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软件工程
辅导课程五 主讲教师：程义月
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1
软件工程 第3章 需求分析
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2
需求分析的目的
可行性 研究
系统逻辑模型
需求分析
粗略的 数据流图 数据字典 简要算法
系统逻辑模型
详细的 数据流图 数据字典 简要算法
h
3
学习内容
• 系统的综合需求
– 功能 – 性能 – 运行 – 将来
• 系统的数据需求
– 概念模型（ER模型） – 数据结构
• 需求分析的过程
• 图形工具 – 层次方框图 – Warnier图 – IPO图
• 验证软件需求 – 一致 – 完整 – 现实 – 有效
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4
学习目标
• 系统的综合需求
– 功能 – 性能 – 运行 – 将来
• 系统的数据需求
– 概念模型（ER模型） – 数据结构
• 需求分析的过程
• 图形工具 – 层次方框图 – Warnier图 – IPO图
• E-R模型包含三个基本成分：“实体”、“联系”、 “属性”
(1)实体：是客观世界中存在的、且可相互区分的事物。 它可以是人或物，也可以是具体事物或抽象事物。
• 例如：教师、学生、课程是实体。 • 实体用矩形框表示，如：
教师
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15
概念模型（2）
(2)联系：客观世界中的事物彼此之间有联系，描述 实体与实体之间的关系。联系有三种：
• 系统性能要求
– 1—50个录入员，要求响应时间低于1秒 – 全校有20000人，一个学期平均每人5们课，共100000条
记录 – 只有管理员才能查询、统计和修改成绩
• 运行要求
– WINDOWS NT – VISUAL FOXPRO
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9
沿数据流图回溯
源点
数据流图
终点
回溯
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10
例子－回溯分析法
– 数据要求：数据字典、图形工具（数据结构的层次图、Warnier图） – 用户系统描述：初步的用户手册 – 修正的开发计划
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7
需求分析过程图示
有补充和修正
需求分解
分析追踪 数据流图
用户复查 无补充和修正
细化数 据流图
不需分解
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8
例子－成绩录入系统的综合要求
• 系统功能要求
– 身份验证，成绩录入，正确性校验
– 人工技术 – 形式化（rsl语言）
• 现实性（技术水平）
– 经验 – 仿真
• 完整性与有效性 • 为数据流和加工命名
– 与用户密切配合
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27
案例1：需求分析报告
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教师
1 教
学生
N 学
成绩
N
M
课程
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17
规范化
• 第一范式
– 每个属性值都必须是原子值，即仅仅是一个简单值而 不含内部结构。
• 第二范式
– 满足第一范式条件，而且每个非关键字属性都由整个 关键字决定（而不是由关键字的一部分来决定）。
• 第三范式
– 符合第二范式的条件，每个非关键字属性都仅由关键 字决定，而且一个非关键字属性不能仅仅是对另一个 非关键字属性的进一步描述（即一个非关键字属性值 不依赖于另一个非关键字属性值）
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21
Warnier图
• Warnier图也用树形结构描绘信息，且更丰 富，能表达逻辑关系。
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22
IPO图
• IPO图是输入/处理/输出图的简称，能够方便 地描述输入数据、对数据的处理和输出数 据之间的关系。
• 基本形式是在左边的框中列出有关的输入 数据，在中间的框内列出主要的处理，在 右边的框内列出产生的输出数据。
• 验证软件需求 – 一致 – 完整 – 现实 – 有效
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5
需求分析的任务
基本任务：准确地回答“系统必须做什么？”
1.确定对系统的综合需求
(1)系统功能要求(2)系统性能要求(3)运行要求 (4)将来可能提出的要求
2.分析系统的数据要求
采用建立“概念模型”的方法，并辅助图形工具，如： 层次方框图、Warnier图等。
3.导出系统的逻辑模型
数据流程图、数据字典、主要算法
4.修正系统开发计划 5.开发原型系统
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6
需求分析的过程
1.沿数据流程图回溯
– 从“输出端”到“输入端”回溯，分析数据元素。
2.用户复查
– 借助已有的数据流程图，帮助复查，再次完善数据流程图。
3.细化数据流程图 4.修正开发计划 5.书写文档
– 系统规格说明：系统的概貌、功能要求、运行要求、将来可能的 要求。
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23
例子：层次方框图和Warnier图
学生
学号 生日
性别
年月日
层次方框图
学生
学号 年
生日 月
日 性别
Warnier图
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24
例子：IPO图
输入
处理
身份信息 身份文件
校验身份
输出
日志文件 警告信息
