《數(shù)據(jù)庫原理》PPT課件.ppt

第3章需求分析,主講人：陳云貴Tel：18750455919Email：370064596,第3章需求分析,3.1需求分析的任務(wù)3.2與用戶溝通獲取需求的方法3.3分析建模與規(guī)格說明3.4實(shí)體-聯(lián)系圖3.5數(shù)據(jù)規(guī)范化3.6狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖3.7其他圖形工具3.8驗(yàn)證軟件需求3.9小結(jié),需求工程的重要性,Standish-Group對350家公司的8000個(gè)軟件項(xiàng)目作過一次調(diào)查,其中，31%的項(xiàng)目的結(jié)局是被取消。引致這些項(xiàng)目失敗的原因是：13.1%不完整的產(chǎn)品要求；12.4%缺乏用戶的參與；10.6%缺少資源（人力、財(cái)力）；9.9%不現(xiàn)實(shí)的期望；9.3%高層領(lǐng)導(dǎo)支持不足；8.7%產(chǎn)品要求與指標(biāo)的改變；8.1%沒有訂計(jì)劃；7.5%不再需要該開發(fā)中的系統(tǒng)。其中，與產(chǎn)品需求有關(guān)的（1,2,4,和6項(xiàng)）占了44.1%。這些數(shù)據(jù)突出地顯示了軟件產(chǎn)品需求在軟件開發(fā)中的重要性。,需求分析的準(zhǔn)則,回答“系統(tǒng)必須做什么?”準(zhǔn)則(1)必須理解并描述問題的信息域，建立數(shù)據(jù)模型。(2)必須定義軟件應(yīng)完成的功能，建立功能模型。(3)必須描述作為外部事件結(jié)果的軟件行為，建立行為模型。(4)必須對描述信息、功能和行為的模型進(jìn)行分解，用層次的方式展示細(xì)節(jié)。最后寫出軟件需求規(guī)格說明書,3.1需求分析的任務(wù),確定對系統(tǒng)的綜合要求功能、性能、可靠性、可用性、出錯(cuò)處理、接口、需求、約束、擴(kuò)充分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)導(dǎo)出系統(tǒng)的邏輯模型數(shù)據(jù)流圖、實(shí)體-聯(lián)系圖、狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖、數(shù)據(jù)字典和處理算法描述修正系統(tǒng)開發(fā)計(jì)劃,3.2獲取需求的方法,訪談：正式、非正式訪談、情景分析面向數(shù)據(jù)流自頂向下求精結(jié)構(gòu)化分析簡易的應(yīng)用規(guī)格說明技術(shù)快速建立軟件原型,分析師事先準(zhǔn)備好具體的問題,開放式問題，鼓勵(lì)訪問人員說出自己的想法,對用戶將來使用目標(biāo)系統(tǒng)解決某個(gè)問題的方法和結(jié)果進(jìn)行分析,簡易應(yīng)用規(guī)格說明技術(shù),討論的目標(biāo)是，針對每個(gè)議題(對象、服務(wù)、約束和性能)都創(chuàng)建出一張意見一致的列表。在完成了小型規(guī)格說明之后，每個(gè)與會者都制定出產(chǎn)品的一整套確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，并把自己制定的列表提交會議討論，以創(chuàng)建出意見一致的確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)列表。最后，由一名或多名與會者根據(jù)會議成果起草完整的規(guī)格說明。,需求分析的人員,3.3分析建模與規(guī)格說明3.3.1分析建模,結(jié)構(gòu)化分析實(shí)質(zhì)建模不同角度抽象出目標(biāo)系統(tǒng)的特性使用精確的表示方法構(gòu)造系統(tǒng)的模型需求分析建立3種模型數(shù)據(jù)模型：實(shí)體-聯(lián)系圖功能模型：數(shù)據(jù)流圖行為模型：狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,結(jié)構(gòu)化分析的分析模型,3.3.2軟件需求規(guī)格說明,需求分析階段最主要的文檔自然語言完整、準(zhǔn)確、具體內(nèi)容：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,軟件需求說明書的編寫提示（GB856T88）,1引言1.1編寫目的1.2背景1.3定義1.4參考資料,2任務(wù)概述2.1目標(biāo)2.2用戶的特點(diǎn)2.3假定和約束,軟件需求說明書的編寫提示（GB856T88）,3需求規(guī)定3.1對功能的規(guī)定3.2對性能的規(guī)定3.2.1精度3.2.2時(shí)間特性要求3.2.3靈活性3.3輸人輸出要求3.4數(shù)據(jù)管理能力要求3.5故障處理要求3.6其他專門要求,4運(yùn)行環(huán)境規(guī)定4.1設(shè)備4.2支持軟件4.3接口4.4控制,3.4數(shù)據(jù)模型,建立概念模型（ER圖）描述了從用戶角度看到的數(shù)據(jù)反映了用戶的現(xiàn)實(shí)環(huán)境與在軟件系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方法無關(guān)包含3種相互關(guān)聯(lián)的信息數(shù)據(jù)對象：外部實(shí)體、事物、行為、事件等數(shù)據(jù)對象的屬性：定義了數(shù)據(jù)對象的性質(zhì)數(shù)據(jù)對象彼此間相互連接的關(guān)系：聯(lián)系,(1).