免费智能真题库 > 历年试卷 > 软件设计师 > 2019年上半年 软件设计师 下午试卷 案例
第1题      
知识点   数据流图   注册   信息管理   结构化方法   审核   自动化   数据流

 
【说明】
某学校欲开发一学生跟踪系统,以便更自动化、更全面地对学生在校情况(到课情况和健康状态等)进行管理和追踪,使家长能及时了解子女的到课情况和健康状态,并在有健康问题时及时与医护机构对接。该系统的主要功能是:
(1)采集学生状态。通过学生卡传感器,采集学生心率、体温(摄氏度)等健康指标及其所在位置等信息并记录。每张学生卡有唯一的标识(ID)与一个学生对应。
(2)健康状态告警。在学生健康状态出问题时,系统向班主任、家长和医护机构健康服务系统发出健康状态警告,由医护机构健康服务系统通知相关医生进行处理。
(3)到课检查。综合比对学生状态、课表以及所处校园场所之间的信息对学生到课情况进行判定。对旷课学生,向其家长和班主任发送旷课警告。
(4)汇总在校情况。定期汇总在校情况,并将报告发送给家长和班主任。
(5)家长注册。家长注册使用该系统,指定自己子女,存入家长信息,待审核
(6)基础信息管理。学校管理人员对学生及其所用学生卡和班主任、课表(班级、上课时间及场所等)、校园场所(名称和所在位置区域)等基础信息进行管理;对家长注册申请进行审核,更新家长状态,将家长ID加入学生信息记录中使家长与其子女进行关联,向家长发送注册结果。一个学生至少有一个家长,可以有多个家长。课表信息包括班级、班主任、时间和位置等。
现采用结构化方法对学生跟踪系统进行分析与设计,获得如图1-1所示的上下文数据流和图1-2所示的0层数据流


 
问题:1.1   (5分)
使用说明中的词语,给出图1-1中的实体E1~E5的名称。
 
问题:1.2   (4分)
使用说明中的词语,给出图1-2中的数据存储D1~D4的名称。
 
问题:1.3   (3分)
根据说明和图中术语,补充图1-2中缺失的数据流及其起点和终点(三条即可)。
 
问题:1.4   (3分)
根据说明中的术语,说明图1-1中数据流“学生状态”和“学生信息”的组成。
 
 
 



