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软件工程需求分析——结构化分析

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结构化分析概述
功能建模（DFD数据流图）
数据建模（E-R实体-关系图）
行为建模（状态图）
数据字典
加工规格说明

【更新日志】

结构化分析概述

传统的分析建模方法称为结构化分析（SA）方法，它用抽象的概念，按照软件内部的数据传递、变换的关系，自顶向下逐层分解的系统分析方法来定义系统的需求
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该建模技术的核心是数据字典，包括了在目标系统中使用和生成的所有数据对象。围绕这个核心有3种图：数据流图、实体关系图、状态-迁移图：

数据流图（DFD）：描述数据在目标系统中如何被传送或变换，以及描述如何对数据流进行变换，用于功能建模
实体-关系图（ER）：描述数据对象及数据对象之间的关系，用于数据建模
状态-迁移图（STD）：描述系统对外部事件如何响应、如何动作，用于行为建模

功能建模（DFD数据流图）

功能模型： 是用抽象模型的概念按照软件内部数据传递、变换的关系，自顶向下逐层分解，直到找到满足功能要求的所有可实现的软件为止。功能模型用数据流图来描述

数据流图（DFD图）： 是用于表示软件系统逻辑模型（系统的功能模型）的一种图形刻画，一个基于计算机的信息处理系统由数据流和一系列的转换构成，这些转换将输入数据流变换为输出数据流。数据流图反映客观现实问题的工作过程。它用简单的图形记号分别表示数据流、加工、数据存储以及外部实体。数据流图中没有任何具体的物理元素，只是描述数据在系统中流动和处理的情况，具有直观、形象、容易理解的优点。

数据流图的基本图形符号：
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多个数据流间的关系：

环境图（顶层数据流图）： 仅包括一个数据处理过程，也就是要开发的目标系统，也称为零层数据流图

环境图的作用是确定系统在其环境中的位置，通过确定系统的输入和输出与外部实体的关系确定其边界
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数据流图的分层： 一些较复杂的实际问题中，数据流图中出现十几个甚至几十个加工的数据流图不直观，不易理解，分层的数据流图按照系统的层次结构进行分解，能清楚的表达整个系统，也易理解

分层数据流图基本规则：自外向内、自顶向下、逐层细化，完善求精；上层为父图，下层为子图

各层数据流图之间应“保持平衡”，即父图有多少个输入输出，子图也要有同样多的输入数据流和输出数据流，才能符合子图细化的实际情况
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（加工规格说明详见下文）

数据流图基本步骤：

识别外部实体与输入输出数据流
画出环境图（顶层数据流图）
画出一层数据流图
画出二层数据流图

eg：以银行储蓄系统为例

银行储蓄系统的业务流程：
储户填写的存款单或取款单由业务员键入系统，如果是存款则系统记录存款人姓名、住址（或电话号码）、身份证号码、存款类型、存款日期、到期日期、利率、密码（可选）等信息，并印出存单给储户；如果是取款而且开户时留有密码，则系统首先核对储户密码，若密码正确或存款时未留密码，则系统计算利息并印出利息清单给储户
要求画出分层的数据流图，并细化到2层数据流图

1）识别外部实体及输入输出数据流

根据题意确定

银行储蓄系统的外部实体有：储户、业务员
数据输入：储户密码、业务员事务（存款单或取款单）
数据输出：存款单、利息清单

2）画出环境图（顶层数据流图）

根据外部实体与输入输出数据流画出系统环境图
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【为区分开输入源与输出源，可将储户这个外部实体分开画，实质表示仍然为同一个实体】

3）画出一层数据流图
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4）画出二层数据流图

对一层数据流图的每个加工进行进一步分解
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数据流图注意事项：

命名：数据流除了流向数据存储或从数据存储流出的数据不必命名外，每个数据流必须要有合适的命名，数据流的名字代表整个数据流的内容，而不仅仅是它的某些成分，不使用缺乏具体含义的名字，如“数据”、“信息”等。加工名也应反映整个处理的功能，不使用“处理”、“操作”这些笼统的词
只画数据流不画控制流：数据流图反映系统“做什么”，不反映“如何做”，因此只表示数据的传递加工关系，不做详细的功能描述
一般不画物质流：数据流反映能用计算机处理的数据，并不是实物，因此对目标系统的数据流图上一般不要画物流，如机票预订系统中，人民币也在流动，但并未画出，因为交款是“人工”行为
每个加工至少有一个输入数据流和一个输出数据流，反映出此加工数据的来源与加工的结果
编号：如果一张数据流图中的某个加工分解成另一张数据流图时，则上层图为父图，直接下层图为子图，应均进行编号。如
各层数据流图之间应“保持平衡”，即父图有多少个输入输出，子图也要有同样多的输入数据流和输出数据流，才能符合子图细化的实际情况【有的图需要根据数据字典查看，是否父图的输入流由子图的多个输入流组成】

数据建模（E-R实体-关系图）

在结构化分析方法中，使用实体—关系建模技术来建立数据模型。这种技术是在较高的抽象层次（概念层）上对数据库结构进行建模的流行技术。实体—关系模型表示为可视化的实体—关系图，也称为ER图。

ER图中仅包含3种相互关联的元素：数据对象（实体）、描述数据对象的属性及数据对象彼此间相互连接的关系

eg：
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（此部分相当于数据库原理中的概念模型，此处不做重点阐述）

行为建模（状态图）

需求分析过程中应建立起软件的行为模型。状态转换图（简称状态图）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
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【详细后续更新……】

数据字典

概念： 数据字典以词条方式定义在数据模型、功能模型和行为模型中出现的数据对象及控制信息的特性，给出它们的准确定义，包括数据流、加工、数据文件、数据元素，以及数据源点、数据汇点等。因此，数据字典成为把3种分析模型黏合在一起的“黏合剂”，是分析模型的“核心”

数据字典主要包含词条描述、数据结构描述

词条描述：对于在数据流图中每一个被命名的图形元素均加以定义，如

数据流词条
①数据流名：要求与数据流图中该图形元素的名字一致。
②简述：简要介绍它产生的原因和结果。
③组成：数据流的数据结构。
④来源：数据流来自哪个加工或作为哪个数据源的外部实体。
⑤去向：数据流流向哪个加工或作为哪个数据汇点的外部实体。
⑥流通量：单位时间数据的流通量。 ⑦峰值：流通量的极限值。

数据元素词条：数据流图中的每个数据结构都是由数据元素构成的，数据元素是数据处理中最小的、不可再分的单位，它直接反映事物的某一特征。
①类型：数据元素分为数字型与文字型。数字型又分为离散值和连续值，文字的类型用编码类型和长度区分。
②取值范围：离散值的取值或是枚举的（如3，17，21），或是介于上下界的一组数（如2…100）；连续值一般是有取值范围的实数集（如0.0…100.0）。对于文字型，文字的取值需加以定义。
③ 相关的数据元素及数据结构

数据存储文件词条：数据存储文件是数据保存的地方。一个数据存储文件词条应有以下几项内容。
① 文件名：要求与数据流图中该图形元素的名字一致。
② 简述：简要介绍存放的是什么数据。
③ 组成：文件的数据结构。
④ 输入：从哪些加工获取数据。
⑤ 输出：由哪些加工使用数据。
⑥ 存取方式：分为顺序、直接、关键码等不同存取方式。
⑦ 存取频率：单位时间的存取次数。

数据结构描述：通过定义式或Warnier图等方式描述数据结构

1）定义式：类似描述高级语言结构的巴科斯-诺尔范式（BNF）

定义是可用符号列举：
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2）Warnier图：用树形结构来描绘数据结构