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2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,1,軟件工程 Software Engineering,安徽工程科技學院計算機系 2007.05,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,2,第四章 需求分析基礎 ,軟件需求 用戶對目標軟件系統(tǒng)在功能、行為、性能、設計約束等方面的期望。 軟件需求分析階段的任務，通過對問題及環(huán)境的理解、分析，將用戶需求精確化、完全化，最終形成需求規(guī)格說明，描述系統(tǒng)信息、功能和行為。,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,3,需求分析基礎,主要內容 三個主要階段：問題分析、需求描述、需求評審 技術和方法 初步需求獲取技術 需求建模技術 快速原型技術 問題抽象、問題分解與多視點分析 例 “家庭保安系統(tǒng)” 展示部分方法的使用過程。 需求建模方法和CASE工具的進一步研究 面向數據流的分析 面向數據的分析 面向對象的分析,第四章 需求分析基礎,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,4,軟件需求的產品和過程,軟件需求分析產品 用戶需求 （系統(tǒng)分析的產品） 系統(tǒng)需求 軟件需求規(guī)格說明（軟件設計描述） 需求規(guī)格說明是軟件設計、實現(xiàn)、測試、維護的基礎。,第四章 需求分析基礎,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,5,第四章 需求分析基礎,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,6,用戶需求、系統(tǒng)需求和軟件設計描述,用戶需求 用自然語言和圖表描述 說明系統(tǒng)必須提供哪些服務、系統(tǒng)運行要受哪些約束 系統(tǒng)需求 詳細說明系統(tǒng)將要提供的服務以及系統(tǒng)受到的約束 精確的描述軟件的功能 系統(tǒng)買方和軟件開發(fā)者簽訂合同的重要內容 軟件設計描述 在系統(tǒng)需求的基礎上，加入更詳細的內容，構成軟件設計活動的概要描述，是軟件設計和實現(xiàn)的基礎,第四章 需求分析基礎,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,7,4.1 分析的任務與原則,任務 問題分析 需求描述 需求評審 ,第四章 需求分析基礎,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,8,1 問題分析,分析人員應了解問題及環(huán)境，應與用戶合作清除用戶需求的模糊性、岐義性和不一致性，并對相互沖突的需求進行折衷。 分析人員與用戶合作對問題進行分析、綜合，結合軟件的特點及開發(fā)經驗，尋求軟件需求。,4.1分析的任務與原則,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,9,問題分析 系統(tǒng)模型,為用戶的問題及準備開發(fā)的軟件建立模型，從不同的角度、不同的抽象級別精確地說明對問題的理解、對目標軟件的需求。,4.1分析的任務與原則,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,10,問題分析 系統(tǒng)模型,模型應幫助用戶和分析人員發(fā)現(xiàn)、排除用戶需求不一致，不合理的部分，挖掘潛在的用戶需求。 模型是分析人員根據問題創(chuàng)建的軟件系統(tǒng)結構，包括與問題和環(huán)境相關的信息流、處理功能、用戶界面、行為及設計約束。 模型是形成需求規(guī)格說明、進行軟件設計的基礎。 需求建模方法 面向數據流的分析方法、面向數據的分析方法、面向對象的分析方法。,4.1分析的任務與原則,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,11,2 需求描述,任務 以需求模型為基礎，考慮到軟件問題的可解性，生成需求規(guī)格說明和初步的用戶手冊。 需求規(guī)格說明包含對目標軟件系統(tǒng)的外部行為的完整描述、需求驗證標準以及用戶在性能、質量、可維護性等方面的要求。 用戶手冊包括用戶界面描述以及有關目標軟件使用方法的初步構想。,4.1分析的任務與原則,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,12,需求描述,文檔 遵循規(guī)范，內容全面、結構清晰、措辭準確、格式嚴謹。 將初步用戶手冊作為分析文檔,有助于分析人員從用戶角度考慮軟件需求，并鼓勵用戶盡早參予軟件開發(fā)活動。,4.1分析的任務與原則,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,13,3 需求評審,分析人員在用戶和軟件設計人員的配合下,對自己生成的需求規(guī)格說明和初步的用戶手冊進行評審，確保軟件需求的完全性、精確性和一致性，并使用戶和軟件設計人員對需求規(guī)格說明及用戶手冊的理解達成一致。 