SE05面向数据流的分析方法.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第五章 面向数据流的分析方法,软件工程,本章要点,数据流图与数据字典,实体关系图,基于数据流的分析方法,结构化分析方法,结构化开发方法,（,Structured Developing Method）,是现有的软件开发方法中最成熟，应用最广泛的方法，主要特点是快速，自然和方便。,结构化方法总的指导思想,自顶向下、逐步求精。它的基本原则是功能的分解与抽象。,结构化开发方法的组成,上世纪70年代初 结构化程序设计方法,SP,法,（,Structured,Program）,上世纪,70,年代中 结构化设计方法,SD,法,（,Structured Design,）,上世纪,70,年代末 结构化分析方法,SA,法（,Structured Analysis,）,SA，SD，SP,法相互衔接，形成了一整套开发方法。若将,SA，SD,法结合起来，又称为结构化分析与设计技术（,SADT,技术）。,结构化的分析模型,结构化分析方法,核心,数据字典：,描述软件工程项目的所有数据对象,中间层：,实体,-,关系图,、,数据流图,、,状态,-,变迁图,实体,-,关系图,描述数据对象之间的关系,数据流图,功能建模的基础,系统或子系统对数据实施的变换、变换的功能,提供信息分析的信息,状态,-,变迁图,行为建模的基础,系统的行为模式（称,“,状态,”,）以及状态变迁的方式,结构化分析方法,最外层,数据对象描述、加工规格说明,PSPEC,、,控制规格说明,CSPEC,数据对象,表示,实体,-,关系图,中每个数据对象的属性,加工规格说明,PSPEC,描述,数据流图,的每个功能。,控制规格说明,CSPEC,描述软件控制的附加信息,SA,概述,分解,：,对于一个复杂的系统，为了将复杂性降低到可以掌握的程度，可以把大问题分解成若干小问题，然后分别解决（如右图）。,一、,SA,法的基本思想,结构化分析方法的基本思想是,“,分解,”,和,“,抽象,”,。,抽象,：,分解可以分层进行，即先考虑问题最本质的属性，暂把细节略去,以后再逐层添加细节，直至涉及到最详细的内容，这种用最本质的属性表示一个系统的方法就是,“,抽象,”,。,1.1,1.2,1.3,x,2,1,3,2.1,2.2,2.3,1.1,1.3,SA,概述,1.建立当前系统的,“,具体模型,”,。,三、,SA,法的描述方法,1.分层的数据流图,2.数据词典,3.描述加工逻辑的结构化语言、判定表及判定树,二、,SA,法的步骤,4,、为了对目标系统做完整的描述，还需要考虑人机界面和其他一些问题。,3.建立目标系统的逻辑模型。,2.抽象出当前系统的逻辑模型。,DFD,的例子,加工名,编号,加工名,编号,文件名,文件名,顾客,出版社,验证,订单,汇总,订单,订单,出版社,订单,图书目录文件,顾客档案,待处理订单文件,正确,订单,一批,订单,出版社档案文件,订货存根文件,图书预定系统（顶层,DFD,图）,顾客,出版社,验证,订单,汇总,订单,订单,出版社,订单,图书目录文件,顾客档案,待处理订单文件,正确,订单,一批,订单,出版社档案文件,订货存根文件,画图步骤：1.确定外部实体及输入、输出数据流。,2.确定分解顶层的加工。,3.确定使用的文件。,4.用数据流将各部分连接起来，形成,数据封闭,。,注意,：标注各加工框及数据流名称。,数据流图,数据流图,（,Data Flow Diagram，DFD,）,是描述系统中,数据流程的图形工具,，它标识了一个系统的逻辑输入和逻辑输出，以及把逻辑输入转换为逻辑输出所需的加工处理。,数据存储,数据源点,或终点,加 工,加工名,数据流,数据流名,文件名,实体名,箭 头,圆或椭圆,单或,双杠,矩形框,还有一些辅助的图例,:,一、数据流图的图符,四种基本图形符号：,T,A,B,*,C,T,A,B,*,C,T,A,B,+,C,T,A,B,+,C,T,A,B,C,+,T,A,B,C,+,*,与,+,或,互斥,+,画分层,DFD,的方法,“,先,全局,后局部，先,整体,后细节，先抽象后具体,”,通常可将这种分层的,DFD,图，分为顶层、中间层、底层。,具体步骤：,1.先确定系统范围，画出顶层的,DFD,图。,2.逐层分解顶层,DFD,图，获得若干中间层,DFD,图。,3.画出底层的,DFD,图。