软件工程第四章形式化说明技术
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实体联系图：建立数据模型，描述数据对象及数据对象之间的 关系；
数据流图：建立功能模型的基础； 状态转换图：描绘系统的状态和状态间转换的方式。
2019/12/23
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3.3.2 软件需求规格说明
为了把用户的数据要求清楚、准确的描述出来， 系统分析员通常建立一个概念性的数据模型。包含三 种相互关联的信息：数据对象、数据对象的属性及数 据对象彼此间相互连接的关系。
性别 姓名 教工号
职称 职务
教师
1
教
N
姓名 学号
性别 系
学生
N
M
学
年级 成绩
课程号
课程
课名
学时
学分
图3.2 某校教学管理ER图
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3.5 数据规范化
通常用范式定义消除数据冗余的程度。第一范式（1 NF）数据冗余度 最大，第五范式（5 NF）数据冗余度最小。但范式级别越高，(1)存 储同样多数据需要分解成更多张表，“存储自身”的过程越复杂；(2) 数据存储结构与基于问题域的结构间的匹配程度也随之下降，需求变 化时数据稳定性下降；(3)需要访问的表增多，性能下降。(第三范式) 第一范式：每个属性都是原子值 第二范式：满足第一范式条件，每个关键字属性都仅有关键字决定 第三范式：符合第二范式条件，每个非关键字属性都仅有关键字决 定，并且一个非关键字属性值不依赖于另一个非关键字属性值
较易为用户所理解，能保证用户在需求分析过程中始终扮演一个积极主动的 角色。
2019/12/23
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观察用户工作流程或者实践
2019/12/23
13
用户和开发人员共同组成联合小组
加强联系 促进交流 增进合作
2019/12/23
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3.2.2 面向数据流自顶向下求精
借助数据流图、数据字典、IPO图等，细化、完善详 细的数据流图，等到各处理环节对应的功能。
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3.4 实体-联系图
数据对象可以是外部实体、事物、行为、事件、角色、单位、地
点、结构等。
数据对象
属性定义了数据对象的性质。
属性
联系是数据对象之间相互连接的方式。
（1）一对一联系（1：1）；
（2）一对多联系（1：N）；
联系
（3）多对多联系（M：N）。
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实体-联系图
需要分解
有补充修正
分析追踪数 据流图
用户复查
无补充 修正
细化 数据流图
不需分解
图3.1 需求分析基本过程
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3.2.3 简易的应用规格说明技术
面向团队的需求收集法： （用户与开发者配合）
初步访谈； 开发者和用户分别写出“产品需求”； 开会讨论，各自展示需求列表； 得出一致意见，为需求列表制定小型规格说明； 根据会议成果，起草完整的软件需求规格说明。
软件工程
3.3 分析建模与规格说明
中南大学 Central South University
2019/12/23
3.3.1 分析建模
所谓模型，就是为了理解事物而对事物做出的一种抽 象，是对事物的一种无歧义的书面描述。简单地说，模型 就是某一事物的抽象表示方式。
为了开发复杂的系统，应从不同角度（模型）抽象出 目标系统的特性（数据模型、功能模型、行为模型）。
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软件工程
4.1 概述
中南大学 Central South University
2019/12/23
4.1.1 非形式化方法的缺点
自然语言书写的系统规格说明书可能存在： 1）矛盾； 2）二义性；
如：“操作员标识由操作员姓名和密码组成，密码由6位数字 构成，当操作员登陆系统时它被存储在注册文件中。”
3）含糊性； 4）不完整性； 5）抽象层次混乱。
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4.1.2 形式化方法的优点
（1）数学是理想的建模工具，适合于表示系统状态和描述系 统需求； （2）用数学表达的需求可在不同开发阶段平滑过渡。
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4.1.3 应用形式化方法的准则
（1）选择合适的形式化方法；适用于当前项目 （2）需要形式化，但不能过渡形式化，不能放弃传统的需求 表达方法； （3）应该估算成本； （4）应该有形式化方法的专家提供指导； （5）不应该放弃传统的开发方法；
软件工程
第四章 形式化说明技术
1.非形式化方法：自然语言描述 2.半形式化方法：数据流图或实体－联系图 3.形式化方法：基于数学技术描述
中南大学 Central South University
