【从零开始学习计算机科学】软件工程（四）结构化需求分析 与 面向对象需求分析

结构化需求分析

结构化分析（SA，Structured Analysis）方法是20世纪70年代，由E.Yourdon等人倡导的一种适用于大型数据处理系统的、面向数据流的需求分析方法。
其将待解决的问题看作一个系统，从而用系统科学的思想方法(抽象、分解、模块化)来分析和解决问题。
系统模型从以下不同的角度表述系统：
从外部来看，它是对系统分析上下文或系统环境建模；
从行为上看，它是对系统行为建模；
从结构上看，它是对系统的体系结构和系统处理的数据结构建模。
结构化需求分析起源于结构化程序设计语言(事先设计好每一个具体的功能模块，然后将这些设计好的模块组装成一个软件系统)。

在结构化方法中，需求可以通过数据流图描述。结构化分析又称数据流法，其基本策略是跟踪数据流，即研究问题域中数据如何流动，以及在各个环节上进行何种处理，从而发现数据流和加工。得到的分析模型是数据流图（DFD），主要模型元素是数据流、加工、文件及端点，外加处理说明和数据字典。

结构化分析模型——三视点模型(3VM)
根据结构化分析准则，系统分析模型由以下部分构成：

数据模型

利用实体关系图表现系统数据域的数据对象及相互关系。系统建模的一个重要方面就是要定义系统处理数据的逻辑结构。最广泛采用的数据建模技术是实体-关系模型，它描述数据实体、关联及实体属性。实体关系模型可用ERD（Entity-Relationships Diagram实体关系图）来表示。

E-R图

1976年，P.P.S.Chen提出E-R模型，用E-R图来描述概念模型。其核心观点是世界是由一组称作实体(entities)的基本对象和这些对象之间的联系(relationships)构成的。

E-R 图的地位：数据分析、描述的工具；数据分析、描述以E-R图为主；需要其它文档辅助。
E-R图的作用是帮助澄清用户数据需求；分析员和用户对数据需求达成高度一致；数据逻辑模型设计的基础。
E-R图的要求和评价标准是清晰、易懂、完整、精确、无二义。

E-R图中的对象：

• 实体（Entity）。客观存在并可相互区别的事物称为实体。可以是具体的人、事、物或抽象的概念。
• 实体型（Entity Type）。用实体名及其属性名集合来抽象和刻画同类实体称为实体型。
• 实体集（Entity Set）。同型实体的集合称为实体集。
• 属性（Attribute）。实体所具有的某一特性称为属性。一个实体可以由若干个属性来刻画。
• 域（Domain）。属性的取值范围称为该属性的域。
• 码。唯一标识实体的属性集称为码。
• 联系。指实体类型之间的联系例如，教师教学生，“教”就是实体类型“教师”和“学生”之间的联系。联系也可以有属性，例如，学生实体与课程实体之间的联系“选课”，可以有属性学号、课程号、成绩等。

在ER图（E-R Diagram）中，基本的图形元素有3个：实体用矩形框表示，实体之间的联系用菱形框表示，属性用椭圆形框（或圆形框）表示,并用无向边将其与相应的实体连接起来。
实体之间的联系也称基数比约束，是对参与联系的实体的一种约束。一个联系的基数（Cardinality）是指，对应于该联系的另一方的实体集的单个实体，本实体集的实体的数量。

ER模型支持的实体之间的一对一、一对多、多对多的联系。

联系的分类：

• 一对一联系(1:1) 。如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系。记为1:1。
• 一对多联系(1:n)。如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n$\geq$0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对多联系，记为1:n。
• 多对多联系(m:n)。如果对于实体集A中的每一个实体，实体集B中有n个实体（n$\geq$0）与之联系，反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体（m$\geq$0）与之联系，则称实体集A与实体B具有多对多联系。记为m:n。

基于E-R图的建模过程

在建立ER模型中，首先确定实体集合，然后确定联系集合，最后给出实体和联系的属性。

下面的一些启发性规则可以帮助确定实体：对于汇集和维护企业组织的数据有重要意义的、确定的、可以标识的对象可以指定为实体；每个实质性的确定的对象，如人员、位置、事物等可指定为实体；抽象概念如部门或通信干线等可指定为实体；在由唯一的术语标识的环境中的非实质性的概念，也可指定为实体，例如信用货款备忘录中的信用度，可作为一个实体。

功能模型

利用数据流图表现系统功能域的功能结构和协作关系。
数据流图将系统看作由数据流联系起来的各种功能的组合。通