免费智能真题库 > 历年试卷 > 软件设计师 > 2015年上半年 软件设计师 下午试卷 案例
  第2题      
  知识点：   实体   编码   概念结构设计   结构设计   逻辑结构设计   设计阶段   实体联系图   维护   信息管理   信息管理系统   需求分析   需求分析阶段

 
阅读下列说明，回答问题1至问题3，将解答填入答题纸的对应栏内。
【说明】
某省针对每年举行的足球联赛，拟开发一套信息管理系统，以方便管理球队、球员、主教练、主裁判、比赛等信息。
【需求分析】
(1)系统需要维护球队、球员、主教练、主裁判、比赛等信息。
球队信息主要包括：球队编号、名称、成立时间、人数、主场地址、球队主教练。
球员信息主要包括：姓名、身份证号、出生日期、身高、家庭住址。
主教练信息主要包括：姓名、身份证号、出生日期、资格证书号、级别。
主裁判信息主要包括：姓名、身份证号、出生日期、资格证书号、获取证书时间、级别。
(2)每支球队有一名主教练和若干名球员。一名主教练只能受聘于一支球队，一名
球员只能效力于一支球队。每支球队都有自己的唯一主场场地，且场地不能共用。
(3)足球联赛采用主客场循环制，一周进行一轮比赛，一轮的所有比赛同时进行。
(4) 一场比赛有两支球队参加，一支球队作为主队身份、另一支作为客队身份参与
比赛。一场比赛只能有一名主裁判，每场比赛有唯一的比赛编码，每场比赛都记录比分和日期。
【概念结构设计】
根据需求分析阶段的信息，设计的实体联系图（不完整）如图2-1所示。

【逻辑结构设计】
根据概念结构设计阶段完成的实体联系图，得出如下关系模式（不完整）：
球队（球队编号，名称，成立时间，人数，主场地址）
球员（姓名，身份证号，出生日期，身高，家庭住址， (1) ）
主教练（姓名，身份证号，出生日期，资格证书号，级别， (2) ）
主裁判（姓名，身份证号，出生日期，资格证书号，获取证书时间，级别）
比赛（比赛编码，主队编号，客队编号，主裁判身份证号，比分，日期）
 
问题：2.1   （6分）
补充图2-1中的联系和联系的类型。
图2-1中的联系“比赛”应具有的属性是哪些？
 
问题：2.2   （4分）
根据图2-1，将逻辑结构设计阶段生成的关系模式中的空(1)～(2)补充完整。
 
问题：2.3   （5分）
现在系统要增加赞助商信息，赞助商信息主要包括赞助商名称和赞助商编号。
赞助商可以赞助某支球队，一支球队只能有一个赞助商，但赞助商可以赞助多支球队。赞助商也可以单独赞助某些球员，一名球员可以为多个赞助商代言。请根据该要求，对图2-1进行修改，画出修改后的实体间联系和联系的类型。
 
 
 

   知识点讲解    
   · 实体    · 编码    · 概念结构设计    · 结构设计    · 逻辑结构设计    · 设计阶段    · 实体联系图    · 维护    · 信息管理    · 信息管理系统    · 需求分析    · 需求分析阶段
 
       实体
        实体是现实世界中可以区别于其他对象的"事件"或"物体"。每个实体由一组特性（属性）来表示，其中的某一部分属性可以唯一表示实体。实体集是具有相同属性的实体集合。
 
