信息系统工程课件2

2结构化方法概述•信息系统是由许多功能模块构成的，这些功能模块通过某种规律的信息流结构而相互联系在一起。•各阶段都是“自顶向下”、“逐步求精”。•“结构化”的含义是“有序”、“有规律”。2.1系统分析系统分析的阶段：调查分析数据分析处理分析系统分析的主要任务系统分析的主要任务可以用“了解”、“理解”、“表达”三项任务表示：•了解现行系统是怎样运作的•理解对现行系统的改进和新系统的需求•把对新系统需求的理解用恰当的工具表达出来为新系统构建“逻辑模型”2.1系统分析调查分析的内容组织机构与岗位设置调查职能范围与业务流程调查用户视图收集与分析单、证、帐、表计算机应用现状调查分析网络结构与系统软件应用系统使用情况2.1系统分析业务模型建立建立业务模型（BusinessModel)职能域业务过程业务活动绘制业务流程图反映组成业务过程的一系列业务活动之间的逻辑关系2.1系统分析数据分析识别用户视图从时间特征上归属哪一类。静态信息；过程信息；状态信息；——混合的信息必须适当加以剥离。区分用户视图是原始信息、基础信息、处理后信息。原始信息：信息系统的信息源基础信息：必须输入与采集并存储的信息处理后信息：由基础信息经过加工处理得到的信息（此类视图不必建立相应的数据字典）建立相应的数据字典。例如：学生基本信息（学号、姓名、出生日期、籍贯、身份证、专业、院系、学生类型、年级、班号）2.1系统分析处理分析根据业务模型分层建立处理分析模型PAM将职能域放入模型的顶层处理模块将业务过程放入模型的第二层处理模块将业务活动放入模型的第三层处理模块根据需要对模型的底层处理模块再展开将不需要由计算机进行的处理模块删除添加计算机系统必须的处理模块（如系统管理、编码维护、日志管理等）处理分析模型中的数据（datastore）由“基础信息”组成处理分析模型中的外部信息由“原始信息”和“处理后信息”组成2.1系统分析系统设计的主要任务系统设计的主要任务是按照系统分析阶段确定的系统逻辑模型，具体设计出运行效率高、适应性强、可靠性高且经济实用的系统实施方案。即把系统分析阶段提出来的逻辑模型变换成为系统的物理模型。•功能模型设计：系统包含的功能。•数据模型设计：概念数据模型、物理数据模型。•性能设计：周转时间、响应时间、吞吐量。•可靠性设计：可靠、可用、可维护性、安全性。•平台设计：硬件环境、软件环境、开发工具。2.2系统设计系统设计的阶段总体设计（相当总装图）•设计系统的工作平台•设计系统的总体结构并划分模块•设计输入输出的格式、内容及频度•确定安全保密和操作控制规范详细设计（相当零件图）•定义输入输出介质•设计每个模块的具体算法•设计每个模块的数据结构2.2系统设计结构化系统设计原理•模块化原理[软件模块]具有相对独立的程序和数据的集合。软件系统可被逐层划分为大小适当、功能明确且容易实现的模块，并由它们协调和组合去共同达到系统设计的目标。2.2系统设计结构化系统设计原理•信息隐藏原理模块的划分应该使得包含在模块内的信息对于无需这些信息的模块是不可访问的。在一定规模和条件下，把那些对模块功能相关度最大的信息分在模块内，而将最少的完成功能所必需的交互信息划分在模块外（接口处）。2.2系统设计结构化系统设计原理•时空等价原理–理论上讲，特定的系统功能模块，既可以由硬件模块去完成，也可以由软件模块去完成。–硬件模块有耗空间但速度快的属性；软件模块有耗时间但体积小的属性。–为了使系统时间、空间利用率最高，必须进行硬、软件子系统或模块划分，按约束条件在系统硬、软件的时空属性中进行综合折中。2.2系统设计结构化模块设计原则•高内聚原则[凝聚度]模块内部各成分之间联系松紧的度量。模块划分和设计时，要使得模块内的凝聚度尽可能高。一个模块是一个可单独明确定义的处理功能，这是最理想的凝聚。2.2系统设计结构化模块设计原则•低外合原则[耦合度]模块与模块之间联系强弱的度量。