,數(shù)據(jù)流分量的定義舉例,數(shù)據(jù)分量名:學號簡述:在籍學生的 唯一編號數(shù)據(jù)類型:字符串長度：9取值范圍：無缺省值：無單位：無結(jié)構(gòu)含義:第1～2位： 入學年份 第3～4位： 學院編號第5～6位： 該學院的專業(yè)編號第7～9位： 學生在該專業(yè)的順序號,4.4 數(shù)據(jù)字典

20、,數(shù)據(jù)存儲的定義舉例,數(shù)據(jù)存儲名:教材存量表別名:無簡述:保存所有教材的 庫存信息記錄結(jié)構(gòu)： 1{教材編號＋教材名稱＋售價＋庫存量＋庫房}n存儲方式：關系數(shù)據(jù)庫中的表關鍵字：教材編號存取要求：隨機讀寫補充要求: 根據(jù)“教材編號”查詢,4.4 數(shù)據(jù)字典,數(shù)據(jù)加工的定義規(guī)范,加工名稱：審查并開發(fā)票編號：1作用簡述：為合理的購書要求打印發(fā)票輸入流:購書單輸出流:“發(fā)票”或“無效提示”加工策略：……執(zhí)行要求：處

21、理時間<10s,4.4 數(shù)據(jù)字典,加工策略的說明“加工策略”是對如何完成數(shù)據(jù)流變換的解釋說明，它定義了數(shù)據(jù)加工所采用的“算法”。說明加工策略的方法偽代碼以自然語言陳述處理動作，以編程語言的控制結(jié)構(gòu)語法陳述處理流程。優(yōu)點：二義性小，接近最終的程序?qū)崿F(xiàn)形式。不足：不適用于含有多條件組合判定及多目標動作的加工說明。判定樹/判定表以二維表格/樹型視圖表示包含復雜條件判定及多目標動作的加工策略。,4.4 數(shù)據(jù)字典,偽代碼舉例

22、,//根據(jù)身份證號碼和取票單進行取票審核，并打印機票。身份證號 = 讀卡器. Read();if (身份證號 in 旅客訂票文件.身份證號）{ if(取票單.OtherItems == 旅客訂票文.OtherItems) { return 打印機票(身份證號); } else{ return “取票單信息錯誤”；} } else return “該旅客未訂票”,4.4

23、數(shù)據(jù)字典,判定表適于表達包含多條件組合判定和多目標動作的加工策略。判定表由四部分組成,動作欄,條件欄,條件項,動作項,4.4 數(shù)據(jù)字典,判定表實例,已知：1）審核條件 = 最后學歷 + 報考類型 + 工作時間2）最后學歷 = [本科 | 碩士]3) 報考類型 = [公開招考 | 本科直博 | 碩博連讀 | 提前攻博],數(shù)據(jù)加工“考試方式審核”根據(jù)審核條件，確定考生的考試方式。請以判定表定義如下審核策略。1）若考生最后學歷是

24、碩士，則當報考類型為“碩博連讀”時考試方式應為“免試”；報考類型為“公開招考”時考試方式應為“統(tǒng)考”。其他報考類型考試方式均為“不準考”。2）若考生最后學歷為本科，則當報考類型為“本科直博”時考試方式應為“免試”；當報考類型為“提前攻博”時考試方式為“統(tǒng)考”；當報考類型為“公開招考”時還需進一步判斷該考生的工作時間，若小于6年則考試方式為“不準考”；若大等于6年則考試方式為“統(tǒng)考并且加試”。其他報考類型考試方式均為“不準考”。,4.4