軟件工程導(dǎo)論——第三章——需求分析

文章目錄

• 軟件工程導(dǎo)論——第三章——需求分析
• • 1、需求分析的相關(guān)概念
  • • （1）定義：
    • （2）必要性：
    • （3）準(zhǔn)則：
  • 2、需求分析的任務(wù)
  • • 1、確定系統(tǒng)的綜合要求
    • 2、分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求
    • 3、導(dǎo)出系統(tǒng)的邏輯模型
    • 4、修正系統(tǒng)開發(fā)計(jì)劃
  • 3、與用戶溝通獲取需求的方法
  • • （1）訪談
    • （2）面向數(shù)據(jù)流自頂向下求精
    • （3）簡(jiǎn)易的應(yīng)用規(guī)格說明技術(shù)
    • （4）快速建立軟件
  • 4、分析建模與規(guī)格說明
  • • 1、分析建模
    • 2、軟件需求規(guī)格說明
  • 5、實(shí)體-聯(lián)系圖
  • • 1、數(shù)據(jù)模型 的定義
    • 2、數(shù)據(jù)模型的構(gòu)成
    • • （1）數(shù)據(jù)對(duì)象
      • （2）屬性
      • （3）聯(lián)系
    • 3、實(shí)體——聯(lián)系圖的符號(hào)
  • 6、數(shù)據(jù)規(guī)范化
  • • 1、必要性：
    • 2、范式特點(diǎn)：
    • 3、各范式的定義：
  • 7、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖
  • • 1、定義
    • 2、狀態(tài)
    • 3、事件
    • 4、狀態(tài)圖的符號(hào)
  • 8、層次方框圖
  • 9、驗(yàn)證軟件需求
  • • 1、驗(yàn)證軟件需求的正確性
    • 2、用于需求分析的軟件工具
  • 10、為什么要進(jìn)行需求分析？通常對(duì)軟件系統(tǒng)有哪些需求？

1、需求分析的相關(guān)概念

（1）定義：

需求分析是軟件定義時(shí)期的最后一個(gè)階段，它的基本任務(wù)是準(zhǔn)確地回答“系統(tǒng)必須做什么”這個(gè)問題，即對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)提出完整、準(zhǔn)確、清晰、具體的要求。在需求分析階段結(jié)束之前，系統(tǒng)分析員應(yīng)該寫出軟件需求規(guī)格說明書，以書面形式準(zhǔn)確地描述軟件需求。

（2）必要性：

為了開發(fā)出真正滿足用戶需求的軟件產(chǎn)品，首先必須要知道用戶的需求。對(duì)軟件需求的深入理解是軟件開發(fā)工作獲得成功的前提，不了人們把設(shè)計(jì)和編碼工作做的多么出色，不能真正滿足用戶需求的程序只會(huì)令用戶失望，給開發(fā)者帶來煩惱。

（3）準(zhǔn)則：

必須理解并描述問題的信息域，根據(jù)這條準(zhǔn)則應(yīng)該建立數(shù)據(jù)模型

必須定義軟件必須完成的功能，這條準(zhǔn)則要求建立功能模型

必須描述外部事件結(jié)果的軟件行為，這條準(zhǔn)則要求建立行為模型

必須對(duì)描述信息、功能和行為的模型進(jìn)行分析，用層次的方式展示細(xì)節(jié)。

2、需求分析的任務(wù)

1、確定系統(tǒng)的綜合要求

功能需求：功能需求指定系統(tǒng)必須提供的服務(wù)。通過需求分析應(yīng)該劃分出系統(tǒng)必須完成的所有功能。

性能需求：性能需求指定系統(tǒng)必須滿足的定時(shí)約束或容量約束，通常包括速度（響應(yīng)時(shí)間）、信息量速率、主存儲(chǔ)量、磁盤容量、安全性等方面的需求

可靠性和可用性需求：可靠性需求定量地指定系統(tǒng)的可靠性；可用性欲可靠性密切相關(guān)，它量化了用戶可以使用系統(tǒng)的程度。

出錯(cuò)處理需求：出錯(cuò)處理需求說明系統(tǒng)對(duì)環(huán)境錯(cuò)誤應(yīng)該怎樣響應(yīng)。在某些情況下，“出錯(cuò)處理”指的是當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)他自己犯下一個(gè)錯(cuò)誤時(shí)所采取的行動(dòng)。總之，對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)本身錯(cuò)誤的檢測(cè)應(yīng)該僅限于系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，而且要你管管盡可能少。

