《數(shù)據(jù)庫原理》PPT課件.ppt

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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實體-聯(lián)系圖3.5數(shù)據(jù)規(guī)范化3.6狀態(tài)轉換圖3.7其他圖形工具3.8驗證軟件需求3.9小結,需求工程的重要性,Standish-Group對350家公司的8000個軟件項目作過一次調查,其中，31%的項目的結局是被取消。引致這些項目失敗的原因是：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、財力）；9.9%不現(xiàn)實的期望；9.3%高層領導支持不足；8.7%產(chǎn)品要求與指標的改變；8.1%沒有訂計劃；7.5%不再需要該開發(fā)中的系統(tǒng)。其中，與產(chǎn)品需求有關的（1,2,4,和6項）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。,需求分析的準則,回答“系統(tǒng)必須做什么?”準則(1)必須理解并描述問題的信息域，建立數(shù)據(jù)模型。(2)必須定義軟件應完成的功能，建立功能模型。(3)必須描述作為外部事件結果的軟件行為，建立行為模型。(4)必須對描述信息、功能和行為的模型進行分解，用層次的方式展示細節(jié)。最后寫出軟件需求規(guī)格說明書,3.1需求分析的任務,確定對系統(tǒng)的綜合要求功能、性能、可靠性、可用性、出錯處理、接口、需求、約束、擴充……分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)結構導出系統(tǒng)的邏輯模型數(shù)據(jù)流圖、實體-聯(lián)系圖、狀態(tài)轉換圖、數(shù)據(jù)字典和處理算法描述修正系統(tǒng)開發(fā)計劃,,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——結構化分析簡易的應用規(guī)格說明技術快速建立軟件原型,分析師事先準備好具體的問題,開放式問題，鼓勵訪問人員說出自己的想法,對用戶將來使用目標系統(tǒng)解決某個問題的方法和結果進行分析,,簡易應用規(guī)格說明技術,討論的目標是，針對每個議題(對象、服務、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，每個與會者都制定出產(chǎn)品的一整套確認標準，并把自己制定的列表提交會議討論，以創(chuàng)建出意見…一致的確認標準列表。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,結構化分析實質——建模不同角度抽象出目標系統(tǒng)的特性使用精確的表示方法構造系統(tǒng)的模型需求分析建立3種模型數(shù)據(jù)模型：實體-聯(lián)系圖功能模型：數(shù)據(jù)流圖行為模型：狀態(tài)轉換圖,結構化分析的分析模型,,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、準確、具體內容：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（GB856T—88）,1引言1.1編寫目的1.2背景1.3定義1.4參考資料,2任務概述2.1目標2.2用戶的特點2.3假定和約束,軟件需求說明書的編寫提示（GB856T—88）,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運行環(huán)境規(guī)定4.1設備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)實環(huán)境與在軟件系統(tǒng)中的實現(xiàn)方法無關包含3種相互關聯(lián)的信息數(shù)據(jù)對象：外部實體、事物、行為、事件等數(shù)據(jù)對象的屬性：定義了數(shù)據(jù)對象的性質數(shù)據(jù)對象彼此間相互連接的關系：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合信息的抽象。復合信息:是指具有一系列不同性質或屬性的事物，僅有單個值的事物(例如，寬度)不是數(shù)據(jù)對象?？梢杂梢唤M屬性來定義的實體都可以被認為是數(shù)據(jù)對象。如：外部實體、事物、行為、事件、角色、單位、地點或結構等。數(shù)據(jù)對象彼此間是有關聯(lián)的。,(2).屬性,屬性定義了數(shù)據(jù)對象的性質。必須把一個或多個屬性定義為“標識符”，也就是說，當我們希望找到數(shù)據(jù)對象的一個實例時，用標識符屬性作為“關鍵字”(通常簡稱為“鍵”)。應該根據(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：學生具有學號、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、學分、學時數(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，也稱為關系。聯(lián)系可分為以下3種類型：a.一對一聯(lián)系(1∶1)如：一個部門有一個經(jīng)理，而每個經(jīng)理只在一個部門任職，則部門與經(jīng)理的聯(lián)系是一對一的。b.一對多聯(lián)系(1∶N)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(M∶N)如：學生與課程間的聯(lián)系(“學”)是多對多的，即一個學生可以學多門課程，而每門課程可以有多個學生來學。聯(lián)系也可能有屬性。如：學生“學”某門課程所取得的成績，既不是學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生又依賴于某門特定的課程，所以它是學生與課程之間的聯(lián)系“學”的屬性。