結(jié)構(gòu)化需求分析方法

1、結(jié)構(gòu)化分析（ SA）方法結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法 (Structured Developing Method)是現(xiàn)有的軟件開發(fā)方法中最成熟，應用最廣泛的方法，主要特點是快速、自然和方便。結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法由結(jié)構(gòu)化分析方法 (SA 法 )、結(jié)構(gòu)化設計方法 (SD 法 )及結(jié)構(gòu)化程序設計方法 (SP法 )構(gòu)成的。結(jié)構(gòu)化分析 (Structured Analysis，簡稱 SA 法)方法是面向數(shù)據(jù)流的需求分析方法，是 70 年代末由 Yourdon,Constaintine及 DeMarco等人提出和發(fā)展，并得到廣泛的應用。 它適合于分析大型的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，特別是企事業(yè)管理系統(tǒng)。SA 法也是一種建模的活動，主要是

2、根據(jù)軟件內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳遞、變換關系，自頂向下逐層分解，描繪出滿足功能要求的軟件模型。1 SA法概述1.SA法的基本思想結(jié)構(gòu)化分析 (Structured Analysis，簡稱 SA 法 )是面向數(shù)據(jù)流的需求分析方法，是 70 年代由 Yourdon,Constaintine及 DeMarco等人提出和發(fā)展， 并得到廣泛的應用。結(jié)構(gòu)化分析方法的基本思想是“分解”和“抽象”。分解：是指對于一個復雜的系統(tǒng)， 為了將復雜性降低到可以掌握的程度，可以把大問題分解成若干小問題，然后分別解決。圖 4 是自頂向下逐層分解的示意圖。頂層抽象地描述了整個系統(tǒng)，底層具體地畫出了系統(tǒng)的每一個細節(jié)，而中間層是從抽象到具

3、體的逐層過渡。抽象：分解可以分層進行，即先考慮問題最本質(zhì)的屬性，暫把細節(jié)略去，以后再逐層添加細節(jié)， 直至涉及到最詳細的內(nèi)容， 這種用最本質(zhì)的屬性表示一個自系統(tǒng)的方法就是“抽象”。2.SA法的步驟建立當前系統(tǒng)的“具體模型”;系統(tǒng)的“具體模型”就是現(xiàn)實環(huán)境的忠實寫照，即將當前系統(tǒng)用DFD 圖描述出來。這樣的表達與當前系統(tǒng)完全對應，因此用戶容易理解。抽象出當前系統(tǒng)的邏輯模型;分析系統(tǒng)的“具體模型”，抽象出其本質(zhì)的因素，排除次要因素，獲得用DFD 圖描述的當前系統(tǒng)的“邏輯模型”。建立目標系統(tǒng)的邏輯模型;分析目標系統(tǒng)與當前系統(tǒng)邏輯上的差別，從而進一步明確目標系統(tǒng) “做什么”，建立目標系統(tǒng)的“邏輯模型”(

4、修改后的 DFD 圖)。為了對目標系統(tǒng)作完整的描述，還需要考慮人機界面和其它一些問題。3.SA法的描述工具 分層的數(shù)據(jù)流圖 數(shù)據(jù)詞典 描述加工邏輯的結(jié)構(gòu)化語言、判定表或判定樹。2 數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)流圖 (Data Flow Diagram，簡稱 DFD) 是描述系統(tǒng)中數(shù)據(jù)流程的圖形工具，它標識了一個系統(tǒng)的邏輯輸入和邏輯輸出，以及把邏輯輸入轉(zhuǎn)換邏輯輸出所需的加工處理。1.數(shù)據(jù)流圖的圖符數(shù)據(jù)流圖有以下4 種基本圖形符號：箭頭表示數(shù)據(jù)流， 圓或橢圓表示加工。 雙杠或者單杠表示數(shù)據(jù) 存儲，矩形框表示數(shù)據(jù)的源點或終點，即外部實體。 數(shù)據(jù)流是數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)傳播的路徑， 由一組成固定的數(shù)據(jù)項組成。 除了與數(shù)據(jù)存儲

