第3章 结构化分析与设计

结构化设计

1. 概述 --结构化分析与设计的由来

结构化分析与设计最初是由结构化程序设计扩展而来


瀑布模型的首次实践 SA与SD的流程


结构化分析（工具：DFD、PSPEC） 分析模型（分层DFD图） + SRS 结构化设计（工具：SC图） 映射 初始设计模型（初始SC图） 初始设计模型（初始SC图） 优化 最终设计模型（最终SC 图） 结构化分析
数据流图的层次结构 为了表达数据处理过程的数据加工情况， 需要采用层次结构的数据流图。按照系 统的层次结构进行逐步分解，并以分层 的数据流图反映这种结构关系，能清楚 地表达和容易理解整个系统。
分层的数据流图



在多层数据流图中，顶层流图仅包含一个加工， 它代表被开发系统。它的输入流是该系统的输 入数据，输出流是系统所输出数据 底层流图是指其加工不需再做分解的数据流图， 它处在最底层 中间层流图则表示对其上层父图的细化。它的 每一加工可能继续细化，形成子图。
为什么要进行需求分析？
原因：信息收集不全 功能不明确 需求文档不完善 开发者急于求成
目的：对开发者进行指导 开发人员对用户的要求理解 用户理解开发人员 测试部门有理可依
结构化系统分析的任务：
让用户和开发者共同明确将要开发的是一个什么样 的系统。具体而言,两个任务： 建立分析模型 编写需求说明

从数据的终点开始定义数据和加工 数据定义—DD

例如：发票

发票 ＝ 学号＋姓名＋｛书号＋单价＋数量＋总价｝＋书费合计


加工策略—PSPEC 分层DFD图产生了系统的全部数据和加工，通过对这 些数据和加工的定义，常常对分析员提出一些新问题， 促使新的调查和思考，并可能导致对DFD的修改。画 DFD，定义加工和数据，再画，再定义，如此循环， 直至产生一个为用户和分析员一致同意的文档—— SRS。
分解？
为了将复杂性降低到人可以掌握的程度，可以把 大问题分割成若干个问题，然后分别解决。
抽象？
分解也可以分层进行，即先考虑问题最本质 的属性，暂把细节略去，以后再逐层添加细节， 直至涉及到最详细的内容。
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(子图、 父图概念),可以表示数据流和功能的进一步的细节。

第一层数据流图
加细每一个加工框
销售细化
采购细化
需求分析示例—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。
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
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
或
位于被建模系统之外的信息生产者 或消费者,称为外部项。 说明数据输入的源点(数据源)或数 据输出的汇点(数据池)
数据流 表示数据和数据流向
三个重要属性:


流向(从加工出发或流向加工) 数据组成 数据流名字
数据流命名方法和注意事项



用名词或名词词组，不要使用意义空洞的名词； 尽量使用现实系统已有名字,当命名出现困难， 考虑是否数据流划分不恰当； 不要把控制流作为数据流指明作为外部事件的结 果,系统将如何动作。
举例：
无效书单
学生
购 书 单
1
审查并 开发票
发票
2
开领 书单
领书单
学生
各班学生 用 书 表
教材存量表
b)
DFD的性质
与程序流程图不同，不能表示程序的控制结构， 前者用于表示程序的过程设计，后者则用作软 件分析阶段的工具。
②
数据字典(DD，DataDictionary) 模型核心(中心库)
一个软件系统含有许多数据。数据字典的 作用，就是对软件中的每个数据规定一个定义 条目，以保持数据在系统中的一致性。 由字典统一给出的所有数据的定义与属性， 已成为结构化分析中分析建模的基础。
张秘书
王会计
李出纳
购书 申请
赵保管
书
学 生
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
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。
购书 单
审查并 开发票
发票
开领 书单
领书单
发书
书
学 生
需求分析示例—教材购销管理系统（2）
学 生
购书单
数据字典

