第3章-需求分析軟件工程

需求分析第3章本章要點理解需求分析的任務；熟悉需求分析的步驟；理解結構化需求分析的基本思想；掌握數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)詞典的用法。3.1需求分析的任務第3章需求分析的任務是要準確地定義新系統(tǒng)的目標，準確回答“系統(tǒng)必須做什么”的問題，并用需求規(guī)格說明書規(guī)范的形式準確地表達用戶的需求。需求分析是理解、分析和表達“系統(tǒng)必須做什么”的過程。雖然在可行性研究階段，對用戶需求有了初步了解，但對需求的了解是概括的、粗略的，許多細節(jié)被忽略了?？尚行匝芯渴菦Q定“做還是不做”，而不是對需求進行定義。而需求分析階段則需要充分理解用戶需求，通過分析得出對新系統(tǒng)完整、準確、清晰、具體的要求。需求分析的結果是否正確，關系到軟件開發(fā)的成敗和軟件產品的質量，正確的需求分析是整個系統(tǒng)開發(fā)的基礎。3.2需求獲取的方法第3章在需求分析過程中，需求獲取階段是開發(fā)人員和用戶交往最多的階段。一般情況下，用戶并不熟悉計算機的相關知識，更不懂得需求分析方法，所以他們不知道如何全面而又準確無誤地表達自己的需求。而軟件開發(fā)人員對相關的業(yè)務領域也不甚了解，用戶與開發(fā)人員之間對同一問題理解的差異和習慣用語的不同往往會給需求分析帶來很大困難。所以，開發(fā)人員與用戶之間要進行充分和有效的溝通，需要采取科學的需求獲取方法與技巧，恰當?shù)貑l(fā)引導用戶表達自己的需求，以減少后期重復修改需求的次數(shù)。3.2需求獲取的方法第3章1．深入淺出需求獲取要盡可能全面、細致。調研獲取的需求是個全集，而目標系統(tǒng)真正實現(xiàn)的是個子集。分析時的調研內容并不一定都要納入到新系統(tǒng)中，但全面、細致的調研既有利于弄清系統(tǒng)全局，又有利于以后的擴充。2．以流程為主線在與用戶交流的過程中，應該用流程將所有的內容串起來，如單據(jù)、信息、組織結構和處理規(guī)則等，這樣便于交流溝通。流程的描述既要有宏觀描述，也要有微觀描述。3.2.1需求獲取的基本原則3.2需求獲取的方法第3章1.問卷調查2.訪談和會議3.市場調查4.實地操作5.建立原型3.2.2需求獲取的途徑和方法3.2需求獲取的方法第3章要獲取用戶需求，就需要深入企業(yè)現(xiàn)場調研，需求調研的步驟如下：（1）調研用戶領域的組織結構、崗位設置和職責定義，從功能上區(qū)分有多少個子系統(tǒng)，劃分系統(tǒng)的大致范圍，明確系統(tǒng)的目標。（2）調研每個子系統(tǒng)所需的工作流程、功能與處理規(guī)則，收集單據(jù)、報表和賬本等原始資料，分析物流、資金流和信息流三者的關系，以及如何用數(shù)據(jù)流來表示這三者的關系。（3）對調研的內容事先準備，針對不同管理層次的用戶詢問不同的問題，列出問題清單。將操作層、管理層和決策層的需求既聯(lián)系又區(qū)分開來，形成一個金字塔，使下層滿足上層的需求。（4）對與用戶溝通的情況及時總結歸納，整理調研結果，找出新的疑點，初步構成需求基線。（5）若需求基線符合要求，則需求分析完畢；反之返回到前面某一步。如此循環(huán)多次，直到需求分析使雙方滿意為止。3.2.3需求調研的步驟3.3需求獲取的步驟第3章3.3需求獲取的步驟第3章此階段的工作是需求獲取、問題識別，即收集并明確用戶需求的過程。首先，系統(tǒng)分析員要研究可行性研究報告和軟件項目實施計劃。主要是從系統(tǒng)的角度來理解軟件，確定對目標系統(tǒng)的綜合要求，即軟件的需求。還要提出這些需求實現(xiàn)的條件，以及需求應達到的標準。也就是解決待開發(fā)系統(tǒng)需要“做什么”，“做到什么程度”的問題。