软件工程需求分析阶段使用实体联系图表示（）模型。

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第8题

知识点：信息系统的生命周期软件工程实体实体联系图需求分析需求分析阶段

关键词：分析阶段软件工程实体联系图需求分析实体需求章/节：信息系统及其技术和开发方法

软件工程需求分析阶段,使用实体联系图表示（）模型。

A. 行为

B. 数据

C. 功能

D. 状态

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48%

一般可以将信息系统的开发分成5个阶段，即总体规划阶段、系统分析阶段、系统设计阶段、系统实施阶段、系统运行和评价阶段，在各个..


知识点讲解
· 信息系统的生命周期 · 软件工程 · 实体 · 实体联系图 · 需求分析 · 需求分析阶段

信息系统的生命周期

信息系统的生命周期可以分为4个阶段：形成（立项）、开发、运维、消亡。4个阶段的内容分别如下：

.形成（立项）阶段：即概念阶段或需求阶段，包括概念形成过程和需求分析过程。

.开发阶段：可分为总体规划、系统分析、系统设计、系统实施及系统验收阶段。

.运维阶段：信息系统通过验收，正式移交给用户以后，就进入运维阶段。

.消亡阶段：信息系统不可能一劳永逸地运行下去，应当在信息系统建设的初期就注意系统消亡的条件和时机，以及由此而花费的成本。

根据信息系统生命周期的概念，一般可将信息系统的开发分为5个阶段，即总体规划阶段、系统分析阶段、系统设计阶段、系统实施阶段、系统运行和评价阶段。每个阶段都有其明确的任务，任务完成后都将交付给下一阶段一定规格的文档，作为下一阶段开发的依据。这种开发过程在直观上就像一级一级的瀑布，所以系统开发生命周期也称为“瀑布模型”。如下图所示。

信息系统的开发生命周期

系统开发生命周期中各阶段工作量可用下图表示，从图中可以看出，系统实施阶段所需工作量最大。

系统开发生命周期中各阶段工作量

各阶段目标及其主要工作内容：

1．总体规划阶段

总体规划的作用可以分成以下几点：

.指明组织中建立信息系统的范围和目标。

.指导信息系统开发。

.合理分配和利用各种资源。

.通过规划过程找出企业中存在的问题。

总体规划的内容主要包括：

.信息系统的开发范围和目标。

.信息系统开发的约束条件。

.组织及其管理的现状、问题及解决方案。

.信息系统的总体结构。

.信息系统建设计划。

.相关的信息技术发展预测等。

2．系统分析阶段

系统分析阶段的目标是为系统设计阶段提供系统的逻辑模型，系统设计阶段再根据这个逻辑模型进行物理方案的设计。

系统分析阶段的内容包括组织结构及功能分析、业务流程分析、数据及数据流程分析、用户需求分析、新系统方案等。

3．系统设计阶段

系统设计阶段则是根据系统分析的结果，设计一套与改进后的管理体制及管理手段相适应的新的信息系统，为系统实施阶段的程序设计、调试提供依据。

系统设计阶段的主要内容包括新系统总体结构设计、代码设计、数据库设计、输入输出设计、处理流程及模块功能设计、安全控制点设计等。

4．系统实施阶段

系统实施阶段是将系统设计阶段的结果在计算机上实现。将原来文字的设计方案转换成实际可执行的软件系统。

系统实施阶段的主要任务包括：

.按总体设计方案购置和安装计算机网络系统。

.软件准备。

.人力培训。

.数据准备。

.投入切换和试运行。

5．系统运行和评价阶段

信息系统在实施阶段结束之后，就进入到系统运行和评价阶段。只要系统正式运行，系统的维护工作就将伴随着信息系统的整个生命周期。维护工作主要是对应用系统、数据、代码，以及硬件和网络设备进行维护。针对软件维护的不同性质，系统维护可以划分成4种类型：纠错性维护、适应性维护、完善性维护和预防性维护。

.纠错性维护：指改正在系统开发阶段已发生而系统测试阶段尚未发现的错误。

.适应性维护：指使应用软件适应信息技术变化和管理需求变化而进行的修改。

.完善性维护：是为扩充功能和改善性能而进行的修改，主要是指对已有的软件系统增加一些在系统分析和设计阶段中没有规定的功能与性能特征。

.预防性维护：是为了改进应用软件的可靠性和可维护性，为了适应未来的软硬件环境的变化，而主动增加的预防性的新功能，以使应用系统适应各类变化而不被淘汰。

当系统运行一段时间之后，随着对系统应用的不断深入和应用环境的发展变化，有必要对系统进行评价。系统评价的目的是检查系统是否达到预期目的、是否满足用户要求和系统的各种资源利用效率，提出系统改进和发展方向。系统的评价主要针对两个方面，即系统的性能指标和经济指标。具体地说，就是对系统运行效率、系统运行及维护的费用、系统可靠性、系统的输入输出、系统内信息反馈情况和系统运行平台等进行评价。