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本讲内容
1. 概述 2. 有穷状态机 3. Petri网 4. Z语言 5. 小结
2019/12/23
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3.1.1确定对系统的综合要求(2)
5. 接口需求 用户接口、硬件接口、软件接口、通信接口、等。
6. 约束 精度、工具和语言、设计约束、硬件约束、标准，等。
7. 逆向需求 8. 将来可能提出的要求
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3.1.2 分析系统的数据要求
任何一个软件系统都是信息处理系统，系统必须处理 的信息和系统应该产生的信息在很大程度上决定了系统的 面貌，对软件设计有深远影响，因此，必须分析系统的数 据要求，这是软件需求的一个重要任务。
修订前期制定的开发进度计划、等。
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软件工程
3.2 与用户沟通获取需求的方法
问题域
中南大学 Central South University
用户
交流
需求分析员
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3.2.1 访谈
1.正式访谈 2.非正式访谈 当需要调查大量人 员时，分发调查表
情景分析技术
能在某种程度上演示目标系统的行为，从而便于用户理解，而且还能进一步 揭示出一些分析员目前不知道的需求。
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3.2.4 快速建立软件原型
快速原型就是快速建立起来的旨在演示目标系统主要功 能的可运行的程序。
第一个特性是快பைடு நூலகம்； 第二个特性是容易修改。
快速建立能演示目标系统主要功能的程序。
第四代技术 可重用的软件构件 形式化规格说明和原型环境
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通过建立数据模型来分析，如数据字典、层次方框图、 Warnier图，并将数据结构规范化。
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3.1.3 导出系统的逻辑模型
导出系统的详细的逻辑模型，通常包括数据流图、实
体－联系图、状态转换图、数据字典、主要的处理算法（ IPO图）等。
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3.1.4 修正系统开发计划
数据流图：建立功能模型的基础； 状态转换图：描绘系统的状态和状态间转换的方式。
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3.3.2 软件需求规格说明
为了把用户的数据要求清楚、准确的描述出来， 系统分析员通常建立一个概念性的数据模型。包含三 种相互关联的信息：数据对象、数据对象的属性及数 据对象彼此间相互连接的关系。
性别 姓名 教工号
职称 职务
教师
1
教
N
姓名 学号
性别 系
学生
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年级 成绩
课程号
课程
课名
学时
学分
图3.2 某校教学管理ER图
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3.5 数据规范化
通常用范式定义消除数据冗余的程度。第一范式（1 NF）数据冗余度 最大，第五范式（5 NF）数据冗余度最小。但范式级别越高，(1)存 储同样多数据需要分解成更多张表，“存储自身”的过程越复杂；(2) 数据存储结构与基于问题域的结构间的匹配程度也随之下降，需求变 化时数据稳定性下降；(3)需要访问的表增多，性能下降。(第三范式) 第一范式：每个属性都是原子值 第二范式：满足第一范式条件，每个关键字属性都仅有关键字决定 第三范式：符合第二范式条件，每个非关键字属性都仅有关键字决 定，并且一个非关键字属性值不依赖于另一个非关键字属性值
较易为用户所理解，能保证用户在需求分析过程中始终扮演一个积极主动的 角色。
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观察用户工作流程或者实践
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用户和开发人员共同组成联合小组
加强联系 促进交流 增进合作
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3.2.2 面向数据流自顶向下求精
借助数据流图、数据字典、IPO图等，细化、完善详 细的数据流图，等到各处理环节对应的功能。
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3.4 实体-联系图
数据对象可以是外部实体、事物、行为、事件、角色、单位、地
点、结构等。
数据对象
属性定义了数据对象的性质。
属性
联系是数据对象之间相互连接的方式。
（1）一对一联系（1：1）；
（2）一对多联系（1：N）；
联系
（3）多对多联系（M：N）。