,顶层图说明了系统的边界，即系统的输入和输出数据流，顶层图只有一张。底层图由一些不能再分解的加工组成，这些加工都已足够简单，称为,基本加工,。在顶层和底层之间的是中间层。中间层的数据流图描述了某个加工的分解，而它的组成部分又要进一步分解。,画各层,DFD,图时，,“,由外向内,”,。,分层,DFD,的实例,X,1,3,2,1.1,1.2,1.4,1.3,2.1,2.2,1.1.1,1.1.2,2.1.3,2.1.2,2.1.1,2.2.2,2.2.3,2.2.1,顶层,中 间 层,底 层,先全局后局部,先整体后细节,先抽象后具体,.,0图,1图,2图,1.1图,2.1图,2.2图,医院病房监护系统,经过初步的需求分析，得到系统功能要求：,1,、监视病员的病症（血压、体温、脉搏等）。,2,、定时更新病历。,3,、病员出现异常情况时报警。,4,、随机地产生某一病员的病情报告。,产生,病情报告,监视病情,更新病历,医院病房监护系统,系统功能要求：,1,、监视病员的病症（血压、体温、脉搏等）,2,、定时更新病历,3,、病员出现异常情况时报警。,4,、随机地产生某一病员的病情报告。,顶层：,病员,护士,护士,病员监,护系统,病员,日志,病症信号,要求报告,病症,报告,报警,第一层,DFD,病员,护士,护士,中央监视,病员,日志,病症信号,要求报告,病症,报告,报警,局部监视,生成报告,病员极限,更新日志,病员数据,格式化,病员数据,生理信号,极限值,1,3,2,4,日志数据,日志数据,第二层：加工,“,中央监视,”,分解,计算超过,极限值否,病员,数据,超过,极限值,报警,开解信号,产生,报警信息,病员极限,格式化,病员数据,体温,血压、体温脉搏,生理信号,极限值,时间,脉搏,血压,日期,时钟,格式化,病员数据,3.1,3.2,3.3,3.4,医院病房监护系统分层,DFD,图,计算超过,极限值否,病员,数据,超过,极限值,报警,开解信号,产生,报警信息,病员极限,格式化,病员数据,体温,血压、体温、,脉搏,生理信号,极限值,时间,脉搏,血压,日期,时钟,格式化,病员数据,3.1,3.2,3.3,3.4,第二层：加工,“,中央监视,”,分解,第一层,格式化,病员数据,生理信号,极限值,病员,护士,护士,中央监视,病员,日志,病症信号,要求报告,病症,报告,报警,局部监视,生成报告,病员极限,更新日志,病员数据,1,3,2,4,日志数据,实例：教材购销系统的数据流图,学生,开购书,证明,购书,证明,开购书,发票,发 票,收书费,领书单,发书,学生,人工销售教材的系统流程图,实例：教材购销系统的数据流图,学,生,教材,购,销,系统,购书单,领书单,缺书单,进书通知,进书通知,保,管员,1,销售,购书单,领书单,学,生,缺书单,进书通知,2,采购,保,管员,第,1,层,第,2,层,教材存量表,F1,缺书登记表,F2,外部实体,外部实体,实例：教材购销系统的数据流图,教材销售子系统,无效书单,购书单,1.3,登记并开,领书单,1.2,开发票,1.1,审查,有效性,1.4,登记,缺书,1.5,补售,教材,采,购,学,生,学,生,进书通知,有效书单,发票,领书单,暂缺书单,1,销售,购书单,领书单,缺书单,进书通知,2,采购,进书通知,缺书登记表,教材存量表,学,生,保,管员,第,2,层,补售,书单,第,3,层,教材存量表,F1,缺书登记表,F2,F1,书号,单价,数量,各班用书表,F3,售书登记表,F4,外部,项,实例：教材购销系统的数据流图,1,销售,购书单,领书单,缺书单,进书通知,2,采购,进书通知,缺书登记表,教材存量表,学,生,保,管员,采购,子系统,第,2,层,第,3,层,缺书单,2.3,修改教材库,存和待,购量,销,售,进书通知,进书通知,2.1,按书号汇,总缺书,2.2,按出版社统,计缺书,保,管员,教材存量表,F1,待购教材表,F5,教材一览表,F6,缺书登记表,F2,分层数据流图的优点,便于实现,采用,逐步细化,的扩展方法，可避免一次引入过多的细节，有利于控制问题的复杂度。,直观,一目了然,便于使用,用一组图代替一张总图，方便用户及软件开发人员阅读。,数据流程图的绘制方法,（1）由外向内，先外部后内部，先粗后细；,（2）由顶向下，先父图后子图；,（3）由左向右，从输入到处理到输出；,（4）由主到次，先处理一般情况，再处理特例、出错等特殊情况；,（5）合理命名，唯一标识，反映层次，例如,P5,表示第5个子系统的处理逻辑；,P3.5,表示第一层第3个处理中对应的第二层第5个处理逻辑；,（6）父子图平衡（一致），下面将详细介绍；,（7）以层次不超过4，每层处理不超过7为宜，最终画到功能模块处理逻辑和数据库设计；,（8）尽量避免数据流的线条交叉。