數(shù)據(jù)對象,數(shù)據(jù)對象:是對軟件必須理解的復(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?，僅有單個(gè)值的事物(例如，寬度)不是數(shù)據(jù)對象。可以由一組屬性來定義的實(shí)體都可以被認(rèn)為是數(shù)據(jù)對象。如：外部實(shí)體、事物、行為、事件、角色、單位、地點(diǎn)或結(jié)構(gòu)等。數(shù)據(jù)對象彼此間是有關(guān)聯(lián)的。,(2).屬性,屬性定義了數(shù)據(jù)對象的性質(zhì)。必須把一個(gè)或多個(gè)屬性定義為“標(biāo)識符”，也就是說，當(dāng)我們希望找到數(shù)據(jù)對象的一個(gè)實(shí)例時(shí)，用標(biāo)識符屬性作為“關(guān)鍵字”(通常簡稱為“鍵”)。應(yīng)該根據(jù)對所要解決的問題的理解，來確定特定數(shù)據(jù)對象的一組合適的屬性。如：學(xué)生具有學(xué)號、姓名、性別、年齡、專業(yè)（其它略）等屬性；課程具有課程號、課程名、學(xué)分、學(xué)時(shí)數(shù)等屬性；教師具有職工號、姓名、年齡、職稱等屬性。,(3).聯(lián)系,數(shù)據(jù)對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)系可分為以下3種類型：a.一對一聯(lián)系(11)如：一個(gè)部門有一個(gè)經(jīng)理，而每個(gè)經(jīng)理只在一個(gè)部門任職，則部門與經(jīng)理的聯(lián)系是一對一的。b.一對多聯(lián)系(1N)如：某校教師與課程之間存在一對多的聯(lián)系“教”，即每位教師可以教多門課程，但是每門課程只能由一位教師來教。c.多對多聯(lián)系(MN)如：學(xué)生與課程間的聯(lián)系(“學(xué)”)是多對多的，即一個(gè)學(xué)生可以學(xué)多門課程，而每門課程可以有多個(gè)學(xué)生來學(xué)。聯(lián)系也可能有屬性。如：學(xué)生“學(xué)”某門課程所取得的成績，既不是學(xué)生的屬性也不是課程的屬性。由于“成績”既依賴于某名特定的學(xué)生又依賴于某門特定的課程，所以它是學(xué)生與課程之間的聯(lián)系“學(xué)”的屬性。,(4).實(shí)體-聯(lián)系圖的符號,ER圖中包含了實(shí)體(即數(shù)據(jù)對象)、關(guān)系和屬性等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。,某校教學(xué)管理ER圖,3.6數(shù)據(jù)規(guī)范化,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)范化減少數(shù)據(jù)冗余避免出現(xiàn)插入異?；騽h除異常簡化修改數(shù)據(jù)的過程“范式(normalforms)”定義消除數(shù)據(jù)冗余的程度第一范式(1NF)第五范式(5NF),1、范式級別越高，存儲同樣數(shù)據(jù)就需要分解成更多張表，因此，“存儲自身”的過程也就越復(fù)雜。,2、隨著范式級別的提高，數(shù)據(jù)的存儲結(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，因此，在需求變化時(shí)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性較差。,3、范式級別提高則需要訪問的表增多，因此性能(速度)將下降。從實(shí)用角度看來，在大多數(shù)場合選用第三范式都比較恰當(dāng)。,所以，從實(shí)用角度看來，在大多數(shù)場合選用第三范式都比較恰當(dāng)。,第一范式(1NF)數(shù)據(jù)冗余程度最大，第五范式(5NF)數(shù)據(jù)冗余程度最小。但是：,第一范式,每個(gè)屬性值都必須是原子值，即僅僅是一個(gè)簡單值而不含內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如：,學(xué)生(學(xué)號，姓名，性別，年齡，年級，專業(yè)，籍貫)教師(職工號，姓名，年齡，職稱，職務(wù)，工資級別，工資)課程(課程號，課程名，學(xué)分，學(xué)時(shí)，課程類型),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(而不是由關(guān)鍵字的一部分來決定)。如：,選課(學(xué)號，課程號，聽課出勤率，作業(yè)完成率，分?jǐn)?shù))教課(職工號，課程號，授課效果),第三范式,符合第二范式的條件。滿足第三范式（3NF）必須先滿足第二范式（2NF）。簡而言之，第三范式（3NF）要求一個(gè)數(shù)據(jù)庫表中不包含已在其它表中已包含的非主關(guān)鍵字信息。例如，存在一個(gè)部門信息表，其中每個(gè)部門有部門編號（dept_id）、部門名稱、部門簡介等信息。那么員工信息表中列出部門編號后就不能再將部門名稱、部門簡介等與部門有關(guān)的信息再加入員工信息表中。,3.6狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖(簡稱為狀態(tài)圖)通過描繪系統(tǒng)的狀態(tài)及引起系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件，來表示系統(tǒng)的行為。