全国计算机四级考试复习纲要五（2）

会计考友 · 发表于 2012-7-31 20:48:14

（1）必须能够表达和理解问题的数据域和功能域所有软件定义与开发工作最终是为了解决数据处理问题，就是将一种形式的数据转换成另一种形式的数据。其转换过程必定经历输入、加工数据和产生结果数据等步骤。对于计算机程序处理的数据，其数据域应包括数据流、数据内容和数据结构。数据流即数据通过一个系统时的数据存储（如磁盘文件或内存缓冲区）中引入附加数据。对数据进行转换是程序中应有的功能或子功能。两个转换功能之间的数据传递就确定了功能间的接口。数据内容即数据项。例如，学生名册包含了班级、人数、每个学生的学号、姓名、性别、各科成绩等。学生名册的内容由它所包含的项定义。为了理解对学生名册的处理，必须要理解它的数据内容。数据结构即各种数据项的逻辑组织。数据是组织成表格，还是组织成有层次的树型结构？在结构中数据项与其他哪些数据项相关？所有数据是在一个数据结构中，还是在几个数据结构中？一个结构中的数据与其他结构中的数据如何联系？这些问题都由数据结构分析来解决。
（2）必须按自项向下、逐层分解的方式对问题进行分解和不断细化如果将软件要处理的问题作为一个整体来看，显得太大太复杂很难理解。如果把问题以某种方式分解为几个较易理解的部分，并确定各部分间的接口，从而实现整体功能。在需求分析阶段，软件的功能域和信息域都能做进一步的分解。这种分解可以是同一层次上的，称为横向分解;也可以是多层次的纵向分解。例如，把一个功能分解成几个子功能，并确定这些子功能与父功能的接口，就属于横向分解。但如果继续分解，把某些子功能又分解为小的子功能，某个小的子功能又分解为更小的功能，这就属于纵向分解了。
（3）要给出系统的逻辑视图和物理视图给出系统的逻辑视图（逻辑模型）和物理视图（物理模型），这对系统满足处理需求所提出的逻辑限制条件和系统中其他成分提出的物理限制条件是必不可少的。软件需求的逻辑视图给出软件要达到的功能和要处理的数据之间的关系，而不是实现的细节。例如，一个商店的销售处理系统要从顾客那里获取订单，系统读取订单的功能并不关心订单数据的物理形式和用什么设计读入，也就是说无需关心输入的机制，只是读取顾客的订单而已。类似的，系统中检查库存的功能只关心库存文件的数据结构，而不关心在计算机中的具体存储方式。软件需求的逻辑描述是软件设计的基础。软件需求的物理视图给出处理功能和数据结构的实际表示形式，这往往是由设备决定的，如一些软件靠终端键盘输入数据，另一些软件靠模拟数据转换设备提供数据。分析员必须弄清系统元素对软件的限制并考虑功能和信息结构的物理表示。
4.软件需求分析方法
需求分析方法由对软件的数据域和功能域的系统分析过程及其表示方法组成。大多数的需求分析方法是由数据驱动的，也就是说，这些方法提供了一种表示数据域的机制。分析员根据这种表示，确定软件功能及其他特性，最终建立一个待开发软件的抽象模型，即目标系统的逻辑模型。数据域具有3种属性：数据流、数据内容和数据结构。通常，一种需求分析方法总要利用其中的一种或几种属性。目前已经出现了许多需求分析方法，每一种分析方法都引入了不同的记号和分析策略。但是它们仍具有以下的共性。

