結(jié)構(gòu)化的分析方法是在20世紀(jì)70年代末提出的，30多年來(lái)被廣泛應(yīng)用，是最經(jīng)典的需求分析方法。結(jié)構(gòu)化的分析方法適用于數(shù)據(jù)處理類型軟件的需求分析。它提供的工具包括：數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典、結(jié)構(gòu)化英語(yǔ)、判定表和判定樹。
系統(tǒng)的分析模型必須達(dá)到三個(gè)主要目標(biāo)：
（1）描述客戶的需要；
（2）建立創(chuàng)建軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)；
（3）定義在軟件完成后可以被確認(rèn)的一組需求。
分析模型包含了圖3.2中提到的各種圖、規(guī)約、描述和字典。以下各節(jié)將對(duì)分析模型中的這些元素進(jìn)行更加詳細(xì)的討論。
圖3.2 分析模型的結(jié)構(gòu)
3.2.1數(shù)據(jù)流圖
任何軟件系統(tǒng)（或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)）從根本上來(lái)說(shuō)，都是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工或變換的工具。圖3.3是一個(gè)高度抽象了的軟件系統(tǒng)的邏輯模型。
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圖3.3 軟件模型
1. 組成符號(hào)
數(shù)據(jù)流圖只使用4種基本圖形符號(hào)：①圓框代表加工；②箭頭代表數(shù)據(jù)的流向，數(shù)據(jù)名稱總是標(biāo)在箭頭的邊上；③方框表示數(shù)據(jù)的源點(diǎn)和終點(diǎn)，給數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)匯；④雙杠（或單杠）表示數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫(kù)（如圖3.4所示）。文件與加工之間用箭頭線連接，單向表示只讀或只寫，雙向表示有讀有寫。注意，每一圖形符號(hào)都必須標(biāo)上名字，加工框還應(yīng)該加上編號(hào)，以幫助識(shí)別。
圖3.4 數(shù)據(jù)流圖的符號(hào)
例4.下面以教材購(gòu)銷系統(tǒng)中的教材銷售為例，說(shuō)明如何畫數(shù)據(jù)流圖。
從用戶調(diào)查中了解到某高校向?qū)W生銷售教材的手續(xù)是：先由系辦公室的張秘書開購(gòu)書證明，學(xué)生憑證明找教材科的王會(huì)計(jì)開購(gòu)書發(fā)票，向李出納員交付書款，然后到書庫(kù)找趙保管員領(lǐng)書。現(xiàn)欲將上述手工操作改為計(jì)算機(jī)處理，試畫出教材銷售過(guò)程的數(shù)據(jù)流圖。
該例子的基本數(shù)據(jù)流圖如圖3.5所示。
無(wú)效書單
購(gòu)書單 發(fā)票 領(lǐng)書單
學(xué)生
學(xué)生
圖3.5 計(jì)算機(jī)售書系統(tǒng)模型
我們還要補(bǔ)充數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，如圖3.6所示。
無(wú)效書單
購(gòu)書單 發(fā)票 領(lǐng)書單
學(xué)生
學(xué)生
各班學(xué)生用書表 教材存量表
圖3.6 計(jì)算機(jī)售書系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖
2. 命名
數(shù)據(jù)流圖中每個(gè)成分的命名是否恰當(dāng)，直接影響數(shù)據(jù)流圖的可理解性。給這些成分起名字時(shí)應(yīng)該仔細(xì)推敲。
3. 分層數(shù)據(jù)流圖
圖3.7 數(shù)據(jù)流圖的層次結(jié)構(gòu)
為了表達(dá)數(shù)據(jù)處理過(guò)程的數(shù)據(jù)加工情況，需要采用層次結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流圖。
