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1、第四章 系统分析及建模,内容简介,开发周期包括系统分析、系统设计、系统实施等几个重要阶段。本章主要介绍系统分析的相关内容，包括：系统分析的主要目标和作用；系统分析各阶段的主要活动；系统分析的方法和工具等；最后，给出一个管理信息系统的分析实例。,本章内容,4.1系统分析的目标4.2系统分析内容和主要活动4.3需求分析的重要性4.4系统分析面临的主要问题4.5系统分析相关概念4.6建模4.7 需求分析说明书的编写,4.1 系统分析的目标,系统分析、系统设计和系统实施构成系统开发周期的三个主要阶段。系统分析是开发人员和用户共同参与的一项活动。这一阶段的主要任务是充分挖掘和理解用户对新系统的要求，并将
2、其明确表述成一份书面资料。这份资料的主要内容就是新系统的逻辑模型，这就是系统分析说明书，又称用户需求说明书。需求分析是管理信息系统开发活动的起点，分析结果能否准确地反映用户的实际要求，将直接影响到后续各阶段的开发活动，决定着最终开发出来的系统能否满足用户的需求。这一阶段是系统建设工作中任务最为繁重、耗费资源最多的一个时期(功能需求、技术需求)。,4.1 系统分析的目标,需求定义必须满足以下几个方面的要求：（1）完备的：所有需求都必须加以正确说明。（2）一致的：需求之间应该没有逻辑上的矛盾。（3）非冗余：不应有多余的、含混不清的需求说明。（4）可理解：参加的各方应能以一种共同的方式来解释和理解需
3、求。（5）可测试：需求必须能够验证。（6）可维护：文档的编写应该是可灵活修改和易读的。,4.2 系统分析的内容与主要活动,系统分析的基本内容：系统分析阶段需要对管理信息系统的下列问题进行调研和分析：（1）确定新系统的目标。（2）系统的总体结构描述。（3）子系统功能描述：（4）子系统数据分析：（5）数据输入输出描述：（6）确定技术性能指标，包括可靠性、安全保密性、适用性、可维护性和可移植性。(7)优化业务处理流程和数据流程，定义经济数学算法和模型。(8)确定计算机系统配置,计算机网络技术方案。,4.2 系统分析的内容与主要活动,4.2 系统分析的内容与主要活动,4.3 需求分析的重要性,系统分析
4、的核心任务是用户需求分析。用户需求指的是用户要求新系统必须满足的所有功能和约束条件，包括用户对功能、性能、可靠性、安全保密性等方面的要求，以及开发费用、开发周期和可使用资源等方面的限制，其中功能需求是最基本的。,4.3 需求分析的重要性,需求分析阶段的工作质量，对于项目的开发成本有绝对的影响。,经验与教训,需求定义是否准确、真实，甚至决定项目的成败，必须引起足够的重视，应有保障需求定义质量的技术手段。如果需求定义不完整、不合乎逻辑、不贴切或使人易于发生误解，那么后续的开发活动可能就是在为一个错误的、不合乎逻辑的、不贴切的用户需求定义，设计了一个好的实现方案，编制了相应的高质量的代码，这样的设计
5、和程序编码都是徒劳的。不论后续开发工作质量如何，都必然导致项目失败。,4.4 系统分析面临的主要问题,系统分析活动中，有一些难题是管理信息系统开发项目与生俱来的特性。,难题之一,需求只能由用户亲自提出来，但用户对计算机系统的不了解，使得他们无法一次性、完整、准确地讲出所有的需求。实际上，往往是等工作一段时间，用户对新系统有了一定的认识之后，才会有好的思路和想法。也有可能是用户心里有想法，但讲不出来。这就需要开发人员来启发和挖掘需求。,难题之二,开发人员与用户之间存在着专业知识的鸿沟。俗话讲，隔行如隔山，专业知识的壁垒构成了开发人员与用户间的沟通障碍。然而，开发活动恰恰要求必须由用户来确认系统分
