軟件工程第二章

1、軟軟 件件 工工 程程Software Engineering 第2章：可行性研究2.1 可行性研究的任務(wù)2.2 可行性研究過程2.3 系統(tǒng)流程圖2.4 數(shù)據(jù)流圖2.5 數(shù)據(jù)字典2.6 成本/效益分析2.7 小結(jié)Y Y開始問題定義可性行研究 可行否？項(xiàng)目實(shí)施計劃終止項(xiàng)目的建議結(jié)束N N問題的定義與可性行研究問題的定義與可性行研究WhoWho 為誰設(shè)計，用戶是誰？為誰設(shè)計，用戶是誰？WhatWhat 要解決哪些問題？要解決哪些問題？WhyWhy 為什么要解決這些問題為什么要解決這些問題 有用的軟件有用的軟件 3W3W第2章：可行性研究 可行性研究的目的可行性研究的目的： 用最小的代價在盡可能短的

2、時間內(nèi)確定問題是否能夠解決。（不是解決問題，而是確定問題是否值得去解決。） 可行性研究就是要回答可行性研究就是要回答“所定義的問題有可行的所定義的問題有可行的解決辦法嗎？解決辦法嗎？”。2.1 可行性研究的任務(wù) 可行性研究的實(shí)質(zhì)： 進(jìn)行一次大大壓縮簡化了的系統(tǒng)分析和設(shè)計的過程，也就是在較高層次上以較抽象的方式進(jìn)行的系統(tǒng)分析和設(shè)計的過程。 可行性研究的內(nèi)容： 1）技術(shù)可行性 使用現(xiàn)有的技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)這個系統(tǒng)？ 是否有勝任開發(fā)該項(xiàng)目的熟練技術(shù)人員？ 能否按期得到開發(fā)該項(xiàng)目所需的軟件、硬件資源？ 2）經(jīng)濟(jì)可行性 所要考慮的問題：這個系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益能否超過它的開發(fā)成本？ 這就需要對項(xiàng)目進(jìn)行價格/利益分析

3、，即“投入/產(chǎn)出”分析。 3）操作可行性 操作可行性評價系統(tǒng)運(yùn)行后會引起的各方面變化，如：對組織機(jī)構(gòu)管理模式、用戶工作環(huán)境等產(chǎn)生的影響。 4）社會可行性 主要討論法律方面和使用方面的可行性。 例如，被開發(fā)軟件的權(quán)利歸屬問題、軟件所使用的技術(shù)是否會造成侵權(quán)等問題。可行性研究所需的時間取決于工程的規(guī)模，所需要的成本要占工程總成本的5%10%。2.2 可行性研究過程 可行性研究的步驟 1. 1.復(fù)查系統(tǒng)規(guī)模和目標(biāo)復(fù)查系統(tǒng)規(guī)模和目標(biāo) 確保分析員正在解決的問題確實(shí)是要求他解決的問題。2. 2.研究目前正在使用的系統(tǒng)研究目前正在使用的系統(tǒng) 1）新的目標(biāo)系統(tǒng)必須也能完成舊系統(tǒng)的基本功能； 2）新系統(tǒng)必須能解

4、決舊系統(tǒng)中存在的問題； 3）新系統(tǒng)不能增加收入或減少使用費(fèi)用，那么從經(jīng)濟(jì)角度看新系統(tǒng)不如舊系統(tǒng)。3. 3.導(dǎo)出新系統(tǒng)的高層邏輯模型導(dǎo)出新系統(tǒng)的高層邏輯模型 現(xiàn)有的物理系統(tǒng)現(xiàn)有系統(tǒng)的邏輯模型目標(biāo)系統(tǒng)的邏輯 模型新的物理系統(tǒng) （數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典）4. 4.重新定義問題；重新定義問題； 分析員和用戶一起再次復(fù)查問題定義、工程規(guī)模和目標(biāo)。 前4個步驟實(shí)質(zhì)上構(gòu)成一個循環(huán)。 5. 5.導(dǎo)出和評價供選擇的解法（物理解決方案）導(dǎo)出和評價供選擇的解法（物理解決方案） 1）從技術(shù)角度提出些可能的物理系統(tǒng)，排除不現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)； 2）考慮操作可行性，去掉用戶不能接受的方案； 3）考慮經(jīng)濟(jì)可行性，估計余下的每個可能的系統(tǒng)