会计考友 · 发表于 2012-7-31 20:48:15

（1）支持数据域分析的机制
尽管每种方法进行数据域分析的方式不同，但它们仍有一些共同点。所有的方法都直接或间接地涉及到数据流、数据内容或数据结构域的属性。在多数情况下，数据流特征是用将输入转换成输出的变换（功能）过程来描述的，数据内容可以用数据词典机制明确表示，或者通过描述数据或数据对象的层次结构隐含地表示。
（2）功能表示的方法
功能一般用数据变换或加工来表示，每项功能可用规定的记号（圆圈或方框）标识。功能的说明可以用自然语言文本来表达，也可以用形式化的规格说明语言来表达，还可以用上述的两种方式的混合方式———结构化语言来描述。
（3）接口的定义
接口的说明通常是数据表示和功能表示的直接产物。某个具体功能的流进和流出数据流应是其他相关功能的流出或流入的数据流。因此，通过数据流的分析可以确定功能间的接口。
（4）问题分解的机制以及对抽象的支持
问题分解和抽象主要依靠分析员在不同抽象层次上表示数据域和功能域，以逐层细化的手段建立分层结构来实现。例如，无论使用哪种分析方法，都能表示“计算职工每月工资”之类的功能，并在这个抽象层次上操纵这个功能。另外，所有的分析方法都提供逐层分解的机制，把“计算职工每月工资”功能划分成一些子功能，如计算房租、计算用电费、计算用水费、计算养老保险费等等。其中，每项子功能还可以在更低的一级抽象层次上表示。
（5）逻辑视图和物理视图
大多数方法允许分析员在着手问题的逻辑解决方案之前先分析物理视图。通常，同一种表示法既可用来表示逻辑视图，也可用来表示物理视图。
（6）系统抽象模型
为了能够比较精确地定义软件需求，可以建立待开发软件的一个抽象的模型，用基于抽象模型的术语来描述软件系统的功能和性能，形成软件需求规格说明。这种抽象的模型是从外部现实世界的问题领域抽象而来，在高级层次上描述和定义系统的服务。对于比较简单的问题，不必建立抽象系统模型。或者可以认为，系统模型在分析员头脑中形成，直接由分析员写成规格说明。但对于比较复杂的问题，仅有在头脑中想象的模型是不够的，必须建立适当的比较形式化的抽象系统模型，才能准确全面地反映问题领域中各种复杂的要求。不同类型的问题有不同的需要解决的中心问题，因而要建立不同类型的系统模型。对于数学软件，设计的中心问题是算法，软件人员主要力量要花在数学模式算法的考虑上。对于数据通信软件，中心问题是数据传送和过程控制，实现算法简单，采用数据流模型比较合适。对于涉及大量数据的数据处理软件，中心问题是数据处理，包括数据的采集、数据的传送、存储、变换、输出等，一旦了解了数据结构，与它相关的算法就很简单了。如果系统要求有数据支持，通过数据库获取和存放信息，还需要考虑数据在数据库中的组织方式和存取方法，建立数据库模型。因此，在分析过程中数据模型是首先要集中精力考虑的问题。系统模型的建立是对现实世界中存在的有关实体和活动的抽象和精化，其建立过程包括观察分析、模型表示和模型检查3个阶段。首先，分析员和用户合作，从各方面观察现实世界中的有关实体和活动，建立理解的共同基准，分清哪些概念与系统相关，必须纳入系统模型，哪些是系统模型不必关心的，分析员和用户在共同理解的基础上，建立系统模型，包括系统提供的各种系统服务，模型表示的细节应有：系统输入、系统输出、系统数据处理、系统控制等。建立系统模型以后，还要进行检查。除了静态检查之外，系统描述可以部分地模拟执行，将执行情况与对外部现实世界系统观察得到的系统跟踪信息进行对照，检查模型是否符合要求。这种建立系统模型并模拟执行和检查的方法叫做系统原型开发。
（三）结构化分析方法
结构化分析是面向数据流进行需求分析的方法。20世纪70年代末，经Yourdon E.，Conˉstantine L.，DeMarco T.等人提出和发展，至今已得到广泛应用。结构化分析方法的一些重要概念也渗透在其他开发方法中。例如，结构化分析与设计技术（Structured Analysis and Design Technique，SADT）、面向对象技术（Object-Oreinted Technique，OOT）、IDEF方法等。结构化分析方法适合于数据处理类型软件的需求分析。由于利用图形表达需求，显得清晰、简明，易于学习和掌握。具体来说，结构化分析方法就是用抽象模型的概念，按照软件内部数据传递、变换的关系，自顶向下逐层分解，直到找到满足功能要求的所有可实现的软件为止。根据DeMarco的论述，结构化分析方法使用的工具有：数据流图、数据词典、结构化英语、判定表、判定树。结构化分析方法有两个明显特点：