這些需求包括：（1）功能需求：（2）性能需求：（3）環(huán)境需求：（4）可靠性需求：（5）安全保密性需求：（6）用戶界面需求：（7）資源使用需求：（8）軟件成本消耗與開發(fā)進度需求：（9）預計系統(tǒng)可達到的目標：3.3.1需求獲取3.3需求獲取的步驟第3章獲取到需求后，要把來自用戶的信息加以分析，通過“抽象”建立待開發(fā)的系統(tǒng)邏輯模型。模型是為了理解事物而對事物做出的一種抽象，通常由一組符號和組織這些符號的規(guī)則組成。為待開發(fā)系統(tǒng)建立模型，有助于人們更好地理解問題，常用的建模方法有數(shù)據(jù)流圖、實體聯(lián)系圖（E\|R圖）、狀態(tài)轉換圖、用例圖、類圖、對象圖等。系統(tǒng)分析員根據(jù)目標系統(tǒng)的模型，從信息流和信息結構出發(fā)，逐步細化所有的軟件功能，找出系統(tǒng)各元素之間的聯(lián)系、接口特性和對設計的限制，剔除需求中不合理的成分，增加需要的部分，最終把各項需求組織起來，提交目標系統(tǒng)的詳細邏輯模型。3.3.2分析建模3.3需求獲取的步驟第3章需求描述就是指編制需求分析階段的文檔。即將已經(jīng)過分析的需求清晰、全面、系統(tǒng)、準確地描述成正式的文檔——軟件需求規(guī)格說明書。軟件需求規(guī)格說明書以開發(fā)人員的角度，對開發(fā)系統(tǒng)的業(yè)務模型、功能模型、數(shù)據(jù)模型等內容進行描述，明確地表達了用戶與系統(tǒng)分析員對軟件系統(tǒng)的共同理解，將作為概要設計和詳細設計的基線。對于復雜的軟件系統(tǒng)，此階段除產生軟件需求規(guī)格說明書（稱軟件需求文檔，主要描述軟件部分的需求）外，還要產生系統(tǒng)定義文檔（即用戶需求報告）和系統(tǒng)需求文檔（即系統(tǒng)需求規(guī)格說明書）。3.3.3需求描述3.3需求獲取的步驟第3章需求驗證就是驗證（復查）需求分析的成果，也稱綜合評審。需求驗證就是對需求的正確性進行嚴格的驗證，確保需求的一致性、完整性、清晰性、現(xiàn)實性和有效性，確保設計與實現(xiàn)過程中的需求可回溯性，并進行需求變更管理。一般情況下，需求驗證以用戶、系統(tǒng)分析員、系統(tǒng)設計人員和管理人員共同參與的會議形式進行，最后由評審負責人簽字。3.3.4需求驗證3.4結構化需求分析方法第3章1.分析策略結構化分析（StructuredAnalysis，簡稱SA）方法是20世紀70年代由E·Yourdon等人提出的一種面向數(shù)據(jù)流的分析方法，適用于大型的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。由于利用圖形來表達需求會使文檔清晰、簡明、易于學習和掌握，所以軟件分析人員仍在廣泛使用這種傳統(tǒng)的分析方法。結構化分析方法總的指導思想是“自頂向下，逐步求精”，它的兩個基本原則是“抽象”和“分解”，即按照功能分解的原則，對系統(tǒng)進行逐層分解，直到找到所有滿足功能要求的可實現(xiàn)軟件元素為止。3.4.1結構化分析方法概述3.4結構化需求分析方法第3章3.4.1結構化分析方法概述3.4結構化需求分析方法第3章2.描述工具結構化分析方法利用圖形等半形式化的描述表達需求，用它們形成需求規(guī)格說明書的主要部分，主要工具有：（1）數(shù)據(jù)流圖（DFD）。描述系統(tǒng)的分解，即描述系統(tǒng)由哪幾部分組成，各部分之間有什么聯(lián)系等。（2）數(shù)據(jù)詞典（DD）。明確定義數(shù)據(jù)流圖中的數(shù)據(jù)和加工。它是數(shù)據(jù)流條目、數(shù)據(jù)存儲條目、數(shù)據(jù)項條目和基本加工條目的匯集。（3）結構化語言、判定表和判定樹。用于詳細描述數(shù)據(jù)流圖中不能再分解的每一個基本加工的處理邏輯。