5、的開發(fā)成本和運(yùn)行費(fèi) 用，進(jìn)行成本/效益分析； 4）為每個在各方面都可行的系統(tǒng)制定實(shí)現(xiàn)進(jìn)度表。6. 6.推薦行動方案推薦行動方案 根據(jù)可行性研究結(jié)果做出關(guān)鍵性決定：是否繼續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)開發(fā)工程。7. 7.草擬開發(fā)計劃；草擬開發(fā)計劃；8. 8.書寫文檔提交審查。書寫文檔提交審查。2.3 系統(tǒng)流程圖 系統(tǒng)流程圖是概括地描繪物理系統(tǒng)的傳統(tǒng)工具概括地描繪物理系統(tǒng)的傳統(tǒng)工具。 它的基本思想是用圖形符號以黑盒子形式用圖形符號以黑盒子形式描繪組成系統(tǒng)的每個部件(程序，文檔，數(shù)據(jù)庫，人工過程等)。 系統(tǒng)流程圖表達(dá)的是數(shù)據(jù)在系統(tǒng)各部件之間流動的情況，而不是對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理的控制過程，因此盡管系統(tǒng)流程圖的某些符號和程

6、序流程圖的符號形式相同，但是它卻是物理數(shù)據(jù)流圖物理數(shù)據(jù)流圖而不是程序流程圖。2.3.1 符號 符號符號名稱名稱說明說明處理處理如：程序，處理機(jī)，人工加工如：程序，處理機(jī)，人工加工輸入輸入/ /輸出輸出連接連接換頁連接換頁連接數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流表示輸入或輸出表示輸入或輸出同一頁上圖的連接同一頁上圖的連接不同頁上圖的連接不同頁上圖的連接指明數(shù)據(jù)流動方向指明數(shù)據(jù)流動方向圖圖2.1 2.1 基本符號基本符號基本符號基本符號-以概括的方式抽象地描繪一個實(shí)際系統(tǒng)所用符號以概括的方式抽象地描繪一個實(shí)際系統(tǒng)所用符號符號符號名稱名稱說明說明穿孔卡片穿孔卡片文檔文檔磁帶磁帶聯(lián)機(jī)存儲聯(lián)機(jī)存儲磁盤磁盤磁鼓磁鼓顯示顯示人工輸

7、入人工輸入人工操作人工操作輔助操作輔助操作通信鏈路通信鏈路穿孔卡片輸入穿孔卡片輸入/ /輸出，或穿孔卡片文件輸出，或穿孔卡片文件打印輸出，或打印終端輸入數(shù)據(jù)打印輸出，或打印終端輸入數(shù)據(jù)磁帶輸入磁帶輸入/ /輸出，或表示磁帶文件輸出，或表示磁帶文件任何種類磁盤存儲，如磁盤、磁鼓等任何種類磁盤存儲，如磁盤、磁鼓等磁盤輸入磁盤輸入/ /輸出，或磁盤上文件、數(shù)據(jù)庫輸出，或磁盤上文件、數(shù)據(jù)庫磁鼓輸入磁鼓輸入/ /輸出，或磁鼓上文件、數(shù)據(jù)庫輸出，或磁鼓上文件、數(shù)據(jù)庫顯示器部件顯示器部件人工輸入數(shù)據(jù)，如填寫表格人工輸入數(shù)據(jù)，如填寫表格人工完成的處理人工完成的處理使用輔助設(shè)備進(jìn)行的脫機(jī)操作使用輔助設(shè)備進(jìn)行的脫