5、 (文件 )之間的數(shù)據(jù)流不用命名外，其余數(shù)據(jù)流都應該用名詞或名詞短語命名。數(shù)據(jù)流可以從加工流向加工， 也可以從加工流向文件或從文件流向加工，也可以從源點流向加工或從加工流向終點。 加工 也稱為數(shù)據(jù)處理， 它對數(shù)據(jù)流進行某些操作或變換。每個加工也要有名字，通常是動詞短語，簡明地描述完成什么加工。在分層的數(shù)據(jù)流圖中，加工還應有編號。 數(shù)據(jù)存儲指暫時保存的數(shù)據(jù)，它可以是數(shù)據(jù)庫文件或任何形式的數(shù)據(jù)組織。流向數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)流可理解為寫入文件，或查詢文件， 從數(shù)據(jù)存儲流出的數(shù)據(jù)可理解為從文件讀數(shù)據(jù)或得到查詢結(jié)果。 數(shù)據(jù)源點和終點是軟件系統(tǒng)外部環(huán)境中的實體(包括人員、組織或其他軟件系統(tǒng) )，統(tǒng)稱為外部實體。

6、一般只出現(xiàn)在數(shù)據(jù)流圖的頂層圖中。還有一些輔助的圖例 :例 1：畫出圖書預定系統(tǒng)的 DFD 圖?，F(xiàn)有一圖書預定系統(tǒng)，接收由顧客發(fā)來的訂單，并對訂單進行驗證， 驗證過程是根據(jù)圖書目錄檢查訂單的正確性， 同時根據(jù)顧客檔案確定是新顧客還是老顧客，是否有信譽。經(jīng)過驗證的正確訂單，暫存放在待處理的訂單文件中。 對訂單進行成批處理， 根據(jù)出版社檔案， 將訂單按照出版社進行分類匯總，并保存訂單存根，然后將匯總訂單發(fā)往各出版社。畫圖步驟是： 首先確定外部實體 (顧客、出版社 )及輸入、輸出數(shù)據(jù)流 (訂單、出版社訂單 )。 再分解頂層的加工 (驗證訂單、匯總訂單 )。 確定所使用的文件 (圖書目錄文件、顧客檔案等

7、5 個文件 )。 用數(shù)據(jù)流將各部分連接起來，形成數(shù)據(jù)封閉。特別要注意的是：數(shù)據(jù)流圖不是傳統(tǒng)的流程圖或框圖， 數(shù)據(jù)流也不是控制流。數(shù)據(jù)流圖是從數(shù)據(jù)的角度來描述一個系統(tǒng)，而框圖則是從對數(shù)據(jù)進行加工的工作人員的角度來描述系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)流圖中的箭頭是數(shù)據(jù)流， 而框圖中的箭頭則是控制流，控制流表達的是程序執(zhí)行的次序。下圖是培訓中心管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖， 由于只有一層， 因此分解的加工較多不易理解，而且如果其中某個加工較復雜，例如編號為3 的加工 “付款 ”和編號為 7 的加工 “復審 ”仍很復雜，一時難以理解，如果不繼續(xù)分解下去，直到每個加工都足夠簡單易于理解為止，則會影響需求分析結(jié)果的可讀性。1.畫分層

8、DFD 圖的方法如圖 2.8 所示，如果系統(tǒng)規(guī)模較大，僅用一個DFD 圖難以描述，會使得系統(tǒng)變得復雜，且難以理解。為了降低系統(tǒng)的復雜性，采取“逐層分解”的技術，畫分層的 DFD 圖。畫分層 DFD 圖的一般原則是： “先全局后局部 ,先整體后細節(jié) ,先抽象后具體 ”。通常將這種分層的DFD 圖 ,分為頂層、中間層、底層。頂層圖說明了系統(tǒng)的邊界,即系統(tǒng)的輸入和輸出數(shù)據(jù)流， 頂層圖只有一張。 底層圖由一些不能再分解的加工組成，這些加工都已足夠簡單，稱為基本加工。在頂層和底層之間的是中間層。中間層的數(shù)據(jù)流圖描述了某個加工的分解，而它的組成部分又要進一步分解。畫各層 DFD 圖時，應 “由外向內(nèi) ”。