,画分层,DFD,图的基本原则,数据守恒与数据流封闭原则,所谓,数据守恒,是指加工的输入/输出数据流是否匹配，即每一个加工既有输入数据流又有输出数据流。或者说一个加工至少有一个输入数据流，一个输出数据流。,数据封闭,是对整个系统而言。,加工分解的原则,自然性,：概念上合理、清晰；,均匀性,：理想的分解是将一个问题分解成大小均匀的几个部分；,分解度,：一般每一个加工每次分解最多不要超过个子加工，分解应分解到基本加工为止。,每一个加工每次可分为,2-4个子,加工，最多不得超过7个。,画分层,DFD,图的基本原则,子图与父图的,“,平衡,”,数据、功能完备性,父图中某个加工的输入输出数据流应该同相应的子图的输入输出相同(相对应），分层数据流图的这种特点称为子图与父图,“,平衡,”,。,发票,1.3,开领书单,领书单,(,a),父图,1.3.1,学生,领书单,1.3.2,1.3.3,教材,(,b,),子图,画分层,DFD,图的基本原则,遵守加工编号规则,顶层加工不编号。第二层的加工编号为1,2,3,n,号。第三层编号为1.1,1.2,1.3,n.1,n.2,等，依此类推。,区分局部文件和局部外部项,采购,子系统,缺书单,2.3,修改教材库,存和待,购量,销,售,进书通知,进书通知,2.1,按书号汇,总缺书,2.2,按出版社统,计缺书,保,管员,教材存量表,F1,待购教材表,F5,教材一览表,F6,缺书登记表,F2,局部,外部项,局部,文件,分层,DFD,的改进,DFD,图必须经过,反复修改,，才能获得最终的目标系统的逻辑模型（目标系统的,DFD,图）。可从以下方面考虑,DFD,图的,改进,：,1.检查数据流的正确性,数据守恒,子图、父图的平衡,文件使用是否合理。特别注意输入,/,出文件的数据流。,2.改进,DFD,图的易理解性,简化加工之间的联系（加工间的数据流越少，独立性越强，易理解性越好）。,改进分解的均匀性。,适当命名（各成分名称无二义性，准确、具体）。,数据字典,（,Data Dictionary,DD,）,内容提示,数据字典的内容,定义数据的方法,数据字典的用途,数据字典的实现,数据字典,数据字典是数据流图中所有元素定义的集合,。是在数据流程图的基础上，进一步定义和描述数据流处理过程，外部实体及数据存储（数据库）的详细逻辑内容的工具。数据流程图加上数据字典就是一套完整的逻辑设计。,数据字典的,作用,在软件分析和设计过程中为人们,提供有关数据的描述信息,。,通常，我们把数据字典和数据流图结合使用。它们共同构成了系统的逻辑模型：,没有数据字典，数据流图就不严格；,没有数据流图的数据字典难以发挥其作用。,数据字典的内容,数据字典对数据流图中出现的,所有元素,给出定义,数据流的名称，由哪些数据项组成（数据项是数据的最小组成单位，不可再分），数据流的来源与去处，流通量（产生频率：多长时间传送多少次）及高峰流通量。,数据存储（数据库）的名称与结构，流入与流出的数据流名称；,处理逻辑的名称、编号、主要功能，流入与流出的数据流名称；,数据项的名称、编号、类型、长度、取值范围,外部实体名称，,流入与流出的数据流名称,数据字典的内容,数据字典的每一个词条一般包含下列具体内容：,一般信息,名字、描述等；,定义,数据类型、长度、结构等；,使用特点,值的范围、使用频率、使用方式等；,控制信息,来源、用户、调用程序、权限等；,分组信息,所在位置、从属结构等。,数据字典与数据流图密切配合，能清楚、无二义性地表达数据处理的要求,数据字典定义的符号,符号,含 义,例 子,=,被定义为,+,与,x=a+b,，,则表示,x,由,a,和,b,组成,x=a,b,，,则表示,x,由,a,或由,b,组成,或,重复,x=a,，,则表示,x,由,0,个,或多个,a,组成,(),可选,表示在两个,*,之间的内容为词条的注释,m n,重复,x=3a8,，,则表示,x,中至少出现3次,a,最多出现8次,*,*,注释符,x=(a),，,则表示,a,在,x,中出现,也可不出现,数据流名：发票,说明：用作学生已付书款的依据,数据流来源：来自加工,“,审查并开发票,”,数据流去向：流向加工,“,开领书单,”,。