4．?dāng)?shù)據(jù)流圖實(shí)例
建立數(shù)據(jù)流模型的基本步驟概括地說(shuō)，就是自外向內(nèi)、自頂向下、逐層細(xì)化、完善求精。我們用下面的例子來(lái)說(shuō)明如何創(chuàng)建一個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖。
例5. 問(wèn)題陳述：建立一個(gè)簡(jiǎn)化的商業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。其中：售貨員負(fù)責(zé)錄入銷售的商品（商品名，編號(hào)，單價(jià)，數(shù)量），有時(shí)要根據(jù)特定情況對(duì)銷售的商品進(jìn)行修改或刪除。收款員負(fù)責(zé)收取現(xiàn)金，并將多交的付款退還用戶。銷售經(jīng)理需要隨時(shí)查詢整個(gè)部門的銷售情況（時(shí)間，商品編號(hào)，銷售金額），并在每日結(jié)束時(shí)，統(tǒng)計(jì)各類商品的銷售金額。
首先：建立系統(tǒng)環(huán)境，確定系統(tǒng)邊界，畫出頂層DFD。
圖3.8 簡(jiǎn)化的商業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)頂層DFD
然后自頂向下，逐層分解。從輸入端開始，根據(jù)商業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的工作流程，畫出數(shù)據(jù)流所流經(jīng)的各加工框，逐步畫到輸出端，得到更下層的數(shù)據(jù)流圖。
圖3.9 簡(jiǎn)化的商業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)0層DFD
可根據(jù)需要繼續(xù)逐層分解，例如加工3可分解為圖3.10。
圖3.10 簡(jiǎn)化的商業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)1層DFD
5. 注意事項(xiàng)
（1）畫數(shù)據(jù)流圖不是畫流程圖。
（2）父圖和子圖的平衡。
（3）局部文件。
（4）分解的深度與層次
（5）要遵守加工編號(hào)規(guī)則
3.2.2 數(shù)據(jù)字典
數(shù)據(jù)字典要對(duì)數(shù)據(jù)流圖中出現(xiàn)的所有名字（數(shù)據(jù)流、加工、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）進(jìn)行定義。在數(shù)據(jù)字典中，描述數(shù)據(jù)元素之間的關(guān)系時(shí)，可以使用自然語(yǔ)言，但為了更加清晰簡(jiǎn)潔，可采用以下符號(hào)：
= 表示等價(jià)于（或定義為）
+ 表示與
[ | ] 表示或（從方括號(hào)內(nèi)由“|”號(hào)隔開的分量中選擇一個(gè)）
{} 表示重復(fù)
（）表示選擇
以下結(jié)合圖3.6的計(jì)算機(jī)售書系統(tǒng)，舉例說(shuō)明怎樣編寫各類數(shù)據(jù)的字典條目。
1. 數(shù)據(jù)流條目
下面看一個(gè)例子。
例6. 以圖3.6中的“發(fā)票”為例，編寫一個(gè)字典條目。“發(fā)票”是一個(gè)數(shù)據(jù)流，其條目?jī)?nèi)容與書寫格式如表3.2所示。
表3.2 數(shù)據(jù)流“發(fā)票”的字典條目
數(shù)據(jù)流名：發(fā)票
別 名：購(gòu)書發(fā)票
組 成：學(xué)名+姓名+{書號(hào)+單價(jià)+數(shù)量+總價(jià)}+書費(fèi)合計(jì)
備注
2. 數(shù)據(jù)文件條目
下面再看一個(gè)例子。
例7. 為計(jì)算機(jī)售書系統(tǒng)中的文件“各班學(xué)生用書表”編寫一個(gè)字典條目。
表3.3 數(shù)據(jù)文件“各班學(xué)生用書表”的字典條目
文件名：各班學(xué)生用書表