8、機(jī)操作通過遠(yuǎn)程通信線路傳送數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程通信線路傳送數(shù)據(jù)圖圖2.2 2.2 系統(tǒng)符號系統(tǒng)符號系統(tǒng)符號系統(tǒng)符號-用符號具體地描繪一個物理用符號具體地描繪一個物理系統(tǒng)所系統(tǒng)所2.3.2 例子 事務(wù)事務(wù)庫存清單程序庫存清單程序報告生成程序報告生成程序定貨定貨信息信息定貨報告定貨報告庫存清單主庫存清單主文件文件圖圖2.3 2.3 庫存清單系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖庫存清單系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖2.4 數(shù)據(jù)流圖 數(shù)據(jù)流圖（數(shù)據(jù)流圖（DFD Data Flow Diagram DFD Data Flow Diagram ）一種圖形化技術(shù)，它描繪信息流和數(shù)據(jù)從輸入移動到輸出的過程中所經(jīng)受的變換。 在數(shù)據(jù)流圖中沒有任何具體的物

9、理部件，它只是描繪數(shù)據(jù)在軟件中流動和被處理的邏輯過程，是系統(tǒng)邏輯功能的圖形表示。 設(shè)計數(shù)據(jù)流圖時只需考慮系統(tǒng)必須完成的基本邏輯功能，完全不需要考慮怎樣具體地實(shí)現(xiàn)這些功能，所以它也是今后進(jìn)行軟件設(shè)計的很好的出發(fā)點(diǎn)。 數(shù)據(jù)流圖的基本目的是利用它作為交流信息的工具。分析員把他對現(xiàn)有系統(tǒng)的認(rèn)識或?qū)δ繕?biāo)系統(tǒng)的認(rèn)識用數(shù)據(jù)流圖繪制出來，供有關(guān)人員審查確認(rèn)。2.4.1 繪制數(shù)據(jù)流圖的符號處理或或或圖2.4 （a）基本符號的含義圖2.4 （b）附加符號的含義注意：注意： “處理”可表示：單個程序、一系列程序、程序的一個模塊、人工處理過程等等； “數(shù)據(jù)存儲”可表示：一個文件、文件的一部分、數(shù)據(jù)庫記錄等等； 數(shù)據(jù)存

10、儲和數(shù)據(jù)流均為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲是靜止數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)流是動態(tài)數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)流圖張忽略出錯處理、打開文件、關(guān)閉文件。只描繪“做什么”，而不考慮“怎么做”倉庫倉庫管理員管理員采購員采購員定貨系統(tǒng)定貨系統(tǒng)事務(wù)事務(wù)定貨報表定貨報表圖圖2.5 定貨系統(tǒng)的基本系統(tǒng)模型定貨系統(tǒng)的基本系統(tǒng)模型 例子：例子： 一家工廠的采購部每天需要一張訂貨報表。一家工廠的采購部每天需要一張訂貨報表。報表按零件編號排序，表中列出了所有需要再次訂報表按零件編號排序，表中列出了所有需要再次訂貨的零件。通過放在倉庫中的貨的零件。通過放在倉庫中的CRT把事務(wù)報告給訂把事務(wù)報告給訂貨系統(tǒng)，當(dāng)某種零件庫存量少于庫存量臨界值時就貨系統(tǒng)，當(dāng)某種零件庫

11、存量少于庫存量臨界值時就應(yīng)該再次訂貨。應(yīng)該再次訂貨。2.4.2 繪制數(shù)據(jù)流圖的例子 圖2.6 定貨系統(tǒng)的功能級數(shù)據(jù)流圖庫存清單倉庫管理員采購員事務(wù)定貨報表處理事務(wù)1產(chǎn)生報表2D1 庫存清單D2 定貨信息定貨信息定貨信息 在這個任務(wù)中主要完成兩個功能：“事務(wù)處理”和“產(chǎn)生報表”。 事務(wù)處理需要用到“庫存清單”數(shù)據(jù)（靜態(tài)），同時產(chǎn)生“訂貨信息”。而事務(wù)處理和產(chǎn)生報表不在不同時間進(jìn)行，因此，要存儲“訂貨信息”，成為兩個功能的數(shù)據(jù)流連接數(shù)據(jù)。 組成該例子的數(shù)據(jù)流圖的元素組成該例子的數(shù)據(jù)流圖的元素源點(diǎn)/終點(diǎn)處 理 采購員 倉庫管理員 產(chǎn)生報表 處理事務(wù)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)存儲 訂貨報表訂貨報表 零件編號 零件名稱

