模板軟件工程 第3章 需求分析

第三章需求分析

主要內(nèi)容 需求分析概述 需求分析方法 需求獲取方法 相關(guān)描述工具 需求驗(yàn)證 需求評(píng)審 需求管理 需求分析規(guī)格說(shuō)明3.1 需求分析概述1、什么是需求分析 軟件需求分析也稱為需求工程，是軟件生命周期中重要的一步。 對(duì)系統(tǒng)應(yīng)該提供的服務(wù)和所受到的約束進(jìn)行理解、分析、建立文檔、檢驗(yàn)的過(guò)程稱為需求工程。 需求分析應(yīng)在可行性分析基礎(chǔ)上進(jìn)一步了解確定用戶需求，對(duì)系統(tǒng)目標(biāo)、規(guī)模、功能、性能、接口、約束等做進(jìn)一步的詳細(xì)論述，準(zhǔn)確地回答“系統(tǒng)必須做什么？”的問(wèn)題，獲得需求規(guī)格說(shuō)明書。3.1 需求分析概述2、需求分析的重要性

軟件需求分析關(guān)系到軟件系統(tǒng)開發(fā)的成敗，是決定軟件產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。一個(gè)系統(tǒng)的失敗，往往都是追溯到系統(tǒng)需求問(wèn)題。 需求分析規(guī)格說(shuō)明既是軟件生命周期的一個(gè)重要基線（里程碑），又是用戶、軟件開發(fā)人員、項(xiàng)目管理人員必須共同遵守的一個(gè)基線，它奠定了軟件開發(fā)的基礎(chǔ)。

需求變更應(yīng)履行嚴(yán)格的需求變更管理流程。3.1 需求分析概述3、需求獲取為什么難（1）需求具有動(dòng)態(tài)性、不穩(wěn)定性。（2）需求具有模糊性、不準(zhǔn)確性。這與人員的素質(zhì)、配合程度、理解能力、表述能力等有關(guān)。（3）需求需要取得用戶和軟件開發(fā)人員之間一致的理解和認(rèn)可，責(zé)任重大。3.1 需求分析概述4、需求分析的基本任務(wù) 要準(zhǔn)確地定義新系統(tǒng)的目標(biāo)，為了滿足用戶需求，回答系統(tǒng)必須“做什么？”的問(wèn)題，獲得需求規(guī)格說(shuō)明。

需求分析報(bào)告：著重面向用戶。

需求分析規(guī)格說(shuō)明書：著重面向軟件開發(fā)人員。3.1 需求分析概述4、需求分析的基本任務(wù)（1）確定系統(tǒng)的綜合要求確定系統(tǒng)功能要求：這是最主要的要求，確定系統(tǒng)必須完成的所有功能。確定系統(tǒng)性能要求：應(yīng)就具體系統(tǒng)而定，例如可靠性、聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、存儲(chǔ)容量、安全性能、錯(cuò)誤響應(yīng)等。確定系統(tǒng)接口要求：指系統(tǒng)與它的環(huán)境、第三方硬軟件產(chǎn)品之間的通信方式、規(guī)約等。3.1 需求分析概述4、需求分析的基本任務(wù)（1）確定系統(tǒng)的綜合要求確定系統(tǒng)約束要求：指應(yīng)遵守的限制條件，如標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、運(yùn)算精度、開發(fā)工具、開發(fā)方法技術(shù)、運(yùn)行環(huán)境、界面等方面的約束。確定系統(tǒng)運(yùn)行要求：主要是系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的環(huán)境要求，如系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、支撐軟件、數(shù)據(jù)通信接口等.將來(lái)可能提出的要求：對(duì)將來(lái)可能提出的擴(kuò)充及修改做預(yù)準(zhǔn)備。3.1 需求分析概述4、需求分析的基本任務(wù)（2）分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求數(shù)據(jù)：需要哪些數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)間聯(lián)系、數(shù)據(jù)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)處理：處理的類型、處理的邏輯過(guò)程。3.1 需求分析概述4、需求分析的基本任務(wù)（3）導(dǎo)出系統(tǒng)的邏輯模型 通常系統(tǒng)的邏輯模型用數(shù)據(jù)流圖DFD、系統(tǒng)流程圖、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、業(yè)務(wù)流程圖、實(shí)體聯(lián)系圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、主要的處理算法（IPO圖）等描述。（4）修正系統(tǒng)的開發(fā)計(jì)劃