接口需求：接口需求描述應(yīng)用系統(tǒng)與他的環(huán)境通信的格式。常見的接口需求有：用戶接口需求，硬件接口需求，軟件接口需求，通信接口需求

約束：設(shè)計(jì)約束和實(shí)現(xiàn)約束描述在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該遵守的限制條件。常見的約束有：精度；工具和語言約束；設(shè)計(jì)約束；應(yīng)該使用的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該使用的硬件平臺(tái)

逆向需求：逆向需求通常說明軟件系統(tǒng)不應(yīng)該做什么。理論上有無數(shù)個(gè)逆向需求，應(yīng)該選取能澄清真實(shí)需求且可消除發(fā)生誤解的逆向需求。

將來可能提出的需求：目的是在設(shè)計(jì)過程中對(duì)系統(tǒng)將來可能的擴(kuò)展和修改預(yù)先做好準(zhǔn)備，以便一旦確定需要時(shí)能比較容易進(jìn)行這種擴(kuò)充和修改

2、分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求

（1）意義：任何一個(gè)軟件系統(tǒng)本質(zhì)上都是信息處理系統(tǒng)，系統(tǒng)必須處理的信息和系統(tǒng)應(yīng)該產(chǎn)生的信息在很大程度上決定了系統(tǒng)的面貌。因此，必須分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求，這是軟件需求分析的一個(gè)重要任務(wù)。

（2）工具：分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求通常采用建立數(shù)據(jù)模型的方法。復(fù)雜的數(shù)據(jù)由許多基本的數(shù)據(jù)元素組成，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系。利用數(shù)據(jù)字典可以全面準(zhǔn)確的定義數(shù)據(jù)，但是數(shù)據(jù)字典的缺點(diǎn)是不夠直觀形象，

（3）規(guī)范：軟件系統(tǒng)經(jīng)常使用各種長(zhǎng)期保存的信息，為了減少數(shù)據(jù)冗余，避免出現(xiàn)插入異常和刪除異常，簡(jiǎn)化修改數(shù)據(jù)的過程，通常需要把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)范化。

3、導(dǎo)出系統(tǒng)的邏輯模型

4、修正系統(tǒng)開發(fā)計(jì)劃

3、與用戶溝通獲取需求的方法

（1）訪談

基本形式：

• 正式訪談：系統(tǒng)分析員將提出事先準(zhǔn)備好的具體問題
• 非正式訪談：分析員將提出一些用戶可以自由回答的開放性問題，鼓勵(lì)被訪問任意說出自己的想法

技術(shù)方法：

• 調(diào)查表技術(shù)
• 情景分析技術(shù)：
  • 概念：
    • 情景分析是對(duì)用戶將來使用目標(biāo)系統(tǒng)解決某個(gè)問題的方法和結(jié)果進(jìn)行分析。系統(tǒng)分析員利用情景分析技術(shù)，往往能夠獲取用戶的具體需求
  • 作用：
    • 第一，能在某種程度上演示目標(biāo)系統(tǒng)的行為，從而便于用戶理解，還可能進(jìn)一步揭示出一些分析員目前還不知道的需求
    • 第二，使用這種技術(shù)能保證用戶在需求分析過程中始終扮演一個(gè)積極主動(dòng)的角色。

（2）面向數(shù)據(jù)流自頂向下求精

定義：
結(jié)構(gòu)化分析方法是面向數(shù)據(jù)流自頂向下逐步求精進(jìn)行需求分析的方法。通過可行性研究已經(jīng)得出了目標(biāo)系統(tǒng)的高層數(shù)據(jù)流圖，需求分析的目標(biāo)之一就是把數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)定義到元素級(jí)。

（3）簡(jiǎn)易的應(yīng)用規(guī)格說明技術(shù)

（1）定義：簡(jiǎn)易的應(yīng)用規(guī)格說明技術(shù)是一種面向團(tuán)隊(duì)的需求收集法。這種方法提倡用戶與開發(fā)者密切合作，共同標(biāo)識(shí)問題，提出解決方案要素，商討不同解決方案并指定基本需求。是信息系統(tǒng)領(lǐng)域使用的主流技術(shù)。

（2）優(yōu)點(diǎn)：

• 開發(fā)者與用戶不分彼此，齊心協(xié)力，密切合作
• 即時(shí)討論并求精，有能導(dǎo)出規(guī)格說明的具體步驟。

（4）快速建立軟件

（1）定義：快速原型是快速建立起來的旨在演示目標(biāo)系統(tǒng)主要功能的可運(yùn)行的程序。構(gòu)建原型的要點(diǎn)是，它應(yīng)該實(shí)現(xiàn)用戶看得見的功能，省略目標(biāo)系統(tǒng)的隱含功能。快速建立軟件原型是最準(zhǔn)確、最有效、最強(qiáng)大的需求分析技術(shù)。