       编码
               编码过程
               在给定了软件设计规格说明书后，下一步的工作就是编写代码。一般来说，编码工作可以分为四个步骤：
               （1）确定源程序的标准格式，制订编程规范。
               （2）准备编程环境，包括软硬件平台的选择，包括操作系统、编程语言、集成开发环境等。
               （3）编写代码。
               （4）进行代码审查，以提高编码质量。为提高审查的效率，在代码审查前需要准备一份检查清单，并设定此次审查须找到的bug数量。在审查时，要检查软件规格说明书与编码内容是否一致；代码对硬件和操作系统资源的访问是否正确；中断控制模块是否正确等。
               编码准则
               在嵌入式系统中，由于资源有限，且实时性和可靠性要求较高，因此，在开发嵌入式软件时，要注意对执行时间、存储空间和开发／维护时间这三种资源的使用进行优化。也就是说，代码的执行速度要越快越好，系统占用的存储空间要越小越好，软件开发和维护的时间要越少越好。
               具体来说，在编写代码时，需要做到以下几点：
               .保持函数短小精悍。一个函数应该只实现一个功能，如果函数的代码过于复杂，将多个功能混杂在一起，就很难具备可靠性和可维护性。另外，要限制函数的长度，一般来说，一个函数的长度最好不要超过100行。
               .封装代码。将数据以及对其进行操作的代码封装在一个实体中，其他代码不能直接访问这些数据。例如，全局变量必须在使用该变量的函数或模块内定义。对代码进行封装的结果就是消除了代码之间的依赖性，提高了对象的内聚性，使封装后的代码对其他行为的依赖性较小。
               .消除冗余代码。例如，将一个变量赋给它自己，初始化或设置一个变量后却从不使用它，等等。研究表明，即使是无害的冗余也往往和程序的缺陷高度关联。
               .减少实时代码。实时代码不但容易出错、编写成本较高，而且调试成本可能更高。如果可能，最好将对执行时间要求严格的代码转移到一个单独的任务或者程序段中。
               .编写优雅流畅的代码。
               .遵守代码编写标准并借助检查工具。用自动检验工具寻找缺陷比人工调试便宜，而且能捕捉到通过传统测试检查不到的各种问题。
               编码技术
                      编程规范
                      在嵌入式软件开发过程中，遵守编程规范，养成良好的编程习惯，这是非常重要的，将直接影响到所编写代码的质量。
                      编程规范主要涉及的三方面内容：
                      .命名规则。从编译器的角度，一个合法的变量名由字母、数字和下画线三种字符组成，且第一个字符必须为字母或下画线。但是从程序员的角度，一个好的名字不仅要合法，还要载有足够的信息，做到“见名知意”，并且在语意清晰、不含歧义的前提下，尽可能地简短。
                      .编码格式。在程序布局时，要使用缩进规则，例如变量的定义和可执行语句要缩进一级，当函数的参数过长时，也要缩进。另外，括弧的使用要整齐配对，要善于使用空格和空行来美化代码。例如，在二元运算符与其运算对象之间，要留有空格；在变量定义和代码之间要留有空行；在不同功能的代码段之间也要用空行隔开。
                      .注释的书写。注释的典型内容包括：函数的功能描述；设计过程中的决策，如数据结构和算法的选择；错误的处理方式；复杂代码的设计思想等。在书写注释时要注意，注释的内容应该与相应的代码保持一致，同时要避免不必要的注释，过犹不及。
                      性能优化
                      由于嵌入式系统对实时性的要求较高，因此一般要求对代码的性能进行优化，使代码的执行速度越快越好。以算术运算为例，在编写代码时，需要仔细地选择和使用算术运算符。一般来说，整数的算术运算最快，其次是带有硬件支持的浮点运算，而用软件来实现的浮点运算是非常慢的。因此，在编码时要遵守以下准则：
                      .尽量使用整数（char、short、int和long）的加法和减法。
                      .如果没有硬件支持，尽量避免使用乘法。
                      .尽量避免使用除法。
                      .如果没有硬件支持，尽量避免使用浮点数。
                      下图是一个例子，其中两段代码的功能完全一样，都是对一个结构体数组的各个元素进行初始化，但采用两种不同的方法来实现。下图（a）采用数组下标的方法，在定位第i个数组元素时，需要将i乘以结构体元素的大小，再加上数组的起始地址。下图（b）采用的是指针访问的方法，先把指针fp初始化为数组的起始地址，然后每访问完一个数组元素，就把fp加1，指向下一个元素。在一个奔腾4的PC上，将这两段代码分别重复10 700次，右边这段代码需要1ms，而左边这段代码需要2.13ms。
                      