软件工程

1）软件工程的概念

为了消除软件危机，通过认真研究解决软件危机的方法，人们认识到软件工程是使计算机软件走向科学的途径，逐渐形成了软件工程的概念，并开辟工程学的新兴领域，即软件工程学。

2）软件工程的要素

软件工程具有以下3个要素。

（1）方法。完成软件工程项目的技术手段。

（2）工具。支持软件的开发、管理、文档生成。

（3）过程。将方法和工具综合起来以达到合理、及时地进行计算机软件开发的目的。

3）软件生命周期

软件生命周期是指软件产品从考虑其概念开始到该软件产品交付使用，直至最终退役为止的整个过程，包括计划阶段、分析阶段、设计阶段、实现阶段、测试阶段和运行维护阶段。

4）软件开发模型

比较经典的软件开发模型有瀑布模型、快速原型模型、演化模型、增量模型、螺旋模型、喷泉模型等。

5）软件开发方法

软件开发方法有以下几种。

（1）结构化软件开发（SASD）方法：采用结构化技术来完成软件开发的各项任务。它把软件生命周期划分成若干个阶段，依次完成每个阶段的任务。它与瀑布模型有很好的结合度，是与其最相适应的软件开发方法。

（2）面向数据结构的软件开发方法：从目标系统的输入、输出数据结构入手，导出程序框架结构，再补充其他细节，从而可得到完整的程序结构图。有Jackson方法和Warnier方法。

（3）面向对象的软件开发方法：随着OOP（面向对象编程）向OOD（面向对象设计）和OOA（面向对象分析）的发展，最终形成面向对象的软件开发方法OMT（Object Modelling Technique）。这是一种自底向上和自顶向下相结合的方法，而且它以对象建模为基础，从而不仅考虑了输入、输出数据结构，实际上也包含了所有对象的数据结构。

（4）基于构件化的开发方法：用预先建立的构件和模板，像"搭积木"一样进行建造。

实体

从上表中可见，在E-R模型中实体用矩形表示，通常矩形框内写明实体名。实体是现实世界中可以区别于其他对象的“事件”或“物体”。例如，企业中的每个人都是一个实体。每个实体由一组特性（属性）来表示，其中的某一部分属性可以唯一标识实体，如职工号。实体集是具有相同属性的实体集合，例如，学校所有教师具有相同的属性，因此教师的集合可以定义为一个实体集；学生具有相同的属性，因此学生的集合可以定义为另一个实体集。

实体联系图

数据流图描述了系统的逻辑结构，数据流图中的有关处理逻辑及数据流的含义可用数据字典具体定义说明，但是对于比较复杂的数据及其之间的关系，用它们是难以描述的，在这种情况下一般采用实体联系图进行描述。

实体联系图（Entity-Relationship Diagram, ER图），可用于描述数据流图中数据存储及其之间的关系，最初用于数据库概念设计。

下图是大学教务管理问题中对教务处进行分析调查后得到的实体联系图。其中，学生档案是有关学生情况的集合，课程档案是有关开设的课程情况集合，注册记录、选课单则分别是学生注册和选课情况的集合。它用简单的图形方式描述了学生和课程等这些教学活动中的数据之间的关系。

大学教务处教务管理问题实体联系图

在实体联系图中，有实体、联系和属性三个基本成分，如下图所示。

（1）实体。实体是现实中存在的对象，有具体的，也有抽象的；有物理上存在的，也有概念性的；例如，学生、课程，等等。它们的特征是可以互相区别，否则就会被认为是同一对象。凡是可以互相区别、又可以被人们识别的事、物、概念等统统可以被抽象为实体。数据流图中的数据存储就是一种实体。实体可以分为独立实体和从属实体或弱实体，独立实体是不依赖于其他实体和联系而可以独立存在的实体，如上图中的“学生档案”、“课程档案”等，独立实体常常被直接简称为实体；从属实体是这样一类实体，其存在依赖于其他实体和联系，在实体联系图中用带圆角的矩形框表示，例如上图中的“注册记录”是从属实体，它的存在依赖于实体“学生档案”，“课程档案”和联系“注册”，“选课单”也是从属实体，它的存在依赖于实体“学生档案”，“课程档案“和联系”选课”。

在以下述说中，为简便起见，将上图中的实体“学生档案”和“课程档案”直接称为“学生”和“课程”。

（2）联系。实体之间可能会有各种关系。例如，“学生”与“课程”之间有“选课”的关系。这种实体和实体之间的关系被抽象为联系。在实体联系图中，联系用联结有关实体的菱形框表示，如上图所示。联系可以是一对一（1:1），一对多（1:N）或多对多（M:N）的，这一点在实体联系图中也应说明。例如在大学教务管理问题中，“学生”与“课程”是多对多的“选课”联系。

