第12章過程建模

1、第十二章.過程建模南京大學(xué)軟件學(xué)院主要內(nèi)容n過程建模n數(shù)據(jù)流圖DFDn微規(guī)格說明n數(shù)據(jù)字典n模塊結(jié)構(gòu)圖nDFD的類型1. 過程建模結(jié)構(gòu)化建模n怎么理解復(fù)雜世界？q復(fù)雜簡單（分解）n簡單可理解性（最基本單位）n簡單（高內(nèi)聚）n簡單 VS 簡單（低耦合）q簡單復(fù)雜（接口和實現(xiàn)）n結(jié)構(gòu)化建模q復(fù)雜世界復(fù)雜處理過程（事情的發(fā)生發(fā)展）q簡單過程（可表達的“函數(shù)”）n軟件“函數(shù)”、程序q復(fù)雜簡單n功能分解結(jié)構(gòu)q簡單復(fù)雜（函數(shù)調(diào)用）1. 過程建模n結(jié)構(gòu)化建模q過程建模，數(shù)據(jù)建模n過程建模是結(jié)構(gòu)化建模的核心方法q系統(tǒng)是過程的集合q過程可以被分解為子過程q最終的子過程可以被映射為計算實體函數(shù)q所有的系統(tǒng)都是由過

2、程構(gòu)建的n主要思想q用圖形的方式建立和描述良好的過程模型1. 過程建模主要內(nèi)容n過程建模n數(shù)據(jù)流圖DFDq基本元素q規(guī)則q層次結(jié)構(gòu)q層次結(jié)構(gòu)的建立qDFD的驗證n微規(guī)格說明n數(shù)據(jù)字典n模塊結(jié)構(gòu)圖nDFD的類型2.1 DFD的基本元素n外部實體q外部實體是指處于待構(gòu)建系統(tǒng)之外的人、組織、設(shè)備或者其他軟件系統(tǒng)，它們不受系統(tǒng)的控制，開發(fā)者不能以任何方式操縱它們 q需要進行建模的外部實體是那些和待構(gòu)建的軟件系統(tǒng)之間存在著數(shù)據(jù)交互的外部實體，它們是待構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源或者數(shù)據(jù)目的地q所有的外部實體聯(lián)合起來構(gòu)成了軟件系統(tǒng)的外部上下文環(huán)境 2.1 DFD的基本元素n過程q過程是指施加于數(shù)據(jù)的動作或者行為，它們

3、使得數(shù)據(jù)發(fā)生變化，包括被轉(zhuǎn)換（transformed）、被存儲（stored）或者被分布（distributed） q可能是由軟件系統(tǒng)控制的，也可能是由人工執(zhí)行的，它重在數(shù)據(jù)發(fā)生變化的效果而不是其執(zhí)行者 q可能會表現(xiàn)為不同的抽象層次 n內(nèi)容足夠細節(jié)和具體，能夠?qū)ζ渲苯舆M行“編碼”處理的過程被稱為原始過程（Primitive Process，又稱為基本過程Elementary Process） 2.1 DFD的基本元素n數(shù)據(jù)流q數(shù)據(jù)流是指數(shù)據(jù)的運動，它是系統(tǒng)與其環(huán)境之間或者系統(tǒng)內(nèi)兩個過程之間的通信形式 q數(shù)據(jù)流可以分割和組合 q數(shù)據(jù)字典和ERD通常被用來描述DFD數(shù)據(jù)流的詳細內(nèi)容 xxxxzxy

4、wxxxxzxyw2.1 DFD的基本元素n數(shù)據(jù)存儲 q數(shù)據(jù)存儲是軟件系統(tǒng)需要在內(nèi)部收集、保存，以供日后使用的數(shù)據(jù)集合 q數(shù)據(jù)存儲的詳細內(nèi)容通常也是用數(shù)據(jù)字典和ERD來進行描述的2.1 DFD的基本元素示例： DeMarco2.1 DFD的基本元素示例： Gane-SarsonReturn2.2 規(guī)則n過程是對數(shù)據(jù)的處理，必須有輸入，也必須有輸出，而且輸入數(shù)據(jù)集和輸出數(shù)據(jù)集應(yīng)該存在差異XXXY2.2 規(guī)則n數(shù)據(jù)流是必須和過程產(chǎn)生關(guān)聯(lián)的，它要么是過程的數(shù)據(jù)輸入，要么是過程的數(shù)據(jù)輸出2.2 規(guī)則nDFD當(dāng)中所有的對象都應(yīng)該有一個可以唯一標(biāo)識自己的名稱。q過程使用動詞q外部實體、數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)存儲使用