                      算术运算性能优化的例子
 
       概念结构设计
        概念结构设计的主要特点有：能真实地反映现实世界，包括事物和相互之间的联系，能满足用户对数据的处理要求，是对现实世界的一个真实模型；易于理解；易于更改；易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。
        一般是通过E-R模型来描述概念结构。
        概念结构设计的基本方法有自顶向下、自底向上、逐步扩张、混合策略。
        扩充的E-R模型概念主要包括以下内容。
        （1）数据的抽象。对象之间两种基本联系是聚集和概括。
        （2）依赖关系。一个实体的存在必须以另一个实体的存在为前提。通常将前者称为弱实体，用双线框表示，用指向弱实体的箭头表明依赖关系。
 
       结构设计
        多媒体课件的结构规定了教学软件中各部分教学内容的相互关系及呈现的形式，它反映了教学软件的主要框架及其教学功能，多媒体课件的系统结构大多采用非线性的超媒体结构，在此基础上形成了以下四种组织结构方式。
        ①线性结构：学生顺序地接收信息，从当前帧到下一帧，是一个事先设置好的序列。
        ②树状结构：学生沿着一个树状分支展开学习活动，该树状结构按教学内容的自然逻辑形成。
        ③网状结构：多媒体课件的网状结构是超文本结构，学生可在内容单元之间自由航行，没有预设路径的约束。
        ④复合结构：学生可以在一定范围内自由地航行，但同时受主流信息的线性引导和分层逻辑组织的影响。
 
       逻辑结构设计
        逻辑结构设计的目的是把概念设计阶段的基本E-R图转换成与选用的具体机器上的DBMS所支持的数据模型相符合的逻辑结构（包括数据库模式和外模式）。逻辑设计有以下3个步骤。
        （1）将概念模型（E-R图）转换为一般的关系、网状或层次模型。
        （2）将关系、网状或层次模型向特定的DBMS支持下的数据模型转换。
        （3）对数据模型进行优化。
 
       设计阶段
        设计阶段监理进行质量控制的要点如下。
        （1）了解建设单位的建设需求和对信息系统安全性的要求，协助建设单位制定项目质量目标规划和安全目标规划。
        （2）对各种设计文件提出设计质量标准。
        （3）进行设计过程跟踪，及时发现质量问题，并及时与承建单位协调解决。审查阶段性成果，并提出监理意见。审查承建单位提交的总体设计方案，审查承建单位对关键部位的测试方案。
        （4）协助承建单位建立质量保障体系。
        （5）协助承建单位完善现场质量管理制度。
        （6）组织设计文件及设计方案交底会，制定质量要求标准。
 
       实体联系图
        数据流图描述了系统的逻辑结构，数据流图中的有关处理逻辑及数据流的含义可用数据字典具体定义说明，但是对于比较复杂的数据及其之间的关系，用它们是难以描述的，在这种情况下一般采用实体联系图进行描述。
        实体联系图（Entity-Relationship Diagram, ER图），可用于描述数据流图中数据存储及其之间的关系，最初用于数据库概念设计。
        下图是大学教务管理问题中对教务处进行分析调查后得到的实体联系图。其中，学生档案是有关学生情况的集合，课程档案是有关开设的课程情况集合，注册记录、选课单则分别是学生注册和选课情况的集合。它用简单的图形方式描述了学生和课程等这些教学活动中的数据之间的关系。
        