数据词典与数据流图配合，能清楚地表达数据 处理的要求 词条描述 —— 对于在数据流图中每一个被命 名的图形元素，均加以定义，其内容有: 名 字，别名或编号，分类，描述，定义，位置， 其它，等

数据字典
DD是对所有与系统相关的数据元素的一个有 组织的列表,以及精确的、严格的定义，使得用户 和系统分析员对于输入、输出、存储成分和中间 计算有共同的理解
①
数据流图(DFD)
任何软件系统（或计算机系统）从根本上说， 都是对数据进行加工或变换的工具。
数据流图(DFD)
指明数据在系统中移动时如何被变换； 描述对数据流进行变换的功能； DFD中每个功能的描述包含在加工规约 (小说明)中。
a)
数据流图的四个基本成分 或
2
2
数据处理(加工)
数据流（数据对象） 或 II 数据存储 (文件或数据库）
结构化分析模型的组成结构

STD（Status Transfer Diaram，状态-变迁 图），用于指明系统在外部时间的作用下将会 如何动作，表明了系统的各种状态以及各种状 态间的变迁，从而构成为行为模型的基础，关 于软件控制方面的附加信息则包含在控制说明 （CSPEC）。
2.分析模型的组成与描述工具 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 数据流图(DFD) 数据字典(DD) 加工说明 控制流图（CFD）与控制说明（ CSPEC ） 状态转换图(STD) E-R图
第3章 结构化分析与设计

概述 结构化系统分析 结构化系统设计 模块化设计
教学目的及要求：

源自文库
深刻理解需求分析阶段的概念和任务； 熟练掌握数据流图； 深刻理解软件设计阶段的概念和任务； 掌握模块化设计的思想；
1. 概述 --结构化分析与设计的由来

结构化分析与设计最初系由结构化程序设计扩展而来
审查并 开发票 发票 开领 书单 领书单 学
4）对目标系统进行补充 和完善，并写出完整的 需求说明。

结构化分析就是使用DFD、DD、结构化英语、判 定表和判定树等工具，来建立一种新的、称为结构 化说明书的目标文档 由顶向下对系统进行功能分解，画出分层DFD图 由后向前定义系统的数据和加工，编制DD和 PSPEC 最终写出SRS

结构化分析的基本步骤


2. 结构化系统分析 --确定数据定义与加工策略


瀑布模型的首次实践 SA与SD的流程


结构化分析（工具：DFD、PSPEC） 分析模型（分层DFD图） + SRS 结构化设计（工具：SC图） 映射 初始设计模型（初始SC图） 初始设计模型（初始SC图） 优化 最终设计模型（最终SC 图） 结构化分析


基本任务与指导思想

建立分析模型 编写需求说明 软件设计 = 总体设计 + 详细设计 SC图须分两步完成

数据字典（DD）

对软件中的每个数据规定一个定义条目。 对数据流图中出现的每个加工/处理的功能描述 主要工具：结构化语言，判定树或判定表

加工说明（PSPEC）

1. 概述 --SD模型的组成与描述
•包含数据设计、体 系结构设计、接口 设计与过程设计。 •体系结构设计是用 来确定软件结构的， 其描述工具为结构 图，简称SC图。 •过程设计主要指模 块内部的详细设计


基本任务与指导思想

建立分析模型 编写需求说明 软件设计 = 总体设计 + 详细设计 SC图须分两步完成

结构化设计

1. 概述 --SA模型的组成与描述
SA模型的描述工具： •DFD、DD和 PSPEC：这是早 期SA模型的基本 组成部分； •CFD、CSPEC 和STD：是早期 SA模型的扩展成 分，适应实时软 件的建模需要； •E-R图：适用于 描述具有复杂数 据结构的软件数 据模型；
结构化分析的基本步骤：
由顶向下对系统进行功能分解，画出分层DF图； 由后向前定义系统的数据和加工，编制DD， PSPEC; 最终写出SRS.
结构化分析方法使用工具：


