需求分析(数据库课程设计)全解

信息系统的需求分析
《信息系统分析与设计》
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教学内容
需求分析的任务、步骤；需求分析必须遵循的基 本原则；需求分析的方法；数据流图和数据字典的运 用；结构化语言、判定表和判定树的使用；E-R模型、 层次方框图、IPO图和Warnier图的使用；需求分析文 档和需求分析评审等。
教学要求
1．熟练掌握：数据流图和数据字典的运用；结构 化语言、判定表和判定树的使用。 2．一般掌握：需求分析的任务、步骤；需求分析 必须遵循的基本原则；需求分析的方法；E-R模型、 层次方框图、IPO图和Warnier图的使用。 ３．了解：需求分析文档和需求分析评审。
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1.2 需求分析的难点
需求分析的难点主要体现在以下几个方面:
（1）问题的复杂性
（2）交流障碍 （3）不完备性和不一致性 （4）需求易变性
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通过以下做法可以大大克服上述困难： （1）项目的参与者（包括软件设计开发人员和用户等） 必须在需求分析过程中加强沟通和协调。一方面，软件设 计人员应尽量使用通俗的语言与用户进行交流；另一方面， 用户应积极主动地配合软件设计人员的工作。 （2）为了保证需求分析阶段能够提出完整、准确的系 统逻辑模型，开发人员必须花费足够的时间，全面了解用 户的需要，绝不能在需求模糊的情况下仓促进行系统的设 计和编程。根据国外的统计资料表明，在典型环境下开发 系统，需求分析阶段的工作量大约要占到整个系统开发工 作量的20%左右。 （3）使用一些有效的需求分析方法（如结构化分析方 法等）及自动化工具(如CASE工具)来进行需求分析。
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一、 需求分析概述 1.1 需求分析的任务和目的 需求分析的基本任务是要准确回答“系统必须做什么？”这 个问题。 需求分析的具体任务包括： 1.确定对系统的综合要求 对系统的综合要求主要包括功能要求、性能要求、运行要求 和其他要求等四个方面。 2.分析系统的数据要求 由系统的信息流归纳抽象出系统要求的数据以及数据的逻辑 关系。 3.导出目标系统的详细逻辑模型 通过以上二项分析的结果导出目标系统的详细逻辑模型。 4.修正项目开发计划，编写用户手册概要。 5.编写系统需求规格说明书，并提交审查。
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数据流图有4种成分：源点或终点、加工、数据存储 和数据流。因此，第一步可以从问题描述中提取数据流 图的4种成分。
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对于上述的定货系统可以画出如图5-3所示的基本 系统模型。
图3 定货系统的顶层（0层）数据流图
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图3毕竟太抽象了，从这张图上对定货系统所能了 解到的信息非常有限。下一步应该把基本系统模型细 化，描绘系统的主要功能。从表3可知，“产生报表” 和“处理事务”是系统必须完成的两个主要功能，它 们将代替图3中的“定货系统”，如图4所示。
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1.5 需求分析方法 目前常见的需求分析方法有： 1.功能分解方法 2.结构化分析方法 3.信息建模方法 4.面向对象的分析
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二、需求分析 2.1 数据流图 在需求分析阶段，数据流 ( 也称信息流 ) 是系统分 析的基础。所谓数据流，形象地说就是系统中“流动 的数据结构”。数据流图 (DFD ， Data Flow Diagram) 是描述软件系统中数据处理过程的一种有力的图形工 具。数据流图从数据传递和加工的角度出发，刻画数 据流从输入到输出的移动和变换过程。由于它能够清 晰地反映系统必须完成的逻辑功能，所以它已经成为 需求分析阶段最常用的工具。 1．数据流图的用途 画数据流图的基本目的是利用它作为交流信息的 工具。数据流图的另一个主要用途是作为分析和设计 的工具。
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2．数据流图的组成符号 1）基本符号 表1 数据流图中的基本符号
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图1 学生档案管理系统数据流图源自《信息系统分析与设计》11
