软件工程与计算总结（六）需求分析方法

本贴介绍需求分析方法，涉及到诸多实践性的东西，掌握各种图表的绘制是重中之重~ 

一.需求分析基础

1.原因

需求获取中得到的信息仅仅解释了用户对软件系统的理解与期待，使用的是实际业务的表达方式，还不是开发者能够立即加以实现的解决方案~

需求分析的任务：

• 建立分析模型，达成开发者和用户对需求信息的共同理解~
• 依据共同的理解，发挥创造性，创建软件系统解决方案

2.模型

（1）定义

模型是对事物的抽象，帮助人们在创建一个事物之前有更好的理解~

（2）建模

建立系统的一个表示，这个表示以精确统一的方式描述系统，使得系统的使用更加容易~

• 抽象：一方面要求人们只关注重要的信息，忽略次要的内容；另一方面要求认知保留在适当的层次，屏蔽更深层次的细节~
• 分解：将单个复杂和难以理解的问题分解为多个相对容易得子问题

（3）特点及其常见需求分析模型

需求分析模型是专门用来描述软件解决方案的模型技术。

定位：

常见模型：

二.结构化分析

1.方法

把现实世界描绘为数据在信息系统中的流动，以及在数据流动过程中数据向信息的转化。他帮助开发人员定义系统需要做什么（处理需求），系统需要存储和使用哪些数据需求（数据需求），需要什么样的输入和输出，以及如何把这些功能结合在一起来完成任务。

（常见模型：数据流图、实体关系图、状态转移图、数据字典等）

2.数据流图（DFD图）

将系统看为过程的集合，过程的执行就是对数据的处理，接受数据输入，并进行数据转换，输出数据结果；执行过程中可能涉及到人机交互等外界输入的数值~

（1）基本元素

• 外部实体：处于待构建软件系统之外的人、组织、设备或者其他软件系统
• 过程：施加于数据的动作或者行为
• 数据流：数据的运动（动态）
• 数据存储：软件内部手机的数据集合（静态）

如下是一个DFD图的样例：

（2）语法规则

• 过程是对数据的处理，必须有输入，也必须有输出，而且输入数据集和输出数据集应该存在差异
• 数据流是必须和过程产生关联的，他要么是过程的数据输入，要么是过程的数据输出
• 所有对象都应该有一个可以唯一标识自己的名称，过程使用动词，外部实体、数据流和数据存储使用名词

（3）分层结构

对于复杂的系统，解决的方式是分而治之：即利用过程具有不同抽象层次表达能力的特点，依据过程的功能分解结构，建立层次式的DFD描述：

• 上下文图：最高层次的图，是系统功能的最高抽象，将整个系统看做一个过程，这个过程是实现系统的所有功能，所以上下文图中仅存在一个过程，表示整个系统

• 0层图：上下文图的下面一层，被认为是上下文图中单一过程的细节描述，是对单一过程的第一次分解
• N层图：0层图中的每一个过程都可以进行分解，以展示更多的细节~被分解的过程成为父过程，分解后产生的揭示更多细节的图成为子图（可以持续分解到无法再分解）

（分解过程中要保证平衡性，即不会出现需求偏差的方法，要求DFD子图的输入流、输出流必须和父过程的输入流、输出流保持一致）

3.实体关系图（E-R图）

能够弥补过程建模在数据说明方面的缺陷，描述数据的定义、结构和关系等特性的技术~

3个基本元素：实体、属性、关系

• 实体：需要在系统中收集和存储的显示世界的类别描述
• 关系：实体之间并不是孤立存在的，他们之间相互交互、相互影响
• 属性：可对实体进行描述的特征

标识符/键：可以唯一确定一个实例的一个或者多个属性~

三.面向对象分析

1.方法

认为系统是对象的集合，对象之间相互协作，共同完成系统的任务。（与结构化完全不同，面向对象以对象为基础，而结构化分析以功能和数据为基础）

主要优点：

• 自然性：对人类而言更加自然和直观
• 可复用性

UML（统一建模语言）：多种技术的综合体，并非单一的技术——用例图、类图等

2.用例

需求获取和组织的主要手段~

定义：在系统和外部对象的交互中所执行的行为序列的描述——换句话说，用例是对相关场景的集合

一种理解：关于x+y=z的程序，x=1 y=2 z=3即为一个用例 

3.用例图

（1）基本元素

• 用例：最重要的元素（椭圆）
• 参与者：发起或者参与一个用例的外部用户及其他软件系统等角色
• 关系
• 系统边界：一个系统所包含的系统成分与系统外界事物的分界线

（2）建立

步骤大致如下：

• 进行目标分析与确定解决方向：进行目标的分析，确定项目的目标，定义高层次解决方案的系统特性。
• 寻找参与者：根据上一步确定的目标系统与系统特性，发现系统功能相关的参与者
• 寻找用例：根据参与者寻找用例
• 细化用例：将用例的粒度调整为更加适宜的存在

用例粒度的判断标准——对应一个业务事件，由一个用户发起，并在一个连续时间段内完成，可以增加业务价值的任务~

 

4.用例描述

5.概念类图（领域模型）

（1）基本元素

• 对象：分析方法的基础，包含标识符、状态、行为3个方面的内容 
• 类：对象分类思想的结果，是共享共同属性的对象的集合
• 链接：对象之间的相互协作的关系
• 关联：类之间的关系

（部分与整体之间的关系被称为聚合，如果整体还拥有对整体的管理职责，则这种聚合称为组合）

• 继承：某类拥有另一类的全部属性和服务~子类也可以认为是父类的特化

（2）建立概念类图

步骤如下：

• 对每个用例文本描述，建立局部概念类图
• 将所有用例产生的局部概念类图进行合并，建立软件系统的整体概念类图
• 识别关联
• 识别重要属性

 

6.交互图（顺序图）

描述对象协作的技术，描述特定上下文环境中一组对象的交互行为

（1）顺序图

（2）系统顺序图——常用于系统分析阶段

7.状态图

系统总是存在于一定状态之中，有限状态机理论是状态图的基础~

四.使用需求分析方法细化和明确需求 

1.细化和明确需求内容

需要强调的是需求分析模型不是简单机械的对已有内容进行转述，而是要细化和明确具体的需求内容~

2.建立系统级需求

基于最后建立的需求分析模型，还可以顺利的将用户需求转换为系统级需求~

tips：理论部分非常枯燥乏味，重点在于掌握图表的绘制，敬请期待专题~