第3章_系统建模与系统分析

《系统分析与设计》课程教学大纲课程英文名称：System analysis and design课程代码：R0902635 学时数：56 学分数：3.5课程类型：专业基础课程适用学科专业：软件工程先修课程：《面向对象程序设计》，《软件工程基础》，《数据库原理及应用》执笔者：编写日期：审核人：一、课程简介《系统分析与设计》是软件工程专业的专业基础课程。

学生通过该课程的学习，可掌握面向对象软件系统分析与设计的基本原理、方法与技术，培养软件系统建模分析、系统分析与设计、软件模块设计、软件界面设计等专业能力。

Software system architecture design is a professional basic course of software engineering. Through the study of this course, students can master the basic principles, methods and technologies of object-oriented software system analysis and design, and cultivate the professional abilities of software system modeling analysis, software system architecture design, software module design, software interface design, etc.二、课程目标课程达成度评价指标点达成度评价三、教学计划（一）教学内容、要求及教学方法本课程共56学时，课堂讲授40学时，课内实验16学时。

教学内容由如下章节组成：第1章系统分析与设计概述（CM1） 4学时教学方法：课堂面授。

采用课堂知识点讲授的教学方法，让学生理解课程内容的概念、原理和相关技术。

UML系统建模基础教程课后答案第一章面向对象设计与UML1.填空题(1)UML(2)封装继承多态(3)继承(4)瀑布模型喷泉模型基于组件的开发模型XP开发模型2.选择题(1) C(2) A B C D(3) A B C D(4) A B C(5) A3.简答题1.试述对象和类的关系。

(1)类是具有相同或相似结构、操作和约束规则的对象组成的集合，而对彖是某一类的具体化实例，每一个类都是具有某些共同特征的对象的抽象。

类与对象的关系就如模具和铸件的关系，类的实例化结果就是对象，而对一类対象的抽象就是类.类描述了一组有相同特性和相同行为的对象。

第二章UML通用知识点综述1.填空题(1)依赖泛化关联实现(2)视图图模型元素(3)实现视图部署视图(4)构造型标记值约束(5)规格说明修饰通用划分2.选择题(1) D(2) C(3) A(4) A B(5) D3.简答题(1)在UML中面向对象的事物有哪几种？在UML中，定义了四种基本的面向对象的事物，分别是结构事物、行为事物、分组事物和注释事物等。

(2)请说出构件的种类。

构件种类有：源代码构件、二进制构件和可执行构件。

(3)请说出试图有哪些种类。

在UML中主要包括的视图为静态视图、用例视图、交互视图、实现视图、状态机视图、活动视图、部署视图和模型管理视图。

(4)请说出视图和图的关系。

视图和图是包含和被包含的关系。

在每一种视图中都包含一种或多种图。

(5)请简述UML的通用机制。

UML提供了一些通用的公共机制，使用这些通用的公共机制(通用机制)能够使UML在各种图中添加适当的描述信息，从而完善UML的语义表达。

逋常，使用模型元素的基本功能不能够完善的表达所要描述的实际信息，这些通用机制可以有效地帮助表达，帮助我们进行有效的UML 建模。

UML提供的这些通用机制，贯穿于整个建模过程的方方面面。

前面我们提到，UML的通用机制包括规格说明、修饰和通用划分三个方面。

第三章Rational统一过程1.填空题(1)角色活动产物工作流(2)逻辑视图过程视图物理视图开发视图用例视图(3)设计开发验证(4)二维(5)周期迭代过程里程碑2.选择题(1) A B C D(2) A C D(3) A C D(4) A B C(5) A B C D3.简答题(1)请描述迭代过程有几个阶段。