,数据流组成：学号+姓名+书号+单价总价+书费合计,数据字典举例数据流词条,数据流名：,说明：简要介绍作用即它产生的原因和结果。,数据流来源：即该数据流来自何方。,数据流去向：去向何处。,数据流组成：数据结构。,每个数据量流通量：数据量、流通量。,审查并,开发票,发票,购书单,数据字典举例数据项,数据项名:,类型:数字（离散值、连续值），文字（编码类型）,长度:,取值范围:,相关的数据元素及数据结构,数据项名：年级,别名：,取值及含义：,F,一年级，,M,二年级，,J,三年级，,S,四年级,备注：,F、M、J、S,可用1、2、3、4代替,数据字典举例数据文件,数据文件名：,简述：存放的是什么数据。,输入数据:,输出数据:,数据文件组成:数据结构。,存储方式:顺序，直接，关键码。,存取频率:,数据文件名：各班学生用表,别名：,组成：系编号+专业和班编号+年级+书号,组织：按系、专业和班编号从小到大排列,备注：,数据字典举例加工逻辑,加工名:,加工编号:反映该加工的层次,简要描述:加工逻辑及功能简述,输入数据流:,取值范围:,相关的数据元素及数据结构,1.3,审查并,开发票,学,生,发票,购书单,各班学生用书表,教材存量表,数据字典举例外部实体,名称：外部实体名,简要描述:什么外部实体,有关数据流:,数目:,1,销售,购书单,领书单,缺书单,进书通知,2,采购,进书通知,缺书登记表,教材存量表,学,生,保,管,员,数据字典的实现,人工方法,将每一字典中的词条写在一张卡片上，由专人管理和维护,自动方法,利用,“,字典管理程序,”,在计算机中对字典进行管理和维护。,加工说明(,Process Specification,),加工说明,：对,DFD,中每个加工给予说明。它是从系统功能的角度对,DFD,作出了注解，与,DD,一样是,DFD,必不可缺少的辅助资料。,加工说明,加工说明组成,输入,数据,加工,逻辑,输出,数据,加工说明,描述工具,结构化,语言,判定,表,判定,树,描述把输入数据流变 换为输出数据流的加工过程，是加工说明的主体。,加工说明,-学生购买教材的,逻辑模型,审查并,开发票,学,生,发票,购书单,各班学生用书表,教材存量表,无效书单,开领,书单,领书单,学,生,加工说明,自然语言+结构化形式,结构化语言,选,择,结,构,如果,If,如果,则,否则,情况,1,情况,n,If,then,Otherwise,case,1,case,n,循,环,结,构,对,重复以下,直至,For,each ,Repeat,the following:,Until,加工说明,例1:请写出下列在,DFD,图中给出的,“,统计晚婚职工,”,的加工说明,Count Late,-Marriage,Employees,Late-Marriage,-Count Request,职工名册文件,Late-Marriage-List,=List-Count+Name-List,Name-List=Name,加工说明,Count Late-Marriage Employees Policy,For each Late-Marriage-Count request:,Repeat,the following;,Access the staffs-Record.,If,status is single,If,sex is male and Age is over 30 or,sex is female and Age is over 26,Write Name to Name-List.,Increment List-Count.,Until,there are no more Staff-Records.,Combine List-Count and Name-List.,Write Up Late-Marriage-List.,加工说明,-学生购买教材的,系统逻辑模型,审查并,开发票,学,生,发票,购书单,各班学生用书表,教材存量表,无效书单,开领,书单,领书单,学,生,例2:请为下列,DFD,中的,“,审查并开发票,”,加工点写加工说明,加工说明,把学生学号和姓名写到发票上,按购书单上学生的年级和系、专业与班号,检索,“,各班学生用书表,”,文件，获得该生当年的书单,对,购书单上的每一书号,如果,书单上无此书号,则,把书号写到出错通知单上,否则,按书号检索,“,教材存量表,”,文件，,从而获得该书的单价与库存量,如果,库存量 