系统分析与设计

第 1 章 信息系统分析与设计

引言

系统分析：理解并详细说明系统应该做什么

系统设计：详细说明系统的组成和实现

系统分析员：运用信息技术解决业务问题

1.1 解决商业问题的分析员

分析员要解决什么样的问题：客户定购、职工工资、管理人员、货物运输、生产部门、财务部门、销售部门等

分析员如何解决问题：研究理解问题、核实解决问题的效益大于成本、设计一套可能的解决方案、决定一个最佳方案并进行推荐、详细说明所选方案的细节、实施方案、监控证实得到预期结果

1.2 解决业务问题的系统

信息系统：对信息进行收集、处理、存储并输出所需信息的一组相互关联的部件的集合。

信息系统的类型：事务处理系统 TPS、管理信息系统 MIS、主管信息系统 EIS、决策支持系统 DSS、通信与办公系统

部件：功能分解的子系统、不同类型的事件

边界：

• 系统边界：系统与环境之间输入输出所通过的分界

• 自动化边界：系统内自动和手动的分界

1.3 系统分析员需要的技能

• 技术知识与技能：了解计算机基础知识、了解开发系统的多种工具和技术、了解系统开发的专门技术

• 商务知识与技能、对商业的全面熟悉、对特定行业的熟悉、对一个具体公司的熟悉

• 人的知识与技能

• 诚实与道德

第 2 章 项目经理级分析员

2.1 系统开发生命期：

计划、分析、设计、开发、支持。

计划过程先于一切活动进行，不允许与其他活动重叠。

2.2 信息系统生存周期：

系统规划、开发、演化（包括运行、维护）、管理、支持。

1. 规划过程：提出信息系统的建设设想，进行规划和可行性分析，然后决定是否有必要开发，并制定总体规划。

2. 开发过程：分析、设计、实现、测试等

3. 演化过程：从系统提交使用开始到被终止为止，贯穿信息系统发挥作用的全过程。

• 运行：信息系统应用于组织的业务、管理和决策，发挥作用的过程

• 维护：不断地适应环境和需求的变化，进行完善和版本更新的过程。（如，版本更新不属于开发过程，属于维护过程）

1. 管理过程：管理软件质量、软件成本、开发时间等，贯穿整个过程

• 按内容划分：规划管理、开发管理、运行管理、维护管理

• 按管理的对象划分：信息系统人员管理、信息资源管理、项目管理、网络管理等

2. 支持过程：起辅助、支持作用。如文档过程、配置管理过程、质量保证过程、验证过程、评审和审计过程、培训过程、环境建立过程等。

2.3 项目管理：

组织和指导其他人员在预先确定的进度和预算内实现计划

重点：时间、成本、质量

系统开发项目的参加人员：

1. 客户：提供资金开发系统的人

2. 监督委员会：监督系统的开发有没有严格按照规划进行，监督时间、成本、质量、进度

3. 用户：使用系统的人

4. 成员、小组领导

5. 项目经理：和不同的系统开发的参加人员进行沟通管理

2.4 项目的启动

1. 自顶向下：由顶层管理人员决定，下层人员决定

2. 自下而上：下层人员向上反应

3. 针对外界压力： 在外界的压力下不得不开发

2.5 项目计划阶段

项目经理要：项目要解决什么问题、制定怎样的开发计划、论证项目可行性、建立项目组、启动计划

解释：

• 定义问题：检查项目启动的要求（2.4中的3种）、需求说明、预期的商业收益、确定新系统的能力
  关联图：将系统作为唯一的一个处理功能，和外界进行信息交流。

• 可行性分析：经济可行性（成本/收益分析、项目资金）、组织和文化可行性（开发人员能力水平等）、技术可行性、技术可行性、进度可行性

• 制定项目计划表

• 建立项目组：为项目提供人员。包括制定详细的资源计划、确定并邀请专门技术人员、用户人员、划分工作小组、实施培训和建组训练

• 启动项目：定案，资金释放，并正式通知相关人员。

第 3 章

螺旋式

极限编程：是螺旋式的一个特例

3.1 方法、模型、工具和技术

三要素：方法、模型和技术

系统构建的模型：流程图、数据流图、ER图、结构图、用例图、类图、顺序图等

系统管理的模型：甘特图、PERT图、组织层次图等

工具：项目管理、制图、IDE、计算机辅助系统工程（CASE）工具、数据库管理应用程序、反向工程工具、代码生成工具等

技术：...