   知识点讲解    
   · 数据流图    · 注册    · 信息管理    · 结构化方法    · 审核    · 自动化    · 数据流
 
       数据流图
        数据流图也称数据流程图(Data Flow Diagram,DFD),它是一种便于用户理解、分析系统数据流程的图形工具。它摆脱了系统的物理内容,精确地在逻辑上描述系统的功能、输入、输出和数据存储等,是系统逻辑模型的重要组成部分。
        1)数据流图的基本图形元素
        数据流图中的基本图形元素包括数据流(Data Flow)、加工(Process)、数据存储(Data Store)和外部实体(Extemal Agent)。其中,数据流、加工和数据存储用于构建软件系统内部的数据处理模型;外部实体表示存在于系统之外的对象,用来帮助用户理解系统数据的来源和去向。
        (1)数据流。
        数据流由一组固定成分的数据组成,表示数据的流向。在DFD中,数据流的流向可以有以下几种:从一个加工流向另一个加工;从加工流向数据存储(写):从数据存储流向加工(读);从外部实体流向加工(输入);从加工流向外部实体(输出)。
        DFD中的每个数据流用一个定义明确的名字表示。除了流向数据存储或从数据存储流出的数据流不必命名外,每个数据流都必须有一个合适的名字,以反映该数据流的含义。值得注意的是,DFD中描述的是数据流,而不是控制流。
        数据流或者由具体的数据属性(也称为数据结构)构成,或者由其他数据流构成。组合数据流是由其他数据流构成的数据流,它们用于在高层的数据流图中组合相似的数据流,以使数据流图更便于阅读。
        (2)加工。
        加工描述了输入数据流到输出数据流之间的变换,也就是输入数据流经过什么处理后变成了输出数据流。每个加工都有一个名字和编号。编号能反映出该加工位于分层DFD中的哪个层次和哪张图中,也能够看出它是哪个加工分解出来的子加工。
        一个加工可以有多个输入数据流和多个输出数据流,但至少有一个输入数据流和一个输出数据流。
        (3)数据存储。
        数据存储用来存储数据。通常,一个流入加工的数据流经过加工处理后就消失了,而它的某些数据(或全部数据)可能被加工成输出数据流,流向其他加工或外部实体。除此之外,在软件系统中还常常要把某些信息保存下来以供以后使用,这时可以使用数据存储。
        每个数据存储都有一个定义明确的名字标识。可以有数据流流入数据存储,表示数据的写入操作;也可以有数据流从数据向数据存储,表示对数据的修改。
        这里要说明的是,DFD中的数据存储在具体实现时可以用文件系统实现,也可以用数据库系统实现。数据存储的存储介质可以是磁盘、磁带或其他存储介质。
        (4)外部实体(外部主体)。
        外部实体是指存在于软件系统之外的人员或组织,它指出系统所需数据的发源地(源)和系统所产生的数据的归宿地(宿)。例如,对于一个考务处理系统而言,考生向系统提供报名单(输入数据流),所以考生是考务处理系统的一个源;而考务处理系统要将考试成绩的统计分析表(输出数据流)传递给考试中心,所以考试中心是该系统的一个宿。
        在许多系统中,某个源和某个宿可以是同一个人员或组织,此时,在DFD中可以用同一个符号表示。考生向系统提供报名单,而系统向考生送出准考证,所以在考务处理系统中,考生既是源又是宿。
        源和宿采用相同的图形符号表示,当数据流从该符号流出时,表示它是源;当数据流流向该符号时,表示它是宿;当两者皆有时,表示它既是源又是宿。
        2)数据流图的扩充符号
        在DFD中,一个加工可以有多个输入数据流和多个输出数据流,此时可以加上一些扩充符号来描述多个数据流之间的关系。
        (1)星号(*)。
        星号表示数据流之间存在"与"关系。如果是输入流则表示所有输入数据流全部到达后才能进行加工处理;如果是输出流则表示加工结束将同时产生所有的输出数据流。
        (2)加号(+)。
        加号表示数据流之间存在"或"关系。如果是输入流则表示其中任何一个输入数据流到达后就能进行加工处理;如果是输入流则表示加工处理的结果是至少产生其中一个输出数据流。
        (3)异或(⊕)。