12、 訂貨數(shù)量 目前價格 主要供應(yīng)商 次要供應(yīng)商 事務(wù)事務(wù) 零件編號 事務(wù)類型 數(shù)量 訂貨信息訂貨信息 （見訂貨報表） 庫存清單庫存清單 零件編號 庫存量 庫存量臨界值倉庫管理員采購員事務(wù)定貨報表圖2.7 定貨系統(tǒng)進(jìn)一步分解后的數(shù)據(jù)流圖更新庫存清單1.2產(chǎn)生報表2D1 庫存清單D2定貨信息接收事務(wù)1.1處理定貨1.3庫存清單定貨信息定貨信息 當(dāng)一個事務(wù)發(fā)生時必須首先接受它，按照事務(wù)內(nèi)容修改庫存清單；若庫存量少于庫存臨界值時，就應(yīng)再次訂貨，也就需要再次修改訂貨信息，這樣 “事務(wù)處理”可分解為以下3個步驟： 1）為數(shù)據(jù)流（或數(shù)據(jù)存儲）命名 A名字應(yīng)該代表整個數(shù)據(jù)流（或數(shù)據(jù)存儲）的內(nèi)容； B不要使用空洞

13、的、缺乏具體含義的名字（如“數(shù)據(jù)”、“輸入”）； C如果為某個數(shù)據(jù)流（或數(shù)據(jù)存儲）起名字時遇到困難，則很可能是因?yàn)閷?shù)據(jù)流圖的分解不恰當(dāng)造成的，應(yīng)該試試重新分解數(shù)據(jù)流圖； 2.4.3 命名 2 2）為處理命名為處理命名 A通常先為數(shù)據(jù)流命名，然后再為與之相關(guān)聯(lián)的處理命名； B名字應(yīng)該反映整個處理的功能； C應(yīng)該盡量避免空洞籠統(tǒng)的動詞做名字，如“處理”、“加工”； D通常用一個動詞命名，如果必須用兩個動詞才能描述整個處理的功能，則可能要把這個處理分解成兩個處理更恰當(dāng)； E如果在為某個處理命名時遇到困難，則很可能是發(fā)現(xiàn)了分解不當(dāng)?shù)那闆r，應(yīng)考慮重新分解。 1）利用它作為交流信息的工具； 2）作為軟件

14、分析和設(shè)計的工具。2.4.4 數(shù)據(jù)流圖的用途 倉庫管理員采購員事務(wù)定貨報表圖2.8 這種自動化邊界建議以聯(lián)機(jī)方式更新庫存清單更新庫存清單1.2產(chǎn)生報表2D1 庫存清單D2 定貨信息接收事務(wù)1.1處理定貨1.3庫存清單定貨信息定貨信息圖2.8 對應(yīng)的物理實(shí)現(xiàn)硬件方案倉庫管理員采購員事務(wù)定貨報表圖2.9 這種自動化邊界暗示以批量方式更新庫存清單更新庫存清單1.2產(chǎn)生報表2D1 庫存清單D2定貨信息接收事務(wù)1.1處理定貨1.3庫存清單定貨信息定貨信息D3 事務(wù)圖2.9 對應(yīng)的物理實(shí)現(xiàn)硬件方案2.5 數(shù)據(jù)字典 數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)流圖和和數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)字典共同構(gòu)成系統(tǒng)的邏輯模型。共同構(gòu)成系統(tǒng)的邏輯模型。 沒有數(shù)