通過(guò)需求對(duì)系統(tǒng)的成本及進(jìn)度有了更精確的估算，可進(jìn)一步修改開發(fā)計(jì)劃。3.1 需求分析概述5、需求工程過(guò)程可行性研究需求導(dǎo)出和分析需求描述需求有效性驗(yàn)證可行性報(bào)告系統(tǒng)模型用戶需求和系統(tǒng)需求需求文擋問(wèn)題識(shí)別分析與綜合編寫文檔分析評(píng)審3.1 需求分析概述5、需求工程過(guò)程 問(wèn)題分析階段 需求描述階段 需求驗(yàn)證階段 需求評(píng)審階段3.2 需求分析方法1、常見(jiàn)的需求分析方法（1）功能分析方法 將系統(tǒng)看作若干功能模塊的集合，每個(gè)功能又可以分解為若干子功能,子功能還可繼續(xù)分解,分解的結(jié)果已經(jīng)是系統(tǒng)的雛形。 是一種面向業(yè)務(wù)流程、功能分解的需求分析方法。3.2 需求分析方法1、常見(jiàn)的需求分析方法（2）結(jié)構(gòu)化分析方法

是一種面向數(shù)據(jù)流的需求分析方法，從畫問(wèn)題空間的數(shù)據(jù)流圖DFD著手。（3）信息建模法

著重強(qiáng)調(diào)從建立現(xiàn)實(shí)世界的模型入手（包括功能模型、信息模型、數(shù)據(jù)模型、行為模型、控制模型、決策模型等）。3.2 需求分析方法1、常見(jiàn)的需求分析方法（4）原型化方法 強(qiáng)調(diào)從初步分析，建立問(wèn)題領(lǐng)域的原型入手。（5）動(dòng)態(tài)行為分析法 一個(gè)軟件系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，構(gòu)成系統(tǒng)的各元素（對(duì)象）的狀態(tài)在改變，對(duì)象之間的聯(lián)系也隨時(shí)間在改變。 采用動(dòng)態(tài)行為分析方法，可以直觀地分析系統(tǒng)的動(dòng)作，描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。常用的動(dòng)態(tài)行為分析方法有狀態(tài)遷移圖、時(shí)序圖、Petri網(wǎng)等。3.2 需求分析方法1、常見(jiàn)的需求分析方法（6）面向?qū)ο蟮姆治龇椒?面向?qū)ο蟮姆治龇椒∣OA的關(guān)鍵是識(shí)別問(wèn)題域內(nèi)的對(duì)象，分析它們之間的關(guān)系，并建立起三類模型（對(duì)象模型、行為模型、功能模型）。3.2 需求分析方法1、常見(jiàn)的需求分析方法

總結(jié)：

各種需求分析方法、各種描述工具（圖表）有不同的側(cè)重點(diǎn)和視角。 需求分析時(shí)往往要根據(jù)實(shí)際情況，合理選擇、綜合利用各種方法、技術(shù)、工具。3.2 需求分析方法2、結(jié)構(gòu)化分析方法SA