3.2 系统开发的三种方法

传统方法

通过查看过程和数据及其相互关系来定义系统需求、设计和构造系统。包括结构化方法和信息工程方法。

·        结构化方法：

• 使用结构化编程、分析和设计等技术

• 定义系统需要做什么、需要存储和使用那些数据、系统需要什么样的输入和输出，以及系统的功能如何组织

o   结构化模型：DFD、ER图、结构图

结构化编程的三种结构：顺序、选择、循环

开发过程：

o   现代结构化分析：事件、数据流图、实体联系图

o   结构化设计：根据数据流图定义程序模块的结构图、时间对应结构图

o   结构化编程：使用结构化编程结构为模块编写代码

·        信息工程方法

• 从全面的战略计划开始

• 使用集成的CASE工具

面向对象方法

把信息系统看作一起工作来完成某项任务的相互作用的对象集合

对象：计算机中可以对消息作出相应的事物

面向对象分析OOA：定义在系统中工作的所有类型的对象，并显示这些对象之间的相互关联

面向对象设计OOD：定义和系统中人机交互所必需的所有类型的对象，并对每一种类型的对象进行细化，以至于可以用一种具体的语言或环境来实现这些对象

面向对象编程OOP：用某种语言的语句来定义各类对象的行为，及对象间的消息传递

模型：类图、用例图、状态图等

3.3 系统开发生命周期的变体

瀑布模型： 效率比较低下。

基于迭代的变体（螺旋模型）

基于开发速度的变体：适应对信息系统的大量需求、不断变化的技术和商业环境

快速开发方法：

• 原型化开发方法

• 螺旋型开发方法

快速开发技术：

• 风险管理技术

• 联合开发会议JAD

• 基于工具的开发

• 软件重用 软件重用是快速开发的要点，包括对象框架、组件

3.5 分析和设计阶段细节

• 收集信息：如何收集信息、收集用户习惯

• 定义系统需求

• 区分需求优先级

• 建立可行性原型和发现原形

• 生成和评价可选方案

• 和管理人员复查推荐方案

第 4 章 调查系统需求

4.1 功能需求和技术需求

系统需求：对系统所提供的功能做出的详细定义，来源于计划阶段所确定的高层功能，包括：

• 功能需求：系统必须支持的功能和过程

• 技术需求：描述操作环境和性能目标的需求

4.2 系统需求的来源

系统相关者：对系统的成功实施感兴趣的人。包括：

• 系统用户

• 项目客户

• 技术人员

用户：

• 水平方向和垂直方向的用户：

• 水平方向划分：不同业务的用户

• 垂直方向划分：权限和层次，如管理者、使用者、游客

• 业务操作用户

• 查询用户

• 管理用户

• 主管用户

4.3 识别系统需求

开发系统需求的方法：以新系统的逻辑需求模型为中心，识别现有系统的处理过程，为新系统开发建立模型

需求调查的三个主要问题：

• 要做什么：

• 商业过程和运作是什么

• 理解商业功能

• 怎样做：

• 商业过程如何完成

• 转向新系统的方法

• 需要哪些信息：

• 信息需求是什么

• 定义新系统必须提供的具体信息

信息收集的各种方法：

• 向系统相关者分发和收集调查表

• 复查现有的报表、表格和过程描述

• 主持与用户的面谈和讨论

• 观察商业过程和工作流

• 建立原型

• 主持JAD会议

4.4 结构化遍历

简称遍历，是对调查结果和根据这些结果建立的原型进行复查。

在系统的每个大的功能结束后进行遍历；整体结束后也要进行。

4.5 业务流程重组

将原有的操作流程经过重组，交给信息系统完成。

第 5 章 系统需求建模：事件和事实

事件：

事件是可以描述的、值得记录的、在某一特定时间和地点发生的事情

• 系统的所有处理过程都是由事件驱动或触发的

• 事件对定义系统需求的意义：

• 整体地看待系统，分析系统与外接的接口

• 划分系统的一种方法

划分：

• 系统相关事件

• 系统无关事件

• 外部事件：外部实体或动作参与者触发，如用户操作

• 内部事件（也称临时事件）：如定时事件

• 状态事件：系统内部发生了需要处理的情况时引发的事件

识别事件的方法

• 事件/条件和响应

• 事件时序

• 技术依赖事件和系统控制：忽略掉。如用户输入错误的事件

• 理想的技术假设

事件的构成：

• 触发器 Trigger：外部输入的数据，触发系统处理的事件

• 来源 Source：触发事件的外部实体

• 动作 Activity/Use case：系统要执行的操作

• 响应 Response：系统要产生的输出

• 目的地 Destination：输出的目的地

5.3 类图和ER图

略

第 6 章 传统的需求描述方法

6.1 传统观点和面向对象观点

传统方法

面向对象方法

系统是过程的集合

系统是交互对象的集合

过程与数据实体交互

对象与人或其他对象交互

过程接受输入并产生输出

对象发送与响应消息

6.2 数据流程图DFD

数据流程图（DFD）是一种图像化的系统模型，展示信息系统的主要需求：输入、输出、过程和数据存储；