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25
• 样机 • 好处 • 成本 • 工具
开发原型系统
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26
验证软件需求
• 一Fra Baidu bibliotek性（需求之间不相互矛盾）
• 评论
– 软件工程总带有个性化和经验化的东西
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12
例子－成绩录入数据流图细化
录入员
成绩 录入
成绩文件
录入员
成绩第一 次录入
成绩第二 次录入
第一次成绩文件 第二次成绩文件
成绩 校验
成绩文件
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13
数据需求 概念模型
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14
概念模型（1）
• 最常用的表示概念性数据模型的方法：实体—联 系方法(Entity-Relationship Approach)，简称E-R模型。
– 1：1（一对一联系） 例如：实体“校长”与“大学”之间的联系为“1：1” – 1：N（一对多联系） 例如：实体“学校”与“院系”之间的联系为“1:N” – M：N（多对多联系） 例如：实体“学生”与“课程”之间的联系为“M:N” – 联系用菱形框表示，如：
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16
概念模型（3）
(3)属性：属性是实体或联系所具有的性质。通常一个 实体或联系由若干属性来刻画。
输入数据
加工： f g k
输出数据
输入数据：x，y
输出数据：a，b，c，d
a＝f（x，y） b＝g（x） c＝？ d＝k（w）
结论： 1.缺乏一个得到输出数据c的加工 2.缺少一个输入数据
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11
细化数据流图
• 方法
– 分层的数据流图
• 细化的终极目标
– 当某一功能进一步分解会促使分析员考虑如何 编程实现该功能时，则可以停止该功能的分解
• 一般使用第三范式，避免第三范式
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例子－成绩录入系统的数据需求
m
n
学生
成绩
课程
E－R模型
学生
学号 生日
性别
年月日
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层次方框图
19
需求分析图形工具
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20
层次方框图
• 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。
• 树形结构的顶层是一个单独的矩形框，它 表达完整的数据结构，下面的各层矩形框 代表这个数据的子集，最底层的各个框代 表组成这个数据的实际数据元素（不能再 分解的元素）
辅导课程五 主讲教师：程义月
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1
软件工程 第3章 需求分析
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2
需求分析的目的
可行性 研究
系统逻辑模型
需求分析
粗略的 数据流图 数据字典 简要算法
系统逻辑模型
详细的 数据流图 数据字典 简要算法
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3
学习内容
• 系统的综合需求
– 功能 – 性能 – 运行 – 将来
• 系统的数据需求
– 概念模型（ER模型） – 数据结构
• 需求分析的过程
• 图形工具 – 层次方框图 – Warnier图 – IPO图
• 验证软件需求 – 一致 – 完整 – 现实 – 有效
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4
学习目标
• 系统的综合需求
– 功能 – 性能 – 运行 – 将来
• 系统的数据需求
– 概念模型（ER模型） – 数据结构
• 需求分析的过程
• 图形工具 – 层次方框图 – Warnier图 – IPO图
• E-R模型包含三个基本成分：“实体”、“联系”、 “属性”
(1)实体：是客观世界中存在的、且可相互区分的事物。 它可以是人或物，也可以是具体事物或抽象事物。
• 例如：教师、学生、课程是实体。 • 实体用矩形框表示，如：
教师
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概念模型（2）
(2)联系：客观世界中的事物彼此之间有联系，描述 实体与实体之间的关系。联系有三种：
• 系统性能要求
– 1—50个录入员，要求响应时间低于1秒 – 全校有20000人，一个学期平均每人5们课，共100000条
记录 – 只有管理员才能查询、统计和修改成绩
• 运行要求
– WINDOWS NT – VISUAL FOXPRO
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沿数据流图回溯
源点
数据流图
终点
回溯
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10
例子－回溯分析法
– 数据要求：数据字典、图形工具（数据结构的层次图、Warnier图） – 用户系统描述：初步的用户手册 – 修正的开发计划
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需求分析过程图示
有补充和修正
需求分解
分析追踪 数据流图
用户复查 无补充和修正
细化数 据流图
不需分解
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例子－成绩录入系统的综合要求
• 系统功能要求
– 身份验证，成绩录入，正确性校验
– 人工技术 – 形式化（rsl语言）
• 现实性（技术水平）
– 经验 – 仿真
• 完整性与有效性 • 为数据流和加工命名