結(jié)構(gòu)化方法是現(xiàn)有的軟件開發(fā)方法中最成熟，應(yīng)用最廣泛的方法，主要特點(diǎn)是快速，自然和方便。結(jié)構(gòu)化方法總的指導(dǎo)思想自頂向下、逐步求精。它的基本原則是分解與抽象。3.2 需求分析方法1.11.21.3x2132.12.22.33.13.2分解：對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，為了將復(fù)雜性降低到可以掌握的程度，可以把大問(wèn)題分解成若干小問(wèn)題，然后分別解決（如右圖）。抽象：分解可以分層進(jìn)行，即先考慮問(wèn)題最本質(zhì)的屬性，暫把細(xì)節(jié)略去,以后再逐層添加細(xì)節(jié)，直至涉及到最詳細(xì)的內(nèi)容，這種用最本質(zhì)的屬性表示一個(gè)系統(tǒng)的方法就是“抽象”。3.2 需求分析方法2、結(jié)構(gòu)化分析方法SASA的描述方法： （1）分層的數(shù)據(jù)流圖。 （2）數(shù)據(jù)詞典。 （3）描述加工邏輯的結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言、判定表及判定樹。3.2 需求分析方法[例]醫(yī)院病房監(jiān)視系統(tǒng)產(chǎn)生病情報(bào)告監(jiān)視病情更新病歷3.2 需求分析方法[例]醫(yī)院病房監(jiān)視系統(tǒng)系統(tǒng)功能要求：

1、監(jiān)視病員的病癥（血壓、體溫、脈搏等）

2、定時(shí)更新病歷

3、病員出現(xiàn)異常情況時(shí)報(bào)警。

4、隨機(jī)地產(chǎn)生某一病員的病情報(bào)告。病員護(hù)士護(hù)士病員監(jiān)護(hù)系統(tǒng)病員日志病癥信號(hào)要求報(bào)告病癥報(bào)告報(bào)警頂層DFD圖：3.2 需求分析方法[例]醫(yī)院病房監(jiān)視系統(tǒng)醫(yī)院病房監(jiān)護(hù)系統(tǒng)分層DFD圖第一層格式化病員數(shù)據(jù)生理信號(hào)極限值病員護(hù)士護(hù)士病員日志病癥信號(hào)要求報(bào)告病癥報(bào)告報(bào)警局部監(jiān)視生成報(bào)告病員極限更新日志病員數(shù)據(jù)1324日志數(shù)據(jù)3中央監(jiān)視3.2 需求分析方法[例]醫(yī)院病房監(jiān)視系統(tǒng)計(jì)算超過(guò)極限值否病員數(shù)據(jù)超過(guò)極限值報(bào)警解析信號(hào)產(chǎn)生報(bào)警信息病員極限格式化病員數(shù)據(jù)體溫血壓、體溫、脈搏生理信號(hào)極限值時(shí)間脈搏血壓日期時(shí)鐘格式化病員數(shù)據(jù)3.13.23.33.4第二層：加工“中央監(jiān)視”分解醫(yī)院病房監(jiān)護(hù)系統(tǒng)分層DFD圖3.2 需求分析方法3、原型化方法構(gòu)造原型運(yùn)行/評(píng)價(jià)原型原型完成否要細(xì)部說(shuō)明否嚴(yán)格說(shuō)明細(xì)部效果滿意否整理原型提供文檔修正改進(jìn)原型YYNN快速分析，確定初步規(guī)格說(shuō)明YN 原型化方法進(jìn)行系統(tǒng)的分析和構(gòu)造有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）增進(jìn)軟件開發(fā)人員和用戶對(duì)系統(tǒng)需求的理解。便于將用戶模糊的功能需求明確化。（2）為用戶提供了一種強(qiáng)有力的學(xué)習(xí)手段。（3）易于確定系統(tǒng)的功能、性能，是理解和確認(rèn)軟件需求規(guī)格說(shuō)明的工具。3.3 需求獲取方法1、訪談 一般采用個(gè)別訪談、召開相關(guān)人員座談會(huì)等形式，可以分為正式訪談、非正式訪談兩種。（1）正式訪談：分析員精心準(zhǔn)備一些具體問(wèn)題，有目的地進(jìn)行詢問(wèn)、交流、確認(rèn)。（2）非正式訪談：分析員提出一些開放性的問(wèn)題，盡量鼓勵(lì)、引導(dǎo)用戶說(shuō)出自己的想法。3.3 需求獲取方法2、問(wèn)卷調(diào)查 制定需求問(wèn)卷調(diào)查表，由相關(guān)人員書面回答，或者由分析人員根據(jù)問(wèn)卷調(diào)查表內(nèi)容引導(dǎo)用戶回答。然后進(jìn)行分析、整理、綜合。