图例：

例子：

评估DFD质量：

• 复杂性最小化：（每一页上）没有过多的存储和处理过程

• 信息超量：信息过多

• 7±2原则：人能够理解并记忆的数量在7±2左右

• 接口最小化

• 数据流一致性：DFD图中的各部分一定要与ER图、事件表中的触发器一一对应。细化的DFD和上层的DFD也要保持一致性。

关于上下层的一致性：

• 平衡：上层和下层保持一致

• 黑洞：上层定义的数据，在下层不能凭空消失。如定义了变量但从未使用过。

• 奇迹：上层没有定义的数据，在下层不能凭空出现。

0层图

0层图（又叫做事件划分的系统模型）：一个为系统需求建立模型的DFD，建模过程中对应于系统或子系统中每个事件使用单个过程。

0层图和关联图的区别：

• 0层图是对应事件的数据流程图片段，涉及数据存储

• 关联图是顶层的数据流图，把系统表示成唯一的过程，不涉及数据存储

6.3 详细记录DFD部件

• 结构化英语（伪码）例：

  借书(读者ID, 图书ID){

  1. 验证读者信息(读者ID)

  2. 检查读者可借图书信息(读者ID)

  3. 检查图书信息(图书ID)

  4. 借书(读者ID，图书ID){

      填写借书单(读者ID，图书ID，借书时间)

      更新读者信息(读者ID)

      更新图书信息(图书ID)

      }

  }

·        决策表

·        决策树

• 数据流定义：数据流内容和内部结构的文本描述；

• 数据元素定义

• 数据存储定义

第 7 章 面向对象的需求描述方法

7.3 类图

7.4 用例图

场景：在用例中的一个特定的活动顺序。

• 一个用例可能有多个不同的场景。

开发用例图：

• 参照事件表

• 确定所有使用系统的参与者

• 开发场景（活动顺序图）

• 确定通用的内部用例（多个用例都会涉及到的用例）

• 划分用例

7.5 顺序图、协作图：对象状态

顺序图示例：

协作图示例：

各图中的名称一定要一一对应

基于技术的理想假设，如控制类（System，Database等）不要放入顺序图或协作图

时序图消息的语法：[[条件]返回值:=]消息名(参数列表)

协作图：对象没有生命线，用序号标定顺序。

通过检查类中的消息，为类增加方法。

7.6 状态图：对象行为

例：

并发：

第 8 章 环境、方案与决策

将系统需求向系统设计和实施过渡。

8.1 评估目标系统环境

开发环境和系统软件环境

8.2 决定系统的范围和自动化水平

范围表：将系统功能需求程度分等级

分析自动化水平：给每项功能定义不同的自动化解决方案

8.3 系统实施方案分析

• 托管：购买别人的服务；把项目托管在第三方平台上

• 软件包和ERP

• 客户化开发：二次开发

• 自行开发

8.4 选择实施方案

确定选择标准：

• 通用需求标准评价：从总体上看系统能否满足需求。包括团队经验、预期成本、预期效益

• 技术需求标准评价：代码质量、文档、健壮性、安装的简易性等。

• 功能需求标准评价：把需要满足的功能列出来，不同的功能给予不同的权重。

计算出三个标准的得分后，综合进行选择推荐。

8.5 考虑外包解决方案

• 生成RFP（Request for Proposal）

• 基准评价（Benchmarking）、选择卖方

8.6 递交结果和做出决定

在项目组中进行讨论，决定最终方案，形成文档，并交给筹划指导委员会。

原型：Axure的使用

略

第 9 章 系统设计

9.1 设计的要素

• 系统的结构

• 数据库的定义和组织

• 设计系统输入输出

• 定义人机交互界面

9.2 系统设计的工作模型

OOA

SA

包图

结构图

设计类图

系统流图

对象数据库模型

关系数据库模型

共有部分：

• 混合关系数据库模型

• 用户界面对话框、表格和报表

• 系统控制

• 伪码

• 节点和定位图

9.3 面向对象的应用结构设计

设计类包图：指明具体的类包括在哪个包的包图，并且表明类之间的依赖关系

设计类图

需要标出变量的可访问性和类型；方法的可访问性、参数列表、返回值类型和内部结构（伪码）

设计类图的开发：

• 决定需要设计的类，建立属性列表

• 找到属于这个类的所有方法，考查顺序图

• 详细描述方法逻辑，考查状态图

第 10 章 数据库设计

建议回去复习一下数据库系统

设计要点：

• 为每个实体（类）建立一个表

• 为每个表选择一个主键

• 增加外键以表示一对多关系

• 建立新表表示多对多关系

• 定义参照完整性

• 评价模式进行必要的改进

• 为每个字段选择适当的数据类型和取值范围

补充内容

概要设计： 为了实现程序，使用什么样的框架和结构。

架构设计：还要考虑技术需求（如性能需求）

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