3.4.1結構化分析方法概述3.4結構化需求分析方法第3章3.分析步驟3.4.1結構化分析方法概述3.4結構化需求分析方法第3章1.數(shù)據(jù)流圖的基本符號3.4.2數(shù)據(jù)流圖3.4結構化需求分析方法第3章2.數(shù)據(jù)流圖的繪制步驟（1）畫頂層數(shù)據(jù)流圖列出系統(tǒng)的全部數(shù)據(jù)源點和終點，將系統(tǒng)加工處理過程作為一個整體，就可能得到頂層圖。具體說就是：畫一個圓，在其中寫上系統(tǒng)名稱，然后在圓的外圍畫上系統(tǒng)的輸入和輸出，這一步工作實際上是決定研究的內容和系統(tǒng)的范圍。（2）畫各層數(shù)據(jù)流圖對系統(tǒng)處理過程自頂向下，逐步分解，畫出各層的數(shù)據(jù)流圖。（3）畫總的數(shù)據(jù)流圖這一步對了解整個系統(tǒng)很有好處，但也要根據(jù)實際情況來決定總圖的布局，不要把數(shù)據(jù)流圖畫得太復雜。3.4.2數(shù)據(jù)流圖3.4結構化需求分析方法第3章3.數(shù)據(jù)流圖中的命名規(guī)則（1）數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流表明數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)流向，它通常由一組數(shù)據(jù)項組成。（2）加工加工是對數(shù)據(jù)的某種操作或變換。（3）文件文件起暫時保存數(shù)據(jù)的作用。（4）數(shù)據(jù)源點和終點數(shù)據(jù)源點和終點是數(shù)據(jù)的始發(fā)點和終止點，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)稱外部實體。3.4.2數(shù)據(jù)流圖3.4結構化需求分析方法第3章4.數(shù)據(jù)流圖中分層技術對于比較復雜的實際問題，在數(shù)據(jù)流圖上常常出現(xiàn)十幾個乃至幾十個、上百個加工，這樣的數(shù)據(jù)流圖復雜而且難以理解。為了避免這種情況出現(xiàn)，可以采用數(shù)據(jù)流圖的分層技術。分層技術的基本思想是，不是在一個數(shù)據(jù)流圖中一次引入太多的細節(jié)，而是有控制地逐步增加細節(jié)，實現(xiàn)從抽象到具體的逐步過渡。3.4.2數(shù)據(jù)流圖3.4結構化需求分析方法第3章1.數(shù)據(jù)詞典的內容一般說來，數(shù)據(jù)詞典的每個條目中應包括以下信息。（1）名字：數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)存儲或外部實體的名稱。（2）別名或編號：第（1）項中對象的其他名字。（3）分類：數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)項、加工、數(shù)據(jù)存儲、外部實體等。（4）內容描述：描述內容或數(shù)據(jù)結構等。（5）何處使用：哪些加工使用該條目。3.4.3數(shù)據(jù)詞典3.4結構化需求分析方法第3章2.數(shù)據(jù)詞典中使用的符號3.4.3數(shù)據(jù)詞典3.4結構化需求分析方法第3章3.數(shù)據(jù)詞典書寫實例3.4.3數(shù)據(jù)詞典3.4結構化需求分析方法第3章3.數(shù)據(jù)詞典書寫實例3.4.3數(shù)據(jù)詞典3.4結構化需求分析方法第3章3.數(shù)據(jù)詞典書寫實例3.4.3數(shù)據(jù)詞典3.4結構化需求分析方法第3章4.