5、名詞2.3 層次結(jié)構(gòu)n依據(jù)所含過程的不同抽象程度，DFD可以在不同的抽象層次上進行系統(tǒng)的描述n一個比較抽象的過程可以被展開為一個子過程更加具體的DFD圖nDFD的層次結(jié)構(gòu)q上下文圖q0層圖qN層圖（N0）2.3 層次結(jié)構(gòu)n上下文圖q將整個系統(tǒng)看做是一個過程，這個過程實現(xiàn)系統(tǒng)的所有功能 ，是系統(tǒng)功能的最高抽象 n上下文圖中存在且僅存在一個過程，表示整個系統(tǒng)。這個單一的過程通常編號為0 n上下文圖中需要表示出所有和系統(tǒng)交互的外部實體，并描述交互的數(shù)據(jù)流，包括系統(tǒng)輸入和系統(tǒng)輸出 n上下文圖中不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲實例 q它非常適合于描述系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境、定義系統(tǒng)的邊界 2.3 層次結(jié)構(gòu)n0層圖q位于上下文圖

6、下面一層，是上下文圖中單一過程的細節(jié)描述，是對該單一過程的第一次功能分解 q是整個系統(tǒng)的功能概圖 q0層圖應(yīng)該被描述的簡潔、清晰，需求工程師要根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜度掌握0層圖中過程的抽象程度q示例 2.3 層次結(jié)構(gòu)nN層圖q對0層圖的過程分解產(chǎn)生的子圖稱為1層圖，對N層圖的過程分解后產(chǎn)生的子圖稱為N+1層圖（N0） ，過程分解是可以持續(xù)進行的，直至最終產(chǎn)生的子圖都是原始DFD圖q原始DFD圖可以進一步展開為n微規(guī)格說明n數(shù)據(jù)字典q在低于0層圖的子圖上通常不顯示外部實體 2.4 層次結(jié)構(gòu)的建立n建立步驟q創(chuàng)建上下文圖 q發(fā)現(xiàn)并建立DFD片斷 q根據(jù)DFD片斷組合產(chǎn)生0層圖；1.對0層圖的過程進行功能分

7、解，產(chǎn)生N層圖 2.4 層次結(jié)構(gòu)的建立1. 創(chuàng)建上下文圖n在需求獲取階段獲得的業(yè)務(wù)需求以及業(yè)務(wù)需求所決定的項目前景與范圍可以用來幫助建立系統(tǒng)的上下文圖 2.4 層次結(jié)構(gòu)的建立2. 發(fā)現(xiàn)并建立DFD片段nDFD片斷是系統(tǒng)對某個事件的響應(yīng)過程的DFD描述，它是為系統(tǒng)中發(fā)生的重要事件創(chuàng)建的。n它將系統(tǒng)對事件的處理看做是一個單一的過程，重點描述這個單一過程與事件外界（包括系統(tǒng)內(nèi)其他部分和系統(tǒng)外的外部實體）的數(shù)據(jù)流交互 2.4 層次結(jié)構(gòu)的建立3. 產(chǎn)生0層圖n往往需要多次調(diào)整DFD片段的整合結(jié)果才能得出n對DFD圖（尤其是0層圖）質(zhì)量的判定有下面幾個準(zhǔn)則：q1、沒有語法錯誤，遵守12.2.2所述的各項規(guī)

8、則。q2、具有良好的語義，過程的功能設(shè)置要高內(nèi)聚、低耦合。q3、保持數(shù)據(jù)一致性，過程的輸入流要足以產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出。同時過程的輸出流是在充分利用輸入數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，不存在輸入數(shù)據(jù)的浪費。q4、控制復(fù)雜度，不要一次在圖中顯示太多的信息。一般情況下，一個圖中的過程數(shù)量最好控制在59（人腦的最佳信息處理量）個。而且圖中的數(shù)據(jù)流數(shù)量越少越好，越簡潔越好（接口最小化）。2.4 層次結(jié)構(gòu)的建立4. 功能分解產(chǎn)生N層圖n功能分解是一個拆分功能的描述，將單個復(fù)雜的過程變?yōu)槎鄠€更加具體、更加精確和更加細節(jié)的過程 n在功能分解過程當(dāng)中，最重要的是要保證分解過程的平衡性（Balance） ，它要求DFD子圖的輸入流