《需求問(wèn)卷調(diào)查表》。3.3 需求獲取方法3、跟班作業(yè)

現(xiàn)場(chǎng)跟班作業(yè)，通過(guò)跟蹤實(shí)際業(yè)務(wù)操作、系統(tǒng)運(yùn)行，可以了解到第一手資料。4、用戶和開發(fā)方聯(lián)合小組 用戶和開發(fā)方成立聯(lián)合小組，用戶方組織相關(guān)的業(yè)務(wù)人員、管理人員、技術(shù)人員、決策人員參與系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)是非常有益的。3.3 需求獲取方法5、講解交流 分析員將理解的需求、分析的相關(guān)圖表文檔，通過(guò)描述、幻燈片展示等手段向用戶方組織的相關(guān)人員講解、交流，可以有效提高需求的一致性、準(zhǔn)確性。 應(yīng)面向用戶中的操作層、管理層、決策層有重點(diǎn)地進(jìn)行匯報(bào)。3.3 需求獲取方法6、快速建立原型 快速建立用戶可見(jiàn)的目標(biāo)系統(tǒng)原型，與用戶進(jìn)行交流，可以增進(jìn)軟件開發(fā)人員和用戶對(duì)系統(tǒng)需求的理解，便于將用戶模糊的功能需求明確化。3.3 需求獲取方法7、需求分析師基本要求（1）善于培訓(xùn)、引導(dǎo)用戶提出需求。（2）良好的交流、社會(huì)交往、語(yǔ)言表達(dá)能力。（3）善于傾聽(tīng)、把握重點(diǎn)，具備良好的總結(jié)、概括、抽象能力。（4）良好的文字功底。（5）熟悉軟件技術(shù)。（6）熟悉需求分析方法、需求分析文檔編寫思路。3.4 實(shí)體-聯(lián)系圖1、實(shí)體-聯(lián)系圖的作用實(shí)體-聯(lián)系圖用于建立概念數(shù)據(jù)模型（信息模型）。概念性數(shù)據(jù)模型是一種面向問(wèn)題的數(shù)據(jù)模型，是按照用戶的觀點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)建立的模型。它描述了從用戶角度看到的數(shù)據(jù)，它反映了用戶的現(xiàn)實(shí)環(huán)境。實(shí)體-聯(lián)系圖主要包括描述的實(shí)體、實(shí)體屬性、以及實(shí)體之間的關(guān)系。2、實(shí)體實(shí)體可以是人、事物、事件、實(shí)際存在的東西、概念性的東西。是系統(tǒng)需要描述、刻畫的對(duì)象。3、屬性屬性是實(shí)體的性質(zhì)或特征，具體表現(xiàn)為一些信息項(xiàng)目。3.4 實(shí)體-聯(lián)系圖4、聯(lián)系一對(duì)一的聯(lián)系（1：1）：即一個(gè)實(shí)體只能對(duì)應(yīng)一個(gè)實(shí)體。一對(duì)多的聯(lián)系（1：n）：即一個(gè)實(shí)體可對(duì)應(yīng)多個(gè)實(shí)體。多對(duì)多的聯(lián)系（m：n）：即一個(gè)實(shí)體類型中的多個(gè)實(shí)體與另一個(gè)實(shí)體類型中的多個(gè)實(shí)體相聯(lián)系。3.4 實(shí)體-聯(lián)系圖5、實(shí)體-聯(lián)系圖表示法表示實(shí)體表示實(shí)體屬性表示實(shí)體間的聯(lián)系多對(duì)多聯(lián)系多對(duì)一聯(lián)系一對(duì)一聯(lián)系3.4 實(shí)體-聯(lián)系圖[例]教學(xué)管理教師學(xué)生課程課程號(hào)課程名學(xué)時(shí)學(xué)分教學(xué)教工號(hào)姓名性別職稱職務(wù)學(xué)號(hào)姓名年級(jí)系性別成績(jī)1：NM：N3.5 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖1、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的作用 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，也叫狀態(tài)遷移圖，描述系統(tǒng)的所有狀態(tài)、以及引起狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件，來(lái)表示系統(tǒng)的行為，從而建立系統(tǒng)的行為模型（動(dòng)態(tài)模型）。 關(guān)于動(dòng)態(tài)行為描述，請(qǐng)自學(xué)Petri網(wǎng)、形式規(guī)約技術(shù)等內(nèi)容。3.5 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖2、狀態(tài)遷移圖、狀態(tài)遷移表3.5 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖[例]電話系統(tǒng)的狀態(tài)圖閑置撥號(hào)音Timer=0Do/響撥號(hào)音且增加timer撥號(hào)超時(shí)Do/響蜂鳴音存儲(chǔ)的信息Do/播放信息接通中Do/試接通振鈴Do/振鈴?fù)ㄔ挃嗑€忙音Do/響忙音拿起聽(tīng)筒數(shù)字有效號(hào)碼無(wú)效號(hào)碼超時(shí)掛斷電話已接通受話人回話受話人掛斷電話占線掛斷電話3.6 層次方框圖1、層次方框圖的作用 層次方框圖用樹形結(jié)構(gòu)的一系列多層次的矩形框描繪系統(tǒng)功能、系統(tǒng)構(gòu)成、系統(tǒng)數(shù)據(jù)關(guān)系等的層次關(guān)系結(jié)構(gòu)。3.6 層次方框圖2、某計(jì)算機(jī)公司全部產(chǎn)品的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)品硬件軟件服務(wù)處理機(jī)存儲(chǔ)器外部設(shè)備系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)編譯程序軟件工具應(yīng)用軟件軟件服務(wù)硬件維修培訓(xùn)3.7 IPO圖1、IPO圖的作用

