第五章 面向数据流的分析方法

发
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书号
学号： 书名 单价
票 姓名： 数量 金额
备注
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2.2.4 实例：医院病房监护系统
实例：医院病房监护系统
监视病情
产生 病情报告
经过初步的需求分析，得到系统功能要求： 1、监视病员的病症（血压、体温、脉搏等）。 2、定时更新病历。 3、病员出现异常情况时报警。 4、随机地产生某一病员的病情报告。
第五章 面向数据流的分析方法
分析过程
面向数据的方法，以数据流为中心 。其核心概念包括：进程、 数据流、数据存储、外部实体、数据组和数据元素。有代表 性的模拟工具有：数据流图、数据字典、原始进程规格说明。
结构化分析方法（SA方法）--面向数据流自顶向下逐 步求精进行需求分析的方法。
沿数据流图回朔
用户复查 细化数据流图
2、 用例由执行者激活，并提供确切的值给 执行者。
3、用例可大可小，但它必须是对一个具体 的用户目标实现的完整描述。
书写文档
修正开发计划
审 查 和复审
结构化分析 (Structured Analysis)
它是一种面向数据流的需求分 析方法，适用分析大型数据处 理系统，是一种简单、实用的 方法。
基本 思想
自顶向下 逐层分解
S = { D1，D2，D3，… Dn }
软件系统（S）
问题域
D1 D2 D3 … Dn
问题域Di P1 P2 P3 … Pn
数据处理：用 IPO图或PDL描述比较方便直观。 数据元素的别名：~
包含信息
数据、控制 项、数据存 储或外部实 体的主要名 称和别名
使用数据 和对象的 列表、使 用对象的 方式
描述数据 或控制内 容的符号
关于数据 类型、预 置值、限 制等其他 补充信息
数据项的定义
顺序
数据三种基本类型 即以确定次序连接两个Baidu Nhomakorabea多个分量 从两个或多个可能的元素选取一个 即把指定的分量重复零次或多次 意义 等价于或定义为
超过极限值 日期 时钟 时间 3.4
2 护士 生成报告 日志数据
4 更新日志
3.3 产生 报警信息
病员日志
报警
格式化 病员数据
格式化 病员数据
图 15
图 16
二、用例(use case)
含义 一个用例是用户与计算机之间的一次典型交 互过程 。在UML中，用例表示为一个椭圆
1、 用例捕获某些用户可见的需求，实现一 个具体的用户目标。 特点
产生 报警信息
报警
格式化 病员数据
时间 格式化 病员数据
时钟
医院病房监护系统分层DFD图
第一层
1
局部监视
病员极限 生理信号 极限值
第二层：加工“中央监视”分解
3.1 开解信号
病员
病员 数据 3 中央监视 病症报告
病员数据
脉搏
病员极限 生理信号 极限值
护士
格式化 病员数据
血压
体温
3.2 计算超过 极限值否
发票
2 开领 书单
领书单
学 生
各班学生用书表
教材存量表
—教材购销管理系统（3）
购书单 缺书单
学生
领书单
教材购销 管理系统
书 库 保管员
进书通知
1. 教材购销管理系统的顶层DFD
F1: 教材存量表
购书单
1
进书通知
2
缺书单
进书通知
学生
领书单
销售
采购
书 库 保管员
F2: 缺书登记表
2. 第二层DFD图—教材购销系统
数据流图
D1: 库存清单 库存清单 1.1 1.2 仓 库 事务 接收 事务 更新库 管理员 事务 存清单
库存 信息
1.3 处理 定货
定货 2 报表 产生 采购员 报表
命名 • 为数据流（或数据存储）命名 • 为处理命名 用途 • 交流信息的工具 • 分析和设计的工具 • 进一步设计的依据
定货 信息
数据存储
数据流 一些附加符号（略）
仓 库 事务 管理员
1 处理 事务
定货信息
功能级数据流图