        异或表示数据流之间存在"互斥"关系。如果是输入流则表示当且仅当其中一个输入流到达后才能进行加工处理;如果是输出流则表示加工处理的结果是仅产生这些输出数据流中的一个。
        3)数据流图的层次结构
        从原理上讲,只要纸足够大,一个软件系统的分析模型就可以画在一张纸上。然而,一个复杂的软件系统可能涉及上百个加工和上百个数据流,甚至更多。如果将它们画在一张图上,则会十分复杂,不易阅读,也不易理解。
        根据自顶向下逐层分解的思想,可以将数据流图按照层次结构来绘制,每张图中的加工个数可大致控制在"7加减2"的范围内,从而构成一套分层数据流图。
        (1)层次结构。
        分层数据流图的顶层只有一张图,其中只有一个加工,代表整个软件系统,该加工描述了软件系统与外界之间的数据流,称为顶层图。
        顶层图中的加工(即系统)经分解后的图称为0层图,也只有一张。处于分层数据流图最底层的图称为底层图,在底层图中,所有的加工不再进行分解。分层数据流图中的其他图称为中间层,其中至少有一个加工(也可以是所有加工)被分解成一张子图。在整套分层数据流图中,凡是不再分解成子图的加工称为基本加工。
        (2)图和加工的编号。
        首先介绍父图和子图的概念。
        如果某图(记为A)中的某一个加工分解成一张子图(记为B),则称A是B的父图,B是A的子图。若父图中有n个加工,则它可以有0一刀张子图,但每张子图只对应一张父图。
        为了方便对图进行管理和查找,可以采用下列方式对DFD中的图和加工编号。
        ①顶层图中只有一个加工(代表整个软件系统),该加工不必编号。
        ②0层图中的加工编号分别为1、2、3--。
        ③子图号就是父图中被分解的加工号。
        ④对于子图中加工的编号,若父图中的加工号为X的加工分解成某一子图,则该子图中的加工编号分别为x.1、x.2、X.3…。
        4)分层数据流图的审查
        在分层数据流图画好后,应该认真检查图中是否存在错误或不合理(不理想)的部分。
        (1)分层数据流图的一致性和完整性。
        ①分层数据流图的一致性。
        a.父图与子图的平衡。
        b.数据守恒。
        c.局部数据存储。
        d.一个加工的输出数据流不能与该加工的输入数据流同名。
        ②分层数据流图的完整性。
        a.每个加工至少有一个输入数据流和一个输出数据流。
        b.在整套分层数据流图中,每个数据存储应至少有一个加工对其进行读操作,另一个加工对其进行写操作。
        c.分层数据流图中的每个数据流和文件都必须命名(除了流入或流出数据存储的数据流),并保持与数据字典一致。
        d.分层数据流图中的每个基本加工都应有一个加工规约。
        (2)构造分层DFD时需要注意的问题。
        ①适当命名。
        a.名字应反映整个对象(如数据流、加工),而不是只反映它的某一部分。
        b.避免使用空洞的、含义不清的名字,如"数据""信息""处理""统计"等。
        c.如果发现某个数据流或加工难以命名,往往是DFD分解不当的征兆,此时应考虑重新分解。
        ②画数据流而不是控制流。
        ③避免一个加工有过多的数据流。
        a.把需要重新分解的某张图的所有子图连接成一张图。
        b.把连接后的图重新划分成几个部分,使各部分之间的联系最小。
        c.重新定义父图,即第b步中的每个部分作为父图中的一个加工。
        d.重新建立各子图,即第b步中的每个部分都是一张子图。
        e.为所有的加工重新命名并编号。
        ④分解尽可能均匀。
        ⑤先考虑确定状态,忽略琐碎的细节。
        ⑥随时准备重画。
        (3)分解的程度。
        在自顶向下画数据流图时,为了便于对分解层数进行把握,可以参照以下几条与分解有关的原则。
        ①7加减2。
        ②分解应自然,概念上应合理、清晰。
        ③只要不影响DFD的易理解性,可适当增加子加工数量,以减少层数。
        ④一般来说,上层分解得快一些(即多分解几个加工),下层分解得慢一些(即少分解几个加工)。
        ⑤分解要均匀。
 