9、畫分層 DFD 圖的具體步驟： 先確定系統(tǒng)范圍，畫出頂層的DFD 圖。 逐層分解頂層 DFD 圖，獲得若干中間層DFD 圖。 畫出底層的 DFD 圖。在畫分層數(shù)據(jù)流圖時，首先遇到的問題就是應該如何分解?不能夠一下子把一個加工分解成它所有的基本加工，一張圖中畫出過多的加工是使人難以理解的，但是如果每次只是將一個加工分解成兩個或三個加工，又可能需要分解過多的層次，也會影響系統(tǒng)的可理解性。一個加工每次分解成多少個子加工才合適呢?根據(jù)經(jīng)驗 “最多不要超過 7 個 ”。統(tǒng)計結(jié)果證明， 人們能有效地同時處理7 個或 7 個以下的問題，但當問題多于 7 個時，處理效果就會下降。當然也不能機械地應用，關鍵是要

10、使數(shù)據(jù)流圖易于理解。同時還有幾條原則可供參考：分解應自然，概念上要合理、清晰。只要不影響數(shù)據(jù)流圖的 “易理解性 ”，可以適當?shù)囟喾纸獬蓭撞糠?，這樣分層圖的層數(shù)就可少些。一般來說，在上層可以分解得快些，而在中、下層則應分解得慢些，因為上層是一些綜合性的描述，“易理解性 ”相對地說不太重要。下節(jié)我們以一個實例來說明畫分層DFD 圖的方法。2 分層 DFD 圖的改進分層數(shù)據(jù)流圖是一種比較嚴格又易于理解的描述方式，它的頂層描繪了系統(tǒng)的總貌，底層畫出了系統(tǒng)所有的細部， 而中間層則給出了從抽象到具體的逐步過渡。1.畫分層 DFD 圖的基本原則.數(shù)據(jù)守恒與數(shù)據(jù)封閉原則所謂數(shù)據(jù)守恒是指加工的輸入輸出數(shù)據(jù)流是否

11、匹配，即每一個加工既有輸入數(shù)據(jù)流又有輸出數(shù)據(jù)流。 或者說一個加工至少有一個輸入數(shù)據(jù)流，一個輸出數(shù)據(jù)流。加工分解的原則自然性：概念上合理、清晰;均勻性：理想的分解是將一個問題分解成大小均勻的幾個部分;分解度：一般每一個加工每次分解最多不要超過加工為止。7 個子加工 ,應分解到基本子圖與父圖的 “平衡 ”父圖中某個加工的輸入輸出數(shù)據(jù)流應該同相應的子圖的輸入輸出相同 (相對應 )，分層數(shù)據(jù)流圖的這種特點稱為子圖與父圖“平衡 ”。例 1 考察下圖中子父圖的平衡顯然，圖 2.13 中子圖與父圖不平衡。 子圖是父圖中加工2 的分解，加工 2 有輸入數(shù)據(jù)流 R 和 M ，輸出數(shù)據(jù)流 T，而子圖則只有一個輸入

12、數(shù)據(jù)流N，卻有兩個輸出數(shù)據(jù)流 T 與 S。圖 2.14 中，子圖是父圖中加工4 的分解，雖然表面上加工 4 只有一個輸入數(shù)據(jù)流“訂貨單”，而子圖卻有三個輸入數(shù)據(jù)流，但是如果“訂貨單” 是由“客戶” 、“帳號” 和“數(shù)量” 三部分組成， 即有如下數(shù)據(jù)條目：訂貨單 =客戶 +帳號 +數(shù)量數(shù)據(jù)詞典 )，則子、父圖平衡。合理使用文件當文件作為某些加工之間的交界面時，文件必須畫出來， 一旦文件作為數(shù)據(jù)流圖中的一個獨立成份畫出來了， 那么它同其它成份之間的聯(lián)系也應同時表達出來。理解一個問題總要經(jīng)過從不正確到正確，從不確切到確切的過程， 需求分析的過程總是要不斷反復的， 一次就成功的可能性是很小的，對復雜的