別 名：
組 成：{系編號(hào)+專業(yè)和班編號(hào)+年級(jí)+{書號(hào)}}
組 織：按系、專業(yè)和班編號(hào)從小到大排列
備 注：
3. 數(shù)據(jù)項(xiàng)條目
表3.4至表3.6分別列出了3個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)字典條目；其中“年級(jí)”屬于數(shù)據(jù)文件“各班學(xué)生用書表”；“數(shù)量”及“書費(fèi)合計(jì)”均屬于數(shù)據(jù)流“發(fā)票”。
表3.4 數(shù)據(jù)流“年級(jí)”的條目
數(shù)據(jù)項(xiàng)名：年級(jí)
別 名：
取值及含義：
F—freshman，一年級(jí)
M—sophomore，二年級(jí)
J—junior，三年級(jí)
S—senior，四年級(jí)
備 注：F、M、J、S可分別用
1，2，3，4代替
表3.5 數(shù)據(jù)項(xiàng)“數(shù)量”的字典條目 表3.6 數(shù)據(jù)項(xiàng)“書費(fèi)合計(jì)”的條目
數(shù)據(jù)項(xiàng)名：數(shù)量
數(shù)據(jù)項(xiàng)名：書費(fèi)合計(jì)
別 名：購(gòu)書量
別 名：
取 值：正整數(shù)
取 值：00.00~99.99
備 注：
備 注：
例8. 將表3.2中的“發(fā)票”和表3.3中的“各班學(xué)生用書表”，以公式的形式來(lái)定義。
（1）數(shù)據(jù)流“發(fā)票”的公式定義為：
發(fā)票=（學(xué)號(hào)）+姓名+{書號(hào)+單價(jià)+數(shù)量+總價(jià)}+書費(fèi)合計(jì)
對(duì)于較長(zhǎng)和較復(fù)雜的數(shù)據(jù)流，還可用分層次描述使眉目更加清楚。上述數(shù)據(jù)流“發(fā)票”也可以表示為：
發(fā)票=（學(xué)號(hào)）+姓名+{發(fā)票行}+書費(fèi)合計(jì)
發(fā)票行=書號(hào)+單價(jià)+數(shù)量+總價(jià)
（2）各班學(xué)生用書表的公式定義為：
各班學(xué)生用書表={系編號(hào)+專業(yè)和班編號(hào)+年級(jí)+{書號(hào)}}，其中
系編號(hào)=2{數(shù)字}2 二位數(shù)字，例如01，12
專業(yè)和班編號(hào)=3{數(shù)字}3 三位數(shù)字，例如305
年級(jí)=[F/M/J/S] 在4個(gè)字母中任選一個(gè)。
書號(hào)={字母}+{數(shù)字} 例如MATH 11，ENG 1，ENG 2，OS 4，SE 3等
3.2.3實(shí)體－關(guān)系圖（E-R圖）
實(shí)體－關(guān)系圖中包含3種相互關(guān)聯(lián)的信息：數(shù)據(jù)對(duì)象、數(shù)據(jù)對(duì)象的屬性及數(shù)據(jù)對(duì)象彼此間相互連接的關(guān)系。
1. 數(shù)據(jù)對(duì)象、屬性與關(guān)系
數(shù)據(jù)對(duì)象是軟件必須理解的復(fù)合信息的抽象。所謂復(fù)合信息，是指具有一系列不同性質(zhì)或?qū)傩缘氖挛?，僅有單個(gè)值的事物（例如，寬度）不是數(shù)據(jù)對(duì)象。
數(shù)據(jù)對(duì)象可以是外部實(shí)體（如顯示器）、事物（如報(bào)表或顯示）、角色（如教師或?qū)W生）、行為（如一個(gè)電話呼叫）或事件（如單擊鼠標(biāo)左鍵）、組織單位（如研究生院）、地點(diǎn)（如注冊(cè)室）或結(jié)構(gòu)（如文件）。
數(shù)據(jù)對(duì)象彼此間是有關(guān)聯(lián)的，例如，教師“教”課程，學(xué)生“學(xué)”課程，教或?qū)W的關(guān)系表示教師和課程或?qū)W生和課程之間的一種特定連接。數(shù)據(jù)對(duì)象只封裝了數(shù)據(jù)，沒有包含作用于這些數(shù)據(jù)上的操作。這與面向?qū)ο蠓缎椭械念惡蛯?duì)象不同。