        大学教务处教务管理问题实体联系图
        在实体联系图中，有实体、联系和属性三个基本成分，如下图所示。
        （1）实体。实体是现实中存在的对象，有具体的，也有抽象的；有物理上存在的，也有概念性的；例如，学生、课程，等等。它们的特征是可以互相区别，否则就会被认为是同一对象。凡是可以互相区别、又可以被人们识别的事、物、概念等统统可以被抽象为实体。数据流图中的数据存储就是一种实体。实体可以分为独立实体和从属实体或弱实体，独立实体是不依赖于其他实体和联系而可以独立存在的实体，如上图中的“学生档案”、“课程档案”等，独立实体常常被直接简称为实体；从属实体是这样一类实体，其存在依赖于其他实体和联系，在实体联系图中用带圆角的矩形框表示，例如上图中的“注册记录”是从属实体，它的存在依赖于实体“学生档案”，“课程档案”和联系“注册”，“选课单”也是从属实体，它的存在依赖于实体“学生档案”，“课程档案“和联系”选课”。
        在以下述说中，为简便起见，将上图中的实体“学生档案”和“课程档案”直接称为“学生”和“课程”。
        （2）联系。实体之间可能会有各种关系。例如，“学生”与“课程”之间有“选课”的关系。这种实体和实体之间的关系被抽象为联系。在实体联系图中，联系用联结有关实体的菱形框表示，如上图所示。联系可以是一对一（1:1），一对多（1:N）或多对多（M:N）的，这一点在实体联系图中也应说明。例如在大学教务管理问题中，“学生”与“课程”是多对多的“选课”联系。
        （3）属性。实体一般具有若干特征，这些特征就被称为实体的属性，例如上图中的实体“学生”，具有学号、姓名、性别、出生日期和系别等特征，这些就是它的属性。
        联系也可以有属性，例如学生选修某门课程，它既不是学生的属性，也不是课程的属性，因为它依赖于某个特定的学生，又依赖于某门特定的课程，所以它是学生与课程之间的联系“选课”的属性。在上图中，联系“选课”的属性被概括在从属实体“选课单”中。联系具有属性这一概念对于理解数据的语义是非常重要的。
        在实体联系图中，还有如下关于属性的几个重要概念。
        .主键，如果实体的某一属性或某几个属性组成的属性组的值能唯一地决定该实体其他所有属性的值，也就是能唯一地标识该实体，而其任何真子集无此性质，则这个属性或属性组被称为实体键。如果一个实体有多个实体键存在，则可从其中选一个最常用到的作为实体的主键。例如实体“学生”的主键是学号，一个学生的学号确定了，那么他的姓名、性别、出生日期和系别等属性也就确定了。在实体联系图中，常在作为主键的属性或属性组与相应实体的连线上加一短垂线表示，如上图所示的“学号”。
        
        实体联系图的基本成分
        .外键，如果实体的主键或属性（组）的取值依赖于其他实体的主键，那么该主键或属性（组）被称为外键。例如，从属实体“注册记录”的主键“学号”的取值依赖于实体“学生”的主键“学号”，“选课单”的主键“学号”和“课程号”的取值依赖于实体“学生”的主键“学号”和实体“课程”的主键“课程号”，这些主键和属性就是外键。
        .属性域，属性可以是单域的简单属性，也可以是多域的组合属性。组合属性由简单属性和其他组合属性组成。组合属性中允许包括其他组合属性意味着属性可以是一个层次结构，如下图所示通信地址就是一种具有层次结构的属性。
        
        通信地址属性
        .属性值，属性可以是单值的，也可以是多值的。例如一个人所获得的学位可能是多值的。当某个属性对某个实体不适应或属性值未知时，可用空缺符NULL表示。
        在画实体联系图时，为了使得图形更加清晰、易读易懂，可以将实体和实体的属性分开画，并且对实体进行编号，如下图一和下图二所示。
        
        实体联系图
        
        实体属性图
        由于人们通常就是用实体、联系和属性这三个概念来理解和描述现实问题的，所以实体联系图非常接近人的思维方式。又因为实体联系图采用简单的图形来表达人们对现实的理解，所以不熟悉计算机技术的用户也都能够接受它，因此实体联系图成为了系统分析员和用户之间沟通的工具。
 
       维护
        维护阶段是软件生存期中时间最长的阶段。软件一旦交付正式投入运行后便进入软件维护阶段。该阶段的关键任务是通过各种必要的维护活动使系统持久地满足用户的需要。每一项维护活动都应该准确地记录下来，作为正式的文档资料加以保存。
 