需求規(guī)格說明得到用戶和軟件開發(fā)方的確認后，應成為用戶方與軟件開發(fā)方合同的一部分。,4.1分析的任務與原則,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,14,需求評審,分析活動 對于大型軟件項目，分析人員可以先對問題的某些子系統(tǒng)進行需求分析、描述與評審，子系統(tǒng)完成后，再對其它子系統(tǒng)進行分析，進而構筑整個系統(tǒng)的需求模型。,4.1分析的任務與原則,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,15,4.2 初步需求獲取技術,訪談與會議 深入調查研究 開發(fā)原型,第四章 需求分析基礎,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,16,4.2.1 訪談與會議,個別訪談或小組會議 分析人員應精心準備問題，通過用戶對問題的回答，逐步理解用戶對目標軟件的要求 (1) 循序漸進 首先關心一般性、整體性問題，然后再討論細節(jié)問題。 (2)客觀、公正 不應限制用戶在回答問題過程中自由發(fā)揮。 (3) 總結 問題匯總后應能反映軟件或其子系統(tǒng)的全貌，能覆蓋用戶對目標軟件或其子系統(tǒng)在功能、行為、性能諸方面的要求。 細節(jié)問題留待以后解決。,4.2初步需求獲取技術,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,17,4.2.2 考察用戶軟件或其子系統(tǒng)業(yè)務流程,調查研究 學習用戶的有關業(yè)務知識，在用戶幫助下了解用戶的軟件或子系統(tǒng)業(yè)務流程，結合軟件開發(fā)和應用的經驗提出新的用戶需求。,4.2初步需求獲取技術,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,18,4.2.3 聯(lián)合小組,建立軟件開發(fā)方和用戶方共同組成的聯(lián)合小組，小組成員對分析負有相同的責任。 聯(lián)合小組要制定自己的工作制度和計劃，確定專門的記錄員，另設專人負責會議的議程和資料的綜合、整理。 選擇易于理解、比較簡潔、精確的表示機制作為描述語言，如輔以文字說明的流程圖。,4.2初步需求獲取技術,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,19,4.2.4 例 家庭保安系統(tǒng) ,問題描述： 家庭保安市場正以每年40%的速度增長。希望建立一種基于微處理器的家庭保安系統(tǒng)，它能夠識別異常事件并采取相應的防護措施。這些異常事件包括：非法侵入、火災、水淹等。一旦異常情況被傳感器探測出來，系統(tǒng)應自動通過電話向監(jiān)控中心報警。此外，應允許戶主對系統(tǒng)行為進行程序控制。,4.2初步需求獲取技術,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,20,家庭保安系統(tǒng) ,分析初期聯(lián)合小組的工作程序 聯(lián)合小組首先制定工作制度：每次會議開始前必須有確定的議程，參加者必須針對各項議程進行充分的準備，并用文字表示。,4.2初步需求獲取技術,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,21,例 家庭保安系統(tǒng) ,經過會議討論，明確問題的范圍、問題與環(huán)境的關系，并就開發(fā)軟件產品的必要性達成共識。 小組負責人要求每位參加者列出問題及環(huán)境中的有關對象，對這些對象施行的操作以及對象間的相互作用。列出的操作和對象盡可能完全，如，控制面板、電話機、監(jiān)控中心、煙霧傳感器、門窗監(jiān)視器、警報器等對象，以及用戶編程控制、電話拔號、報警等操作。,4.2初步需求獲取技術,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,22,例 家庭保安系統(tǒng) ,負責人應要求小組成員對接收傳感器事件、用戶編程控制、電話報警等操作進行更詳細的描述，必要時可用流程圖表示。 用戶可能提出一些條件，如造價不能超過3，000元，對傳感器事件必須在1秒內作出響應，事件必須按優(yōu)先級進行處理等。會后小組負責人對這些信息進行綜合、整理，形成文檔，該文檔應能反映“家庭保安系統(tǒng)”的全貌。,4.2初步需求獲取技術,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,23,例 家庭保安系統(tǒng) ,聯(lián)合小組分成兩個小組，分別處理用戶編程控制和傳感器監(jiān)測兩個子系統(tǒng)。目的是對子系統(tǒng)的軟件需求進行細化。對出現(xiàn)的新對象、新操作、新約束應及時添加到相應的子系統(tǒng)。 確定子系統(tǒng)需求并形成文檔 聯(lián)合小組討論子系統(tǒng)的集成及需求驗證標準。