结构化分析

结构化分析

结构化分析方法（Structured Analysis, SA）是一种系统化的软件工程方法，用于需求分析和系统建模。它通过一系列图形化和文档化工具来描述系统的功能、数据流和结构，帮助开发团队和利益相关者更好地理解系统的业务需求和技术需求。结构化分析方法强调对系统的逻辑和数据进行详细的分析，通常用于传统的瀑布模型开发方法中。

结构化分析方法的主要工具

1. 数据流图（Data Flow Diagram, DFD）
2. 数据字典（Data Dictionary）
3. 实体关系图（Entity-Relationship Diagram, ERD）
4. 状态转换图（State Transition Diagram）
5. 决策表（Decision Table）
6. 结构化英语（Structured English）

1. 数据流图（Data Flow Diagram, DFD）

定义：数据流图是一种图形化工具，用于描述系统的数据流和处理过程。它分为上下文图（Context Diagram）和详细数据流图（Detailed DFD）。

层次：

• 上下文图（0层）：描述整个系统的外部实体、系统边界和主要数据流。
• 详细数据流图（1层、2层等）：进一步细化系统的内部处理过程和数据流。

符号：

• 外部实体（External Entity）：表示系统外部的数据源或数据目的地。
• 处理（Process）：表示系统中的处理功能。
• 数据存储（Data Store）：表示系统中的数据存储。
• 数据流（Data Flow）：表示数据在系统中的流动。

示例：

+-----------------+
|     用户        |
+-----------------+
        |
        V
+-----------------+
|    登录系统     |
+-----------------+
        |
        V
+-----------------+
|  用户信息存储    |
+-----------------+

2. 数据字典（Data Dictionary）

定义：数据字典是对数据流图中所有数据元素的详细描述，包括数据项、数据结构、数据流、数据存储和处理过程。

内容：

• 数据项：描述每个数据项的名称、类型、长度、取值范围等。
• 数据结构：描述数据项的组合方式。
• 数据流：描述数据流的名称、来源、目的地、组成等。
• 数据存储：描述数据存储的名称、组成、访问方式等。
• 处理过程：描述处理过程的名称、输入、输出、处理逻辑等。

示例：

数据项:
- 用户ID (type: integer, length: 10, range: 1-9999999999)
- 用户名 (type: string, length: 50)
- 密码 (type: string, length: 50)

数据结构:
- 用户登录信息 (UserLoginInfo)
  - 用户ID
  - 用户名
  - 密码

数据流:
- 用户登录请求 (UserLoginRequest)
  - 来源: 用户
  - 目的地: 登录系统
  - 组成: 用户登录信息

数据存储:
- 用户信息存储 (UserInformationStore)
  - 组成: 用户ID, 用户名, 密码, 邮箱, 手机号
  - 访问方式: 读写

处理过程:
- 登录验证 (LoginValidation)
  - 输入: 用户登录请求
  - 输出: 登录成功/失败响应
  - 处理逻辑: 检查用户信息存储中的用户名和密码是否匹配

3. 实体关系图（Entity-Relationship Diagram, ERD）

定义：实体关系图是一种图形化工具，用于描述系统中的数据模型，包括实体、属性和关系。

符号：

• 实体（Entity）：表示系统中的数据对象。
• 属性（Attribute）：表示实体的特征。
• 关系（Relationship）：表示实体之间的关联关系。

示例：

+-----------------+     +-----------------+
|     用户        |     |    订单        |
+-----------------+     +-----------------+
| - 用户ID        |     | - 订单ID        |
| - 用户名        |     | - 用户ID        |
| - 密码        |     | - 订单日期        |
| - 邮箱        |     | - 订单金额        |
| - 手机号        |     +-----------------+
+-----------------+     |
        |               |
        | 1..*          | 1..*
        |               |
+-----------------+     +-----------------+
|    商品        |     |  订单详情        |
+-----------------+     +-----------------+
| - 商品ID        |     | - 订单详情ID        |
| - 商品名称        |     | - 订单ID        |
| - 商品价格        |     | - 商品ID        |
| - 商品库存        |     | - 数量        |
+-----------------+     +-----------------+