,(4).實體-聯(lián)系圖的符號,ER圖中包含了實體(即數(shù)據(jù)對象)、關系和屬性等3種基本成分。通常用矩形框代表實體；用連接相關實體的菱形框表示關系；用橢圓形或圓角矩形表示實體(或關系)的屬性；并用直線把實體(或關系)與其屬性連接起來。,某校教學管理ER圖,3.6數(shù)據(jù)規(guī)范化,數(shù)據(jù)結構規(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”的過程也就越復雜。,2、隨著范式級別的提高，數(shù)據(jù)的存儲結構與基于問題域的結構間的匹配程度也隨之下降，因此，在需求變化時數(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。從實用角度看來，在大多數(shù)場合選用第三范式都比較恰當。,所以，從實用角度看來，在大多數(shù)場合選用第三范式都比較恰當。,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,每個屬性值都必須是原子值，即僅僅是一個簡單值而不含內部結構。如：,學生(學號，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，工資級別，工資)課程(課程號，課程名，學分，學時，課程類型),,第二范式,滿足第一范式條件，而且每個非關鍵字屬性都由整個關鍵字決定(而不是由關鍵字的一部分來決定)。如：,選課(學號，課程號，聽課出勤率，作業(yè)完成率，分數(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）要求一個數(shù)據(jù)庫表中不包含已在其它表中已包含的非主關鍵字信息。例如，存在一個部門信息表，其中每個部門有部門編號（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的信息再加入員工信息表中。,,3.6狀態(tài)轉換圖,狀態(tài)轉換圖(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果系統(tǒng)將做哪些動作(例如，處理數(shù)據(jù))。,,注意事項,初態(tài)(一個)、終態(tài)(0至多個)、中間狀態(tài)表示系統(tǒng)循環(huán)運行過程:不關心循環(huán)是怎樣啟動的表示系統(tǒng)單程生命期:要標明初態(tài)和終態(tài),狀態(tài)轉換圖三要素,①事件(event)：引發(fā)object狀態(tài)改變的控制信息（瞬時）。②狀態(tài)(status):即object的attributes所處的情形（可持續(xù)）。③行為(action):Object要達到某種status所做的操作（耗時）。,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)圖中只能有一個初態(tài)，而終態(tài)則可以有0至多個。,2).事件,事件是在某個特定時刻發(fā)生的事情，它是對引起系統(tǒng)做動作或(和)從一個狀態(tài)轉換到另一個狀態(tài)的外界事件的抽象。例如，內部時鐘表明某個規(guī)定的時間段已經(jīng)過去，用戶移動或點擊鼠標等都是事件。簡而言之，事件就是引起系統(tǒng)做動作或(和)轉換狀態(tài)的控制信息。,,初態(tài)用實心圓表示，終態(tài)用一對同心圓(內圓為實心圓)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；下面部分是活動表，這部分也是可選的。,3).符號,,,例如,當有多個申請占用CPU運行的進程時,有關CPU分配的進程的狀態(tài)遷移。,一個無人職守電梯升降的狀態(tài)圖,電話系統(tǒng)的狀態(tài)轉換圖,3.7其他圖形工具,樹形結構描繪數(shù)據(jù)的層次結構頂層代表完整的數(shù)據(jù)結構下面的各層矩形框代表這個數(shù)據(jù)的子集最底層的各個框代表組成這個數(shù)據(jù)的實際數(shù)據(jù)元素(不能再分割的元素)。自頂向下，逐步求精，逐層細化,3.7.1層次方框圖,舉例,3.7.2Warnier圖,法國計算機科學家Warnier提出了表示信息層次結構的另外一種圖形工具。Warnier圖也用樹形結構描繪信息，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信息元素是重復出現(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，它又可以進一步細分為編輯程序、測試驅動程序和設計輔助工具，圖中標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)之間的關系。,改進的IPO圖(IPO表),需求分析階段描述算法的重要工具,3.8驗證軟件需求,需求分析階段的工作結果是開發(fā)軟件系統(tǒng)的重要基礎軟件系統(tǒng)中15%的錯誤起源于錯誤的需求。必須嚴格驗證這些需求的正確性。,3.8.1驗證軟件需求的正確性,3.8.2驗證軟件需求的內容和方法,一致性所有需求必須是一致的人工技術審查、形式化現(xiàn)實性指定的需求應該是可實現(xiàn)的以往系統(tǒng)經(jīng)驗、分析現(xiàn)有技術的可能性、仿真、性能模擬技術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滿足用戶的實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)，可以自動處理使用這種語法說明的內容；(2)能夠導出詳細的文檔；(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)生完整性分析的結果報告；(4)能夠改進通信狀況。,作業(yè)&思考題,教材P73習題3,ThankYou!,