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（1）自顶向下逐层分解。采用简明易懂、直观的描述方式
1.数据流图
数据流图也称为Bubble Chart或data Flow Graph。是描述数据处理过程的工具。数据流图从数据传递和加工的角度，以图形的方式刻画数据流从输入到输出的移动变换过程。
（1）数据流图
的主要图形元素从数据流图中可知，数据流图的基本图形元素有4种。数据流是沿箭头方向传送数据的通道，它们大多是在加工之间传输加工数据的命名通道，也有连接数据存储文件和加工的没有命名的数据通道。这些数据流虽然没有命名，但因联接着有名加工和有名文件，所以其含意也是清楚的。同一数据流图上不能有同名的数据流。多个数据流可以指向同个加工，也可以从一个加工散发出许多数据流。加工是以数据结构或数据内容作为加工对象的。加工的名字通常是一个动词短语，简明扼要地表明完成的是什么加工。文件在数据流图中起保存数据的作用，因而称为数据存储（Data Store）。它可以是数据库文件或任何形式的数据组织。指向文件的数据流可理解为写入文件或查询文件，从文件中引出的数据流可理解为从文件读取数据或得到查询结果。数据流图中第4种元素是数据源点或汇点，它表示图中要处理数据的输入来源及处理结果要送往何处。由于它在图中的出现仅仅是一个符号，并不需要以软件的形式进行设计和实现，因而，它只是数据流图的外围环境中的实体，故称外部实体。在实际问题中它可能是计算机外围设备或是传感装置。
（2）数据流与加工之间的关系在数据流图中，如果有两个以上的数据流指向一个加工，或是从一个加工中引出两个以上的数据流，这些数据流之间往往存在一定的关系。
（3）分层的数据流图为了表达数据处理过程的数据加工情况，用一个数据流图是不够的。为表达稍为复杂的实际问题需要按照问题的层次结构进行逐步分解，并以分层的数据流图反映这种结构关系。先把整个数据处理过程暂且看成一个加工，它的输入数据和输出数据实际上反映了系统与外界环境的接口。这就是分层数据图的顶层。但只此一图并未表明数据的加工要求，需要进一步细化。如果这个数据处理包括3个子系统，就可以画出表示这3个子系统1、2、3的加工及其相关的数据流。这是顶层下面的第一层数据流图，记为DFD/L1。继续分解这3个子系统，可得到第二层数据流图DFD/L2.1、DFD/L2.2、及DFD/L2.3，它们分别是子系统。1、2和3的细化。仅以DF/2为例，其中的4个加工的编号均可联系到其上层图中的子系统2。这样得到的多层数据流图可十分清晰地表达整个数据加工系统的真实情况。对任何一层数据流图来说，称它的上层图为父图，在它下一层的图则称为子图。在多层数据流图中，可以把顶层流图、底层流图和中间层流图区分开。顶层流图仅包含一个加工，它代表被开发系统。它的输入流是该系统的输入数据，输出流是系统的输出数据。顶层流图的作用在于表明被开发系统的范围，以及它和周围环境的数据交换关系。底层流图是指其加工不须再做分解的数据流图，其加工称为“原子加工”。中间层流图则表示对其上层父图的细化。它的每一加工可以继续细化，形成子图。中间层次的多少视系统的复杂程度而定。
（4）数据流图画法画数据流图的基本步骤概括地说，就是自外向内，自顶向下，逐层细化，完善求精。具体步骤可按如下来做。
①先找系统的数据源点与汇点。它们是外部实体，由它们确定系统与外界的接口。