（3）属性。实体一般具有若干特征，这些特征就被称为实体的属性，例如上图中的实体“学生”，具有学号、姓名、性别、出生日期和系别等特征，这些就是它的属性。

联系也可以有属性，例如学生选修某门课程，它既不是学生的属性，也不是课程的属性，因为它依赖于某个特定的学生，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“选课”的属性。在上图中，联系“选课”的属性被概括在从属实体“选课单”中。联系具有属性这一概念对于理解数据的语义是非常重要的。

在实体联系图中，还有如下关于属性的几个重要概念。

.主键，如果实体的某一属性或某几个属性组成的属性组的值能唯一地决定该实体其他所有属性的值，也就是能唯一地标识该实体，而其任何真子集无此性质，则这个属性或属性组被称为实体键。如果一个实体有多个实体键存在，则可从其中选一个最常用到的作为实体的主键。例如实体“学生”的主键是学号，一个学生的学号确定了，那么他的姓名、性别、出生日期和系别等属性也就确定了。在实体联系图中，常在作为主键的属性或属性组与相应实体的连线上加一短垂线表示，如上图所示的“学号”。

实体联系图的基本成分

.外键，如果实体的主键或属性（组）的取值依赖于其他实体的主键，那么该主键或属性（组）被称为外键。例如，从属实体“注册记录”的主键“学号”的取值依赖于实体“学生”的主键“学号”，“选课单”的主键“学号”和“课程号”的取值依赖于实体“学生”的主键“学号”和实体“课程”的主键“课程号”，这些主键和属性就是外键。

.属性域，属性可以是单域的简单属性，也可以是多域的组合属性。组合属性由简单属性和其他组合属性组成。组合属性中允许包括其他组合属性意味着属性可以是一个层次结构，如下图所示通信地址就是一种具有层次结构的属性。

通信地址属性

.属性值，属性可以是单值的，也可以是多值的。例如一个人所获得的学位可能是多值的。当某个属性对某个实体不适应或属性值未知时，可用空缺符NULL表示。

在画实体联系图时，为了使得图形更加清晰、易读易懂，可以将实体和实体的属性分开画，并且对实体进行编号，如下图一和下图二所示。

实体联系图

实体属性图

由于人们通常就是用实体、联系和属性这三个概念来理解和描述现实问题的，所以实体联系图非常接近人的思维方式。又因为实体联系图采用简单的图形来表达人们对现实的理解，所以不熟悉计算机技术的用户也都能够接受它，因此实体联系图成为了系统分析员和用户之间沟通的工具。

需求分析

需求分析的方法种类繁多，不过如果按照分解的方式不同，可以很容易地划分出几种大类型：

（1）结构化分析方法。本节后续内容将详细讨论SA的内容。

（2）面向对象分析方法。将在10.3节中进行详细介绍。

（3）面向问题域的分析（Problem Domain Oriented Analysis, PDOA）方法。PDOA更多地强调描述，而少强调建模。它的描述大致分为关注问题域和关注解系统的待求行为这两个方面。问题框架是PDOA的核心元素，是将问题域建模成为一系列相互关联的子域。也可以把问题框架看作是开发上下文图，但不同的是上下文图的建模对象是针对解系统，而问题框架则是针对问题域。也就是说，问题框架的目标就是大量地捕获更多有关问题域的信息。PDOA方法现在还在研究阶段，并未广泛应用。

业务流程分析

业务流程分析的目的是了解各个业务流程的过程，明确各个部门之间的业务关系和每个业务处理的意义，为业务流程的合理化改造提供建议，为系统的数据流程变化提供依据。

业务流程分析的步骤如下：

（1）通过调查掌握基本情况。

（2）描述现有业务流程（绘制业务流程图）。

（3）确认现有业务流程。

（4）对业务流程进行分析。

（5）发现问题，提出解决方案。

（6）提出优化后的业务流程。

在业务流程图中使用的基本符号如下图所示。

数据流图

DFD是结构化分析中的重要方法和工具，是表达系统内数据的流动并通过数据流描述系统功能的一种方法。DFD还可被认为是一个系统模型，在信息系统开发中，一般将它作为需求说明书的组成部分。

业务流程图符号

DFD从数据传递和加工的角度，利用图形符号通过逐层细分地描述系统内各个部件的功能和数据在它们之间传递的情况，来说明系统所完成的功能。具体来说，DFD的主要作用如下：