（2）特性：

快速
快速原型的目的是盡快向用戶提供一個(gè)可在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的目標(biāo)系統(tǒng)的模型，以便使用戶和開發(fā)者在目標(biāo)系統(tǒng)應(yīng)該做什么，這個(gè)問題上盡可能快速的達(dá)成共識(shí)。因此，原型的某些缺陷是可以忽略的，只要這些缺陷不嚴(yán)重的損害原型的功能，不會(huì)使用戶對(duì)產(chǎn)品的行為產(chǎn)生誤解，就不必管他們。

容易修改：
如果原型的第一版不是用戶所需要的，就必須根據(jù)用戶的意見迅速的修改它，構(gòu)建出原型的第二版，以更好地滿足用戶需求，在實(shí)際開發(fā)軟件產(chǎn)品時(shí)，原型的“修改試用反饋”過程可能重復(fù)多變，如果修改耗時(shí)過多，勢(shì)必會(huì)厭惡軟件開發(fā)時(shí)間

（3）使用的方法和工具

• 第四代技術(shù)
• 柯重陽的軟件構(gòu)件
• 形式化規(guī)格說明和原型環(huán)境

4、分析建模與規(guī)格說明

1、分析建模

（1）模型：模型是為了理解事物而對(duì)事物做出的一種抽象，是對(duì)事物的一種無歧義的書面描述。模型由一組圖形符號(hào)和組織這些符號(hào)的規(guī)則組成。

（2）建模過程：
結(jié)構(gòu)化分析實(shí)質(zhì)上是一種創(chuàng)建模型的活動(dòng)。為了開發(fā)出復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，系統(tǒng)分析員應(yīng)該從不同角度抽象目標(biāo)系統(tǒng)的特性，使用精確的表示方法構(gòu)造系統(tǒng)的模型，驗(yàn)證模型是否滿足用戶對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的需求，并在設(shè)計(jì)過程中逐漸把實(shí)現(xiàn)有關(guān)的細(xì)節(jié)加進(jìn)模型中，直到最終用程序?qū)崿F(xiàn)模型

2、軟件需求規(guī)格說明

軟件需求規(guī)格說明書是需求分析階段得出的最主要的文檔。通常用自然語言完整、準(zhǔn)確、具體地描述系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求、功能需求、性能需求、可靠性和可用性要求、出錯(cuò)處理需求、接口需求、約束、逆向需求以及將來可能提出的要求。自然語言的規(guī)格說明具有很容易書寫、容易理解的優(yōu)點(diǎn)。

5、實(shí)體-聯(lián)系圖

1、數(shù)據(jù)模型 的定義

為了把用戶的數(shù)據(jù)要求清楚、準(zhǔn)確地描述出來，通常建立一個(gè)概念性的數(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，而且與在軟件系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方法無關(guān)。

2、數(shù)據(jù)模型的構(gòu)成

數(shù)據(jù)模型中包含3種相互關(guān)聯(lián)的信息：數(shù)據(jù)對(duì)象、數(shù)據(jù)對(duì)象的屬性及數(shù)據(jù)對(duì)象彼此間相互關(guān)聯(lián)的關(guān)系

（1）數(shù)據(jù)對(duì)象

定義：
數(shù)據(jù)對(duì)象是對(duì)軟件必須理解的復(fù)合信息的抽象。復(fù)合信息是指具有一系列不同性質(zhì)或?qū)傩缘氖挛?#xff0c;僅有單個(gè)值的事物不是數(shù)據(jù)對(duì)象。

特點(diǎn)：

• 可由一組屬性來定義的實(shí)體都可以被認(rèn)為是數(shù)據(jù)對(duì)象
• 數(shù)據(jù)對(duì)象彼此間是有關(guān)聯(lián)的。
• 數(shù)據(jù)對(duì)象只封裝了數(shù)據(jù)而沒有對(duì)施加于數(shù)據(jù)上的操作的引用，這也是數(shù)據(jù)對(duì)象與面向?qū)ο蠓缎椭械摹邦悺被颉皩?duì)象”的顯著區(qū)別