系统需求分析与建模一、引言对于系统的设计与开发来说，需求分析与建模是至关重要的环节。

系统需求分析与建模可以帮助我们全面理解用户的需求，并将其转化为系统功能与特性的清晰描述。

本文将探讨系统需求分析与建模的基本概念、方法和工具，并介绍如何有效地进行需求分析与建模。

二、系统需求分析系统需求分析旨在识别和明确系统的功能、性能和约束条件。

以下是系统需求分析的几个主要步骤：1. 需求获取和理解需求获取是指通过与用户、业务分析师和相关利益相关者的沟通来收集和理解系统需求。

这可以通过面对面的会议、问卷调查、用户访谈等方式进行。

重要的是要确保获取到的需求能够准确反映用户的期望和业务的要求。

2. 需求分析和整理需求分析的目标是将收集到的需求进行分类、整理和整合。

可以使用流程图、数据流图、用例图等工具来分析和描述系统的功能和流程。

同时，需求分析还包括对需求的可行性和优先级进行评估。

3. 需求验证和确认在需求分析的最后阶段，需要与用户和相关利益相关者一起验证和确认需求的准确性和完整性。

这可以通过演示、原型展示或者文档审查等方式进行。

目的是确保需求可以满足用户和业务的期望，并且没有遗漏或冲突。

三、系统需求建模系统需求建模旨在将需求以图形化的方式进行描述和表达，以便于更好地理解和交流。

以下是系统需求建模的几个常用方法：1. 用例图用例图是描述系统与其用户之间交互的图形化表示。

用例图可以帮助我们理解系统的功能与角色，并识别各种场景及其对应的用例。

用例图可以用来指导后续的系统设计和开发工作。

2. 数据流图数据流图是描述系统内部数据流动和处理过程的图形化表示。

数据流图以数据流和处理器为中心，展示了系统的功能和数据流动的过程。

数据流图可以帮助我们识别系统的数据流向和处理逻辑。

3. 状态图状态图是描述系统各个对象的状态及其状态变化过程的图形化表示。

状态图可以帮助我们理解系统的行为和状态转换规则。

通过状态图，我们可以更好地描述系统的状态变化及其对应的操作和事件。

第三章系统建模与系统分析( System Modeling & System Analysis )1、系统建模及其方法2、系统分析及其方法目的：了解系统模型及建模方法掌握系统分析的基本方法3.1 系统模型第三章系统建模与系统分一、系统模型的定义与特性1.定义系统模型是对一个系统以某种确定形式( 文字、符号、图表、实物、数学公式等)进行描述、模仿和抽象，它反映系统的物理本质与主要特征。

..同一个系统根据不同的研究目的，可以建立不同的系统模型..同一个模型可以描述不同的系统。

2.特征..它是现实系统的抽象或模仿..它是由反映系统本质或特征的主要因素构成的；..它集中体现了这些主要因素之间的关系。

例3-1 ：耐用消费品新旧更替模型研究国家某类耐用消费品(冰箱、洗衣机等)拥有情况。

假设家庭购买新冰箱并一直使用到其损坏或者报废。

故任一时刻，全国有一个用了不同时间的冰箱拥有量的分布。

.假定以一年为单位考察不同使用年限的冰箱的拥有量。

.任何已使用了i年的冰箱至少还能使用一年的概率为仇.假设冰箱的最长寿命为n 年.第k 年新购买的冰箱数目为u(k).、为什么要用系统模型..经济、方便、快速、安全..可以对“思想”或“政策”试验..可以导致对科学规律、理论、原理的发现。

..系统模型的作用是局限的实际系统模型模型化实验、分析比较现实意义解释结论三、系统模型的分类1. 按模型的形式分类实体、比例、模拟模型解析、逻网络、图物理模型概念模型数学模型任务书、说明书技术报告物理模型数学模型物理模型数学模型概念模型网络模型图表模型逻辑模型解析模型比例模型模拟模型实体模型系统增加研究的速度现实性减修改的方便性建模时抽象性建模费2. 按其它方式分类按相似程度分同构模型同态模型按结构特性分形象模型模拟模型符号模型数学模型启发式模型按对对象的了解程度分白箱模型黑箱模型灰箱模型四、数学模型的优势数学模型——使用最广泛的模型..定量分析的基础；..它是系统预测和决策的工具..它可变性好，适应性强，分析问题速度快、省时、省钱，便于计算机处理。

系统模型与系统分析课程教师：xxx教授学院：通信工程学院姓名：五里雾一、什么叫系统分析？系统分析的要素有哪些？系统分析的“5W1H”要点是什么？（25分）系统分析产生于２０世纪４０年代末期的美国兰德公司，早期主要用于武器系统的成本效益分析，６０年代后，开始用于社会经济系统。