数据流图说明：描绘“做什么”，不考虑“怎 么做” 箭头：数据流图和程序图中用箭头表示的控制流有本质不同， 不能混淆。在数据流图中应该描绘所有可能的数据流向，而不 应该描绘出现某个数据流的条件。 处理：处理并不一定是一个程序。一个处理框可以代表一系列 程序、单个程序或者程序的一个模块，也可代表一个人工处理 过程，如用户目视检查数据正确性。 数据存储：一个数据存储并不等同于一个文件，它可以表示一 个文件、文件的一部分、数据库的元素或记录的一部分等；数 据可以存储在磁盘、磁带、磁鼓、主存、微缩胶片、穿孔卡片 及其他任何介质上(包括人脑)。 数据存储和数据流都是数据，仅仅所处的状态不同。数据存储 是处于静止状态的数据，数据流是处于运动中的数据。
审查并 开发票
发票
开领 书单
领书单
发书
书
学 生
—教材购销管理系统（2）
4）对目标系统进 行补充和完善，并 写出完整的需求说 明。
学 生
购书单
审查并 开发票 发票 开领 书单 领书单 学
生
无效书单
无效书单
5）对需求说明进 行复审，直到确认 文档齐全，并且符 合用户的全部需求 为止
学 生
购书单
1 审查并 开发票
实体——关系图
用户的数据要求----需要哪些数据，数据之间有哪些联系，数据本身有哪些性 质，数据的结构 等）。 用户的处理要求---对数据进行哪些处理，每个处理的逻辑功能。 概念性模型（信息模型）---一种面向问题的数据模型，是按照用户的观点来 对数据和信息建模。表示概念性数据模型的最常用方法是实体-联系方法，采用用 ER图的方式，这种表示又称为ER模型。 • ER模型 • 实体： 客观世界中存在的且可区分的事物。 • 联系： 客观事物之间的联系（三类--1：1，1：N，M:N） • 属性： 实体或联系所具有的性质。 姓名 性别 1 学分 学号 姓名 性别
更新病历
例医院病房监护系统
系统功能要求： 1、监视病员的病症（血压、体温、脉搏等） 2、定时更新病历 3、病员出现异常情况时报警。 4、随机地产生某一病员的病情报告。 顶层： 病员
病症信号 病症报告
病员监
护士
护系统
护士
报警
要求报告
病员日志
医院病房监护系统顶层DFD图
第一层：
1
局部监视 病症信号
病员极限
选择
循环
算符
数 据 字 典 符 号
=
+
[ ] { } ( )
连接两个分量
或(从方括号内列出的若干个分量中选择一个),用“|”号 分开供选择分量 重复(重复花括号内的分量) 可选(圆括号内的分量可有可无)
数据字典举例
教师测评系统中,数据字典部分内容
测评子项得分={测评子项编号+{子项得分}} 学生评测数据={序号+教师姓名+{所任课程}+{测评子项得分}} 以测评子项得分为单位的评测数据记录={学期+被评对象编号+测评类 型编号+评测者区别编号+测评子项名称+测评子项所得分值} 以测评类型得分为单位的评测数据记录={学期+被评对象编号+测评类 型编号+评测者区别编号+本测评类型所得分值} 被评对象各测评类型的得分记录={学期+被评对象编号+测评类型编号+ 测评类型得分+本测评类型占总分的比率}
定货 信息
D2: 定货信息
学生评测数据 以测评子项得分为单 位评测数据记录 提交并存储
被评对象各测评 子项得分记录
以测评类型得分为 单位评测数据记录
统计
以评测 类型 为 单位的测评表
查询 被评对象各测评 类型的得分记录
教师教学网络测评系统数据流图
数据流图的绘制步骤(1)
数据流图的绘制步骤
（1）确定所开发的系统的外部项（外部实体），即系统的数 据来源和去处。 （2）确定整个系统的输出数据流和输入数据流，把系统作为
—教材购销管理系统（5）
F2: 缺书登记表 2.1 按书号 汇总缺书 2.2 按出版社 统计缺书
F1: 教材存量表
F5: 待购教材表
F6: 教材一览表
销售 子系统
进书通知
2.3 修改教材库 存和待购量
进书通知
书库 保管员
第三层DFD图—采购子系统
—教材购销管理系统（6）
数据字典（Data Directory-DD) 领书单 = 学院+专业+班级+学号+姓名+{书号+[书名]+数量}+日期 有效购书单 = 领书单
发票= 学号+姓名+{书号+[书名]+单价+数量+总价}+书费合计
教材存量表 = {书号+单价+数量} 暂缺书单 = 学号+姓名+ {书号+数量} 补售书单 = 学号+姓名+ {书号+数量}
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—教材购销管理系统（4）
