《数据库原理》PPT课件.ppt

第3章需求分析,主讲人：陈云贵Tel：18750455919Email：370064596,第3章需求分析,3.1需求分析的任务3.2与用户沟通获取需求的方法3.3分析建模与规格说明3.4实体-联系图3.5数据规范化3.6状态转换图3.7其他图形工具3.8验证软件需求3.9小结,需求工程的重要性,Standish-Group对350家公司的8000个软件项目作过一次调查,其中，31%的项目的结局是被取消。引致这些项目失败的原因是：13.1%不完整的产品要求；12.4%缺乏用户的参与；10.6%缺少资源（人力、财力）；9.9%不现实的期望；9.3%高层领导支持不足；8.7%产品要求与指标的改变；8.1%没有订计划；7.5%不再需要该开发中的系统。其中，与产品需求有关的（1,2,4,和6项）占了44.1%。这些数据突出地显示了软件产品需求在软件开发中的重要性。,需求分析的准则,回答“系统必须做什么?”准则(1)必须理解并描述问题的信息域，建立数据模型。(2)必须定义软件应完成的功能，建立功能模型。(3)必须描述作为外部事件结果的软件行为，建立行为模型。(4)必须对描述信息、功能和行为的模型进行分解，用层次的方式展示细节。最后写出软件需求规格说明书,3.1需求分析的任务,确定对系统的综合要求功能、性能、可靠性、可用性、出错处理、接口、需求、约束、扩充分析系统的数据要求数据模型、数据结构导出系统的逻辑模型数据流图、实体-联系图、状态转换图、数据字典和处理算法描述修正系统开发计划,3.2获取需求的方法,访谈：正式、非正式访谈、情景分析面向数据流自顶向下求精结构化分析简易的应用规格说明技术快速建立软件原型,分析师事先准备好具体的问题,开放式问题，鼓励访问人员说出自己的想法,对用户将来使用目标系统解决某个问题的方法和结果进行分析,简易应用规格说明技术,讨论的目标是，针对每个议题(对象、服务、约束和性能)都创建出一张意见一致的列表。在完成了小型规格说明之后，每个与会者都制定出产品的一整套确认标准，并把自己制定的列表提交会议讨论，以创建出意见一致的确认标准列表。最后，由一名或多名与会者根据会议成果起草完整的规格说明。,需求分析的人员,3.3分析建模与规格说明3.3.1分析建模,结构化分析实质建模不同角度抽象出目标系统的特性使用精确的表示方法构造系统的模型需求分析建立3种模型数据模型：实体-联系图功能模型：数据流图行为模型：状态转换图,结构化分析的分析模型,3.3.2软件需求规格说明,需求分析阶段最主要的文档自然语言完整、准确、具体内容：数据要求、功能需求、性能需求、可靠性和可用性要求、出错处理需求、接口需求、约束、逆向需求以及将来可能提出的要求,软件需求说明书的编写提示（GB856T88）,1引言1.1编写目的1.2背景1.3定义1.4参考资料,2任务概述2.1目标2.2用户的特点2.3假定和约束,软件需求说明书的编写提示（GB856T88）,3需求规定3.1对功能的规定3.2对性能的规定3.2.1精度3.2.2时间特性要求3.2.3灵活性3.3输人输出要求3.4数据管理能力要求3.5故障处理要求3.6其他专门要求,4运行环境规定4.1设备4.2支持软件4.3接口4.4控制,3.4数据模型,建立概念模型（ER图）描述了从用户角度看到的数据反映了用户的现实环境与在软件系统中的实现方法无关包含3种相互关联的信息数据对象：外部实体、事物、行为、事件等数据对象的属性：定义了数据对象的性质数据对象彼此间相互连接的关系：联系,(1).数据对象,数据对象:是对软件必须理解的复合信息的抽象。复合信息:是指具有一系列不同性质或属性的事物，仅有单个值的事物(例如，宽度)不是数据对象。可以由一组属性来定义的实体都可以被认为是数据对象。如：外部实体、事物、行为、事件、角色、单位、地点或结构等。数据对象彼此间是有关联的。,(2).属性,属性定义了数据对象的性质。必须把一个或多个属性定义为“标识符”，也就是说，当我们希望找到数据对象的一个实例时，用标识符属性作为“关键字”(通常简称为“键”)。应该根据对所要解决的问题的理解，来确定特定数据对象的一组合适的属性。如：学生具有学号、姓名、性别、年龄、专业（其它略）等属性；课程具有课程号、课程名、学分、学时数等属性；教师具有职工号、姓名、年龄、职称等属性。,(3).联系,数据对象彼此之间相互连接的方式称为联系，也称为关系。联系可分为以下3种类型：a.一对一联系(11)如：一个部门有一个经理，而每个经理只在一个部门任职，则部门与经理的联系是一对一的。b.一对多联系(1N)如：某校教师与课程之间存在一对多的联系“教”，即每位教师可以教多门课程，但是每门课程只能由一位教师来教。c.多对多联系(MN)如：学生与课程间的联系(“学”)是多对多的，即一个学生可以学多门课程，而每门课程可以有多个学生来学。联系也可能有属性。如：学生“学”某门课程所取得的成绩，既不是学生的属性也不是课程的属性。由于“成绩”既依赖于某名特定的学生又依赖于某门特定的课程，所以它是学生与课程之间的联系“学”的属性。,(4).实体-联系图的符号,ER图中包含了实体(即数据对象)、关系和属性等3种基本成分。通常用矩形框代表实体；用连接相关实体的菱形框表示关系；用椭圆形或圆角矩形表示实体(或关系)的属性；并用直线把实体(或关系)与其属性连接起来。