数据流图
数据词典
结构化英语 判定表与判定树
描述银行取款过程的数据流图
画分层数据流图

软件工程技术中，控制复杂性的两个基本手段 是“分解”和“抽象”。
结构化系统分析的任务：
准确地定义未来系统的目标，确定为了满足 用户的需求系统必须做什么。用 <需求规格说 明书> 规范的形式准确地表达用户的需求。
结构化系统分析的任务： 在需求分析阶段，系统分析员的主要焦点 是 “做什么（what）” ，不是 “怎样做 （how）”。
2. 结构化系统分析

T.DeMarco的定义
过程设计
接口设计
体系结构设计 数据设计 SD模型的组成
结构化设计模型的描述工具

SC图的组成符号

矩形框来表示模块，带箭头的连线表示模块间的调 用，并在调用线的两旁标出传入和传出模块的数据 流
A A
A
B
C
B
C
D
B
C
（a）简单调用
（b）选择调用 （c）循环调用 SC图中模块调用关系的表示
2
结构化系统分析
结构化系统分析模型的组成结构 加 数 据 E-R图 数据流图 工 说 ( DFD ) 对 数据字典 明 象 （DD） 说 明 状态变迁图 (STD图)
控制说明
结构化分析模型的组成结构



模型的核心是DD（Data Dictionary,数据字 典），它是系统所涉及的各种数据对象的总和。 从DD出发可构建3种图： E-R图（Entity-Relation Diagram，实体-关 系图）用于描述数据对象间的关系，他代表软 件的数据模型，在实体-关系图中出现的每个 数据对象的属性均可用数据对象说明来描述； DFD图（Data Flow Diagram，数据流图），其 主要作用是指明系统中数据是如何流动和变换 的，以及描述是数据流进行变换的功能，在 DFD图中出现的每个功能的描述则写在（PSPEC） 中，它们一起构成功能模型；
数据对象说明
加工说明
E-R图
DD
DFD图
STD图
控制说明 （CSPEC）
结构化分析模型的描述工具

数据流图（DFD）


指明数据在系统中移动时如何被变换，描述对数据流进行变 换的功能和子功能。 组成符号

圆框代表加工； 箭头代表数据的流向，数据名称总是标在箭头的边上； 方框表示数据的源点和终点； 双杠（或单杠）表示数据文件或数据库
数据字典的作用
DFD中的数据流、数据存储表示某个有组织的数据 集合，它们要由SA的其他描述工具-需求字典(数据字 典)来描述，包括： • 词条描述 • 数据结构描述 • 加工逻辑说明
数据流词条描述

数据流名： 说明：简要介绍作用即它产生的原因和结果 数据流来源：来自何方 数据流去向：去向何处 数据流组成：数据结构 数据量流通量：数据量，流通量
加工逻辑词条描述



加工名： 加工编号：反映该加工的层次 简要描述：加工逻辑及功能简述 输入数据流： 输出数据流： 加工逻辑：简述加工程序，加工顺序
结构化分析方法(Structured Analisys, SA)
结构化分析就是使用DFD,DD,结构化语言，判定表 和判定树等工具，来建立一种新的，称为结构化 说明书的目标文档。
结构化分析方法步骤示例 商店业务处理系统

这个数据流图只是一个高层的系统逻辑模型， 它反映了目标系统要实现的功能 数据流图绘制步骤


首先确定系统的输入和输出

根据商店业务，画出顶层数据流图，以反 映最主要业务处理流程
经过分析，商店业务处理的主要功能应当 有销售、采购、会计三大项。主要数据流 输入的源点和输出终点是顾客和供应商。 然后从输入端开始，根据商店业务工作流 程，画出数据流流经的各加工框，逐步画 到输出端，得到第一层数据流图
数据元素词条描述


数据元素名： 类型：数字（离散值，连续值），文字（编码 类型） 长度： 取值范围： 相关的数据元素及数据结构：
数据文件词条描述

数据文件名： 简述：存放的是什么数据 输入数据： 输出数据： 数据文件组成：数据结构 存储方式：顺序，直接，关键码 存取频率：