系统分析是通过一系列步骤，帮助领导者选择最优方案的一种系统方法。

主要步骤有：研究领导者提出的整个问题，确定目标，建立方案，并且根据各个方案的可能结果，使用适当的方法比较各个方案，以便能够依靠专家的判断能力和经验处理问题。

系统分析的要素：（１）目标；（２）可行方案；（３）费用（寿命周期总费用(Life Cycle Cost)）；（４）模型；（５）效果（效益和有效性）；（６）准则（目标的具体化）；（７）结论（建议，不是决策）5W1H是指：(1)任务的对象是什么？即要干什么（What）;(2)这个任务何以需要？即为什么这样干（Why）;(3)它在什么时候和什么样的情况下使用？即何时干（When）;(4)使用的场所在哪里？即在何处干（Where）;(5)是以谁为对象的系统？即谁来干（Who）;(6)怎样才能解决问题？即如何干（How）。

二、对系统模型有哪些基本要求？系统建模主要有哪些方法？请分别说明这些建模方法的适用对象和建模思路。

（25分）系统模型的基本要求是：1 切题；2 模型结构清晰；3 精度要求适当；4尽量使用标准模型。

系统模型的定义：系统模型是一个系统某一方面本质属性的描述，它以某种确定的形式（如文字、符号、图表、实物、数学公式等）提供关于该系统的知识。

系统模型一般不是系统对象本身,而是现实系统的描述、模仿和抽象。

如:地球仪是地球原型的本质和特征的一种近似或集中反映。

系统模型是由反映系统本质或特征的主要因素构成的。

系统模型集中体现了这些主要因素之间的关系。

建模的主要方法及其适用对象和建模思路：1、推理法（“白箱”问题）（1）、对象：比较简单的白箱系统。

课程名称系统工程计划学时 2授课章节第三章系统模型和模型化（1）教学目的和要求：在本讲中，使学生了解系统模型和模型化的概念，建模的基本步骤和方法。

教学基本内容：1.系统模型的概念2.系统模型的分类3.系统模型化的基本步骤4.系统模型化的基本方法教学重点和难点：系统模型化的概念系统模型化的基本方法授课方式、方法和手段：多媒体教学为主，结合板书，同时加以作业和答疑作业与思考题：1.系统模型的概念2.系统模型化的基本步骤1第三章系统模型与模型化第一节系统模型与模型化概述一、系统模型的定义系统模型是一个系统某一方面本质属性的描述，它以某种确定的形式提供关于该系统的知识。