子系統(tǒng)集成包括子系統(tǒng)接口的一致性檢查、系統(tǒng)功能和行為的完整性檢查。需求驗證標準應該是可測試的，以便開發(fā)人員在代碼生成后能夠通過測試結果向用戶表明軟件系統(tǒng)已完整地實現(xiàn)了用戶需求。 初步分析活動應形成結論性文檔，該文檔將作為后續(xù)分析活動的基礎。,4.2初步需求獲取技術,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,24,例 家庭保安系統(tǒng) ,初步分析生成的“家庭保安系統(tǒng)”部分需求文檔 (不包括約束條件和測試標準) “家庭保安系統(tǒng)”的軟件允許用戶在安裝時進行系統(tǒng)配置，實施對傳感器的監(jiān)控并通過控制面板與用戶進行信息交互。 配置操作 (1)指定每一傳感器的種類和編號； (2)設置開、關機密碼； (3)指定報警電話號碼； (4)指定報警延遲和電話重拔延遲時間(以秒為單位)。,4.2初步需求獲取技術,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,25,例 家庭保安系統(tǒng) ,當軟件系統(tǒng)接收到傳感器發(fā)出的數據后，判別是否出現(xiàn)異常事件。如果是，則在指定的延遲時間內拔報警電話號碼，拔號操作將按照重拔延遲反復進行，直至電話接通。然后軟件系統(tǒng)負責報告時間、地點和異常事件的性質。 開機后軟件系統(tǒng)負責顯示當前工作狀態(tài)，接收并處理用戶指令。,4.2初步需求獲取技術,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,26,4.3 需求建模,建立軟件模型是分析活動的關鍵。 目標軟件系統(tǒng)的模型用來刻劃系統(tǒng)所涉及的信息、處理功能及系統(tǒng)運行時的外部行為。 模型不應涉及軟件實現(xiàn)細節(jié)，這樣會分散分析人員的注意力，限制軟件設計人員的聰明才智。 分析人員應以簡潔、準確、清晰的方式，系統(tǒng)地描述軟件需求模型，如，選擇圖形符號表示信息流、處理功能及系統(tǒng)行為，利用受限的自然語言給出用戶需求描述。 為了處理大型問題，模型表示機制應具備良好的結構化能力。,第四章 需求分析基礎,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,27,4.4 問題的抽象、分解與多視點分析,抽象 關注一般問題的解決途徑，以此指導特殊問題的求解。 分析人員應該注意用戶描述的抽象級別，統(tǒng)一規(guī)劃系統(tǒng)行為 避免不一致性，減少分析的工作量。,第四章 需求分析基礎,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,28,問題的抽象、分解與多視點分析,分解 根據問題的規(guī)模和復雜性進行分解，并對子問題展開進一步的分析。 逐級分解，直至子問題的規(guī)模降至合適程度。 在問題分解過程中，要建立子問題之間的相互聯(lián)系。 必須遵循子問題內部緊藕合，子問題之間松藕合的原則。,4.4問題抽象、問題分解與多視點分析,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,29,問題的抽象、分解與多視點分析,視點分解法 在分析的初期，整體地把握一個大型問題的軟件需求是困難的。需要從各個角度分別對問題進行理解和分析，然后再綜合，達到全面理解的目 需求分析視點 系統(tǒng)觀點 用戶觀點 信息觀點 功能觀點 行為觀點等。 整理、綜合用戶描述，應注意用戶視點的變化，避免遺漏。,4.4問題抽象、問題分解與多視點分析,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,30,4 .5 支持需求分析的快速原型技術,按照傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法，目標軟件要等到木已成舟才能交用戶認可。 分析、設計及編碼積累的各種問題，導致用戶對目標軟件提出諸多修改，甚至全盤否決，造成人力、物力的巨大浪費。 軟件開發(fā)早期，快速建立目標軟件系統(tǒng)原型，讓用戶對原型進行評估并提出意見。 原型幾經改進最終確定，它將進化成軟件產品。 設計和編碼人員遵循原型確立的外部特征實現(xiàn)軟件產品。 如果軟件產品含有大量人機交互、可視輸出、或者涉及復雜的算法，應采用快速原型技術。,第四章 需求分析基礎,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,31,支持需求分析的快速原型技術,分析階段使用快速原型技術與問題本身的復雜度以及可用的開發(fā)工具、環(huán)境有關。 如果問題非常復雜，在當前工具、環(huán)境的支持下開發(fā)可運行的原型需要投入太多人力或占用太多時間，那么可對某些子問題，尤其是用戶界面，使用快速原型技術進行部分分析。 某些軟件項目，雖不能構造實際可運行的快速原型，但可以采用幻燈片演示等方法，向用戶直觀描述目標軟件系統(tǒng)的外部行為。