9、、輸出流必須和父過程的輸入流、輸出流保持一致 Pxya ab bp1p2p3p4p5a ab bc cd de ef fg glevel nlevel n- -1 1level nlevel n2.4 層次結(jié)構(gòu)的建立4. 功能分解產(chǎn)生N層圖n在分解產(chǎn)生的子圖為下述情景之一時，可以判定其為原始DFD圖，此時應(yīng)該停止持續(xù)的功能分解活動：q所有過程都已經(jīng)被簡化為一個選擇、計算或者數(shù)據(jù)庫操作；q所有數(shù)據(jù)存儲都僅僅表示了一個單獨的數(shù)據(jù)實體；q用戶已經(jīng)不關(guān)心比子圖更為細節(jié)的內(nèi)容，或者子圖的描述已經(jīng)詳細的足以支持后續(xù)的開發(fā)活動；q每一個數(shù)據(jù)流都已經(jīng)不需要進行更詳細的切分，以展示對不同數(shù)據(jù)的不同處理方式；q每

10、一個業(yè)務(wù)表單、事務(wù)、計算機的屏幕顯示（computer on-line display）和業(yè)務(wù)報表都已經(jīng)被表示為一個單獨的數(shù)據(jù)流；q系統(tǒng)的每一個最低層菜單選項都能在子圖中找到獨立的過程。 2.4 層次結(jié)構(gòu)的建立 示例n使用DFD描述常見的電梯控制系統(tǒng)。q一個控制系統(tǒng)控制多個電梯。每個電梯被置于一個相應(yīng)甬道之中，在卷揚電機的作用下在甬道內(nèi)做上下運動。甬道內(nèi)安裝有多個傳感器，通常每個電梯停靠點一個，用來感應(yīng)電梯的實時位置。電梯內(nèi)部和建筑的每個電梯?？繉佣荚O(shè)置有指示器，用來告知用戶的電梯實時位置和運動狀況。電梯內(nèi)和建筑的每個電梯停靠層都設(shè)有按鈕，用戶可以通過這些按鈕提出服務(wù)申請并進出電梯?？刂葡到y(tǒng)調(diào)

11、度用戶的申請，讓電梯以最有效的方式滿足用戶的服務(wù)要求2.4 層次結(jié)構(gòu)的建立 示例：1. 建立上下文圖2.4 層次結(jié)構(gòu)的建立 示例：2.建立DFD片段2.4 層次結(jié)構(gòu)的建立 示例：2.建立DFD片段2.4 層次結(jié)構(gòu)的建立 示例：3.建立0層圖2.4 層次結(jié)構(gòu)的建立 示例：3.建立0層圖2.4 層次結(jié)構(gòu)的建立 示例：4.功能分解建立N層圖n無2.5 DFD的驗證n驗證DFD的語法 q確保DFD中不會發(fā)生語法錯誤 n驗證DFD的結(jié)構(gòu) q驗證DFD層次結(jié)構(gòu)之間的一致性 q驗證DFD層次結(jié)構(gòu)說明的完備性 n驗證DFD的語義 q確保DFD所說明內(nèi)容的正確性和準(zhǔn)確性 主要內(nèi)容n過程建模n數(shù)據(jù)流圖DFDn微規(guī)

12、格說明q結(jié)構(gòu)化英語/偽碼q行為圖q決策表q決策樹n數(shù)據(jù)字典n模塊結(jié)構(gòu)圖nDFD的類型3.1 結(jié)構(gòu)化英語/偽碼n敘述上采用了結(jié)構(gòu)化程序語言的三種控制結(jié)構(gòu)：順序、條件決策和循環(huán)；n使用了一些類似于結(jié)構(gòu)化程序語言關(guān)鍵字的詞語來表明敘述的邏輯，例如IF、THEN、ELSE、DO、DO WHILE、DO UNTIL等等；n在格式上，使用和結(jié)構(gòu)化程序語言相同的縮進方式來表明敘述的結(jié)構(gòu)。 n簡短語句 ，使用名詞和動詞，避免使用容易產(chǎn)生歧義的形容詞和副詞 自然語言結(jié)構(gòu)化英語偽碼程序語言3.1 結(jié)構(gòu)化英語/偽碼n示例3.2 行為圖n結(jié)構(gòu)化英語的一種特殊表達方式 ，用特定的圖示來表示過程的邏輯結(jié)構(gòu) 復(fù)復(fù)合合語語句