–数据耦合：两个模块之间交换的实体是数据（最理想的耦合）。–控制耦合：交换用于控制的信息。–内容耦合：一个模块直接切入另一模块的内部（病态耦合）–环境耦合：共享某些共用环境（如全局变量）。2.2系统设计结构化模块设计原则•调用原则（准军事调度原则）–模块间的调用关系符合准军事调度原则。每个模块有自己的独立任务，只有上级的命令才能执行。–直接数据交换只限于下级模块和它的直接上级模块之间进行。–模块欲与其同层模块发生联系，必须通过各自的上级模块进行传递。2.2系统设计控制结构图(CSD)将软件系统按层次分解成若干模块，并用图例来表示模块的调用关系和数据传递关系。数据流程图(DFD)的结构可分为两种类型：2.2系统设计•变换流变换流是一种近似线性结构可明显地划分成输入、处理、输出三个部分（同时流进和流出）。2.2系统设计处理输入流输出流•业务基元流业务基元流是以某个基本数据单元的业务基元为中心辐射出多条可选动作路径。2.2系统设计业务基元中心ABCB1B2•变换中心映射法第二步：一级映射2.2系统设计主控模块输入模块输出模块主处理模块第一步：找出变换中心，确定主处理。顶层第一层第三步：对第一层的三大模块技术分层映射，得到对应层次的模块。•基元中心映射法第二步：一级映射2.2系统设计基元控制基元接受调度发送第一步：找出基元中心，确定业务处理。顶层第一层第三步：对第一层的三大模块技术分层映射，得到对应层次的模块。MVC设计模式2.2系统设计MVC设计模式将应用划分成三个核心部件：•模型（Model）：处理用户的请求•视图（View）：用户的输入输出界面•控制（Controller）：接受请求、选择模型、输出结果控制(C)模型(M)输入视图(V)输出视图(V)数据库MVC原理框图2.2系统设计信息的时间特性分类•静态信息：相对固定不变的信息。例如：物资编码（编码、名称、规格型号）•过程信息：某一时刻发生的某一事件所产生的信息。例如：出入库单（编码、日期、单号、出入、数量）•状态信息：某一时段内发生的过程信息所累积的结果。例如：物资库存（编码、计量单位、库存数量）2.2系统设计公用特征稳定特征时刻特征流特征时段特征累积特征三类信息的关系21)),((),(21ttdtCItPIFttSICI),(21ttSI)(tPI－－－静态信息－－－过程信息－－－状态信息数据存储设计•Table的名称（实体的名称）•Table的字段名、类型、宽度（属性）•Table的主键（标识属性ID或PK）•Table和其他Table的关系（外键FK）•Table的索引键（IK）2.2系统设计学生学号姓名性别专业班号课程课程编号课程名称学时数学分数任课教师成绩课程编号学号分数实体规范化中对实体的定义实体(类)可以表示为集合：R(U,F)其中：R——实体类U——实体类中的属性集合F——U上的函数关系集合R中的每一个实例r，都必须满足函数关系F2.2系统设计非规范化实体带来的问题•插入异常当某个学生还未决定参加哪项活动时，这条记录就没法录入，因为活动号是标识属性，不能为空。•删除异常如果参加某项活动的学生只有一个，现在要删除该学生记录，但要保存这项活动的信息，就要产生矛盾。•修改异常如果参加某项活动的学生有多个，现在需要将这项活动号对应的活动名称由“排球”改为“篮球”，这就需要对所有这些记录逐一修改。2.2系统设计学生学号活动号姓名住址性别专业班号活动名称实体（Entity）的规范化实体内部属性间的关系规范化程度：第一范式(1NF)第二范式(2NF)第三范式(3NF)巴柯拉范式(BCNF)第四范式(4NF)第五范式(5NF)通常只进行前三个范式的检验2.2系统设计实体规范化中的若干定义[依赖关系]对于实体R(U,F)，X和Y都是U的真子集，x1,x2∈X，y1,y2∈Y，若x1=x2，一定有y1=y2，则称“Y依赖X”。[完全依赖]对于实体R(U,F)，X和Y都是U的真子集，如果Y依赖X，且不存在一个X的真子集X′也满足Y依赖X′关系，则称“Y完全依赖X”。