,4.5支持需求分析的快速原型技術,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,32,快速建造原型,(1)利用需求分析技術、方法，生成簡化的需求規(guī)格說明 (2)對簡化的需求規(guī)格說明進行檢查、修訂，生成設計規(guī)格說明。為了快速生成原型,只關心軟件的總體結構、用戶界面和數據設計，而不注重過程內部的控制流。 (3)在快速原型工具或環(huán)境的幫助下，快速生成可運行的軟件原型并進行測試、改進。主要工具有：可重用軟部件庫、用戶界面自動生成器等。,4.5支持需求分析的快速原型技術,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,33,快速建造原型,(4)將原型提交用戶評估并征求改進意見。 (5)迭代上述過程，直到用戶滿意。 通過評審的原型應全面、準確地反映用戶對目標軟件在外部行為方面的需求，可以作為需求規(guī)格說明的一部分并成為軟件設計和編碼的基礎。,4.5支持需求分析的快速原型技術,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,34,4.6 需求規(guī)格說明與評審,產生需求規(guī)格說明并進行評審。 需求規(guī)格說明應成為開發(fā)過程必須遵循的指導原則。,第四章 需求分析基礎,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,35,4.6.1 需求規(guī)格說明,目標 (1) 用戶通過需求規(guī)格說明可初步判定目標軟件能否滿足需求，設計人員將需求規(guī)格說明作為軟件設計的基礎。 (2)支持目標軟件系統(tǒng)的確認，需求規(guī)格說明的各項需求應該是可測試的。 (3)控制系統(tǒng)進化過程，需求分析完成后，如果用戶追加需求，開發(fā)人員再次進行需求分析，擴充需求規(guī)格說明，進行軟件設計等。,4.6需求規(guī)格說明與評審,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,36,需求規(guī)格說明,內容 功能、行為需求 描述系統(tǒng)的輸入、輸出及相互關系 非行為需求 描述軟件系統(tǒng)工作時應具備的各種屬性，如效率、可靠性、安全性、可維護性、可移植性等。 為使需求規(guī)格說明更加簡潔，其它內容不應寫入，如人員、成本、進度、設計方案、質量控制等。這些內容單獨形成文檔。,4.6需求規(guī)格說明與評審,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,37,需求規(guī)格說明,1 引言 1.1需求規(guī)格說明的目的 1.2軟件產品的作用范圍 1.3定義、同義詞與縮寫 1.4參考文獻 1.5需求規(guī)格說明概覽 2 一般性描述 2.1產品與其環(huán)境之間的關 2.2產品功能,2.3用戶特征 2.4限制與約束 2.5假設與前提條件 3 特殊需求 附錄 索引,4.6需求規(guī)格說明與評審,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,38,需求規(guī)格說明 特殊需求描述,3特殊需求 3.1功能或行為需求 3.1.1功能或行為需求1 3.1.1.1引言 3.1.1.2輸入 3.1.1.3處理過程描述 3.1.1.4輸出 3.1.2功能或行為需求2 3.1.n功能或行為需求n 3.2外部界面需求 3.2.1用戶界面 3.2.2硬件界面 3.2.3軟件界面,3.3性能需求 3.4設計約束 3.4.1標準化約束 3.4.2硬件約束 3.5屬性 3.5.1可用性 3.5.2安全性 3.5.3可維護性 3.5.4可移植性 3.6其它需求 3.6.1數據庫需求 3.6.2用戶操作需求 3.6.3工作場地需求,4.6需求規(guī)格說明與評審,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,39,4.6.2 需求評審,需求規(guī)格說明進入設計階段之前，必須進行評審。如果發(fā)現(xiàn)錯誤或缺陷，應及時糾正或更改需求分析、模型，需求規(guī)格說明，并重新評審。 衡量需求規(guī)格說明的標準 正確性 無歧義性 完全性 可驗證性 一致性 可理解性 可修改性 可追蹤性,4.6需求規(guī)格說明與評審,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,40,需求評審,(1)正確性。 需求規(guī)格說明書的功能、行為、性能描述必須與用戶對目標軟件產品的期望相吻合。 (2)無歧義性。 需求規(guī)格說明的任何語法單位只能有唯一的語義解釋。確保無歧義性的一種有效措施是在需求規(guī)格說明中使用標準化術語，并對術語的語義進行顯式的、統(tǒng)一解釋。,4.6需求規(guī)格說明與評審,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,41,需求評審,(3)完全性。 需求規(guī)格說明書不能遺漏任何用戶需求。