购书单的数量,则,将书号写到出错通知单上,否则,将书号、单价、数量、总价等项写入到发票上；,更新存书量，并写回,“,教材存量表,”,文件；,累计书费合计,把书费合计写到发票上,对,每张购书单,条件复杂嵌套层次多，则可理解性差,加工说明,分房,加工,婚龄,中级职称,晚婚,正常分房,优先分房,不分房,分房加工逻辑,判断表,采用表格的形式来表达,具复杂判断的加工逻辑,1、一般职工婚后5年可,参加分房,2、中级以上职称的职工婚后3年,可,参加分房,3、符合正常分房条件的职工，,若再符合晚婚条件可,优先分房,加工说明,分房,加工,婚龄,中级职称,晚婚,正常分房,优先分房,不分房,1,2,3,4,5,6,说 明,条,件,婚 龄,5年,3-5年,5年,3-5 年,3年,优先分房,非中,级职称,正常分房,正常分房,晚 婚,非晚婚,晚 婚,非晚婚,优先分房,不 分 房,实体,-,关系图,需求分析的重要任务是，对复杂的数据及数据关系进行分析、建模。,实体,关系图是数据模型的基础，它描述数据对象、属性及其关系。,本节主要内容,数据对象、属性与关系,实体-关系图,数据对象、属性与关系,数据对象,现实世界,具有不同特征和属性的,实体或事务的标识，计算机软件描述并处理的一组信息。如,事件、行为、角色、组织、地点、结构等。,数据对象只封装了数据，没有包含作用于这些数据上的操作。,数据对象由其属性刻画。,数据对象的属性,属性,用,“,标识符、符号串和值,”,标识，,描述数据对象的性质。包括：,(1)命名：标识数据对象,(2)描述：描述数据对象的性质,(3)引用：建立数据对象之间的联系,数据对象的属性是原子数据项，不包含内部数据结构。,数据对象的任何属性有且仅有一个属性值。,现实世界的实体具有许多属性，分析人员只能考虑与应用问题有关的属性。,数据对象描述,例：,汽车销售管理问题的数据对象描述表。,汽车属性：,制造商、型号、标识码、车体类型、颜色、买主,“汽车”的属性描述表,标识码,型号,制造商,车体类型,颜色,买主,数据对象、属性与关系,问题的数据对象与其它数据对象存在,各种形式的关联,。,数据模型研究，数据对象、数据对象的属性、数据对象之间的关系。,基于数据的对象、属性与关系构成应用问题数据模型的基本要素。,例：,汽车销售问题的数据对象、属性与关系,数据对象 数据对象 关系,制造商 汽车 生产,购车用户 汽车 购买,实体,关,系图,X,Y,一个,X,与一个,Y,相关联,一个,X,与一个或多个,Y,相关联,X,Y,一个,X,与零个或一个,Y,相关联,X,Y,一个,X,与零个,一个或多个,Y,相关联,X,Y,一个,X,与一个,Y,或,Z,相关联,X,Y,Z,一个,X,与一个,Y,与,Z,相关联,X,Y,Z,实体,关系图：,描述系统所有数据对象的组成和属性，描述数据对象之间关系的,图形语言。,实体关系图实例,实体关系图实例,部分,整体关系,实体关系图的实例,层次关系,创建实体,-,关系图的过程,(1),客户列出业务过程中的事物，它对应一组输入,/,输出数据实体，及生产,/,消费信息的外部实体,(2),系统分析员和客户逐个定义实体及实体间的连接,(3),根据实体间的连接标识实体,-,关系图,(4),确定实体,-,关系图的基数和形态,(5),重复（,2,）,-,（,4,）直至创建所有的实体,-,关系图,(6),描述实体属性,(7),复审实体,-,关系图,(8),重复（,1,）,-,（,7,）,完成数据建模,数据流图的实时系统扩充（自学）,行为模型,通过状态变迁图和控制规约表示。,本章小结,结构化分析是广泛使用的需求建模方法，数据建模和数据流建模为分析模型奠定基础。,本章介绍了数据流图、数据字典和实体,关系图的基本概念。,利用实体,-,关系图可以表示系统中全部重要的数据对象。,基于数据流图进行需求分析的过程为：创建数据流模型、创建控制流模型、针对原子级处理功能给出过程规格说明。,维持数据流图的层间,平衡,是保证需求模型一致性的一条重要规则。,本章小结,数据流图和控制流图是表示数据和控制迁移的基础。,利用这些模型创建软件功能模型，並提供功能划分机制。,用状态迁移图创建行为模型,用数据字典表示数据的内容。,加工规格说明和控制规格说明提供了更详细的附加说明。,结构化分析的原始符号是为数据处理设计的，通过扩充用于实时系统。,一组,CASE,工具支持用结构化分析方法创建模型的每一个元素，並保持一致性和正确性。,