15、據(jù)字典數(shù)據(jù)流圖就不嚴(yán)格，沒有數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)字典也難于發(fā)揮作用。 數(shù)據(jù)字典DD（Data Dictionary ）的任務(wù)是: 對于數(shù)據(jù)流圖中出現(xiàn)的所有被命名的圖形元素在字典中作為一個詞條加以定義，使得每一個圖形元素的名字都有一個確切的解釋。 數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)信息的集合，是對數(shù)據(jù)流圖中包含的所有元素定義的集合。 數(shù)據(jù)字典應(yīng)該由對下列4元素的定義組成： 1）數(shù)據(jù)流； 2）數(shù)據(jù)元素（數(shù)據(jù)流分量）； 3）數(shù)據(jù)存儲； 4）處理。 2.5.1 數(shù)據(jù)字典的內(nèi)容在數(shù)據(jù)字典中記錄數(shù)據(jù)元素的下列信息： 一般信息一般信息（名字，別名，描述等）； 定定 義義（數(shù)據(jù)類型，長度，結(jié)構(gòu)等）； 使用特點(diǎn)使用特點(diǎn)（值的范圍，使用

16、頻率， 使用方式輸 入、輸出、本地，條件值等）； 控制信息控制信息（來源，用戶，使用它的程序，改變權(quán)， 使用權(quán)等）； 分組信息分組信息 （付結(jié)構(gòu)，叢書結(jié)構(gòu)， 物理位置記錄、文件和數(shù)據(jù)庫等）。2.5.2 定義數(shù)據(jù)的方法方法：對數(shù)據(jù)自頂向下分解。 數(shù)據(jù)組成方式(三種基本類型)：l順序順序 以確定次序連接兩個或多個分量；l選擇選擇 從兩個或多個可能的元素中選取一個；l重復(fù)重復(fù) 把指定的分量重復(fù)零次或多次。附加類型：l可選可選 一個分量是可有可無的(重復(fù)零次或一次)。 符號： = 意思是等價于（或定義為）； + 意思是和（連接兩個分量)； 意思是或（從方括弧內(nèi)列出的若干個分 量中選擇一個），通常用“|

17、”號隔開供選 擇的分量； 意思是重復(fù)（重復(fù)花括弧內(nèi)的分量）；常 常使用上限和下限進(jìn)一步注釋表示重復(fù)的 花括弧。 ( ) 意思是可選（圓括弧里的分量可有可無）。 例1：標(biāo)識符 = 字母字符 + 字母數(shù)字串字母數(shù)字串 = 0字母或數(shù)字7字母或數(shù)字 =字母字符數(shù)字字符例2：購書單=學(xué)號+姓名+書號+數(shù)量+單價+總價+書費(fèi)合計學(xué)生用書表=學(xué)院編號+專業(yè)編號+年級+書號年級= 1 | 2 | 3 | 4 學(xué)號=0數(shù)字10作為分析階段的重要工具； 分析員和用戶之間的通信 開發(fā)人員或不同開發(fā)小組之間的通信每個數(shù)據(jù)元素的控制信息給出了使用該元素的所有程序（或模塊）；3. 有助于開發(fā)數(shù)據(jù)庫，是開發(fā)數(shù)據(jù)庫的第一步

18、。2.5.3 數(shù)據(jù)字典的用途實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)字典兩種方式： 1）計算機(jī)程序處理：在開發(fā)大型軟件系統(tǒng)的過程中，數(shù)據(jù)字典的規(guī)模和復(fù)雜程度迅速增加，人工維護(hù)數(shù)據(jù)字典幾乎是不可能的，必須建立數(shù)據(jù)字典，通過程序來管理。 2）卡片式人工書寫：開發(fā)小型軟件系統(tǒng)，采用卡片形式書寫數(shù)據(jù)字典，每張卡片上保存描述一個數(shù)據(jù)的信息。每張卡片上主要應(yīng)該包含這些信息：名字、別名、描述、定義、位置。2.5.4 數(shù)據(jù)字典的實(shí)現(xiàn)名字：定貨報表別名：定貨信息描述：每天一次送給采購員的需要定 貨的零件表定義：定貨報表=零件編號+零件名稱 +定貨數(shù)量+目前價格+主要供 應(yīng)者+次要供應(yīng)者位置：輸出到打印機(jī)名字：零件編號別名：P01-05描述：唯