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实体-联系图
需要分解
有补充修正
分析追踪数 据流图
用户复查
无补充 修正
细化 数据流图
不需分解
图3.1 需求分析基本过程
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3.2.3 简易的应用规格说明技术
面向团队的需求收集法： （用户与开发者配合）
初步访谈； 开发者和用户分别写出“产品需求”； 开会讨论，各自展示需求列表； 得出一致意见，为需求列表制定小型规格说明； 根据会议成果，起草完整的软件需求规格说明。
软件工程
3.3 分析建模与规格说明
中南大学 Central South University
2019/12/23
3.3.1 分析建模
所谓模型，就是为了理解事物而对事物做出的一种抽 象，是对事物的一种无歧义的书面描述。简单地说，模型 就是某一事物的抽象表示方式。
为了开发复杂的系统，应从不同角度（模型）抽象出 目标系统的特性（数据模型、功能模型、行为模型）。
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软件工程
4.1 概述
中南大学 Central South University
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4.1.1 非形式化方法的缺点
自然语言书写的系统规格说明书可能存在： 1）矛盾； 2）二义性；
如：“操作员标识由操作员姓名和密码组成，密码由6位数字 构成，当操作员登陆系统时它被存储在注册文件中。”
3）含糊性； 4）不完整性； 5）抽象层次混乱。
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4.1.2 形式化方法的优点
（1）数学是理想的建模工具，适合于表示系统状态和描述系 统需求； （2）用数学表达的需求可在不同开发阶段平滑过渡。
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4.1.3 应用形式化方法的准则
（1）选择合适的形式化方法；适用于当前项目 （2）需要形式化，但不能过渡形式化，不能放弃传统的需求 表达方法； （3）应该估算成本； （4）应该有形式化方法的专家提供指导； （5）不应该放弃传统的开发方法；
软件工程
第四章 形式化说明技术
1.非形式化方法：自然语言描述 2.半形式化方法：数据流图或实体－联系图 3.形式化方法：基于数学技术描述
中南大学 Central South University
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本讲内容
1. 概述 2. 有穷状态机 3. Petri网 4. Z语言 5. 小结
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3.1.1确定对系统的综合要求(2)
5. 接口需求 用户接口、硬件接口、软件接口、通信接口、等。
6. 约束 精度、工具和语言、设计约束、硬件约束、标准，等。
7. 逆向需求 8. 将来可能提出的要求
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3.1.2 分析系统的数据要求
任何一个软件系统都是信息处理系统，系统必须处理 的信息和系统应该产生的信息在很大程度上决定了系统的 面貌，对软件设计有深远影响，因此，必须分析系统的数 据要求，这是软件需求的一个重要任务。
修订前期制定的开发进度计划、等。
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软件工程
3.2 与用户沟通获取需求的方法
问题域
中南大学 Central South University
用户
交流
需求分析员
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3.2.1 访谈
1.正式访谈 2.非正式访谈 当需要调查大量人 员时，分发调查表
情景分析技术
能在某种程度上演示目标系统的行为，从而便于用户理解，而且还能进一步 揭示出一些分析员目前不知道的需求。
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3.2.4 快速建立软件原型
快速原型就是快速建立起来的旨在演示目标系统主要功 能的可运行的程序。
第一个特性是快பைடு நூலகம்； 第二个特性是容易修改。
快速建立能演示目标系统主要功能的程序。
第四代技术 可重用的软件构件 形式化规格说明和原型环境
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通过建立数据模型来分析，如数据字典、层次方框图、 Warnier图，并将数据结构规范化。
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3.1.3 导出系统的逻辑模型
导出系统的详细的逻辑模型，通常包括数据流图、实
体－联系图、状态转换图、数据字典、主要的处理算法（ IPO图）等。
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3.1.4 修正系统开发计划