13、句順順序序條條件件選選擇擇set of activities treated as a unitaction 1 action 2one or more action executed in order they appearmutually exclusive set of actions executed conditionallyIF condition 1 action 1ELSE action 2循循環(huán)環(huán)嵌嵌套套從從嵌嵌套套中中退退出出REPEAT WHILE conditionIF condition3.2 行為圖示例Produce Customer InvoiceEnter cu

14、stomer name and address on invoiceIF customer SPECIAL get discount from discount file ELSE set discount to 0%FOR EACH sales itemCopy stock number and quantity to invoice Get unit price from price file Set subtotal to unit price x quantity x (100-discount)Set invoice total to sum of item subtotalsSet

15、 amount due to invoice total - amount paid3.3 決策表n條件聲明是進行決策時需要參考的變量列表n條件選項是那些變量可能的取值n動作聲明是決策后可能采取的動作n動作選項表明那些動作會在怎樣的條件下發(fā)生 條件和行動規(guī)則條件聲明（Condition Statement）條件選項（Condition Entry）行動聲明（Action Statement）行動選項（Action Entry）3.3 決策表示例條件和行動規(guī)則account-typeNOWNOWREGULARREGULARdaily-balance=300=100set service-char

16、ge to $5Xset service-charge to $0XXset service-charge to greater of $3 or $.20 timesX3.4 決策樹n通常是一顆平放的樹，樹根在左邊，樹枝從左向右展開。樹枝上是有關(guān)條件和行動的描述 主要內(nèi)容n過程建模n數(shù)據(jù)流圖DFDn微規(guī)格說明n數(shù)據(jù)字典n模塊結(jié)構(gòu)圖nDFD的類型4. 數(shù)據(jù)字典n數(shù)據(jù)字典是一個儲存庫，包含軟件使用和產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)對象的描述，其中也包括DFD當(dāng)中數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)存儲的定義 n有組織地列出DFD中的涉及的所有數(shù)據(jù)元素（數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲），并定義每個數(shù)據(jù)元素的q名稱q表示方法q單位/格式q范圍q使用地點q

17、使用方法q其他描述信息 4. 數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述n數(shù)據(jù)字典要求對數(shù)據(jù)元素（尤其是其結(jié)構(gòu)）的描述要精確、嚴(yán)格和明確 符號含義示例=包含，由構(gòu)成Name=first_name+last_name+指明序列結(jié)構(gòu)()內(nèi)容可選Phone_No.=(Area_No.)+Local_No.內(nèi)容多選一Number=0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|分割內(nèi)部的多個選項nm循環(huán),最少n次,最多m次Area_No=3Number4數(shù)據(jù)存儲的標(biāo)識符(關(guān)鍵字) Student=ID+Name+.*注釋Area_No=3Number4*區(qū)號為3到4位數(shù)字4. 數(shù)據(jù)字典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述示例定義說明telephone n

18、o. = local extension | outside no. | 0 local extension = 30-93outside no. = 9 + service code | domestic no. service code = 110 | 120| domestic no. = (area code ) + local numberarea code = 30-94local number= 80-98電話號碼可能是內(nèi)線、外線或者轉(zhuǎn)接主機（撥0）內(nèi)線號碼是3位數(shù)字外線要先撥9，然后再撥特服號碼或普通電話號碼特服號碼有110、120、普通電話號碼為可選的區(qū)號加本地號區(qū)號是3到4

19、位數(shù)字本地號是8位數(shù)字4. 數(shù)據(jù)字典n數(shù)據(jù)字典為每個數(shù)據(jù)元素組織描述信息 名稱數(shù)據(jù)元素的原始名稱別名數(shù)據(jù)元素的其他名稱使用地點會使用該數(shù)據(jù)元素的過程使用方法該數(shù)據(jù)元素扮演的角色（輸入流、輸出流或者數(shù)據(jù)存儲等）使用范圍該數(shù)據(jù)元素存在的范圍描述對數(shù)據(jù)元素內(nèi)容的描述單位/格式數(shù)據(jù)元素的數(shù)據(jù)類型，可能事先設(shè)置的取值4. 數(shù)據(jù)字典示例名稱telephone number別名phone number, number使用的地點和方法read-phone-number (input)display-phone-number (output)analyze-long-distance-calls (input)描述telephone no. = local extension | outside no. | 0 local extension = 30-93outside no. = 9 + service code | domestic no. service code = 110 | 120| dome