6、析说明的准确性和完整性，必须确保开发人员完整、准确地理解了用户心目中对新系统的真实要求。开发人员也必须努力准确理解和表述用户的需求，因此，这个阶段的活动难度非常大。除此之外，系统的边界和结构的不明确性，业务环境的不断变化的特性，也是系统分析阶段面对的难题。,系统分析员的作用,以上困难的解决往往寄希望于系统分析员。系统分析员是这一阶段的关键人物，他要充当技术人员与用户间沟通的桥梁。“桥梁”的作用，对系统分析员的知识面、业务技能等又是一个极大的挑战。,图4.1 系统分析员是用户与开发人员之间的桥梁,4.5 系统分析相关概念,模型（1）数学模型（公式）(2)描述模型（判定树、结构化英语）（3）图形模
7、型（逻辑模型、物理模型）,4.5 系统分析相关概念,事物1、事物及其类型2、事物间的关系（1:1、1：n）(1)可选关系（2）强制关系3、事物的属性4、数据实体和对象（1）结构化方法（2）面向对象方法,4.5 系统分析相关概念,事件1、事件及其类型（1）外部事件（2）临时事件（3）状态事件2、定义事件（1）区分事件和触发事件的条件以及系统响应（2）跟踪事物处理的生命周期（3）暂不考虑技术依赖事件和系统控制3、实例（图书管理系统）,4.5 系统分析相关概念,实体-联系图（ER图）类图（1）概况-具体层次图（2）整体-局部层次图（3）类图组成,4.6 建模,1、模型作用借助于模型实现对复杂系统的认
8、识，是一种有效手段；实际的管理信息系统是一个复杂的系统，我们要开发以计算机处理为基础的现代管理信息系统，首先就得认识、理解原有的系统或手工业务，经过反复讨论和修改以后，构造出新的管理信息系统方案。在这一过程中，模型起着非常关键的作用。模型可以帮助我们以化简的形式捕捉现实系统中问题的本质；通过模型可以把被讨论的概念可视化，把你心目中的系统实现方案勾勒出来，把它变成大家能够看得见的东西，便于讨论和修改；模型有助于在由“问题”到“方案”的过渡过程中更好的认知、理解和沟通。结论：学习建模是学习软件开发（包括管理信息系统开发）的一项基本技能。,4.6 建模,2、什么是模型模型并不深奥。在你和别人讨论问题
9、时，把你想表达的东西以简化的形式画到纸上，这就是模型，哪怕是随便勾画了几笔，只要有助于表达问题，它就是模型了。模型可以描述系统的静态结构，也可以描述系统的动态行为；可以描述系统的宏观面貌，也可以描述系统内的微观交互场景。简单地讲，模型是对现实的简化、或者说，模型是简化的现实；模型会先于方案而存在，模型提供了营造方案的蓝图。,4.6 建模,3、建模目的建模的目的，是为了认识复杂的问题（或系统）；简化是认识复杂系统的一种有效方法；而建模是简化问题的有效手段；“简化”是有目的的进行的准确地讲，一个具体的模型是人对现实系统抽象认知的结果，这一结果取决于人和他观察问题的角度。人是认知活动的主体，他在认识
10、一个事物的时候，往往是带有主观意志的，即他会从自己的立场或角度来看问题。从某个角度看问题，排除不必要的干扰，把问题化简，抓住主要矛盾和事物的本质，这就是建模的目的。打一个比方，一座大楼在土木设计师眼里可能是一堆钢筋混凝土和表面材质；在管道设计师眼里可能是一堆管子和接头；在网络工程师眼里可能是一堆网络设备和布线。不同主体对同一客体的认识结果有赖于各自的视角，即看问题的角度。这样能更好地集中注意力，从而有效地解决关键问题。,4.6 建模,4、建模原则在建立模型的过程中，建模者的主观立场或认识问题的角度，被强调为认知活动的原则，这很重要。建模过程就是简化问题的过程，就是要把某些主要的关键的东西勾勒出
