計(jì)算機(jī)導(dǎo)論 課件 第10章 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

第10章系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)主要內(nèi)容信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)常見的信息系統(tǒng)系統(tǒng)開發(fā)生命周期項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃系統(tǒng)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與維護(hù)信息系統(tǒng)信息系統(tǒng)是由人、計(jì)算機(jī)及其他外圍設(shè)備組成的能夠進(jìn)行信息收集、傳遞、存儲(chǔ)、加工和維護(hù)的系統(tǒng)。信息系統(tǒng)能更有效率地滿足客戶的需求，也能幫助管理人員做出決策。教務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)上銀行系統(tǒng)、網(wǎng)上商城等都屬于信息系統(tǒng)。信息系統(tǒng)類似于動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁——不同級(jí)別的人訪問同一個(gè)信息系統(tǒng)，能夠看到的內(nèi)容是不一樣的。信息系統(tǒng)對問題的分類按照問題的難度，信息系統(tǒng)將問題分為：結(jié)構(gòu)化問題：所有的數(shù)據(jù)字段含義確定，其決策過程和決策方法有固定的規(guī)律可循。如銀行系統(tǒng)中還款時(shí)間和金額的計(jì)算、養(yǎng)殖場中飼料配方的計(jì)算等。半結(jié)構(gòu)化問題：具有一定的結(jié)構(gòu)，但不夠明確，其決策過程和決策方法有一定規(guī)律可循，但又不能完全確定。如企業(yè)的經(jīng)費(fèi)預(yù)算、商店的進(jìn)貨數(shù)量等。非結(jié)構(gòu)化問題：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，幾乎毫無規(guī)律性。如企業(yè)人員的聘用、商店的進(jìn)貨選擇等。常見信息系統(tǒng)事務(wù)處理系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)專家系統(tǒng)事務(wù)處理系統(tǒng)在信息系統(tǒng)中，事務(wù)是指雙方之間的交換，這通常需要訪問數(shù)據(jù)庫并可能更新數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)項(xiàng)。常見的事務(wù)如銀行轉(zhuǎn)賬、刷卡購物等。事務(wù)處理系統(tǒng)（TransactionProcessingSystem，簡稱TPS）提供了建立、修改、存儲(chǔ)、處理、刪除事務(wù)的方法，并能根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)生成詳細(xì)報(bào)告。目前絕大部分事務(wù)處理系統(tǒng)是在線事務(wù)處理系統(tǒng)（OnLineTPS，簡稱OLTPsystem）——每個(gè)事務(wù)被建立后都會(huì)立刻被處理。事務(wù)處理系統(tǒng)在線事務(wù)處理系統(tǒng)的核心策略是提交和回滾：只有在一項(xiàng)事務(wù)的全部步驟都成功完成時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)提交并永久地更新數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。一旦有一步失敗，整個(gè)事務(wù)就會(huì)回滾，相關(guān)記錄會(huì)恢復(fù)到該事務(wù)處理前的狀態(tài)。在線事務(wù)處理系統(tǒng)的難點(diǎn)：處理并發(fā)事務(wù)，即同時(shí)發(fā)生的很多事務(wù)。事務(wù)處理系統(tǒng)的缺點(diǎn)雖然可以生成詳細(xì)報(bào)告，但不方便管理人員進(jìn)行理解與分析，這便需要借助于管理信息系統(tǒng)。管理信息系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)（ManagementInformationSystem，簡稱MIS）可以對事務(wù)處理系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、生成報(bào)告，以提供管理人員進(jìn)行結(jié)構(gòu)化問題的決策。管理信息系統(tǒng)能夠提供用于解決結(jié)構(gòu)化問題或日常任務(wù)的定期報(bào)告，這大大提高了管理效率。管理信息系統(tǒng)的缺點(diǎn)：不夠靈活，有時(shí)無法提供管理人員最想要的信息，另外它也不支持高難度的預(yù)測或模型創(chuàng)建。這便需要借助于決策支持系統(tǒng)。