,某校教学管理ER图,3.6数据规范化,数据结构规范化减少数据冗余避免出现插入异常或删除异常简化修改数据的过程“范式(normalforms)”定义消除数据冗余的程度第一范式(1NF)第五范式(5NF),1、范式级别越高，存储同样数据就需要分解成更多张表，因此，“存储自身”的过程也就越复杂。,2、随着范式级别的提高，数据的存储结构与基于问题域的结构间的匹配程度也随之下降，因此，在需求变化时数据的稳定性较差。,3、范式级别提高则需要访问的表增多，因此性能(速度)将下降。从实用角度看来，在大多数场合选用第三范式都比较恰当。,所以，从实用角度看来，在大多数场合选用第三范式都比较恰当。,第一范式(1NF)数据冗余程度最大，第五范式(5NF)数据冗余程度最小。但是：,第一范式,每个属性值都必须是原子值，即仅仅是一个简单值而不含内部结构。如：,学生(学号，姓名，性别，年龄，年级，专业，籍贯)教师(职工号，姓名，年龄，职称，职务，工资级别，工资)课程(课程号，课程名，学分，学时，课程类型),第二范式,满足第一范式条件，而且每个非关键字属性都由整个关键字决定(而不是由关键字的一部分来决定)。如：,选课(学号，课程号，听课出勤率，作业完成率，分数)教课(职工号，课程号，授课效果),第三范式,符合第二范式的条件。满足第三范式（3NF）必须先满足第二范式（2NF）。简而言之，第三范式（3NF）要求一个数据库表中不包含已在其它表中已包含的非主关键字信息。例如，存在一个部门信息表，其中每个部门有部门编号（dept_id）、部门名称、部门简介等信息。那么员工信息表中列出部门编号后就不能再将部门名称、部门简介等与部门有关的信息再加入员工信息表中。,3.6状态转换图,状态转换图(简称为状态图)通过描绘系统的状态及引起系统状态转换的事件，来表示系统的行为。此外，状态图还指明了作为特定事件的结果系统将做哪些动作(例如，处理数据)。,注意事项,初态(一个)、终态(0至多个)、中间状态表示系统循环运行过程:不关心循环是怎样启动的表示系统单程生命期:要标明初态和终态,状态转换图三要素,事件(event)：引发object状态改变的控制信息（瞬时）。状态(status):即object的attributes所处的情形（可持续）。行为(action):Object要达到某种status所做的操作（耗时）。,1).状态,状态是任何可以被观察到的系统行为模式，一个状态代表系统的一种行为模式。初态(即初始状态)状态终态(即最终状态)中间状态,一张状态图中只能有一个初态，而终态则可以有0至多个。,2).事件,事件是在某个特定时刻发生的事情，它是对引起系统做动作或(和)从一个状态转换到另一个状态的外界事件的抽象。例如，内部时钟表明某个规定的时间段已经过去，用户移动或点击鼠标等都是事件。简而言之，事件就是引起系统做动作或(和)转换状态的控制信息。,初态用实心圆表示，终态用一对同心圆(内圆为实心圆)表示。中间状态用圆角矩形表示，可以用两条水平横线把它分成上、中、下3个部分。上面部分为状态的名称，这部分是必须有的；中间部分为状态变量的名字和值，这部分是可选的；下面部分是活动表，这部分也是可选的。,3).符号,例如,当有多个申请占用CPU运行的进程时,有关CPU分配的进程的状态迁移。,一个无人职守电梯升降的状态图,电话系统的状态转换图,3.7其他图形工具,树形结构描绘数据的层次结构顶层代表完整的数据结构下面的各层矩形框代表这个数据的子集最底层的各个框代表组成这个数据的实际数据元素(不能再分割的元素)。自顶向下，逐步求精，逐层细化,3.7.1层次方框图,举例,3.7.2Warnier图,法国计算机科学家Warnier提出了表示信息层次结构的另外一种图形工具。Warnier图也用树形结构描绘信息，但是这种图形工具比层次方框图提供了更丰富的描绘手段。用Warnier图可以表明信息的逻辑组织。它可以指出一类信息或一个信息元素是重复出现的，也可以表示特定信息在某一类信息中是有条件地出现的。,举例,图中表示一种软件产品要么是系统软件要么是应用软件。系统软件中有P1种操作系统，P2种编译程序，此外还有软件工具。软件工具是系统软件的一种，它又可以进一步细分为编辑程序、测试驱动程序和设计辅助工具，图中标出了每种软件工具的数量。,3.7.3输入-处理-输出图（IPO图）,方便地描绘输入数据、对数据的处理和输出数据之间的关系。,改进的IPO图(IPO表),需求分析阶段描述算法的重要工具,3.8验证软件需求,需求分析阶段的工作结果是开发软件系统的重要基础软件系统中15%的错误起源于错误的需求。必须严格验证这些需求的正确性。,3.8.1验证软件需求的正确性,3.8.2验证软件需求的内容和方法,一致性所有需求必须是一致的人工技术审查、形式化现实性指定的需求应该是可实现的以往系统经验、分析现有技术的可能性、仿真、性能模拟技术完整性需求必须是完整的有效性必须证明需求是正确有效的确实满足用户的实际需要用户试用原型,3.8.3需求分析的软件工具,(1)必须有形式化的语法(或表)，可以自动处理使用这种语法说明的内容；(2)能够导出详细的文档；(3)必须提供分析(测试)规格说明书的不一致性和冗余性的手段，产生完整性分析的结果报告；(4)能够改进通信状况。,作业&思考题,教材P73习题3,ThankYou!,