软件工程–需求分析

需求分析是软件定义时期的最后一个阶段，它的基本任务是准确地回答“系统必须做什么”这个问题。
需求分析的任务还不是确定系统怎么样完成它的工作，而仅仅是确定系统必须完成哪些工作，也就是对目标系统提出完整、准确、清晰、具体的要求。
在需求分析阶段结束之前，系统分析员要写出软件需求规格说明书，以书面形式准确地描述软件需求

需求分析的任务

确定对系统的综合要求。
- 功能需求
- 性能需求
- 可靠性和可用性需求
- 出错处理需求
- 接口需求
- 约束
- 逆向需求
- 将来可能提出的需求。
分析系统的数据要求。(建立数据模型)
导出系统的逻辑模型
- (即数据模型[E-R图]+功能模型[数据流图]+行为模型[状态转换图])
- (数据流图+数据字典+E-R图+状态转换图)
修正系统开发计划。

获取用户需求的方法

系统分析员和用户沟通进行需求分析的典型方法有:

访谈。
- 正式的访谈。(分析员事先准备好具体问题)
- 非正式的访谈。(自由提问)
面向数据流自顶向下求精。
- 通过可行性研究已经得出了目标系统的高层数据流图，需求分析的一个主要目标就是把数据流和数据存储定义到元素级。
简易的应用规格说明技术。
- 简易的应用规格说明技术是一种面向团队的需求收集技术。这种方法提倡用户与开发者密切合作，共同标识问题，提出解决方案要素，商讨不同的方案并指定基本需求。
快速建立软件原型。
- 快速建立软件原型是最准确、最有效、最强大的需求分析技术。所谓软件原型，就是快速建立起来的旨在演示目标系统主要功能的可行性的程序。

分析建模和规格说明

分析建模。
- 为了更好地理解复杂事物，人们通常采用建立事物模型的方法。
软件需求规格说明
- 通过需求分析，除了创建分析模型之外，还应该写出软件需求规格说明书，它是需求分析阶段得出的最主要文档。
- 通常用自然语言完整、准确、具体地描述对目标系统的需求，这样的规格说明书具有容易书写、容易理解的优点

实体联系图(E-R图)

为了把用户的数据要求清楚，准确地描述出来，系统分析员通常建立一个概念性的数据模型。概念性数据模型是一种面向问题的数据模型，它描述了从用户角度看到的数据。
通常，使用实体-联系图来建立数据模型。可以把实体-联系图简称为ER图，相应地可以把用ER图描绘的数据模型称为ER模型。
ER图中包含了实体（即数据对象）、关系和属性三种基本成分。通常用矩形框代表实体，用连接相关实体的菱形框表示关系，用椭圆形或圆角矩形表示实体或关系的属性，并用直线把实体（或关系）与其属性连接起来。

建立E-R图的步骤:

确定实体类型
确定联系类型
确定实体属性和联系类型的属性。

数据规范化

软件系统经常使用各种长期保存的信息，这些信息通常以一定方式组织并存储在数据库或文件中，为了减少数据冗余，避免出现插入异常或删除异常，简化修改数据的过程，通常需要把数据结构规范化

通常用"范式"定义消除数据冗余的程度。1NF数据冗余程度最大,5NF数据冗余程度最小。从实用角度来看,在大多数场合选用3NF比较恰当。

1NF: 要求属性值是原子值,不可再分。
2NF:消除非主属性对码的部分函数依赖。
3NF:消除非主属性对码的传递函数依赖。
BCNF:消除主属性对码的部分函数依赖和传递函数依赖。

状态转换图

状态转换图(简称为状态图) 通过描绘系统的状态及引起系统状态转换的事件,来表示系统的行为，此外,状态图还指明了作为特定事件的结果系统将做哪些动作(如:处理数据)。因此状态图属于软件系统的行为模型。
在这里插入图片描述

软件的行为模型

状态: 被观察到的系统行为模式,一个状态代表系统的一种行为模型,状态规定了系统对事件的响应方式。响应可以是一个自身状态的变化,也可以是做动作,也可以是既改变状态又做动作。

状态图中定义的状态有三种, 初态只能有1个,终态则可以有0个到多个。

如下图所示:
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事件: 是在某个特定时刻发生的事情,是对引起状态转换的外界事件抽象
事件就是引起系统做动作或转换状态的控制信息。
行为: 进入某状态所作动作。
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状态图中使用的主要符号

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例题:

办公室复印机的工作过程大致如下：

未接收到复印命令时处于闲置状态，一旦接收到复印命令，则进入复印状态，完成一个复印命令规定的工作后，又回到闲置状态，等待下一个复印命令；如果执行复印命令时，发现缺纸，则进入缺纸状态，发出警告，等待装纸，装满纸后进入闲置状态，准备接收复印命令，如果复印时发生卡纸故障，则进入卡纸状态，发出警告，等待维修人员来排除故障，故障排除后，回到闲置状态。

状态转换图描绘复印机的行为
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其它图形工具

描述复杂的事物,图形远比文字叙述优越得多。

层次方框图

层次方框图是树形结构的一系列多层次的矩形框，描绘数据的层次结构。树形结构的顶层是一个单独的矩形框，他代表完整的数据结构，下面的各层矩形框代表这个数据的子集，最底层的各个框代表组成，这个数据的实际数据元素（不能再分割的元素）。
在这里插入图片描述
随着结构的精细化，层次方框图对数据结构也描绘的越来越详细，这种模式非常适合于需求分析阶段的需要，系统分析员从对顶层信息的分类开始，沿图中每条路径反复细化，直到确定数据结构的全部细节时为止。