決策支持系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)（DecisionSupportSystem，簡稱DSS）能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行直接或間接的分析創(chuàng)建模型并生成預(yù)測，以幫助管理者進(jìn)行決策。決策支持系統(tǒng)通常提供了多種多樣的工具，管理者可以使用這些工具對數(shù)據(jù)進(jìn)行個(gè)性化的處理與分析。決策支持系統(tǒng)決策支持系統(tǒng)只是為人們提供決策所需的信息，而不能代替決策，管理者必須自行分析數(shù)據(jù)并做出決策。這是優(yōu)點(diǎn)也是缺點(diǎn)——人工判斷可以保證決策更合乎常理，但這需要精通該領(lǐng)域問題的專業(yè)人士進(jìn)行判斷，并且需要良好的統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)。如果企業(yè)或組織不想高薪聘請這樣的專家，或沒有這樣的需求，那么專家系統(tǒng)就成了更好的選擇。專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)依據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的知識(shí)庫對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)知識(shí)庫中的事實(shí)和規(guī)則來生成決策或建議。知識(shí)庫中的事實(shí)和規(guī)則通常從多個(gè)該領(lǐng)域?qū)＜一蚬こ處煹脑L談中獲得。專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)是基于知識(shí)庫中的事實(shí)和規(guī)則的。如果沒有事實(shí)和規(guī)則，可以讓計(jì)算機(jī)根據(jù)許多次的實(shí)驗(yàn)和錯(cuò)誤嘗試總結(jié)出規(guī)則——這便是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)利用計(jì)算機(jī)電路來模擬人腦思考、記憶與學(xué)習(xí)的過程。例如人臉識(shí)別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：開始并沒有事實(shí)和規(guī)則，計(jì)算機(jī)在成千上萬次的實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出了規(guī)則——是否是人臉，哪張臉是男性的等等。這些總結(jié)出來的規(guī)則不一定完全正確，但會(huì)隨著樣本量的增加而不斷修正。專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人臉識(shí)別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)開發(fā)生命周期每一個(gè)信息系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)都需要經(jīng)過一個(gè)完整的系統(tǒng)開發(fā)生命周期（SoftwareDevelopmentLifeCycle，簡稱SDLC）典型的SDLC包括以下幾步：評估現(xiàn)有系統(tǒng)，制定項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃。分析新系統(tǒng)的需求。設(shè)計(jì)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)。編碼實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，對其進(jìn)行測試、發(fā)布與維護(hù)。SDLC是可以循環(huán)的系統(tǒng)開發(fā)周期SDLC的循環(huán)項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃在系統(tǒng)的項(xiàng)目開發(fā)計(jì)劃中，需要考慮如下的一些問題：項(xiàng)目的簡短描述，確定項(xiàng)目的范圍。團(tuán)隊(duì)成員的選擇與分工。項(xiàng)目的成本估計(jì)和收益預(yù)估。項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃。系統(tǒng)開發(fā)方法。系統(tǒng)開發(fā)方法指定了如何完成每個(gè)階段的工作，可以引導(dǎo)系統(tǒng)開發(fā)人員走過系統(tǒng)開發(fā)的每個(gè)階段。系統(tǒng)開發(fā)方法有很多種，如結(jié)構(gòu)化方法、信息工程方法和面向?qū)ο蠓椒ǖ?。在制定?xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃時(shí)，可以使用一些工具，如PERT、WBS和甘特圖。PERTPERT（ProgramEvaluationandReviewTechnique，計(jì)劃評估和評審技術(shù)）分析項(xiàng)目的每個(gè)子任務(wù)所需的時(shí)間及先后關(guān)系，并由此確定一個(gè)最短路徑——通過此路徑可以用最少的時(shí)間完成整個(gè)項(xiàng)目。