软件工程理论与实践 (吕云翔) 第四章 结构化分析课后习题及答案

第四章 结构化分析

知识点：

​ 结构化分析模型的核心为数据字典，它是描述软件使用和产生的所有数据对象。围绕着这个核心有3种不同的图：“数据流图”指出当数据在软件系统中移动时怎样被变换，并描绘变换数据流的功能和子功能，用于功能建模；“实体-关系图”（E-R图）描绘数据对象之间的关系，用于数据建模；“状态转换图”指明了作为外部事件结果的系统行为，用于行为建模。

功能建模(数据流图)：

​ 数据流图（简称DFD图）就是采用图形方式来表达系统的逻辑功能、数据在系统内部的逻辑流向和逻辑变换过程，是结构化系统分析方法的主要表达工具和用于表示软件模型的一种图示方法

表示符号：外部实体，数据流，数据变化，数据加工

数据建模(ER图）：

​ 实体-关系图（简称E-R图）可以明确描述待开发系统的概念结构数据模型。对于比较复杂的系统，通常要先构造出各部分的E-R图，然后将各分E-R图集合成总的E-R图，并对E-R图进行优化，以得到整个系统的概念结构模型

行为模型(状态转换图):

状态转换图是一种描述系统对内部或外部事件响应的行为模型。它描述系统状态和事件，事件引发系统在状态间的转换，而不是描述系统中数据的流动。这种模型尤其适合用来描述实时系统，因为这类系统多是由外部环境的激励而驱的。
使用状态转换图具有以下优点。
·状态之间的关系能够被直观地捕捉到。
·由于状态转换图的单纯性，能够机械地分析许多情况，可以很容易地建立分析工具。
·状态转换图能够很方便地对应状态转换表等其他描述工具。

1.判断题

（1）分层的DFD图可以用于可行性研究阶段，描述系统的物理结构。(×）
（2）信息建模方法是从数据的角度来建立信息模型的，最常用的描述信息模型的方法是
E-R图。（√）
（3）在需求分析阶段主要采用图形工具来描述的原因是图形的信息量大，便于描述规模
大的软件系统。(×)

图形工具的使用是为了更清晰地表示系统的结构和行为，但并非唯一原因

（4）在一张状态图中只能有一个初态，而终态则可以没有，也可以有多个。(×)

​ 在一张状态图中可以有多个初态和多个终态。初态表示系统或对象的起始状态，而终态表示系统或对象的结束状态。状态图可以有一个或多个初态和终态，取决于系统的需求和行为规范。

2.选择题

（1）进行需求分析可使用多种工具，但（B）是不适用的。
A.数据流图
B.PAD图
C.状态转换图
D.数据词典
（2）数据流图是进行软件需求分析的常用图形工具，其基本图形符号是（C）。
A.输入、输出、外部实体和加工
B.变换、加工、数据流和存储
C.加工、数据流、数据存储和外部实体
D.变换、数据存储、加工和数据流
（3）结构化分析法的主要描述手段有（B）。

A.系统流程图和模块图
B.DFD图、数据词典、加工说明
C.软件结构图、加工说明
D.功能结构图、加工说明
（4）在E-R图中，包含以下基本成分（D)。
A.数据、对象、实体
B.控制、关系、对象
C.实体、关系、控制
D.实体、属性、关系

3.简答题

（1）如何理解结构化需求分析方法的基本思想。

​ 结构化分析方法是一种面向数据流的需求分析方法，其中数据作为独立实体转换，数据建模定义了数据的属性和关系，操作数据的处理建模表明当数据在系统流动时处理如何转换数据。

（2）请简述数据流图的作用。

​ 数据流图（简称DFD图）就是采用图形方式来表达系统的逻辑功能、数据在系统内部的逻辑流向和逻辑变换过程，是结构化系统分析方法的主要表达工具和用于表示软件模型的一种图示方法。

（3）请简述数据字典的作用。

数据字典以一种系统化的方式定义在分析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、数据存储、数据项、数据加工，以及数据源点、数据汇点。数据字典的作用是提供对系统中使用的数据元素的定义、属性、类型和关系的集中管理和描述，确保数据的一致性和完整性，为系统分析、设计和开发提供准确的数据资源和参考资料。

（4）请简述E-R图的作用。

​ 实体-关系图（简称E-R图）图）可以明确描述待开发系统的概念结构数据模型。E-R图以实体、关系和属性3个基本概念概括数据的基本结构。E-R图的作用是帮助分析人员理解和描述系统中的实体、属性和关系。它在概念建模、数据库设计、可视化和沟通以及数据查询和分析方面发挥重要作用，有助于建立共享的理解和设计基础。

（5）请简述状态图的作用。

​ 状态转换图是一种描述系统对内部或外部事件响应的行为模型。它描述系统状态和事件，事件引发系统在状态间的转换，而不是描述系统中数据的流动。这种模型尤其适合用来描述实系统。

·状态之间的关系能够被直观地捕捉到。
·由于状态转换图的单纯性，能够机械地分析许多情况，可以很容易地建立分析工具。
·状态转换图能够很方便地对应状态转换表等其他描述工具。

4.应用题

（1）某图书管理系统有以下功能。
①借书：输人读者借书证。系统首先检查借书证是否有效，若有效，对于第一次借书的
读者，在借书文件上建立档案。否则，查阅借书文件，检查该读者所借图书是否超过10本，
若已达10本，拒借，未达10本，办理借书（检查该读者目录并将借书情况登人借书文件）。
②还书：从借书文件中读出与读者有关的记录，查阅所借日期，如果超期（3个月）则
进行罚款处理。否则，修改库存目录与借书文件。
③查询：可通过借书文件和库存目录文件查询读者情况、图书借阅情况及库存情况，打
印各种统计表。
用结构化分析方法画出系统顶层图和0层图（数据流图），并写出数据字典。