3. 第三层DFD图—销售子系统
F2: 缺书登记表
采购
1.5 补售 教材
1.4 登记 缺书
F1: 教材存量表
领书单 1.1 审查 有效性
补售 书单
1.2 开发票 发票
暂缺 书单
1.3 领书并 开领书单 领书单
学生
无效书单
有效 购书单
学生
F3: 各班学生用书表
F4: 售书登记表
学 生 学 生
购书 申请
购书 证明 购书 申请
1）通过对现实环境的调查 研究，获得当前系统的具体 模型
张秘书
王会计
李出纳
购书 申请
赵保管
书
学 生
购书 单
审 查 有效性
发票 有 效 开发票 购书单
开领 书单
领书 单
发 书
书
学 生
3）分析当前系统 与目标系统的差别， 建立目标系统的逻 辑模型。
学 生
购书 单
职称 职务 • 范式
教师
教师号
教
N
课程
课名
M
学
N
系
学生
年级
课程号
学时
成绩
通常用范式定义消除数据的冗余度（略）
图形工具
• 层次方框图： 用树形结构的一系列多层次的矩形框描绘数据的层次结构。 产 品
硬 件
软 件
服 务
处 理机
存 储器
外部 设备
系统 软件
应用 软件
软件 服务
硬件 维修
培训
操作 系统
编译 程序
生理信号
病员
病员数据 报警
极限值
3
中央监视
格式化 病员数据
护士
病症报告
2
生成报告
日志数据 护士 要求报告
4
更新日志
日志数据
病员日志
医院病房监护系统二层DFD图
第二层：加工“中央监视”分解
3.1
病员数据
病员极限
脉搏 生理信号 极限值
开解信号
血压
体温
3.2
超过极限值
3.3
计算超过 极限值否
血压、体温 脉搏 3.4 日期
一个加工环节，画出关联图。
（3）确定系统的主要信息处理功能，按此将整个系统分解成 几个加工环节（子系统）确定每个加工的输出与输入数据流 以及与这些加工有关的数据存储。 （4）根据自顶向下，逐层分解的原则，对上层图中全部或部
分加工环节进行分解。
数据流图的绘制步骤(2)
（5）重复步骤（4），直到逐层分解结束。
软件 工具
注意：层次方框图即可 以表示数据的层次结构，也 可以表示程序的层次结构
层次方框图的一个例子
图形工具（续）
• Warnier 图： 用树形结构描绘数据的层次结构。
应用 软件
软件 产品
操作系统(P1)
⊕
系统 软件
编译程序 (P2)
编辑程序(P3)
软件工具 测试驱动程序(P4) 设计辅助程序(P5)
（6）对图进行检查和合理布局，主要检查分解是否恰当、彻
底，DFD中各层是否有遗漏、重复、冲突之处，各层DFD及同 层DFD之间关系是否争取及命名、编号是否确切、合理等， 对错误与不当之处进行修改。 （7）和用户进行交流，在用户完全理解数据图的内容的基础 上征求用户的意见。
数据字典
数据字典是关于数据的信息的集合，也就是对数据流图中包含的所有元素的定 义的集合 1. 数据字典的内容 • 数据流 • 数据流分量 • 数据存储 • 处理
图形工具（续）
• IPO 图: 输入/处理/输出图的简称-IBM。
旧的主文 件 事务文 件
1、校验主记 录 2、校验事务记 录
1、校验主记 录 2、有效的事 务记录 3、更新后 的主文件
3、更新主记 录
—教材购销管理系统（1）
• 问题描述：学校教材科根据业务的需要，建 立一个学校教材购销管理系统，提高教材采 购、销售和信息管理的效率。 2）去掉具体模型 中的非本质因素， 抽象出当前系统的 逻辑模型
对应于软件子系统
Di = { P1，P2，P3，… Pm }
问题
对应于子软件的软构件
Pj = { F1，F2，F3，… Fk }
行为（功能）
问题Pj F1 F2 F3 … Fn
自顶向下需求分析模型图
对应于软件子系统
数据流图
数据流程图：描绘系统的逻辑模型，图中没有具体的物理元素，只是描绘信息在 系统中流动和处理的情况。 设计数据流图只需考虑系统必须完成的基本逻辑功能，完全不需要考虑如何 具体的实现这些功能。 2. 例子 定货 1. 符号（四种基本符号） 报表 定货 仓 库 事务 采购员 系统 管理员 数据的源 点或终点 基本系统模型 数据处理 D1: 库存清单 库存清单 定货 2 报表 采购员 产生 报表 定货信息 D2: 定货信息