具體地說，目標軟件產品的所有功能、行為、性能約束，以及它在所有可能情況下的預期行為均應完整地包含在需求規(guī)格說明。 (4)可驗證性。 對于規(guī)格說明書中的任意需求，均應存在技術和經濟上可行的手段進行驗證和確認。,4.6需求規(guī)格說明與評審,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,42,需求評審,(5)一致性。 需求規(guī)格說明書的各部分之間不能相互矛盾。這些矛盾可以表現(xiàn)為術語使用方面的沖突，功能和行為特征方面的沖突以及時序方面的前后不一致。 (6)可理解性。 追求上述目標不應妨礙需求規(guī)格說明書對于用戶、設計人員和測試人員的易理解性。特別是對于非計算機專業(yè)的用戶而言，不宜在說明書中使用太多的專業(yè)化 詞匯。,4.6需求規(guī)格說明與評審,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,43,需求評審,(7)可修改性。 需求規(guī)格說明的格式和組織方式應支持內容的增、刪和修改。 (8)可追蹤性。 需求規(guī)格說明的每項需求必須與用戶的原始需求相對應，為后續(xù)開發(fā)和其它文檔引用這些需求提供方便。,4.6需求規(guī)格說明與評審,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,44,需求評審,需求評審采用會議形式，用戶、分析人員和系統(tǒng)設計人員共同參加。 分析人員介紹軟件產品的總體目標，包括產品的主要功能、與環(huán)境的交互行為，以及其它性能指標。 評估需求模型，討論需求模型及需求規(guī)格說明是否具備良好的屬性，能否構成良好的軟件設計基礎。,4.6需求規(guī)格說明與評審,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,45,需求評審,討論軟件求解的其它途徑，對影響軟件設計和軟件質量的因素進行折衷，決定需求規(guī)格說明采用的方案是否合理。 討論軟件的質量確認方法，形成用戶和開發(fā)人員均能接受的各項測試指標。,4.6需求規(guī)格說明與評審,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,46,小結,需求分析的主要任務是實現(xiàn)用戶需求的一致化、精確化和完全化。 需求分析活動可按照問題分析、需求描述及需求評審三個子階段逐步進行。 初始需求可用訪談、會議、考察用戶工作流程的方式導出。 問題分析階段的核心技術是問題抽象、問題分解及需求建模。 使用快速原型可以讓用戶更多、更早地參與需求分析過程。,第四章 需求分析基礎,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,47,小結,在需求描述階段生成的需求規(guī)格說明應遵循標準的格式。問題分析階段生成的需求模型構成需求規(guī)格說明的主體。 需求評審階段，分析人員審查需求規(guī)格說明的標準： 正確性、 無歧義性、 完全性、 可驗證性、 一致性、 可理解性、 可修改性、 可追蹤性。,第四章 需求分析基礎,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,48,問題A圖書館管理 R.A.Kemmerer,一個小型圖書館管理系統(tǒng)，需完成以下工作： 1借書、還書； 2在圖書館中增加/刪除一本書； 3按照作者名或專業(yè)領域檢索一批書； 4找出被某位讀者借出的一批書； 5找出最近借走某本圖書的讀者。 該系統(tǒng)有兩類用戶：圖書管理員與普通讀者。 功能4供普通讀者使用。功能1、2、5供圖書管理員使用。 系統(tǒng)必須滿足條件： 1館中所有未借出的書籍能夠供讀者隨時借閱。 2在同一時刻，一本書不能既被借出，又被借閱。 3一個讀者一次借出的書籍數目不能超過預定值。,第四章 需求分析基礎,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,49,問題B保溫系統(tǒng) S.White,如果主開關置于“加熱”狀態(tài)，保溫系統(tǒng)的控制器負責開關鍋爐，監(jiān)視鍋爐系統(tǒng)的燃油流率和燃燒狀態(tài)，進而調節(jié)進入房間的熱量流。當室內溫度降至Tr2度以下，控制器啟動鍋爐。這里Tr是用戶設定的理想室溫。 鍋爐啟動過程： 1 控制器向鍋爐的馬達發(fā)信號。 2 制器監(jiān)視馬達速度。馬達達到正常操作速度時，啟動點火并打開油閥。 3 控制器監(jiān)視水溫，一旦水溫達到預定值時，它發(fā)信號打開水流循環(huán)閥。熱水開始在室內循環(huán)。 4 如果發(fā)生異常情況，燃油流率指示器和光感器向控制器發(fā)信號。此時控制器發(fā)信號關閉系統(tǒng)。 5 一旦室內溫度達到Tr+2度，控制器首先關閉油閥，延遲5秒后關閉鍋爐馬達。 系統(tǒng)須滿足條件： 1 鍋爐停機后重啟必須延遲5分鐘。 2 在主開關關閉或油閥關閉5秒內應指示鍋爐停機。,第四章 需求分析基礎,2019/7/8,安徽工程科技學院計算機系,50,問題C字符串格式化 A Mili