[传递依赖]对于实体R(U,F)，X、Y和Z都是U的真子集，如果Y依赖X，X不依赖Y，Z依赖Y，则称“Z传递依赖X”。[标识属性]对于实体R(U,F)，K是U的真子集，如果U完全依赖K，则K是实体R(U,F)的标识属性。2.2系统设计RDB中Table的规范化•第一范式(1NF)所有属性的数据都为不可再分的属性。即某个属性不能同时表达多个值。2.2系统设计人物志编号姓名朝代生卒年人物志编号姓名朝代出生年去世年RDB中Table的规范化•第二范式(2NF)所有非标识属性都完全依赖标识属性（不能部分依赖）。2.2系统设计医疗报销工作证编号姓名年龄医院编号医院名病历号报销比例职工工作证编号姓名年龄医院医院编号医院名报销比例病历医院编号工作证编号病历号RDB中Table的规范化•第三范式(3NF)所有属性之间不存在传递依赖。即一个属性不能依赖于某个不是ID的属性。2.2系统设计职工工作证编号姓名年龄部门编号部门经理部门地址职工工作证编号姓名年龄部门编号部门部门编号部门名称部门经理部门地址实体设计中的反规范化规范化的缺点合并数据需要的实体间的连接减慢了处理速度，影响系统的性能。实体间的多重连接增加了软件开发者的编程难度。反规范化是对规范化数据模型的再加工。过分强调规范化设计可能导致系统运行效率低；过分强调反规范化设计又可能无法解决插入异常、修改异常、删除异常。2.2系统设计信息编码设计[编码]被处理对象（事物、概念）的符号。[编码设计原则]•唯一性：和代表的对象是一对一关系。•适用性：方便计算机输入、处理及输出。•标准性：专业标准、行业标准、系统内标准。•可扩充性和稳定性：考虑将来的发展。•简明精炼：防止代码过长和过于复杂。2.2系统设计信息编码设计方法•顺序码：由连续整数对一组对象进行编码。例如，财务记帐凭证。•区间码：把数据或对象按某种可测量分成若干组，代码的每一个区间对应一组数据。例如，邮政编码430074财务科目编码201.3.21.82.2系统设计信息编码校验位源代码C1,C2,…,Cn权因子W1,W2,…,Wn求积之和求余编码C1,C2,…,Cn,Rin1iiWCS2.2系统设计为模余数整商）M)(R......(QM/S输入设计•基本要求合格、正确、及时•输入方式选择–文件方式输入：大宗数据导入–交互方式输入：人工输入数据–通讯方式输入：及时从其他系统接受数据•输入错误类别–数据录入错误–数据不足或多余–数据时间延迟2.2系统设计输出设计•基本要求合格、正确、及时•输出类型–外部输出：象系统环境输出–内部输出：向另一处理模块输出–交互输出：人机对话输出–操作输出：出错信息输出•表格设计与图形设计2.2系统设计对话设计(屏幕设计)•菜单式：菜单条菜单、按钮式菜单•填表式：列表和下拉列表•回答式：简短对话•选择式：check框、radio按钮•树形视图：多种选择可以分层罗列•Tab页面：快速切换多个屏幕2.2系统设计信息系统的健壮性[健壮性robust]信息系统抗出错的能力。通过校验程序提高系统的健壮性：•域值的校验。每当一个输入或修改完成后进行，如’itemchanged’,’modified’等事件后。•域值关联校验。每当若干相关联的数据(如一条记录)输入或修改完成后进行，如‘rowfocuschanged’,’itemchanged’等事件后。•数据包校验。每当一批数据(如若干条记录)输入完毕即将保存前进行，如当“保存”按钮应当首先将输入的数据全部校验一遍。•对所有系统出错信息给出相应的处理方式。2.2系统设计系统设计的内容建立企业信息编码并进行标准化处理建立信息系统的功能模型建立概念数据模型（CDM）对建立的CDM进行1NF、2NF、3NF范式检验建立物理数据模型（PDM）网络结构与信息同步方案设计系统管理、系统安全设计系统概算方案系统分步实施方案新旧系统转换方案设计2.2系统设计系统分析与系统设计