IPO圖是輸入、處理、輸出圖的簡(jiǎn)稱，他是IBM公司發(fā)展完善起來(lái)的一種圖形工具，能夠方便地描繪輸入數(shù)據(jù)、對(duì)數(shù)據(jù)的處理和輸出數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。 一個(gè)IPO圖通常用于描述一個(gè)處理算法、或一個(gè)處理過(guò)程。3.7 IPO圖2、銀聯(lián)卡處理過(guò)程插入銀聯(lián)卡輸入密碼選擇取款操作輸入取款金額讀卡判斷為非法儲(chǔ)戶判斷為合法儲(chǔ)戶判斷密碼錯(cuò)誤判斷密碼正確判斷有合理余額取款處理提示非法、取卡提示輸入密碼提示密碼錯(cuò)誤顯示操作菜單提示輸入金額提示取款輸入（I）處理（P）輸出（O）3.8 需求驗(yàn)證1、從那些方面驗(yàn)證軟件需求的正確性

一致性：所有需求必須是一致的，任何一條需求不能和其它需求互相矛盾。

完整性：需求必須是完整的，規(guī)格說(shuō)明書應(yīng)包括用戶需要的每一個(gè)功能、性能。

現(xiàn)實(shí)性：可實(shí)現(xiàn)的。

有效性：確實(shí)能夠解決用戶提出的問(wèn)題。3.8 需求驗(yàn)證2、如何驗(yàn)證軟件需求（1）驗(yàn)證需求的一致性 用非形式化（自然語(yǔ)言、圖表）描述的需求分析成果只有靠人工驗(yàn)證。 用形式化語(yǔ)言描述的需求分析成果可以借助于一些CASE工具來(lái)驗(yàn)證。3.8 需求驗(yàn)證2、如何驗(yàn)證軟件需求（2）驗(yàn)證需求的現(xiàn)實(shí)性 應(yīng)參照以往開發(fā)類似系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)、相同或相似行業(yè)的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證技術(shù)上是否可行。（3）驗(yàn)證需求的完整性和有效性 最好的辦法是建立一個(gè)原型，因?yàn)閷?shí)際的用戶很難從需求報(bào)告、需求分析規(guī)格說(shuō)明中直觀地了解到目標(biāo)系統(tǒng)的狀況。3.9 需求評(píng)審 以用戶代表、專家、分析設(shè)