13、系統(tǒng)尤其如此，因此，系統(tǒng)分析員應隨時準備對數(shù)據(jù)流圖進行修改和完善，與用戶取得共識，獲得無二義性的需求， 才能獲得更正確清晰的需求說明，使得設計、編程等階段能夠順利進行，這樣做是必須和值得的。3.分層 DFD 圖的改進DFD 圖必須經(jīng)過反復修改，才能獲得最終的目標系統(tǒng)的邏輯(目標系統(tǒng)的DFD 圖)。改進的原則與畫分層DFD 圖的基本原則是一致的，可從以下方面考慮 DFD 圖的改進： 檢查數(shù)據(jù)流的正確性 數(shù)據(jù)守恒 子圖、父圖的平衡 文件使用是否合理。特別注意輸入 /出文件的數(shù)據(jù)流。 改進 DFD 圖的易理解性 簡化加工之間的聯(lián)系 (加工間的數(shù)據(jù)流越少， 獨立性越強，易理解性越好 )。 改進分解的均

14、勻性。 適當命名 (各成分名稱無二義性，準確、具體 )。4.數(shù)據(jù)詞典分層數(shù)據(jù)流圖只是表達了系統(tǒng)的“分解 ”，為了完整地描述這個系統(tǒng)，還需借助 “數(shù)據(jù)詞典 ” (data dictionary)和“小說明 ”對圖中的每個數(shù)據(jù)和加工給出解釋。對數(shù)據(jù)流圖中包含的所有元素的定義的集合構(gòu)成了數(shù)據(jù)詞典。它有四類條目：數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)項、文件及基本加工。在定義數(shù)據(jù)流或文件時，使用表 2-1 給出的符號。將這些條目按照一定的規(guī)則組織起來，構(gòu)成數(shù)據(jù)詞典。1.數(shù)據(jù)流條目給出了 DFD 中數(shù)據(jù)流的定義， 通常對數(shù)據(jù)流的簡單描述為列出該數(shù)據(jù)流的各組成數(shù)據(jù)項。例：數(shù)據(jù)流 “乘客名單 ”由若干 “乘客姓名 ”、“單位名 ”和

15、“等級 ”組成，則詞典中的 “乘客名單 ”條目是：乘客名單 = 乘客姓名 +單位名 +等級 又如：報名單 =姓名 +單位名 +年齡 +性別 +課程名也可以對數(shù)據(jù)流進行較詳細的描述，如下例：例：某查詢系統(tǒng)中，有個名為“查詢 ”的數(shù)據(jù)流，目前 “查詢 ”有三種類型，即“顧客狀況查詢 ”、 “存貨查詢 ”和“發(fā)票存根查詢 ”，預計至1990 年底還將增加3至 4 種其他類型的查詢。系統(tǒng)每天約需處理2 000 次查詢，每天上午9：0010：0 是查詢的高峰，此時約有 1 000 次查詢。上述信息都是 “用戶要求 ”的一部分，在分析階段應該認真收集， 并記錄在詞典的有關條目中， 所以 “查詢 ”條目描述如下。數(shù)據(jù)流名：查詢簡 述：系統(tǒng)處理的一個命令別 名：無組 成： 顧客狀況查詢 |存貨查詢 |發(fā)票存根查詢 數(shù)據(jù)量： 2000 次 /天峰 值：每天上午 9：00 l0：00 有 l000 次注 釋 ： 至 1990 年底還將增加 3 至 4 種查詢2.文件條目給出某個文件的定義， 文件的定義通常是列出文件記錄的組成數(shù)據(jù)流，還可指出文件的組織方式。例：某銷售系統(tǒng)