（2）屬性

屬性定義了數(shù)據(jù)對(duì)象的性質(zhì)。必須把一個(gè)或多個(gè)屬性定義為標(biāo)識(shí)符，即當(dāng)希望找到數(shù)據(jù)對(duì)象的一個(gè)實(shí)例時(shí)，用標(biāo)識(shí)符屬性作為“關(guān)鍵字”。應(yīng)該根據(jù)對(duì)所要解決的問題的理解，來確定特定數(shù)據(jù)對(duì)象的一組合適的屬性。

（3）聯(lián)系

數(shù)據(jù)對(duì)象彼此之間相互連接的方式稱為聯(lián)系，也稱為關(guān)系。聯(lián)系也可能有屬性。聯(lián)系可分為以下三種類型：

一對(duì)一聯(lián)系（1:1）

一對(duì)多聯(lián)系（1：N）

多對(duì)多聯(lián)系（M：N）

3、實(shí)體——聯(lián)系圖的符號(hào)

使用實(shí)體聯(lián)系圖來建立數(shù)據(jù)模型。可以把實(shí)體─聯(lián)系圖簡(jiǎn)稱為E—R圖，把用E—R圖描繪的數(shù)據(jù)模型稱為E—R模型。

E—R圖中包含了實(shí)體（數(shù)據(jù)對(duì)象)、關(guān)系和屬性3種基本成分，通常用矩形框代表實(shí)體，用連接相關(guān)實(shí)體的菱形框表示關(guān)系，用橢圓形或圓角矩形表示實(shí)體(或關(guān)系）的屬性，并用直線把實(shí)體（或關(guān)系）與其屬性連接起來。

6、數(shù)據(jù)規(guī)范化

1、必要性：

軟件系統(tǒng)與經(jīng)常使用各種長(zhǎng)期保存的信息，這些信息通常以一定方式組織并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫或文件中，為減少數(shù)據(jù)冗余，避免出現(xiàn)插入異常或刪除異常，簡(jiǎn)化修改數(shù)據(jù)的過程，通常需要把數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)范化。

2、范式特點(diǎn)：

①通常用“范式”定義消除數(shù)據(jù)冗余的程度。第一范式數(shù)據(jù)冗余程度最大，第五范式數(shù)據(jù)冗余程度最小。

②范式級(jí)別越高，存儲(chǔ)同樣數(shù)據(jù)就要分解成更多張表，“存儲(chǔ)自身”的過程也就越復(fù)雜。

③隨著范式級(jí)別的提高，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)與基于問題域的結(jié)構(gòu)間的匹配程度也隨之下降，故在需求變化時(shí)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性較差。

④范式級(jí)別提高則需要訪問的表增多，因此性能將下降。一般選用第三范式都比較恰當(dāng)

3、各范式的定義：

①第一范式每個(gè)屬性值都必須是原子值，即僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單值而不含內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

②第二范式滿足第一范式條件，而且每個(gè)非關(guān)鍵字屬性都由整個(gè)關(guān)鍵字決定。

③第三范式符合第二范式的條件，每個(gè)非關(guān)鍵字屬性都僅由關(guān)鍵字決定，而且一個(gè)非關(guān)鍵字屬性不能僅僅是對(duì)另一個(gè)非關(guān)鍵字屬性的進(jìn)一步描述，即一個(gè)非關(guān)鍵字屬性值不依賴于另一個(gè)非關(guān)鍵字屬性值。

7、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

1、定義

狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（狀態(tài)圖）通過描繪系統(tǒng)的狀態(tài)及引起系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時(shí)間，來表示系統(tǒng)的行為，狀態(tài)圖還提供了行為建模機(jī)制，指明了作為特定事件的結(jié)果系統(tǒng)將做哪些動(dòng)作。

2、狀態(tài)

（1）定義:

? 狀態(tài)是任何可以被觀察到的系統(tǒng)行為模式，一個(gè)狀態(tài)代表系統(tǒng)的一種行為模式。狀態(tài)規(guī)定了系統(tǒng)對(duì)事件的響應(yīng)方式。系統(tǒng)對(duì)事件的響應(yīng)，既可以是做一個(gè)（或做一系列）動(dòng)作，也可以是僅僅改變系統(tǒng)本身的狀態(tài)，還可以是既改變狀態(tài)又做動(dòng)作。

（2）分類：

狀態(tài)主要有：初態(tài)（初始狀態(tài)）、終態(tài)（最終狀態(tài)）和中間狀態(tài)。在一張狀態(tài)圖中只能有一個(gè)初態(tài)，而終態(tài)可以有0個(gè)或多個(gè)。