顶层图：

                 +----------------+
                 |   图书管理系统  |
                 +----------------+
                       |
           +-----------+-----------+
           |                       |
      ①借书                     ②还书
           |                       |
   +-------+-------+       +-------+-------+
   |               |       |               |
  借书证           图书    借书证         图书
   |               |       |               |
   +-------+-------+       +-------+-------+
           |                       |
           |                       |
     +-----+-----+           +-----+-----+
     |           |           |           |
   检查借书证     登记       读取借书记录   修改库存目录
     |           |           |           |
     +-----------+           +-----------+
           |                       |
           |                       |
     +-----+-----+           +-----+-----+
     |           |           |           |
    借书文件      拒借       借书文件      罚款
     |           |           |           |
     +-----------+           +-----------+
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数据流图

				+----------------+
                 |   图书管理系统  |
                 +----------------+
                       |
           +-----------+-----------+
           |                       |
      ①借书                     ②还书
           |                       |
   +-------+-------+       +-------+-------+
   |               |       |               |
  借书证           图书    借书证         图书
   |               |       |               |
   +-------+-------+       +-------+-------+
           |                       |
           |                       |
     +-----+-----+           +-----+-----+
     |           |           |           |
   检查借书证     登记       读取借书记录   修改库存目录
     |           |           |           |
     +-----------+           +-----------+
           |                       |
           |                       |
     +-----+-----+           +-----+-----+
     |           |           |           |
    借书文件      拒借       借书文件      罚款
     |           |           |           |
     +-----------+           +-----------+
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数据字典：

数据流（Data Flows）：
- 借书证：读者借书证的编号
- 图书：图书的编号或标识符
- 检查借书证：用于检查借书证是否有效的数据流
- 登记：用于在借书文件上登记借书情况的数据流
- 读取借书记录：用于读取与读者相关的借书记录的数据流
- 修改库存目录：用于修改库存目录的数据流
- 拒借：用于拒绝借书的数据流
- 罚款：用于进行罚款处理的数据流

数据存储（Data Stores）：
- 借书文件：记录读者的借书情况
- 库存目录：记录图书的库存情况

处理器（Processes）：
- ①借书：处理借书过程的功能模块
- ②还书：处理还书过程的功能模块

数据流向示例：
- 借书证 -> ①借书 -> 检查借书证
- 借书证, 图书 -> ①借书 -> 登记
- 借书证 -> ②还书 -> 读取借书记录
- 读取借书记录 -> ②还书 -> 修改库存目录
- 借书文件 -> ②还书 -> 罚款
- 检查借书证 -> ①借书 -> 借书文件
- 登记 -> ①借书 -> 借书文件
- 读取借书记录 -> ②还书 -> 借书文件
- 修改库存目录 -> ②还书 -> 借书文件
-拒借 -> ①借书 -> 借书文件
- 罚款 -> ②还书 -> 借书文件
- 借书文件 -> 查询 -> 打印统计表
- 库存目录 -> 查询 -> 打印统计表
- 借书文件 -> 查询 -> 打印统计表
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（2）根据以下描述画出相应的状态转换图。
到ATM机前插入磁卡后输人密码，如果密码不正确则系统会要求再次输入密码，如3次输入不正确则退出服务；密码正确后，系统会提示选择服务类型，如选择存款则进行存款操作，存款完毕后可选择继续服务，也可以选择退出服务；如选择取款则进行取款操作，取款完毕后可选择继续服务，也可以选择退出服务。

+-------------------+       密码错误       +-------------------+
|     插入银行卡    |◄--------------------------------|   输入密码        |
+-------------------+                               +-------------------+
        ▲                                                      |
        |                                                      |
        |       密码正确                                     |
        |                                                      |
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+-------------------+                               +-------------------+
|    选择服务类型    |------------------------------►|   执行操作        |
+-------------------+       继续/退出               +-------------------+
        ▲                                                      |
        |                                                      |
        |                                                      |
        |                                                      |
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+-------------------+                               +-------------------+
|       存款         |◄------------------------------|   执行存款        |
+-------------------+       继续/退出               +-------------------+
        ▲                                                      |
        |                                                      |
        |                                                      |
        |                                                      |
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+-------------------+                               +-------------------+
|       取款         |◄------------------------------|   执行取款        |
+-------------------+       继续/退出               +-------------------+
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（3）某企业集团有若干工厂，每个工厂生产多种产品，且每一种产品可以在多个工厂生产，每个工厂按照固定的计划数量生产产品，计划数量不低于300；每个工厂聘用多名职工，且每名职工只能在一个工厂工作，工厂聘用职工有聘期和工资。工厂的属性有工厂编号、厂名和地址，产品的属性有产品编号、产品名和规格，职工的属性有职工号、姓名和技术等级。请画出E-R图。

+-------------+        +---------+
          | 企业集团  |        |   工厂  |
          +-------------+        +---------+
          |             |        |         |
          | 企业编号   |◄-------| 工厂编号 |
          |             |        |         |
          +------+------|        +----+----+
                 |                  |
                 |                  |
                 |                  |
                 |                  |
                 ▼                  ▼
          +-------------+        +---------+
          |   产品      |        |   职工   |
          +-------------+        +---------+
          |             |        |         |
          | 产品编号   |◄-------| 职工编号 |
          |             |        |         |
          +------+------|        +----+----+
                 |                  |
                 |                  |
                 |                  |
                 +------------------+
                 |
                 |
                 |
                 ▼
          +-------------+
          |   工厂     |
          +-------------+
          |             |
          | 工厂编号   |
          |             |
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