第五章结构化分析与建模

结构化分析模型

系统模型从以下不同的角度表述系统：


从外部来看，它是对系统分析上下文或系统环境建模； 从行为上看，它是对系统行为建模； 从结构上看，它是对系统的体系结构和系统处理的数 据结构建模。
系统行为模型：


结构化的需求分析模型有：

数据流模型，用来描述系统中的数据处理过程。 状态转换模型，用来描述系统如何对事件做出响应。

数据流图举例
假设我们要开发一个学生管理系统。 其中开发小组通过进行进一步的需求调查，明 确了该系统的主要功能是进行学籍管理，包括 学生报到、入学、毕业的管理，学生上课情况 的管理。 通过详细的信息流程分析和数据收集后，生成 了该子系统的数据流图。
将0层 DFD中的加工“1.0报到”分解成1层DFD中的3个子 加工：“ 1.1 核对录取通知书”、“ 1.2 核对体检结果”和 “1.3同意入学”。保留0顶层DFD加工边界中的7个数据流。 随着加工的分解，新增两个数据流“已核对的录取通知书” 和“已核对的体检结果”。


数据流图举例：飞机机票预订系统：旅行社把预订机票的旅客信 息输入机票预订系统。系统为旅客安排航班，打印出取票通知单 （附应交的帐款）。旅客在飞机起飞的前一天凭取票通知等交款 取票，系统检验无误，输出机票给旅客。
旅行社
订票单 分类并检查
有效订票单 订票
航班 取票单 有效取 票单 记账文件 机票准备 账单 记账 取票通知单 航班目录
旅客
机票
机票文件
旅行社
数据流图举例（分层）


设一个工厂采购部每天需要一张定货报表。定货 的零件数据有：零件编号、名称、数量、价格、 供应者等。零件的入库、出库事务通过计算机终 端输入给定货系统。当某零件的库存数少于给定 的库存量临界值时，就应该再次定货。 数据流分析：

数据源点：仓管员（负责入库或出库事务给定货系 统）； 数据终点：采购员（接收每天的定货报表）； 数据流：事务，定货； 数据存储：定货信息，库存清单； 处理：处理事务，产生报表。
数据流组成示例(发票)
发票＝单位名称＋｛商品名＋数量＋单价＋金额｝ ＋总金额＋日期＋(营业员)
单位名称 商品名 数量 单价 金额
5 1
总金额 日期 营业员
数据字典条目

数据字典条目中应该包括关于数据的信息：

一般信息（名字、别名、描述等）。 定义（数据类型、长度、结构等）。 使用特点（值的范围、使用频率、使用条件、使用方式、 条件值等）。 控制信息（用户、使用特点、改变数、使用权等）。

基于场景的元素； 基于过程的活动序列的元素； 基于类的元素； 行为元素； 面向信息流的元素； 基于数据的元素。
分析模型的目标与原则


分析模型的所有元素都可以直接映射到设计模型。 创建分析模型时应遵循的原则：




模型应关注在问题或业务域内可见的需求，抽象的级 别相对高； 分析模型的每个元素都应能增加对软件需求的整体理 解，并提供对信息域、功能和系统行为的深入理解； 基于基础机构和其他非功能的模型应推延到设计阶段 再考虑； 最小化整个系统内的关联； 确认分析模型为所有共同利益者都带来价值； 尽可能保持模型简洁。




数据流图（DFD，Data Flow Diagram）服务于两个目的：一是指明 数据在系统中移动时如何被变换，二是描述对数据流进行变换的功能 和子功能。 实体—联系图（E-RD，Entity-Relationship Diagram）描述数据对 象间的关系，用来进行数据建模活动的记号。 状态转换图（STD，State Transition Diagram）指明作为外部事件 的结果，系统将如何动作。 分析模型结构的外层是规约描述：

实体—联系模型：关心的是寻找系统中的数据及其之 间的关系，却不关心系统中包含的功能。
结构化分析模型结构
数据模型
数据 对象 描述
实体联系 图 数据 流图 加工 规约
功能模型
数据 字典
状态转换图 控制规约
行为模型
结构化分析模型组成


分析模型结构的核心是数据字典（DD，Data Dictionary），包 含了软件使用或生产的所有数据对象描述的中心库。 分析模型结构的中间层有三种视图：
数据字典
定义： 数据字典——是描述数据信息的集合，它对 数据流图中的各个元素按规定格式进行详细的 描述和确切的解释，是数据流图的补充工具。 数据流图与数据字典是密不可分的，两者结 合起来构成软件的逻辑模型(分析模型)。
数据字典