（3）表示：

狀態(tài)圖既可以表示系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)行過程，也可以表示系統(tǒng)單程生命周期。

• 描繪循環(huán)運(yùn)行過程：通常并不關(guān)心循環(huán)是怎么啟動(dòng)的
• 描繪單程生命周期：需要標(biāo)明初始狀態(tài)和最終狀態(tài)。

3、事件

事件是在某個(gè)特定時(shí)刻發(fā)生的事情，它是對(duì)引起系統(tǒng)做動(dòng)作或(和)從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)的外界事件的抽象。簡(jiǎn)而言之，事件就是引起系統(tǒng)做動(dòng)作或轉(zhuǎn)換狀態(tài)的控制信息。

4、狀態(tài)圖的符號(hào)

（1）符號(hào)的表示方法

• 初態(tài)：用實(shí)心圓表示
• 終態(tài)：用一對(duì)同心圓（內(nèi)圓為實(shí)心圓）表示
• 中間狀態(tài)：用圓角矩形表示，可以用兩條水平橫線把它分為上中下三個(gè)部分。上面部分為狀態(tài)的名稱，這部分是必須有的；中間部分阿偉狀態(tài)變量的名字和值，下面部分是活動(dòng)表。

8、層次方框圖

（1）定義：

層次方框圖用樹形結(jié)構(gòu)的一系列多層次的矩形描繪數(shù)據(jù)的層次結(jié)構(gòu)，樹形結(jié)構(gòu)的頂層是一個(gè)單獨(dú)的矩形框，它代表完整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，下面的各層矩形框代表這個(gè)數(shù)據(jù)的子集，最底層的各個(gè)框代表組成這個(gè)數(shù)據(jù)的實(shí)際數(shù)據(jù)元素。

（2）特點(diǎn)：

隨著結(jié)構(gòu)的精細(xì)化，層次方框圖對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也描繪得越來越詳細(xì)，這種模式非常適合需求分析階段的需要。系統(tǒng)分析員從頂層信息的分類開始，沿圖中每條路徑反復(fù)細(xì)化，直到確定了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的全部細(xì)節(jié)為止。

9、驗(yàn)證軟件需求

1、驗(yàn)證軟件需求的正確性

（1）驗(yàn)證需求正確性的目的

需求分析階段的工作結(jié)果是開發(fā)軟件系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。為了提高軟件質(zhì)量，確保軟件開發(fā)成功，降低軟件開發(fā)成本，一旦對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)提出一組要求之后，必須嚴(yán)格驗(yàn)證這些需求的正確性。

（2）進(jìn)行驗(yàn)證的四個(gè)方面

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互相矛盾。

完整性：需求必須是完整的，規(guī)格說明書應(yīng)該包含用戶需要的每一個(gè)功能或性能。

現(xiàn)實(shí)性：指定的需求應(yīng)該是現(xiàn)有的硬件技術(shù)和軟件技術(shù)基本上可以實(shí)現(xiàn)的

有效性：必須證明需求是正確有效的，確實(shí)能解決用戶面對(duì)的問題。

2、用于需求分析的軟件工具

(1）要求
為了更有效地保證軟件需求的正確性，特別是為了保證需求的一致性，需要有適當(dāng)?shù)能浖ぞ咧С中枨蠓治龉ぷ鳌＿@類軟件工具應(yīng)該滿足下列要求。
①必須有形式化的語法（或表)，因此可以用計(jì)算機(jī)自動(dòng)處理使用這種語法說明的內(nèi)容。

②使用這個(gè)軟件工具能夠?qū)С鲈敿?xì)的文檔。

③必須提供分析（測(cè)試）規(guī)格說明書的不一致性和冗余性的手段，并且應(yīng)該能夠產(chǎn)生一組報(bào)告指明對(duì)完整性分析的結(jié)果。

④使用這個(gè)軟件工具之后，應(yīng)該能夠改進(jìn)通信狀況。

10、為什么要進(jìn)行需求分析？通常對(duì)軟件系統(tǒng)有哪些需求？

需求分析的原因：

為了開發(fā)真正滿足用戶需求的軟件產(chǎn)品，需求分析是軟件開發(fā)工作獲得成功的前提條件，不能滿足用戶需求的程序只會(huì)令用戶失望，給開發(fā)者帶來煩惱。

對(duì)軟件系統(tǒng)的需求：

功能需求、性能需求、可靠性和可用性需求、出錯(cuò)處理、接口需求、約束、逆向需求、將來可能提出的要求。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的软件工程导论——第三章——需求分析的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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