屬性定義了數(shù)據(jù)對(duì)象的特征。它可用來(lái)：① 為數(shù)據(jù)對(duì)象的實(shí)例命名；② 描述這個(gè)實(shí)例；③ 建立對(duì)另一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象的另一個(gè)實(shí)例的引用。如學(xué)生數(shù)據(jù)對(duì)象的屬性可以有學(xué)號(hào)、姓名、性別、出生年月、籍貫等。為了唯一地標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)對(duì)象的某一個(gè)實(shí)例，定義數(shù)據(jù)對(duì)象中的一個(gè)屬性或幾個(gè)屬性為關(guān)鍵碼（key），例如在“學(xué)生”數(shù)據(jù)對(duì)象中用“學(xué)號(hào)”做關(guān)鍵碼，它可唯一地標(biāo)識(shí)一個(gè)“學(xué)生”數(shù)據(jù)對(duì)象中的實(shí)例。
數(shù)據(jù)對(duì)象彼此之間相互連接的方式稱為聯(lián)系，也稱為關(guān)系。聯(lián)系可分為以下3種類型：
（1）一對(duì)一聯(lián)系（1∶1）
例9. 一個(gè)部門有一個(gè)經(jīng)理，而每個(gè)經(jīng)理只在一個(gè)部門任職，則部門與經(jīng)理的聯(lián)系是一對(duì)一的。
（2）一對(duì)多聯(lián)系（1∶N）
例10. 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(lái)教，則某校教師與課程之間存在一對(duì)多的聯(lián)系。
（3）多對(duì)多聯(lián)系（M∶N）
例11. 一個(gè)學(xué)生可以學(xué)多門課程，而每門課程可以有多個(gè)學(xué)生來(lái)學(xué)，則學(xué)生與課程間的聯(lián)系是多對(duì)多的。
2. 實(shí)體－關(guān)系圖實(shí)例
在E-R圖中，每個(gè)方框表示數(shù)據(jù)對(duì)象，橢圓表示屬性，方框之間的菱形表示數(shù)據(jù)對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)。E-R圖中用到的符號(hào)如下圖所示：
學(xué)生
實(shí)體
關(guān)系
屬性
連接
圖 3.10 E-R圖的符號(hào)表示
例12. 在教學(xué)管理中，一個(gè)教師可以教授零門、一門或多門課程，每位學(xué)生也需要學(xué)習(xí)幾門課程。因此，教學(xué)管理中涉及的對(duì)象（實(shí)體）有學(xué)生、教師和課程。教師與課程之間是講授的關(guān)系，學(xué)生與課程之間是選修的關(guān)系，都是多對(duì)多的關(guān)聯(lián)。然后，再根據(jù)需要確定各實(shí)體的屬性，如教師的屬性有編號(hào)、姓名、性別、職稱和院系，課程的屬性有編號(hào)，名稱、學(xué)時(shí)和學(xué)分。用E-R圖描述，得到圖3.12。
關(guān)聯(lián)也可以有屬性。在教學(xué)管理系統(tǒng)中，學(xué)生學(xué)某門課程所取得的成績(jī)，既不是學(xué)生的屬性也不是課程的屬性。由于成績(jī)既依賴于某名特定的學(xué)生又依賴于某門特定的課程，所以它是學(xué)生與課程之間聯(lián)系的屬性（如圖3.12所示）。
圖3.12 教學(xué)管理系統(tǒng)E-R圖
3.2.4狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖
狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（簡(jiǎn)稱為狀態(tài)圖）通過(guò)描繪系統(tǒng)的狀態(tài)及引起系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件，來(lái)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(jié)果，系統(tǒng)將做哪些動(dòng)作（例如，處理數(shù)據(jù)）。