       信息管理
        管理信息系统是由人、计算机和管理规则等组成，以采集、加工、维护和使用信息为主要功能的人－机系统。例如金融、财会、经营、管理、教育、科研、医疗、人事、档案、物资等各方面都有大量的信息需要及时分析和处理，以便为决策提供依据。虽然在这方面应用中计算公式并不复杂，但数据量极大，在当今信息爆炸的时代，人工已难以胜任这一重任，计算机则成为信息管理的重要工具。该系统一般以数据库管理系统为核心，以其他软件和网络系统为支撑环境，而用户则通过专门的人机交互界面，进行数据的查询、修改等操作，并实现统计分析、规划、决策等功能。在信息管理方面，我们正经历着从单项事务的电子数据处理，向以数据库为基础的管理信息系统，及以数据库、模型库和方法库为基础的决策支持系统发展的过程，并且呈现出系统集成化、结构分布化、信息多元化、功能智能化等趋势。
 
       信息管理系统
        用来管理和分发项目信息的工具有很多，包括：
        .纸质文件管理，如信件、备忘录、报告和新闻稿。
        .电子通信管理，如电子邮件、传真、语音信箱、电话、视频和网络会议、网站。
        .项目管理电子工具，如基于网页界面的进度管理工具和项目管理软件，会议和虚拟办公支持软件，门户网站和协同工作管理工具。
 
       需求分析
        需求分析的方法种类繁多，不过如果按照分解的方式不同，可以很容易地划分出几种大类型：
        （1）结构化分析方法。本节后续内容将详细讨论SA的内容。
        （2）面向对象分析方法。将在10.3节中进行详细介绍。
        （3）面向问题域的分析（Problem Domain Oriented Analysis, PDOA）方法。PDOA更多地强调描述，而少强调建模。它的描述大致分为关注问题域和关注解系统的待求行为这两个方面。问题框架是PDOA的核心元素，是将问题域建模成为一系列相互关联的子域。也可以把问题框架看作是开发上下文图，但不同的是上下文图的建模对象是针对解系统，而问题框架则是针对问题域。也就是说，问题框架的目标就是大量地捕获更多有关问题域的信息。PDOA方法现在还在研究阶段，并未广泛应用。
               业务流程分析
               业务流程分析的目的是了解各个业务流程的过程，明确各个部门之间的业务关系和每个业务处理的意义，为业务流程的合理化改造提供建议，为系统的数据流程变化提供依据。
               业务流程分析的步骤如下：
               （1）通过调查掌握基本情况。
               （2）描述现有业务流程（绘制业务流程图）。
               （3）确认现有业务流程。
               （4）对业务流程进行分析。
               （5）发现问题，提出解决方案。
               （6）提出优化后的业务流程。
               在业务流程图中使用的基本符号如下图所示。
               数据流图
               DFD是结构化分析中的重要方法和工具，是表达系统内数据的流动并通过数据流描述系统功能的一种方法。DFD还可被认为是一个系统模型，在信息系统开发中，一般将它作为需求说明书的组成部分。
               
               业务流程图符号
               DFD从数据传递和加工的角度，利用图形符号通过逐层细分地描述系统内各个部件的功能和数据在它们之间传递的情况，来说明系统所完成的功能。具体来说，DFD的主要作用如下：
               （1）DFD是理解和表达用户需求的工具，是系统分析的手段。由于DFD简明易懂，理解它不需要任何计算机专业知识，因此通过它同客户交流很方便。
               （2）DFD概括地描述了系统的内部逻辑过程，是系统分析结果的表达工具，因而也是系统设计的重要参考资料，是系统设计的起点。
               （3）DFD作为一个存档的文字材料，是进一步修改和充实开发计划的依据。
               在DFD中，通常会出现4种基本符号，分别是数据流、加工、数据存储和外部实体（数据源及数据终点）。数据流是具有名字和流向的数据，在DFD中用标有名字的箭头表示。加工是对数据流的变换，一般用圆圈表示。数据存储是可访问的存储信息，一般用直线段表示。外部实体是位于被建模的系统之外的信息生产者或消费者，是不能由计算机处理的成分，它们分别表明数据处理过程的数据来源及数据去向，用标有名字的方框表示。下图是一个典型的DFD示例。
               