數(shù)據(jù)詞典的實現(xiàn)通常，實現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典有三種途徑：(1)人工方法：人工方法實現(xiàn)時，每一詞典條目（即每一個數(shù)據(jù)定義或每一個加工邏輯說明）寫在一張卡片上，由專人管理和維護。為了便于搜索，所有卡片按數(shù)據(jù)名稱排序。人工方法的優(yōu)點是容易實現(xiàn)。(2)自動方法：把詞典存在計算機中，用計算機對它搜索和維護。現(xiàn)有多種“詞典管理程序”，如PLS/PSA。用計算機管理詞典質量高，搜索、維護方便。(3)人工和自動混合的方法：在人工過程中可借助正文編寫程序、報告生成程序等工具輔助完成。3.4.3數(shù)據(jù)詞典3.4結構化需求分析方法第3章4.數(shù)據(jù)詞典的實現(xiàn)不論通過哪種途徑實現(xiàn)的數(shù)據(jù)詞典都應盡量做到以下幾點：(1)沒有冗余：主要指數(shù)據(jù)定義不能重復。在規(guī)格說明書的其他組成部分中已出現(xiàn)的信息不能重復。(2)查閱方便：通過名字可以方便地查閱數(shù)據(jù)詞典中的每個定義。(3)定義的書寫方法簡單、方便、嚴謹，而且可讀性強。(4)建議采用卡片形式書寫。3.4.3數(shù)據(jù)詞典3.4結構化需求分析方法第3章1.結構化語言3.4.4加工邏輯的描述3.4結構化需求分析方法第3章2.判定表在一些數(shù)據(jù)處理中，數(shù)據(jù)流圖的加工需要經(jīng)過多個邏輯條件組合的取值而確定，此時用自然語言或結構化語言難以描述，而運用判定表描述就比較清晰明了。3.4.4加工邏輯的描述3.4結構化需求分析方法第3章3.判定樹判定樹也是用來表達加工邏輯的工具，它是判定表的變形，有時比判定表更直觀，更易于理解和使用。圖書優(yōu)惠政策的判定樹如圖3-8所示。3.4.4加工邏輯的描述3.5需求規(guī)格說明書的編寫與評審第3章1．需求規(guī)格說明書的編寫內容需求分析階段應交付的主要文檔是軟件需求規(guī)格說明書。它提供了用戶與開發(fā)人員對開發(fā)軟件的共同理解，其作用相當于用戶與開發(fā)單位之間的技術合同，是后續(xù)設計和編碼的基礎，是測試和驗收的依據(jù)。軟件需求規(guī)格說明書的內容框架可參閱GB/T8567\|2006《計算機軟件文檔編制規(guī)范》。在編寫需求規(guī)格說明書時應注意以下幾個問題：（1）說明書中的每一部分都非常重要，因此要慎重對待。（2）問題的描述要做到準確無誤，沒有二義性。（3）說明書的書寫形式要規(guī)范。（4）允許用戶根據(jù)項目的具體情況適當?shù)膶鴮憙热葸M行調整和篩選。3.5需求規(guī)格說明書的編寫與評審第3章2．需求分析的評審在需求分析規(guī)格說明書編寫完成后，必須進行需求評審，以驗證需求的正確性。如果在評審過程中發(fā)現(xiàn)說明書存在錯誤或缺陷，應及時進行更改或彌補，重新進行相應部分的需求分析、需求建模、修改需求規(guī)格說明書，并再行評審。需求分析評審的主要內容如下：（1）一致性。所有需求必須是一致的，任何一條需求不能和其他需求相矛盾。（2）完整性。需求必須是完整的，規(guī)格說明書應該包括用戶需要的每一個功能或性能。（3）現(xiàn)實性。指定的需求應該是用現(xiàn)有的軟硬件技術基本上可以實現(xiàn)的。對硬件技術的進步可以預測，對軟件技術的進步則很難預測，只能從現(xiàn)有技術水平判斷需求的現(xiàn)實性。（4）有效性。必須證明需求是正確而有效的，確實能解決用戶所面對的問題。3.6實例分析：“高校圖書管理系統(tǒng)”軟件需求分析第3章下面以第2章的“高校圖書管理系統(tǒng)”為例，說明面向數(shù)據(jù)流的結構化分析方法及軟件需求說明書的編寫內容。在圖書館負責人和計算機系的技術人員通過了“高校圖書管理系統(tǒng)”《項