会计考友 · 发表于 2012-7-31 20:48:17

②找出外部实体的输出数据流与输入数据流。
③在图的边上画出系统的外部实体。
④从外部实体的输出数据流（即系统的源点）出发，按照系统的逻辑需要，逐步画出一系列逻辑加工，直到找到外部实体所需的输入数据流（即系统的汇点），形成数据流的封闭。
⑤按照下面所给的原则进行检查和修改。
⑥按照上述步骤，再从各加工出发，画出所需的子图。
（5）进行检查和修改的原则
①数据流图上所有图形符号只限于前述四种基本图形元素。
②数据流的主图必须包括前述4种基本元素，缺一不可。
③数据流图的主图上的数据流必须封闭在外部实体之间，外部实体可以不只一个。
④每个加工至少有一个输入数据流和一个输出数据流。
⑤在数据流图中，需按层给加工框编号。编号表明该加工处在哪一层，以及上下层的父图与子图的对应关系。
⑥任何一个数据流子图必须与它上一层的一个加工对应，两者的输入数据流和输出数据流必须一致。即父图与子图的平衡，它表明了在细化过程中输入与输出不能有丢失和添加。
⑦图上每个元素都必须有名字。表明数据流和数据文件是什么数据，加工做什么事情。
⑧数据流图中不可夹带控制流。因为数据流图是实际业务流程的客观映象，说明系统“做什么”而不是要表明系统“如何做”，因此不是系统的执行顺序，不是程序流程图。
⑨初画时可以忽略琐碎的细节，以集中精力于主要数据流。在需求分析期间，有时会要求修改系统的某些方面。使用数据流图可以很容易地把需要修改的区域分离出来。只要清楚地了解穿过要修改区域边界的数据流，就可以为将来的修改做好充分的准备，而且在修改时能够不打乱系统的其他部分。
2.数据词典
数据词典的任务是对于数据流图中出现的所有被命名的图形元素在数据词典中作为一个词条加以定义，使得每一个图形元素的名字都有一个确切的解释。数据词典中所有的定义应是严密的、精确的，不可有半点含糊，不可有二义性。
（1）数据词典的定义
对在数据流图中每一个命名的图形元素均给予定义，其内容有图形元素的名字、别名或编号、分类、描述、定义、位置等。以下是不同词条应给出的内容。
①数据流词条描述数据流是数据结构在系统内传播的路径。一个数据流词条应有以下几项内容：数据流名：说明：简要介绍作用即它产生的原因和结果。数据流来源：来自何方。数据流去向：去向何方。数据流组成：数据结构。每个数据量：数据量，流通量。

会计考友 · 发表于 2012-7-31 20:48:18

②数据元素词条描述图中的每一个数据结构都是由数据元素构成的，数据元素是数据处理中最小的，不可再分的单位，它直接反映事物的某一特征。对于这些数据元素也必须在数据词典中给出描述。其描述需要以下信息：数据元素名类型：数字（离散值，连续值），文字S（编码类型）。长度。取值范围。相关的数据元素及数据结构。数据元素的取值可分数字型与文字型。数字型又有离散值与连续值之分。离散值或是枚举的，或是介于上界的一组数;连续值一般是有取值范围的实数集。对于文字型，需给予编码类型，文字值需加以定义。
③数据文件词条描述数据文件是数据结构保存的地方。一个数据文件词条应有以下几项内容。数据文件名。简述：存放的是什么数据。输入数据。输出数据。数据文件组成：数据结构。存储方式：顺序，直接，关键码。存取频率。
④加工逻辑词条描述加工比较复杂，它到后来就是一段程序。加工的表达方式有判定表，判定树和结构化英语等等，它们要全部写在一个词条中是有困难的。主要描述有。加工名。加工编号：反映该加工的层次。简要描述：加工逻辑及功能简述。输入数据流。输出数据流。加工逻辑：简述加工程序，加工顺序。
⑤源点及汇（终）点词条描述对于一个数据处理系统来说，源点和汇点应当比较少。如果过多就缺少独立性，人—机界面太复杂，这时就要考虑减少，提高系统独立性。定义源点和汇点时，应包括。名称：外部实体名。简要描述：什么外部实体。有关数据流。数目。
（2）数据词典的使用在结构化分析的过程中，可以通过名字，方便地查阅数据的定义：同时可按各种要求，随时列出各种表，以满足分析员的需要。还可以按描述内容（或定义）来查询数据的名字，通过检查各个加工的逻辑功能，可以实现和检查在数据与程序之间的一致性和完整性，在以后的设计与实现阶段，以至于到维护阶段。都需要参考数据词典进行设计、修改和查询。
（3）数据结构的描述在数据词典的编制中，分析员最常用的描述数据结构的方式有定义式或Warnier图。
①定义式在数据流图中，数据流和数据文件都具有一定的数据结构。因此必须以一种清晰、准确、无二义性方式来描述数据结构。这种定义方法是自顶向下，逐级给出定义式，直到最后给出基本数据元素为止。
②Warnjer图Warnjer图是表示数据层次结构的一种图工具。它用树形结构描绘数据结构，它还能指出某一类数据或某一数据元素重复出现的次数，并能指明某一特定数据在某一类数据中是否是有条件的出现。在进行软件设计时，从Warnjer图入手，能够很容易转换成软件的设计描述。
3.加工逻辑说明
在数据流图中，每一个加工框只简单地写上了一个加工名，这显然不能表达加工的全部内容。随着自顶向下逐层细化，功能越来越具体，加工逻辑也越来越精细。到最底一层，加工逻辑详细到可以实现的程序，因此称为“原子加工”或“基本加工”。如果能够写出每一个基本加工的全部详细逻辑功能，再自底向上综合，就能完成全部逻辑加工。在写基本加工逻辑的说明时，应满足如下的要求。
对数据流图的每一个基本加工，必须有一个加工逻辑说明;
加工逻辑说明必须描述基本加工如何把输入数据流变换为输出数据流的加工规则;
加工逻辑说明必须描述实现加工的策略而不是实现加工的细节;目前用于写加工逻辑说明的工具有结构化英语、判定表和判定树。下面分别介绍。
（1）结构化英语
结构化英语也称为PDL，是一种介于自然语言和形式化语言之间的半形式化语言。它是在自然语言基础上加了一些限制而得到的语言，是使用有限的词汇和有限的语句来描述加工逻辑。结构化英语的词汇表由英语命令动词、数据词典中定义的名字、有限的自定义词和控制结构关键词IF-THEN-ELSE、WHELE-DO、REPEAT-UNTIL、CASE-OF等组成。其动词的含义要具体，尽可能少用或不用形容词和副词。语言的正文用基本控制结构进行分割，加工中的操作用自然语言短语来表示。其基本控制结构有简单陈述句结构，判定结构和重复结构。此外在书写时，必须按层次横向向右移行，续行也同样向右移行，对齐。要了解基本加工逻辑的来龙去脉、在数据流图中的位置、加工的使用情况等有更清楚的了解，一般对结构化英语的描述加一些外层说明。