19、一地標(biāo)識庫存清單中一個特 定零件的關(guān)鍵域定義：零件編號=8字符8位置：定貨報表 定貨信息 庫存清單名字：定貨數(shù)量別名：DH08-11描述：某個零件一次定貨的數(shù)量定義：定貨數(shù)量=1數(shù)字5位置：定貨報表 定貨信息2.6 成本/效益分析 成本/效益分析的目的： 從經(jīng)濟(jì)角度分析開發(fā)一個特定的新系統(tǒng)是否劃算，從而幫助客戶組織的負(fù)責(zé)人正確地作出是否投資于這項(xiàng)開發(fā)工程的決定。開發(fā)成本經(jīng)濟(jì)效益2.6.1 成本估計 軟件開發(fā)成本主要表現(xiàn)為人力資源的消耗。成本估計不能用精確科學(xué)來估計。 1）代碼行技術(shù)代碼行技術(shù) 當(dāng)有類似開發(fā)工程和歷史數(shù)據(jù)參考時，可用下面公式計算： 軟件成本 = 每行代碼的平均成本估計的源代碼總行

20、數(shù) 2）任務(wù)分解技術(shù)任務(wù)分解技術(shù) 將開發(fā)項(xiàng)目分解為若干個相對獨(dú)立的任務(wù)，分別估計每個單獨(dú)任務(wù)的成本：l 單獨(dú)任務(wù)成本 = 任務(wù)所需人力估計值每人每月平均工資；l 軟件開發(fā)項(xiàng)目總成本估計 = 各個單獨(dú)任務(wù)成本估計值之和。 常用的辦法是按開發(fā)階段劃分任務(wù)，典型環(huán)境下各個開發(fā)階段需要使用的人力百分比大致如下：任務(wù)人力（）可行性研究需求分析軟件設(shè)計編碼與單元測試綜合測試總計5102520401003 3）自動成本估計）自動成本估計 采用自動估計成本的軟件工具。這種技術(shù)需要長期搜集大量歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)和良好的數(shù)據(jù)庫支持。4 4）算法模型估計）算法模型估計 建立適合資源模型。資源模型一般是由歷史數(shù)據(jù)推導(dǎo)出來

21、的，比較客觀。2.6.2 成本/效益分析方法 成本/效益分析要估計開發(fā)成本、運(yùn)行費(fèi)用和新系統(tǒng)將帶來的經(jīng)濟(jì)效益。 運(yùn)行費(fèi)用：取決于系統(tǒng)的操作費(fèi)用(操作員人數(shù)，工作時間，消耗的物資等等)和維護(hù)費(fèi)用。 系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益：等于因使用新系統(tǒng)而增加的收入加上使用新系統(tǒng)可以節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用。 軟件生命周期：總的效益與軟件生命周期有關(guān)，時間越長，系統(tǒng)被廢棄的可能性越大。通常開發(fā)期不能超過5年。成本/效益分析涉及的4個概念： 例：修改一個已有的庫存管理系統(tǒng)，估計需要5000元，系統(tǒng)修改后由于及時訂貨每年可節(jié)省2500元。使用5年后，能節(jié)約多少錢？1 1）貨幣的時間價值）貨幣的時間價值 由于投資是現(xiàn)在的，效益是未來的，必須考慮貨幣的時間價值。 假設(shè)年利率為i,如果現(xiàn)在存入P元錢，則n年以后可以得到的錢數(shù)為： 反之，如果n年后能收入F元錢，那么這些錢現(xiàn)在的價值是： niPF)1(niFP)1/( 表1：將來的收入折算成現(xiàn)在值 年將來值（元）(1+0.12)n現(xiàn)在值（元）累計的現(xiàn)在值（元）125001.122232.142232.14225001.251992.984225.12325001.401779.456004.57425001.571588.807593.37525001.761418.579011.942 2）投資回收期）投資回收期 第一、第二年回收：4225元 第三年用于回收投