2）附加符号
表2 数据流图的附加表示符号
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3．数据流图的绘制 1）数据流图绘制的主要步骤 （1）确定系统的输入输出 （2）由外向里画系统的顶层数据流图 （3）自顶向下逐层分解，绘出分层数据流图
图4 定货系统的功能级第1层数据流图
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接下来应该对功能级数据流图中描绘的系统主要
功能进一步细化。
图5 把处理事务的功能进一步分解后的第2层数据流图
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3）细化数据流图的实例 可以看得出来在绘制数据流图时，分层细化数据 流图最为关键，下面再以某单位工资管理系统为例， 来强化一下如何细化数据流图的过程。某单位财务部 门要求人事部门在每月月初提供所有职工上个月的出 勤情况和业绩情况，要求后勤部门提供所有职工上个 月的水电使用及扣款情况，再将所有数据交给工资计 算系统去处理，得到所有职工上个月的工资情况，并 将工资转给相应的银行进行发放。请根据上述情况画 出对应的数据流图。
图2 “自顶向下，逐步分解”过程示意图
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2）绘制数据流图的实例 假设一家工厂的采购部每天需要一张定货报表，报 表按零件编号排序，表中列出所有需要再次定货的零件。 对于每个需要再次定货的零件应该列出下述数据：零件 编号、零件名称、定货数量、目前价格、主要供应者和 次要供应者。零件入库或出库称为事务，通过放在仓库 中的CRT终端把事务报告给定货系统。当某种零件的库 存数量少于库存量临界值时就应该再次定货。
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1.4 需求分析的原则 目前存在着许多需求分析的方法，虽然各种方法都 有其独特的描述方式，但不论采用何种方法，需求分 析都必须遵循以下的基本原则： (1) 能够表达和理解问题的数据域和功能域 (2) 能够将复杂问题分解化简 (3) 能够给出系统的逻辑视图和物理视图
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1.3 需求分析的步骤 需求分析阶段的工作，大致可分为以下几个步骤： (1) 通过调查研究，获取用户的需求 可以采取以下一些调查方式： l 发调查表； l 召开调查会； l 向用户领域的专家个别咨询； l 实地考察； l 跟踪现场业务流程； l 查阅与待开发系统有关的资料； l 使用各种调查工具等。 (2) 去除非本质因素，确定系统的真正需求。 (3) 描述需求，建立系统的逻辑模型。 (4) 书写需求规格说明书，进行需求复审。
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1）建立顶层数据流图
图6 工资计算系统的顶层(0层)数据流图
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2）数据流图的分层细化
图7 工资计算系统第一层数据流图
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对第一层数据流图中的加工继续分解，则可得到 第二层数据流图，如图8所示。
(a) “计算工资”子数据流图 图8 工资计算系统的第二层数据流图
图9 工资计算系统的第三层数据流图
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4．绘制数据流图的原则 (1) 任何一个数据流至少有一端是处理框。 (2) 数据流图中各构成元素的名称必须具有明确的含义且能 够代表对应元素的内容或功能。具体来说，命名时要注意： ① 名称要反映被命名的成分的真实和全部的意义，避免使 用不反映实际内容的空洞词汇。 ② 名称要意义明确、易理解、无歧义，加工的名称一般以 动词+宾语或名词性定语+动名词为宜。 ③进出数据存储环节的数据流如内容和存贮者的数据相同， 可采用同一名称。 (3) 对数据流图中某个加工进行细化生成的下层数据流图， 称为其上层图的子图。应保证分层数据流图中任意对应的父图和 子图的输入/输出数据保持一致。 (4) 在数据流图中，应按照层次给每个加工编号，用于表明 该加工所处的层次及上、下层的父图与子图的关系。编号的规则 为：顶层加工不用编号；第一层加工的编号为 1 ， 2 ， …， n ；第 二层加工的编号为 1.1 ， 1.2 ， … ， 2.1 ， …， n.1 ， n.2 ， …等， 依次类推。