WBSWBS（WorkBreakdownStructure，工作分解結(jié)構(gòu)）以類似樹形圖的方式將復(fù)雜的任務(wù)依次分解成一個(gè)個(gè)子任務(wù)。甘特圖甘特圖使用長條狀的矩形來表示任務(wù)，按照時(shí)間的推移有序排列。矩形的長度表示任務(wù)的持續(xù)時(shí)間。系統(tǒng)分析在系統(tǒng)分析階段，團(tuán)隊(duì)需要分析系統(tǒng)的需求，包括性能需求、功能需求、接口需求、界面需求等，并能根據(jù)功能需求將系統(tǒng)分成一個(gè)個(gè)小的模塊，稱為用例。需求可以通過與用戶的訪談和對現(xiàn)有同類系統(tǒng)的研究獲得。系統(tǒng)分析階段的產(chǎn)物是描述了所有需求和用例的《需求規(guī)格說明書》，通過《需求規(guī)格說明書》可以明確系統(tǒng)的目標(biāo)。在系統(tǒng)分析階段，可以使用一些圖表來更形象化地表達(dá)需求，這些圖表還可以在隨后的SDLC階段中派上用場：系統(tǒng)分析需求規(guī)格說明書數(shù)據(jù)流圖數(shù)據(jù)流圖（DataFlowDiagram）描述了數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的流動(dòng)情況。用例圖用例圖從用戶的角度描述系統(tǒng)的功能.類圖類圖使用類和對象描述系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，能夠表現(xiàn)出類的屬性、方法及類與類之間的相互關(guān)系。順序圖順序圖能夠描述用例中所發(fā)生交互活動(dòng)的詳細(xì)順序.UML用例圖、類圖和順序圖都屬于UML（UnifiedModelingLanguage，統(tǒng)一建模語言）。UML是一種圖形化的建模語言，主要用于信息系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。除了前面所提到的三種圖外，UML還包含很多種圖，如包圖、對象圖、狀態(tài)圖、活動(dòng)圖、協(xié)作圖、構(gòu)件圖、部署圖等。合理應(yīng)用圖表能顯著增加系統(tǒng)開發(fā)的效率?？梢允褂糜?jì)算機(jī)輔助軟件工程工具（Computer-AidedSoftwareEngineeringtool，簡稱CASEtool）制作這些圖表。系統(tǒng)設(shè)計(jì)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段，團(tuán)隊(duì)需要根據(jù)系統(tǒng)分析階段的《需求規(guī)格說明書》進(jìn)一步細(xì)化整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：確定選擇的硬件。硬件選擇可以從自動(dòng)化程度、處理方法和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)三個(gè)角度考慮。確定軟件解決方案。比如，使用哪一種編程語言進(jìn)行編寫，是否需要軟件開發(fā)工具包，是否需要集成商業(yè)的軟件模塊，等等。購置所選擇的硬件和軟件。確定編碼風(fēng)格與應(yīng)用程序規(guī)范。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和維護(hù)在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段，團(tuán)隊(duì)需要完成以下任務(wù)：1.配置所需的硬件和軟件，確保其能正常運(yùn)行。2.進(jìn)行軟件編碼。3.測試軟件?？砂礈y試代碼的范圍將測試分為單元測試、集成測試和系統(tǒng)測試等。單元測試對每個(gè)模塊進(jìn)行集成測試將多個(gè)模塊整合在一起進(jìn)行測試系統(tǒng)測試則可以確保所有的硬件和軟件部件能夠一起正常運(yùn)行。測試還可分為三個(gè)階段——僅在開發(fā)小組內(nèi)部進(jìn)行的α測試，只提供給特定用戶群測試使用的β測試，以及已經(jīng)趨于完善，只需在個(gè)別地方再做進(jìn)一步優(yōu)化處理的γ測試。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和維護(hù)4.文檔定稿。5.培訓(xùn)用戶。6.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。如果新系統(tǒng)要代替老舊的系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)需要負(fù)責(zé)將舊系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)移到新系統(tǒng)中。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和維護(hù)驗(yàn)收測試當(dāng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段的所有步驟完成后，往往還需要經(jīng)過驗(yàn)收測試。驗(yàn)收測試由用戶和系統(tǒng)分析員設(shè)計(jì)，旨在確保新系統(tǒng)能按要求運(yùn)行。驗(yàn)收標(biāo)志著系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階