数据字典有以下两个作用：


它是所有名字信息管理的有效机制。 作为连接软件分析、设计、实现和进化阶段的开发机 构的信息存储。
数据字典：模型中的数据信息集合。 数据流图-Data
Flow Diagram(简称DFD)：描 述系统处理过程，即是描述输入数据流到输出数 据流的变换(即加工)过程，用于对系统的功能建模。
数据流图符号
数据源或宿 变换数据的处理 （加工） 数据存储（文件） 数据流
或 或 或
源或宿

存在于软件系统之外的人员或组织，表示软件 系统输入数据的来源和输出数据的去向，因此 也称为源点和终点。

结构化分析建模

需求分析的任务就是准确地指出“软件目标产 品必须做什么？” 需求分析的一个重要过程就是需求建模的过程。 结构化分析方法是一种传统的系统建模技术。 主要目标：
描述客户的需要； 建立软件设计的基础； 定义在软件完成后可以确认的一组需求。
分析模型



分析模型的目的是为基于计算机系统提供必须的 信息、功能和行为域的说明。 模型是对系统某个方面的抽象，抛弃了具体细节， 对系统中最突出的特征作简化。 分析模型元素：
结构化分析
结构化分析（SA，Structured Analysis）方 法是20世纪70年代，由E.Yourdon等人倡导 的一种适用于大型数据处理系统的、面向数据 流的需求分析方法。 结构化分析方法是一种传统的系统建模技术， 其过程是创建描述信息内容和数据流的模型， 依据功能和行为对系统进行划分，并描述必须 建立的系统要素。

数据字典的描述符号
符
＝
号＋名ຫໍສະໝຸດ 与或 或称
x＝…
举
表示x由…组成
例
定义为
a＋b
［a│b］
表示a和b
表示a或b
［…，…］ ［…│…］
［a，b］ 表示a或b
｛…｝ n ｛ …｝ m
(…) ″…″
重复
重复 可选 基本数据元素
｛a｝
｛ a｝ (a) ″a″
8 3
表示a重复0或多次
表示a重复3到8次 表示a重复0或1次 表a是基本数据
加工“产生报表”仅按一定顺序排列订单信息， 按格式打印即可，因此不需要分解。
分层数据流图小结
DFD可以用来表示一个系统或软件在任何层次 上的抽象。 较大型软件系统DFD分成多层(有子图、父图概 念),可以表示数据流和功能的进一步的细节。

顶层
（不编号）
S
2 3
0层
1
1层
2.1
2.2
3.1
3.2

在实体—联系图中每个数据对象的属性可以使用数据对象来描述。 在数据流图中出现的每个加工/处理的功能描述包含在加工规约中。 软件控制方面的附加信息包含在控制规约中。
面向数据流的建模方法

面向数据流的建模是结构化需求分析方法之一。 采用自顶向下逐层分解，描绘满足用户要求的 软件模型。 表示：
数据流图举例

第二步求精（1层的数据流图）
将 0层 DFD 中的加工“处理事务”分解成 1层 DFD 中的 3个 子加工：“处理入库”、“处理出库”和“处理定货”。0 层DFD中的数据流“事务”随着加工的分解同步分解成2个 数据流“入库”和“出库”。保留0顶层DFD边界中的其他 数据流“库存信息”和“定货信息”。随着加工的分解， 增加一个数据存储“定货信息”。
结构化需求分析

用户需求一般用自然语言描述。 系统需求必须用较专业的方式来描述。 模型是软件设计的基础，也是创建规约的基础。 需求分析原则：




表示和理解问题的信息域； 定义软件将完成的功能； 表示软件的行为（作为外部事件的结果）； 划分描述信息、功能和行为的模型，从而使得可以 以层次的方式揭示细节； 分析过程应该从要素信息移向细节实现。
班级，班主任
报 到 证
新 生 登 记 表
宿舍地址
将0层DFD中的加工“2.0入学”分解 成 1层 DFD中的 3个子加工：“ 2.1填 登记表”、“2.2分配班级”和“2.3 分配宿舍”。保留 0 顶层 DFD 加工边 界中的数据流。随着加工的分解，新 增两个数据流“已等好的登记表”和 “班级号”。

结构化分析过程
理解当前的现实环境，获得当前系统的具体模 型(物理模型)。 从当前系统的具体模型抽象出当前系统的逻辑 模型。 分析目标系统与当前系统逻辑上的差别，建立 目标系统的逻辑模型。 为目标系统的逻辑模型作补充。

结构化需求分析指导性原则
理解问题 开发模型 描述需求 建立系统模型 确定需求优先级 验证需求
2.3
数据流图的各个层次
顶层图只有代表整个软件系统的1个加工，描 述了软件系统与外界(源或宿)之间的数据流。 顶层图中的加工经分解后的图称为0层图(只有 1张)。 中间层图中至少有一个加工(也可以有多个)在 下层图中分解成一张子图。 处于最底层的图称为底层图，其中所有的加工 不再分解成新的子图。