– 与用户密切配合
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案例1：需求分析报告
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教师
1 教
学生
N 学
成绩
N
M
课程
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规范化
• 第一范式
– 每个属性值都必须是原子值，即仅仅是一个简单值而 不含内部结构。
• 第二范式
– 满足第一范式条件，而且每个非关键字属性都由整个 关键字决定（而不是由关键字的一部分来决定）。
• 第三范式
– 符合第二范式的条件，每个非关键字属性都仅由关键 字决定，而且一个非关键字属性不能仅仅是对另一个 非关键字属性的进一步描述（即一个非关键字属性值 不依赖于另一个非关键字属性值）
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Warnier图
• Warnier图也用树形结构描绘信息，且更丰 富，能表达逻辑关系。
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IPO图
• IPO图是输入/处理/输出图的简称，能够方便 地描述输入数据、对数据的处理和输出数 据之间的关系。
• 基本形式是在左边的框中列出有关的输入 数据，在中间的框内列出主要的处理，在 右边的框内列出产生的输出数据。
• 验证软件需求 – 一致 – 完整 – 现实 – 有效
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需求分析的任务
基本任务：准确地回答“系统必须做什么？”
1.确定对系统的综合需求
(1)系统功能要求(2)系统性能要求(3)运行要求 (4)将来可能提出的要求
2.分析系统的数据要求
采用建立“概念模型”的方法，并辅助图形工具，如： 层次方框图、Warnier图等。
3.导出系统的逻辑模型
数据流程图、数据字典、主要算法
4.修正系统开发计划 5.开发原型系统
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6
需求分析的过程
1.沿数据流程图回溯
– 从“输出端”到“输入端”回溯，分析数据元素。
2.用户复查
– 借助已有的数据流程图，帮助复查，再次完善数据流程图。
3.细化数据流程图 4.修正开发计划 5.书写文档
– 系统规格说明：系统的概貌、功能要求、运行要求、将来可能的 要求。
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例子：层次方框图和Warnier图
学生
学号 生日
性别
年月日
层次方框图
学生
学号 年
生日 月
日 性别
Warnier图
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例子：IPO图
输入
处理
身份信息 身份文件
校验身份
输出
日志文件 警告信息
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• 样机 • 好处 • 成本 • 工具
开发原型系统
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验证软件需求
• 一Fra Baidu bibliotek性（需求之间不相互矛盾）
• 评论
– 软件工程总带有个性化和经验化的东西
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12
例子－成绩录入数据流图细化
录入员
成绩 录入
成绩文件
录入员
成绩第一 次录入
成绩第二 次录入
第一次成绩文件 第二次成绩文件
成绩 校验
成绩文件
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数据需求 概念模型
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概念模型（1）
• 最常用的表示概念性数据模型的方法：实体—联 系方法(Entity-Relationship Approach)，简称E-R模型。
– 1：1（一对一联系） 例如：实体“校长”与“大学”之间的联系为“1：1” – 1：N（一对多联系） 例如：实体“学校”与“院系”之间的联系为“1:N” – M：N（多对多联系） 例如：实体“学生”与“课程”之间的联系为“M:N” – 联系用菱形框表示，如：
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概念模型（3）
(3)属性：属性是实体或联系所具有的性质。通常一个 实体或联系由若干属性来刻画。
输入数据
加工： f g k
输出数据
输入数据：x，y
输出数据：a，b，c，d
a＝f（x，y） b＝g（x） c＝？ d＝k（w）
结论： 1.缺乏一个得到输出数据c的加工 2.缺少一个输入数据
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细化数据流图
• 方法
– 分层的数据流图
• 细化的终极目标
– 当某一功能进一步分解会促使分析员考虑如何 编程实现该功能时，则可以停止该功能的分解
• 一般使用第三范式，避免第三范式
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例子－成绩录入系统的数据需求
m
n
学生
成绩
课程
E－R模型
学生
学号 生日
性别
年月日
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层次方框图
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需求分析图形工具
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层次方框图
• 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。
• 树形结构的顶层是一个单独的矩形框，它 表达完整的数据结构，下面的各层矩形框 代表这个数据的子集，最底层的各个框代 表组成这个数据的实际数据元素（不能再 分解的元素）