（1）DFD是理解和表达用户需求的工具，是系统分析的手段。由于DFD简明易懂，理解它不需要任何计算机专业知识，因此通过它同客户交流很方便。

（2）DFD概括地描述了系统的内部逻辑过程，是系统分析结果的表达工具，因而也是系统设计的重要参考资料，是系统设计的起点。

（3）DFD作为一个存档的文字材料，是进一步修改和充实开发计划的依据。

在DFD中，通常会出现4种基本符号，分别是数据流、加工、数据存储和外部实体（数据源及数据终点）。数据流是具有名字和流向的数据，在DFD中用标有名字的箭头表示。加工是对数据流的变换，一般用圆圈表示。数据存储是可访问的存储信息，一般用直线段表示。外部实体是位于被建模的系统之外的信息生产者或消费者，是不能由计算机处理的成分，它们分别表明数据处理过程的数据来源及数据去向，用标有名字的方框表示。下图是一个典型的DFD示例。

办理取款手续的DFD

为了表达数据处理过程中的数据加工情况，用一个DFD是不够的。稍微复杂的实际问题，在DFD中常常出现十几个甚至几十个加工。这样的DFD看起来很不清楚。层次结构的DFD能很好地解决这一问题。按照系统的层次结构进行逐步分解，并以分层的DFD反映这种结构关系，能清楚地表达整个系统。

下图给出分层DFD的示例。数据处理S包括3个子系统1、2、3。顶层下面的第一层DFD为DFD/L1，第二层的DFD/L2.1、DFD/L2.2及DFD/L2.3分别是子系统1、2和3的细化。对任何一层数据流图来说，它的上层图称为父图，在它下一层的图则称为子图。

分层数据流图

概括地说，画DFD的基本步骤，就是“自顶向下，逐层分解”。检查和修改的原则如下：

（1）DFD中的所有图形符号只限于前述4种基本图形元素。

（2）顶层DFD必须包括前述4种基本元素，缺一不可。

（3）顶层DFD中的数据流必须封闭在外部实体之间。

（4）每个加工至少有一个输入数据流和一个输出数据流。

（5）在DFD中，需按层给加工框编号。编号表明了该加工处在哪一层，以及上下层的父图与子图的对应关系。

（6）规定任何一个数据流子图必须与它上一层的一个加工对应，两者的输入数据流和输出数据流必须一致。此即父图与子图的平衡。

（7）可以在DFD中加入物质流，帮助用户理解DFD。

（8）图上每个元素都必须有名字。

（9）DFD中不可夹带控制流。

数据字典

数据字典是关于数据的信息的集合，也就是对DFD中包含的所有元素的定义的集合。DFD和数据字典共同构成系统的逻辑模型。没有DFD，数据字典难以发挥作用；没有数据字典，DFD就不严格。只有把DFD和对DFD中每个元素的精确定义放在一起，才能共同构成系统的规格说明。

数据字典的设计包括：数据流设计、数据元素字典设计、数据处理字典设计、数据结构字典设计和数据存储设计。这些设计涵盖了数据的采集和范围的确定等信息。在数据字典的每一个词条中应包含以下信息：名称、别名或编号、分类、描述、何处使用。

对加工的描述是数据字典的组成内容之一，常用的加工描述方法有结构化语言、判定树及判定表。

（1）结构化语言：介于自然语言和形式语言之间的一种半形式语言，在自然语言基础之上加了一些限度，使用有限的词汇和有限的语句来描述加工逻辑。结构化语言是受结构化程序设计思想启发而扩展出来的。结构化程序设计只允许3种基本结构。结构化语言也只允许3种基本语句，即简单的祈使语句、判断语句和循环语句。与程序设计语言的差别在于结构化语言没有严格的语法规定，与自然语言的不同在于它只有极其有限的词汇和语句。结构化语言使用3类词汇：祈使句中的动词、数据字典中定义的名词及某些逻辑表达式中的保留字。

（2）判定树：若一个动作的执行不只依赖一个条件，而与多个条件有关，那么这项策略的表达就比较复杂。如果用结构化语言的判断语句，就有多重嵌套，层次一多，可读性就会下降。用判定树来表示，可以更直观一些。

（3）判定表：一些条件较多、在每个条件下取值也较多的判定问题，可以用判定表表示。判定表能清晰地表达复杂的条件组合与应做动作之间的对应关系，判定表的优点是能够简洁、无二义性地描述所有的处理规则。但判定表表示的是静态逻辑，是在某种条件取值组合情况下可能的结果，它不能表达加工的顺序，也不能表达循环结构，因此判定表不能成为一种通用的设计工具。

需求分析阶段

. 确定软件的可靠性目标；

. 分析可能影响可靠性的因素；

. 确定可靠性的验收标准；

. 制定可靠性管理框架；

. 制定可靠性文档编写规范；

. 制定可靠性活动初步计划；

. 确定可靠性数据收集规范。

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