               办理取款手续的DFD
               为了表达数据处理过程中的数据加工情况，用一个DFD是不够的。稍微复杂的实际问题，在DFD中常常出现十几个甚至几十个加工。这样的DFD看起来很不清楚。层次结构的DFD能很好地解决这一问题。按照系统的层次结构进行逐步分解，并以分层的DFD反映这种结构关系，能清楚地表达整个系统。
               下图给出分层DFD的示例。数据处理S包括3个子系统1、2、3。顶层下面的第一层DFD为DFD/L1，第二层的DFD/L2.1、DFD/L2.2及DFD/L2.3分别是子系统1、2和3的细化。对任何一层数据流图来说，它的上层图称为父图，在它下一层的图则称为子图。
               
               分层数据流图
               概括地说，画DFD的基本步骤，就是“自顶向下，逐层分解”。检查和修改的原则如下：
               （1）DFD中的所有图形符号只限于前述4种基本图形元素。
               （2）顶层DFD必须包括前述4种基本元素，缺一不可。
               （3）顶层DFD中的数据流必须封闭在外部实体之间。
               （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DFD中，需按层给加工框编号。编号表明了该加工处在哪一层，以及上下层的父图与子图的对应关系。
               （6）规定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。此即父图与子图的平衡。
               （7）可以在DFD中加入物质流，帮助用户理解DFD。
               （8）图上每个元素都必须有名字。
               （9）DFD中不可夹带控制流。
               数据字典
               数据字典是关于数据的信息的集合，也就是对DFD中包含的所有元素的定义的集合。DFD和数据字典共同构成系统的逻辑模型。没有DFD，数据字典难以发挥作用；没有数据字典，DFD就不严格。只有把DFD和对DFD中每个元素的精确定义放在一起，才能共同构成系统的规格说明。
               数据字典的设计包括：数据流设计、数据元素字典设计、数据处理字典设计、数据结构字典设计和数据存储设计。这些设计涵盖了数据的采集和范围的确定等信息。在数据字典的每一个词条中应包含以下信息：名称、别名或编号、分类、描述、何处使用。
               对加工的描述是数据字典的组成内容之一，常用的加工描述方法有结构化语言、判定树及判定表。
               （1）结构化语言：介于自然语言和形式语言之间的一种半形式语言，在自然语言基础之上加了一些限度，使用有限的词汇和有限的语句来描述加工逻辑。结构化语言是受结构化程序设计思想启发而扩展出来的。结构化程序设计只允许3种基本结构。结构化语言也只允许3种基本语句，即简单的祈使语句、判断语句和循环语句。与程序设计语言的差别在于结构化语言没有严格的语法规定，与自然语言的不同在于它只有极其有限的词汇和语句。结构化语言使用3类词汇：祈使句中的动词、数据字典中定义的名词及某些逻辑表达式中的保留字。
               （2）判定树：若一个动作的执行不只依赖一个条件，而与多个条件有关，那么这项策略的表达就比较复杂。如果用结构化语言的判断语句，就有多重嵌套，层次一多，可读性就会下降。用判定树来表示，可以更直观一些。
               （3）判定表：一些条件较多、在每个条件下取值也较多的判定问题，可以用判定表表示。判定表能清晰地表达复杂的条件组合与应做动作之间的对应关系，判定表的优点是能够简洁、无二义性地描述所有的处理规则。但判定表表示的是静态逻辑，是在某种条件取值组合情况下可能的结果，它不能表达加工的顺序，也不能表达循环结构，因此判定表不能成为一种通用的设计工具。
 
       需求分析阶段
        . 确定软件的可靠性目标；
        . 分析可能影响可靠性的因素；
        . 确定可靠性的验收标准；
        . 制定可靠性管理框架；
        . 制定可靠性文档编写规范；
        . 制定可靠性活动初步计划；
        . 确定可靠性数据收集规范。
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第2题    在手机中做本题