11、来，把对讨论问题无关紧要的东西暂时略去，以免干扰视线。因此，在讨论一个系统中的某个问题的时候，我们不是把整个系统都详细地表述出来以后再进行讨论，而习惯于从某个角度整理出一个从某个侧面观察的问题模型，这就是建模的原则。对于一个系统，基于不同的简化动机（目的）和简化水平（原则），可以得到多个模型，这样有助于更深刻和更准确地把握系统的本质。,4.6 建模,5、模型评价 利用价值高的模型就是好模型；针对特定的建模“动机”和“原则（抽象层次）”，我们通常会忽略那些与特定抽象层次无关的次要因素，而强调那些具有广泛影响力的主要因素，这就是在追求模型的使用价值。换言之，内容多的模型未必是好模型，因为价值高的内
12、容有可能被价值不高的内容淹没了。模型的的好坏，取决于两个因素，即建模的“视角（动机）”和“抽象层次”，这两个因素决定了模型有没有把握问题的本质和有没有洽到好处的排除掉干挠视线的次要因素，便于清晰的认识问题。,4.6 建模,6、模型表述模型是一组具有完整语义的信息，包括两个方面的含义：一方面，模型是对现实的简化；另一方面，模型反映了认知主体（开发人员）对问题域认识的视角和抽象层次。不同的视角，表现为各种类型的图（Diagram）及其包含的元素和关联；不同的抽象层次，表现为不同类型的视图（View）。两者都是模型不可或缺的要素。尽管说模型是简化的现实，并强调化简价值，但这并不意味着可以片面地夸大图
13、示信息的作用，好的模型应该是图文并茂，其关键是可用和易用。,4.6 建模,7、建模价值建模（Modeling）是捕捉问题本质的过程。为了降低风险和获得高回报，建模活动普遍应用于各种行业，信息系统（软件）开发更不例外。为了说明建模的价值，Grady Booch曾经给出过一个经典的类比：盖一个宠物窝棚、修一个乡间别墅和建一座摩天大楼，三种工作对建筑规划图纸的依赖程度有质的差异。建立一个简单的系统，模型可有可无；建立一个比较复杂的系统，模型的必要性增大；建立一个高度复杂的系统，模型则不可缺少。应用处理简单系统的方法对待复杂系统通常是行不通的，这好比用搭建一个宠物窝棚的方法来营造一座摩天大厦。建模的意
14、义随着系统复杂程度的增加而越发显著，从起初借助于模型以更好地理解系统，到后来不得不借助模型来理解系统。人脑对复杂问题的理解能力是有限的，与模型相应的特定视角和抽象层次是简化复杂问题的有效出发点。,4.6 建模,建模对于复杂软件系统的开发是必要的目前，我们开发的软件，特别是商业软件，通常一开始就很不简单，并且复杂性随着时间的演进和技术的发展持续上升。一个复杂软件系统的开发必须面对多种未知因素、多个开发人员、复杂的开发工具和永远不够用的时间。开发人员不可能、更没有必要去了解从问题到方案的所有细节。他们需要那些基于特定视角的、有助于解决问题的并且是完整的某一部分信息，即所谓的模型。总之，建模对于复杂
15、软件系统的开发是必要的。建模活动是有意识的、有目的、有原则、有计划的严密工作广义上讲，无论出于何种动机，只要在问题到方案之间做出一些过渡性的努力，哪怕只是在草稿或白板上画了几笔，实际上就是在建模了。不过有意识和无意识的建模活动对模型的质量或价值的影响很大。有意识的建模活动通常是有计划的、有准备的和早动手的。通过这样的建模活动，得到的模型通常是完整的、一致的和可复用的。无意识的建模活动，通常是随机的、无准备的和补救性的，得到的模型往往是零散的、混乱的和一次性的。准确地讲，建模活动直观地记录下认知和求解过程，支持团队成员之间的有效沟通，为重复利用各个阶段积累的智力成果创造了有利的条件。概括地讲，建模简化了认知过程，化简了求解过程。,4.7 需求分析说明书的编写,提纲格式,