此外，狀態(tài)圖還指明了作為特定事件的結(jié)果系統(tǒng)將做哪些動(dòng)作(例如，處理數(shù)據(jù))。,注意事項(xiàng),初態(tài)(一個(gè))、終態(tài)(0至多個(gè))、中間狀態(tài)表示系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)行過程:不關(guān)心循環(huán)是怎樣啟動(dòng)的表示系統(tǒng)單程生命期:要標(biāo)明初態(tài)和終態(tài),狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖三要素,事件(event)：引發(fā)object狀態(tài)改變的控制信息（瞬時(shí)）。狀態(tài)(status):即object的attributes所處的情形（可持續(xù)）。行為(action):Object要達(dá)到某種status所做的操作（耗時(shí)）。,1).狀態(tài),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。初態(tài)(即初始狀態(tài))狀態(tài)終態(tài)(即最終狀態(tài))中間狀態(tài),一張狀態(tài)圖中只能有一個(gè)初態(tài)，而終態(tài)則可以有0至多個(gè)。,2).事件,事件是在某個(gè)特定時(shí)刻發(fā)生的事情，它是對引起系統(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。例如，內(nèi)部時(shí)鐘表明某個(gè)規(guī)定的時(shí)間段已經(jīng)過去，用戶移動(dòng)或點(diǎn)擊鼠標(biāo)等都是事件。簡而言之，事件就是引起系統(tǒng)做動(dòng)作或(和)轉(zhuǎn)換狀態(tài)的控制信息。,初態(tài)用實(shí)心圓表示，終態(tài)用一對同心圓(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成上、中、下3個(gè)部分。上面部分為狀態(tài)的名稱，這部分是必須有的；中間部分為狀態(tài)變量的名字和值，這部分是可選的；下面部分是活動(dòng)表，這部分也是可選的。,3).符號,例如,當(dāng)有多個(gè)申請占用CPU運(yùn)行的進(jìn)程時(shí),有關(guān)CPU分配的進(jìn)程的狀態(tài)遷移。,一個(gè)無人職守電梯升降的狀態(tài)圖,電話系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,3.7其他圖形工具,樹形結(jié)構(gòu)描繪數(shù)據(jù)的層次結(jié)構(gòu)頂層代表完整的數(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(不能再分割的元素)。自頂向下，逐步求精，逐層細(xì)化,3.7.1層次方框圖,舉例,3.7.2Warnier圖,法國計(jì)算機(jī)科學(xué)家Warnier提出了表示信息層次結(jié)構(gòu)的另外一種圖形工具。Warnier圖也用樹形結(jié)構(gòu)描繪信息，但是這種圖形工具比層次方框圖提供了更豐富的描繪手段。用Warnier圖可以表明信息的邏輯組織。它可以指出一類信息或一個(gè)信息元素是重復(fù)出現(xiàn)的，也可以表示特定信息在某一類信息中是有條件地出現(xiàn)的。,舉例,圖中表示一種軟件產(chǎn)品要么是系統(tǒng)軟件要么是應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件中有P1種操作系統(tǒng)，P2種編譯程序，此外還有軟件工具。軟件工具是系統(tǒng)軟件的一種，它又可以進(jìn)一步細(xì)分為編輯程序、測試驅(qū)動(dòng)程序和設(shè)計(jì)輔助工具，圖中標(biāo)出了每種軟件工具的數(shù)量。,3.7.3輸入-處理-輸出圖（IPO圖）,方便地描繪輸入數(shù)據(jù)、對數(shù)據(jù)的處理和輸出數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。,改進(jìn)的IPO圖(IPO表),需求分析階段描述算法的重要工具,3.8驗(yàn)證軟件需求,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)軟件系統(tǒng)中15%的錯(cuò)誤起源于錯(cuò)誤的需求。必須嚴(yán)格驗(yàn)證這些需求的正確性。,3.8.1驗(yàn)證軟件需求的正確性,3.8.2驗(yàn)證軟件需求的內(nèi)容和方法,一致性所有需求必須是一致的人工技術(shù)審查、形式化現(xiàn)實(shí)性指定的需求應(yīng)該是可實(shí)現(xiàn)的以往系統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)、分析現(xiàn)有技術(shù)的可能性、仿真、性能模擬技術(shù)完整性需求必須是完整的有效性必須證明需求是正確有效的確實(shí)滿足用戶的實(shí)際需要用戶試用原型,3.8.3需求分析的軟件工具,(1)必須有形式化的語法(或表)，可以自動(dòng)處理使用這種語法說明的內(nèi)容；(2)能夠?qū)С鲈敿?xì)的文檔；(3)必須提供分析(測試)規(guī)格說明書的不一致性和冗余性的手段，產(chǎn)生完整性分析的結(jié)果報(bào)告；(4)能夠改進(jìn)通信狀況。,作業(yè)&思考題,教材P73習(xí)題3,ThankYou!,