17. 软件工程：结构化分析的概念与应用

# 1. 引言

## 1.1 软件工程简介

软件工程是一门研究如何有效地构建和维护软件系统的学科。它涵盖了软件开发过程中的各个阶段，包括需求分析、设计、编码、测试和维护。软件工程的目标是通过系统化的方法来开发高质量、可靠、并且成本合理的软件产品。

## 1.2 结构化分析的定义

结构化分析是软件工程中的一种方法，用于对系统进行需求分析和规划。它主要关注系统的功能和数据流动，以便于确定系统需要实现的功能和数据处理过程。结构化分析通过构建模型来描述系统的各个部分及其相互之间的关系，从而实现对系统进行深入分析和理解。

## 1.3 结构化分析的重要性

结构化分析对于软件开发过程至关重要。它可以帮助开发团队更好地理解用户需求，设计出更合理的系统结构，并且减少后期修改的成本。通过结构化分析，开发团队能够更好地把握整个系统的架构，提高系统的可维护性和可扩展性。因此，结构化分析在软件工程中具有重要的地位。

# 2. 结构化分析基础知识

在软件工程领域中，结构化分析是一种重要的方法，用于理解和描述软件系统的功能和数据流。在本章中，我们将介绍结构化分析的基础知识，包括数据流图（DFD）的概念与元素、功能模型的构建方法以及数据字典的作用与使用。

### 2.1 数据流图（DFD）的概念与元素

数据流图（Data Flow Diagram，简称DFD）是一种图形化工具，用于展示系统中的数据流转和处理过程。它由一系列的过程、数据流、数据存储和外部实体组成。

- 过程（Process）：代表对数据的处理或转换，并生成输出数据的过程。过程在DFD中以圆角矩形框表示，通常用动词短语来表示其功能。
- 数据流（Data Flow）：代表数据在系统中的流动。数据流在DFD中以箭头表示，箭头的方向表示数据的流动方向，箭头上可以标注数据的名称。
- 数据存储（Data Store）：代表系统中的数据存储位置。数据存储在DFD中以长方形框表示，通常用名词短语来表示其存储内容。
- 外部实体（External Entity）：代表与系统进行交互的外部实体，可以是人、其他系统或设备等。外部实体在DFD中以矩形框表示，通常用名词短语来表示其类型。

### 2.2 功能模型的构建方法

功能模型是结构化分析中的重要工具，用于描述系统中的功能和相互之间的关系。构建功能模型的方法主要有层次分解法和功能划分法。

- 层次分解法：从系统的顶层开始，逐步将功能进行细化和分解，直到达到足够细节的层次。这种方法常用于大型系统的分析和设计过程中。
- 功能划分法：将系统的功能按照不同的角度进行划分，例如按照模块、子系统或业务流程划分。这种方法常用于小型系统或模块化的系统分析和设计过程中。

通过功能模型的构建，可以清晰地了解系统各个功能之间的依赖关系和流程，有助于后续的系统设计和开发工作。

### 2.3 数据字典的作用与使用

数据字典是用于记录系统中使用的数据元素及其属性的工具。它包含了对每个数据元素的定义、数据类型、长度、取值范围等详细信息，有助于统一理解和使用数据。

数据字典的作用主要有以下几点：

- 数据定义：记录系统中使用的数据元素的名称和定义，统一数据的命名和意义。
- 数据类型和长度：定义每个数据元素的数据类型和长度，确保数据的合法性和有效性。
- 取值范围：定义每个数据元素的取值范围，提供数据的有效性检查依据。
- 数据元素之间的关系：记录数据元素之间的关系，例如主键和外键等。

数据字典通常以表格的形式呈现，每一行代表一个数据元素，列表示数据的各个属性。

在结构化分析中，合理使用数据字典可以提高需求分析的准确性和一致性，减少开发过程中的错误和重复工作。

# 3. 结构化分析方法与技术

结构化分析方法是一种系统性的方法论，用于帮助软件工程师和系统分析师理解和描述软件系统的功能、数据流和数据存储。它通过一系列的步骤和技术，将复杂的系统分解成可管理的部分，从而更容易理解和设计。在本章中，我们将深入探讨结构化分析的步骤、流程、常用建模工具以及应用实例。

## 3.1 结