会计考友 · 发表于 2012-7-31 20:48:19

（2）判定表
在某些数据处理问题中，某数据流图的加工需要依赖于多个逻辑条件的取值，就是说完成这一加工的一组动作是由于某一组条件取值的组合而引发的。这时使用判定表来描述比较合适。下面以“检查发货单”为例，说明判定表的构成。判定表由4个部分组成，双线分割开的4部分是：条件茬（Condition Stub）———左上部分：列出了各种可能的条件。除去某些问题中对各个条件的先后次序有特定的要求以外，通常判定表中对各条件的先后次序不要求。条件项（Condition Entry）———右上部分：给出各个条件的条件取值的组合。动作茬（Action Stub）：———左下部分：列出了可能采取的动作。这些动作的排列顺序没有限制，但为便于阅读也可令共按适当的顺序排列。动作项（Action Entry）：———右下部分：是和条件项紧密相关的，它指出了在条件项的各种取值的组合情况下一步应采取什么动作。这里将任一条件取值组合及其相应要执行动作作称为规则，它在判定有中是纵贯条件项和动作项的一列。显然，判定表中列出了多少个条件取值的组合，也就有多少条规则，即条件项一动作项有多少列。在实际使用判定表时，常常先把它化简。如果表中有两条或更多的规则具有相同的动作，并且其条件项之间存在着某些关系，就可设法将它们合并。就是说要执行的动作与第三条件的取值无关，这样，便可将这两条规则合并，合并后的第三条件取值用“—”表示，即与取值无关。类似地，无关条件项“—”，在逻辑上又可包含其他项值，具有相同动作的规则还可以进一步合并。判定表能够把在什么条件下，系统应完成哪些操作，表达得十分清楚、准确、一目了然。这是用语言说明难以准确、清楚表达的，但是用判定表描述循环比较困难。有时，判定表可以和结构化英语结合起来使用。
（3）判定树
判定树也是用来表达加工逻辑的一种工具。有时候它比判定表更直观，用它来描述加工，很容易为用户接受。没有一种统一的方法来构造判定树，也不可能有统一的方法。因为客观存在是用结构化英语，甚至是自然语言写成的叙述文作为构造树的原始依据的，但可以从中找些规律。首先，应从文字资料中分清哪些是判定条件，哪些是判定做出的结论。在表达一个基本加工逻辑时，结构化英语、判定表和判定树常常交叉使用，互相补充。因为这3种手段各有优缺点。总之，加工逻辑说明是结构化分析方法的一个组成部分，对每个加工都要加以说明。使用的手段，应当以结构化英语为主，对存在判断问题的加工逻辑，可辅之以判定表和判定树。
4.软件需求说明
软件需求规格说明书包括的主要内容如下。
（1）概述
（2）数据描述①数据流图②数据字典③系统接口说明④内部接口说明
（3）功能描述①功能②处理说明③设计的限制
（4）性能描述①性能指标②测试种类③预期的软件响应性能④其它
（5）参考文献目录
（6）附录其中概述是从系统的角度描述软件的目标和任务。软件需求文档的生成方法有以下两种。
（1）计算机辅助生成：由于需求文档的规模较大，并且需要经常查询、维护，所以使用计算机辅助的软件需求分析工具，来实现软件需求文档的自动生成，是非常有意义的。1977年最先推出了需求陈述语言RSL（RSL中的语句是计算机可以处理的）。同年美国密执安大学开发了PSL/PSA（问题陈述语言/问题陈述分析程序）系统。它是信息系统开发自动化支持环境1SDOS的一个组成部分。其中PSL是用来描述系统的形式语言，它可以对系统需求的一致性进行检查，并可根据开发者的需要，随时生成需求文档。
（2）手工与半手工方式：这种方法难以保证文档质量。半手工方式是利用正文编辑程序及其他实用程序辅助手工方式来生成文档，这类方法难以保证文档的正确性、一致性和完整性。