1. 組成部分及其符號(hào)表示
狀態(tài)是任何可以被觀察到的系統(tǒng)行為模式，一個(gè)狀態(tài)代表系統(tǒng)的一種行為模式。狀態(tài)規(guī)定了系統(tǒng)對(duì)事件的響應(yīng)方式。系統(tǒng)對(duì)事件的響應(yīng)，既可以是做一個(gè)（或一系列）動(dòng)作，也可以是僅僅改變系統(tǒng)本身的狀態(tài)，還可以是既改變狀態(tài)又做動(dòng)作。
在狀態(tài)圖中定義的狀態(tài)主要有：初態(tài)（即初始狀態(tài)）、終態(tài)（即最終狀態(tài)）和中間狀態(tài)。在一張狀態(tài)圖中只能有一個(gè)初態(tài)，而終態(tài)則可以有0至多個(gè)。初態(tài)用實(shí)心圓表示，終態(tài)用一對(duì)同心圓（內(nèi)圓為實(shí)心圓）表示（見圖3.13）。
狀態(tài)圖既可以表示系統(tǒng)循環(huán)運(yùn)行過(guò)程，也可以表示系統(tǒng)單程生命期。當(dāng)描繪循環(huán)運(yùn)行過(guò)程時(shí)，通常并不關(guān)心循環(huán)是怎樣啟動(dòng)的。當(dāng)描繪單程生命期時(shí)，需要標(biāo)明初始狀態(tài)（系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)進(jìn)入初始狀態(tài)）和最終狀態(tài)（系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)束時(shí)到達(dá)最終狀態(tài)）。
事件是在某個(gè)特定時(shí)刻發(fā)生的事情，它是對(duì)引起系統(tǒng)做動(dòng)作或系統(tǒng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變的外界事件的抽象。狀態(tài)圖中兩個(gè)狀態(tài)之間帶箭頭的連線稱為狀態(tài)轉(zhuǎn)換，箭頭指明了轉(zhuǎn)換方向。狀態(tài)變遷通常是由事件觸發(fā)的，在這種情況下，應(yīng)在表示狀態(tài)轉(zhuǎn)換的箭頭線上，標(biāo)出觸發(fā)轉(zhuǎn)換的事件表達(dá)式，如果事件有一定發(fā)生的條件，該條件也要在方括號(hào)中標(biāo)出（見圖3.13）。如果在箭頭線上未標(biāo)明事件，則表示在源狀態(tài)的內(nèi)部活動(dòng)執(zhí)行完之后，自動(dòng)觸發(fā)轉(zhuǎn)換。
圖3.13 狀態(tài)圖的符號(hào)
中間狀態(tài)用圓角矩形或圓形表示，可以用兩條水平橫線把它分成上、中、下3個(gè)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(dòng)表，這部分也是可選的。
活動(dòng)表的語(yǔ)法格式如下：
事件名（參數(shù)表）/動(dòng)作表達(dá)式，其中，“事件名”可以是任何事件的名稱。需要時(shí)可以為事件指定參數(shù)表。活動(dòng)表中的動(dòng)作表達(dá)式描述應(yīng)做的具體動(dòng)作。
事件表達(dá)式的語(yǔ)法如下：
事件說(shuō)明［守衛(wèi)條件］／動(dòng)作表達(dá)式
其中，事件說(shuō)明的語(yǔ)法為：事件名（參數(shù)表）。
守衛(wèi)條件是一個(gè)布爾表達(dá)式。如果同時(shí)使用事件說(shuō)明和守衛(wèi)條件，則當(dāng)且僅當(dāng)事件發(fā)生且布爾表達(dá)式為真時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換才發(fā)生。如果只有守衛(wèi)條件而沒有事件說(shuō)明，則只要守衛(wèi)條件為真狀態(tài)轉(zhuǎn)換就發(fā)生。
動(dòng)作表達(dá)式是一個(gè)過(guò)程表達(dá)式，當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換開始時(shí)執(zhí)行該表達(dá)式。