4. 状态转换图（State Transition Diagram）

定义：状态转换图是一种图形化工具，用于描述系统中对象的状态及其之间的转换关系。

符号：

• 状态（State）：表示对象的某个特定状态。
• 事件（Event）：表示触发状态转换的事件。
• 动作（Action）：表示状态转换时执行的动作。

示例：

+-----------------+
|   未登录状态    |
+-----------------+
        |
        | 登录请求
        V
+-----------------+
|   登录中状态    |
+-----------------+
        |
        | 登录成功
        V
+-----------------+
|   已登录状态    |
+-----------------+
        |
        | 登出请求
        V
+-----------------+
|   未登录状态    |
+-----------------+

5. 决策表（Decision Table）

定义：决策表是一种表格形式的工具，用于描述复杂的业务规则和决策逻辑。

内容：

• 条件列：列出所有可能的条件。
• 决策规则列：列出每个条件组合下的决策规则。
• 动作列：列出每个决策规则下的动作。

示例：

| 条件1 | 条件2 | 条件3 | 决策规则 | 动作1 | 动作2 |
|-------|-------|-------|----------|-------|-------|
|  是   |  否   |  否   |    1     |  执行A |  不执行 |
|  是   |  否   |  是   |    2     |  执行B |  执行C |
|  否   |  是   |  否   |    3     |  执行D |  不执行 |
|  否   |  是   |  是   |    4     |  执行E |  执行F |

6. 结构化英语（Structured English）

定义：结构化英语是一种半形式化的语言，用于描述处理逻辑和业务规则。

示例：

IF 用户名存在 AND 密码正确 THEN
    执行登录成功处理
ELSE IF 用户名存在 AND 密码错误 THEN
    显示错误信息：密码错误
ELSE
    显示错误信息：用户名不存在

结构化分析方法的步骤

1. 需求收集：

   • 访谈：与利益相关者进行访谈，了解业务需求和用户需求。
   • 调查问卷：通过调查问卷收集用户的需求和反馈。
   • 文档分析：分析现有的业务文档和技术文档，提取需求。

2. 需求分析：

   • 功能需求：确定系统需要提供的功能。
   • 性能需求：确定系统的性能指标，如响应时间、吞吐量等。
   • 安全需求：确定系统的安全要求，如数据加密、用户认证等。

3. 系统建模：

   • 数据流图：绘制系统的数据流图，描述数据的流动和处理过程。
   • 数据字典：编写数据字典，详细描述数据项、数据结构、数据流和数据存储。
   • 实体关系图：绘制实体关系图，描述数据模型和实体之间的关系。
   • 状态转换图：绘制状态转换图，描述对象的状态及其之间的转换关系。
   • 决策表：编写决策表，描述复杂的业务规则和决策逻辑。
   • 结构化英语：使用结构化英语描述处理逻辑和业务规则。

4. 需求验证：

   • 原型验证：通过原型系统验证用户需求。
   • 用户测试：邀请用户进行系统测试，收集反馈。
   • 技术测试：通过性能测试、安全测试等验证技术需求。

5. 需求文档化：

   • 编写需求文档：将需求分析和系统建模的结果编写成详细的需求文档。
   • 需求评审：组织需求评审会议，邀请利益相关者共同讨论和评审需求文档。

结构化分析方法的优缺点

优点

1. 清晰的图形化表示：通过数据流图、实体关系图等图形化工具，可以直观地展示系统的逻辑和结构。
2. 详细的文档记录：通过数据字典、决策表等文档化工具，可以详细记录系统的数据和逻辑。
3. 易于理解：结构化分析方法使用简单、直观的符号和语言，易于非技术人员理解。
4. 系统化的方法：结构化分析方法提供了一套系统化的方法，确保需求分析的全面性和准确性。

缺点

1. 静态的分析方法：结构化分析方法主要关注系统的静态结构，对动态行为的描述能力较弱。
2. 复杂性：对于大型复杂系统，结构化分析方法可能会导致大量的图表和文档，增加管理和维护的复杂性。
3. 灵活性较差：结构化分析方法通常适用于瀑布模型开发方法，对于敏捷开发方法的适应性较差。
4. 需求变化响应慢：在需求频繁变化的项目中，结构化分析方法可能难以快速响应需求变化。

总结

结构化分析方法是一种系统化的软件工程方法，通过一系列图形化和文档化工具来描述系统的功能、数据流和结构。它适用于传统的瀑布模型开发方法，尤其在需求相对稳定、系统结构较为复杂的项目中表现出色。通过清晰的图形化表示和详细的文档记录，结构化分析方法可以帮助开发团队和利益相关者更好地理解系统的业务需求和技术需求。