会计考友 · 发表于 2012-7-31 20:48:20

（四）软件设计
在明确了用户的需求以后，下一步的任务就是对未来的软件系统进行设计。软件设计通常可分为概要设计和详细设计。概要设计的任务是确定软件系统的结构，进行模块划分，确定每个模块的功能、接口以及模块间的调用关系。详细设计的任务是为每个模块设计实现的细节。此外，在概要设计阶段还应对全局数据结构进行设计，详细设计阶段还应对局部数据结构进行设计。有的设计方法不区分概要设计和详细设计，统称为软件设计。人们在开发过程中，总结出许多软件设计的概念和原则，这些概念和原则对提高软件的设计质量有很大的帮助。
1.抽象
抽象是指忽视一个主题中与当前目标无关的那些方面，以便更充分地注意与当前目标有关的方面。抽象是认识复杂问题的过程中人类使用的最有力的思维工具，它抽取出事物的本质特性而暂时不考虑它的细节。软件工程中从软件定义到软件开发要经历多个阶段，在这个过程中每前进一步都可看作是对软件解法的抽象层次的一次细化。抽象的最低层次就是实现该软件的源程序代码。在进行模块化设计时可以有多个抽象层次，最高抽象层次的模块用概括的方式叙述问题的解法，较低抽象层次的模块是对较高的抽象层次模块对问题解决描述的细化。过程抽象和数据抽象是常用的两种主要抽象手段。过程抽象是指任何一个完成明确功能的操作都可被使用者当作单个的实体看待，尽管这个操作实际上可能由一系列更低级的操作来完成。过程抽象常常也称为功能/子功能抽象。例如函数、子程序。数据抽象定义了数据类型和施加于该类型的操作，并限定了对象值的范围，只能通过使用这些操作修改和观察这些数据。例如抽象数据类型。
2.模块化
模块化是指将一个待开发的软件分解成若干个小的简单的部分———模块，每个模块可独立地开发、测试，最后组装成完整的程序。这是一种复杂问题的“分而治之”的原则，模块化的目的是使程序的结构清晰，容易阅读，容易理解，容易测试，容易修改。模块是指执行某一特定任务（也可以是实现某一特定的抽象数据类型）的数据结构和程序代码。一个模块有它的外部特征和内部特征。外部特征包括模块的接口（即它的输入/输出参数，引用的全局变量和它需调用的其他模块）和模块的功能，内部特征包括模块的局部数据和实现该模块的程序代码。调用一个模块只需知道它的外部特征，而不必了解其内部特征。

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