模型的特征：（1）是现实世界部分的抽象或模仿；（2）反映了系统本质或特征的主要因素构成；（3）集中体现了主要因素之间的关系。

模型化就是为了描述系统的构成和行为，对实体系统的各种因素进行适当筛选后，用一定方式（数学、图像等）表达系统实体的方法。

二、模型化的本质、作用及地位（见下图）1.本质：利用模型与原型之间某方面的相似关系，在研究过程中用模型来代替原型，通过对于模型的研究得到关于原型的一些信息。

2.作用：①模型本身是人们对客体系统一定程度研究结果的表达。

这种表达是简洁的、形式化的。

②模型提供了脱离具体内容的逻辑演绎和计算的基础，这会导致对科学规律、理论、原理的发现。

③利用模型可以进行“思想”试验。

3.地位：模型的本质决定了它的作用的局限性。

它不能代替以客观系统内容的研究，只有在和对客体系统相配合时，模型的作用才能充分发挥。

三、系统模型的分类2四、构造模型的一般原则1.建立方框图2.考虑信息相关性3.考虑准确性4.考虑结集性五、建模的基本步骤①明确建模的目的和要求。

以便使模型满足实际要求，不致产生太大偏差；②对系统进行一般语言描述。

因为系统的语言描述是进一步确定模型结构的基础；③弄清系统中的主要因素（变量）及其相互关系（结构关系和函数关系）。

大数据环境下的复杂网络分析与复杂系统建模第一章：引言大数据时代的到来，为人类创造了前所未有的机遇。

而在大数据应用中，复杂网络的分析与复杂系统建模变得愈发重要。

复杂系统是一种由大量相互作用的组件组成的系统，其具有的复杂性使得我们无法简单地对其进行分析。

只有通过复杂网络分析及系统建模，才能深入理解和应用复杂系统。

本文将探讨大数据环境下的复杂网络分析及复杂系统建模相关内容。

第二章：复杂网络分析2.1 复杂网络的概念复杂网络是由众多节点和链接构成的网络结构，其具有高度复杂性和非线性特性。

复杂网络的节点可以是人、物、事件等，链接则反映节点之间的相互关系。

复杂网络的研究范围非常广泛，包括社交网络、交通网络、物流网络等等。

2.2 复杂网络分析的常见方法复杂网络的分析方法主要包括网络拓扑结构分析、节点间的关联性分析、社区检测、节点中心性分析等。

其中，网络拓扑结构分析是最基础、最常见的方法之一，它通常包括度分布、介数中心性、自由度、聚集系数等指标的分析。

2.3 复杂网络在大数据环境下的应用在大数据环境下，复杂网络分析通常用于研究社交网络、生物网络、交通网络等大规模复杂系统。

例如，在交通领域中，复杂网络可以用于研究城市交通拥堵的原因及解决方案，辅助灾害应急管理等。

第三章：复杂系统建模3.1 复杂系统建模的概念复杂系统建模是实现复杂系统理解、分析和决策的重要手段。

它通常采用数学计算和模拟等方法，把系统中的各个组件用数学公式和图形来表示，进而研究系统的特性及变化规律。

3.2 复杂系统建模的数学工具及方法复杂系统建模的数学工具及方法通常包括微积分、线性代数、概率统计等数学分析方法，以及随机过程、动态规划、优化理论等系统分析方法。

其中，网络科学的方法已经被广泛应用于复杂系统建模中。

3.3 大数据环境下的复杂系统建模应用在大数据环境下，复杂系统建模广泛应用于金融风险预测、气象预测、供应链管理等领域。

例如，供应链管理中，复杂系统建模可用于优化整个供应链系统的效益、提高运作效率及灵活性等方面。

如何使用UML状态图进行系统建模与分析UML（Unified Modeling Language）状态图是一种用于系统建模与分析的工具。

它能够帮助软件工程师和系统分析师更好地理解和描述系统的行为和状态转换。

本文将介绍如何使用UML状态图进行系统建模与分析，以及它的重要性和应用场景。

一、UML状态图的基本概念UML状态图是一种描述对象在其生命周期中各种状态和状态转换的图形化表示方法。

它由状态、转换、事件和动作等元素组成。

1. 状态（State）：表示对象在某一时刻的特定情况或属性。

状态可以是离散的，如“打开”、“关闭”等，也可以是连续的，如“运行中”、“停止”等。

2. 转换（Transition）：表示对象从一个状态转变到另一个状态的过程。

转换可以由事件触发，也可以由条件控制。

3. 事件（Event）：触发状态转换的外部或内部事件。

事件可以是用户的操作、系统的响应或者时间的变化等。

4. 动作（Action）：在状态转换过程中执行的操作。

动作可以是改变对象属性、调用方法或发送消息等。

二、使用UML状态图进行系统建模与分析的步骤使用UML状态图进行系统建模与分析可以帮助我们更好地理解系统的行为和状态转换，从而更好地设计和实现系统。

下面是一些使用UML状态图进行系统建模与分析的步骤：1. 确定系统的关键对象和其状态：首先要确定系统中的关键对象，然后确定每个对象可能的状态。

例如，一个电梯系统中的关键对象可以是电梯，它的状态可以是“开门”、“关门”、“上行”、“下行”等。

2. 绘制状态图：在状态图中，使用矩形表示状态，使用箭头表示状态之间的转换。

在状态之间的转换上标注事件和条件。

在状态图中可以添加动作，表示状态转换过程中执行的操作。

3. 分析状态转换：分析每个状态之间的转换条件和事件，确定状态转换的触发条件和动作。

例如，在电梯系统中，当电梯处于“开门”状态时，如果检测到有人进入电梯，则触发状态转换到“关门”状态。