软件工程：结构化分析方法的概念

# 1. 软件工程简介

## 1.1 软件工程概述

软件工程是指在（1）指导计算机科学和工程的原理应用到软件的开发、维护和运行的（2）专门技术和实践的学科。它与一般工程学科不同，主要关注软件的特殊性质，包括软件的质量、可靠性、可维护性、可重用性和可扩展性。

## 1.2 软件工程的发展历程

软件工程起源于20世纪60年代末期。在软件工程的发展过程中，经历了软件危机、软件生命周期模型的提出和发展、软件工程教育的兴起等阶段。

## 1.3 软件工程的重要性

随着信息技术的蓬勃发展，软件已经成为现代社会中不可或缺的一部分。因此，软件工程的重要性日益凸显。软件工程所涉及的开发、维护和管理技术和方法对于保证软件质量以及满足用户需求至关重要。

# 2. 结构化分析方法概述

## 2.1 结构化分析的定义与原理

结构化分析是一种软件工程方法，旨在通过对问题领域进行详细的观察和分析，将系统划分为不同的功能模块，以便更好地理解和处理系统的复杂性。该方法的原理在于通过分解系统，识别和描述系统的输入、处理和输出，以及它们之间的关系，从而帮助开发团队建立对系统整体结构的清晰认识。结构化分析方法强调逻辑模块化，注重功能的定义和模块间的交互。

## 2.2 结构化分析方法的特点

结构化分析方法具有以下特点：
- **模块化**：系统被分解为多个互相独立的模块，提高了系统的可维护性和可重用性。
- **逻辑性**：强调对系统功能和流程的逻辑性描述，使得系统设计更清晰、更易于理解。
- **标准化**：采用一致的符号和标准来描述数据流、数据存储和处理过程，方便团队成员之间的沟通和交流。
- **易读性**：结构化分析图形化的表示方法，使得系统分析更直观、更易于交流和汇报。

## 2.3 结构化分析方法的应用领域

结构化分析方法主要应用于大型软件系统的开发过程中，通过对系统需求进行分析和抽象，建立系统模型，为软件设计和开发提供指导。特别适用于需要处理大量复杂业务逻辑和数据处理的应用场景，例如金融系统、企业资源规划系统（ERP）、客户关系管理系统（CRM）等。结构化分析方法也可以应用于对现有软件系统的分析和重构，以提高系统的可维护性和扩展性。

# 3. 软件需求分析

### 3.1 软件需求分析的概念
软件需求分析是软件工程中的重要环节，它是指对于软件系统所必需的功能、性能要求、约束条件的明确和理解。软件需求分析的目的是准确获取用户和利益相关者的需求，以便为软件设计与开发提供指导。在软件需求分析中，需求分析师需要与用户、管理层和开发团队紧密合作，通过面对面的交流和详细的调研，收集和定义软件系统的需求。

### 3.2 需求获取与分析方法
软件需求的获取和分析是软件需求分析的关键步骤，需要采用合适的方法和技术来确保收集到的需求是准确、完整、一致和可行的。

常用的需求获取方法包括：

1. 面对面的访谈：通过与用户和利益相关者的面对面交流，获取他们的需求意图和期望。

2. 问卷调查：设计并发放问卷，向用户收集需求信息，通过统计分析来确定软件需求的优先级和权重。

3. 观察法：通过观察用户或业务流程的实际运行情况，发现潜在的需求和问题。

需求分析的方法包括：

1. 需求建模：使用UML等建模语言和工具，将需求抽象成可视化的模型，以便更好地理解和分析。

2. 需求分解：将高层次的需求分解成可操作的子需求，确保每个需求的可实现性和可测性。

3. 需求验证：对收集到的需求进行评审和验证，确保其准确性和完整性。

### 3.3 需求分析的工具与技术
需求分析涉及到大量的需求收集、整理和分析工作，为了更好地完成这些工作，可以借助一些工具和技术来提高效率和质量。

常用的需求分析工具包括：

1. 需求管理工具：如JIRA、TFS等，用于方便地跟踪和管理需求，以及与团队成员进行协作。

2. 用例建模工具：如StarUML、Enterprise Architect等，用于通过用例图、活动图等模型描述需求。

3. 原型设计工具：如Axure、MockFlow等，用于设计和展示软件系统的界面和交互。

常用的需求分析技术包括：

1. 需求面板：将需求按照不同的类别和优先级展示在一张面板上，方便查看和分析。

2. 需求溯源：通过追溯需求的来源和演化过程，保证需求之间的一致性和可追踪性。

3. 需求评审：邀请多个相关人员对需求进行评审，发现和修复需求中的问题和不一致性。

通过合理使用这些工具和技术，可以提高软件需求分析的效率和质量，减少沟通和理解上的误差，为软件设计与开发奠定良好的基础。

# 4. 结构化分析方法的基本原理

### 4.1 数据流图（DFD）的基本概念

数据流图（Data Flow Diagram，简称DFD）是结构化分析方法中的重要工具之一。它用于描述系统中不同功能模块之间的数据流动情况，从而对系统的数据流进行可视化建模和分析。

数据流图由四个基本元素构成：数据流、处理、数据存储和外部实体。数据流表示数据在系统中的流动，可以是输入数据、输出数据或在系统内部传递的中间数据；处理表示对数据流进行的功能处理；数据存储表示系统中用于存储数据的实体，可以是数据库、文件等；外部