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5．数据流图的局限性 （ 1 ）难以在数据流图上标识出数据流、数据存储， 加工和外部项的具体内容。 （2）不能反映系统中的决策与控制过程。 （3）难以对系统中人-机交互过程以及信息的反馈 与循环处理进行描述。
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2.2 数据字典 没有数据字典准确地描述数据流图中使用的数据，数据流图 就不严格。反之，没有数据流图，数据字典也难于发挥作用。只 有把数据流图和对数据流图中每个数据的精确定义放在一起，才 能共同构成系统的规格说明。 1．数据字典的作用 数据字典最重要的用途是作为分析阶段的工具。在结构化分 析中，数据词典的作用是给数据流图上每个成分给以定义和说明。 换句话说，数据流图上所有成分的定义和解释的文字集合就是数 据词典，而且在数据字典中建立的一组严密一致的定义很有助于 改进分析员和用户之间的通信。如果要求所有开发人员都根据公 共的数据字典描述数据和设计模块，则能避免很多麻烦的接口问 题；数据字典中包含的每个数据元素的控制信息是有价值的，因 为列出了使用一个给定的数据元素的所有程序（或模块），所以 很容易估计改变一个数据将产生的影响，并且能对所有受影响的 程序或模块做出相应的改变；最后，数据字典是开发数据库的第 一步，而且是非常有价值的一步。
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2．数据字典的基本符号 如表4所示给出了数据字典中的基本符号和其含义。 表4 数据字典中的基本符号及其含义
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3．数据字典中的条目及说明格式 数据字典是关于数据流图中各种成分详细定义的 信息集合，可将其按照说明对象的类型划分为四类条 目，分别为数据流条目、数据项条目、数据文件条目 和数据加工条目。 1）数据流条目
表5 数据流条目例子——出勤表
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2）数据项条目 表6 数据项条目例子——职工号
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3）数据文件条目 表7 数据文件条目——职工工资档案文件
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4）数据加工条目 表8 数据加工条目——计算应发工资
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4. 建立数据字典的原则 建立数据字典时应遵守的原则有： (1) 对数据流图上各种成分的定义必须严密、精确、 易理解、唯一，不能存在二义性。 (2) 书写格式应简洁且严格，风格统一、文字精炼， 数字与符号正确。 (3) 命名、编号与数据流图一致。 (4) 符合一致性与完整性的要求，对数据流图上的 成分定义与说明无遗漏项。 (5) 应可方便地实现对所需条目的按名查阅。 (6) 应便于修改和更新。 (7) 没有冗余。
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4．绘制数据流图的原则 (4) 在数据流图中，应按照层次给每个加工编号，用于表明 该加工所处的层次及上、下层的父图与子图的关系。编号的规则 为：顶层加工不用编号；第一层加工的编号为 1 ， 2 ， …， n ；第 二层加工的编号为 1.1 ， 1.2 ， … ， 2.1 ， …， n.1 ， n.2 ， …等， 依次类推。 (5) 在一套数据流图中的任何一个数据存储，必定有流入的 数据流和流出的数据流，即写文件和读文件，缺少任何一种都意 味着遗漏某些加工。 (6) 数据流图只能由四种基本符号组成，是实际业务流程的 客观映象，用于说明系统应该“做什么”，而不需要指明系统 “如何做”。 (7) 数据流图的分解速度应保持适中。通常一个加工每次可 分解为2～4个子加工，最多不要超过七个，因为过快的分解会增 加用户对系统模型理解的难度。 (8) 数据流图绘制过程，就是系统的逻辑模型的形成过程， 必须始终与用户密切接触，详细讨论，不断修改；另还要和其他 系统建设者共同商讨以求一致意见。
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对第一层数据流图中的加工继续分解，则可得到 第二层数据流图，如图8所示。
(b)“工资转存”子数据流图 图8 工资计算系统的第二层数据流图
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若数据流图中的加工还可继续细化，则重复以上分解过程，直到获
得系统的底层数据流图。工资计算系统的第三层数据流图如图9所示。