       注册
        移动IP通信的第二个阶段是注册。当移动主机已经移动到外地网络并且已经发现了外地代理后,就必须注册。关于注册涉及以下3点:
        (1)移动主机必须向外地代理注册。
        (2)如果截止期到了,移动主机必须重新注册。
        (3)如果移动主机离开某个外地网络,则必须注销。
        具体步骤是:移动主机把注册请求发送给外地代理,并把归属地址和归属地代理地址发送给外地代理。外地代理收到这些信息后,把这些信息转发给移动主机的归属地代理以认证上述信息,如果认证通过,那么移动主机就在外地代理这里注册成功。同时,移动主机的归属地代理也知道了外地代理的地址(转交地址)。
 
       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。
 
       结构化方法
        结构化方法属于自顶向下的开发方法,其基本思想是“自顶向下,逐步求精”,强调开发方法的结构合理性及所开发软件的结构合理性。结构是指系统内各个组成要素之间的相互联系、相互作用的框架。结构化开发方法提出了一组提高软件结构合理性的准则,如分解与抽象、模块独立性、信息隐蔽等。针对软件生存周期各个不同的阶段,它包括了结构化分析(Structured Analysis, SA)、结构化设计(Structured Design, SD)和结构化程序设计(Structured Programing, SP)等方法。本章后续介绍的分析、设计、测试等内容,都是以结构化方法为基础的。
               结构化方法的基本原则
               为保证系统开发的顺利进行,结构化方法强调遵循以下几个基本原则:
               (1)面向用户的观点。在开发过程中,开发人员应该始终与用户保持联系,从调查研究入手,充分理解用户的信息需求和业务活动,不断地让用户了解工作的进展情况,校准工作方向。
               (2)严格区分工作阶段,每个阶段有明确的任务和应得的成果。
               (3)按照系统的观点,自顶向下地完成系统的开发工作。
               (4)充分考虑变化的情况。在系统设计中,把系统的可变更性放在首位。
               (5)工作成果文献化、文档化。
               结构化分析
               SA方法使用抽象模型的概念,按照软件内部数据传递、变换的关系,自顶向下、逐层分解,直至找到满足功能要求的所有可实现的软件为止。SA方法给出一组帮助系统分析人员产生功能规约的原理与技术。它一般利用图形表达用户需求,使用的手段主要有数据流图、数据字典、结构化语言、判定表及判定树等。
               SA方法的步骤如下:
               (1)分析当前的情况,做出反映当前物理模型的数据流图(Data Flow Diagram, DFD)。
               (2)推导出等价的逻辑模型的DFD。
               (3)设计新的逻辑系统,生成数据字典和基元描述。
               (4)建立人机接口,提出可供选择的目标系统物理模型的DFD。
               (5)确定各种方案的成本和风险等级,据此对各种方案进行分析。
               (6)选择一种方案。
               (7)建立完整的需求规约。
               结构化设计
               SD方法给出一组帮助设计人员在模块层次上区分设计质量的原理与技术。它通常与SA方法衔接起来使用,以数据流图为基础得到软件的模块结构。SD方法尤其适用于变换型结构和事务型结构的目标系统。在设计过程中,它从整个程序的结构出发,利用模块结构图表述程序模块之间的关系。
               SD方法的步骤如下:
               (1)评审和细化数据流图。
               (2)确定数据流图的类型。
               (3)把数据流图映射到软件模块结构上,设计出模块结构的上层。
               (4)基于数据流图逐步分解高层模块,设计中下层模块。
               (5)对模块结构进行优化,得到更为合理的软件结构。
               (6)描述模块接口。
               SD方法的设计原则是:
               (1)使每个模块执行一个功能(坚持功能性内聚)。
               (2)每个模块使用过程语句(或函数方式等)调用其他模块。
               (3)模块间传送的参数作为数据使用。
               (4)模块间共用的信息(如参数等)尽量少。
               结构化方法的缺点
               结构化方法是目前最成熟、应用较广泛的一种工程化方法。当然,这种方法也有不足和局限性:
               (1)开发周期长。一方面使用户在较长的时间内不能得到一个可实际运行的物理系统,另一方面难以适应环境变化。
               (2)早期的结构化方法注重系统功能,兼顾数据结构的方面不多。
               (3)结构化程度较低的系统,在开发初期难于锁定功能要求。
               这些问题在应用中有的已经解决,同时也产生了其他一些方法,例如原型法、面向对象方法等。
 
       审核
        依据知识库内容加入的审核标准,由资深技术人员审核内容的正确性和完整性,避免与原有的知识库内容重复或冲突,给出审核意见后提交批准加入知识库中。
 
       自动化
        简而言之,就是将我们日常手动进行的一些工作通过工具,系统自动来完成,解放我们的双手,例如:没有工具前,我们安装系统需要一台一台裸机安装,如2000台,可能需要10人/10天,而现在通过自动化工具,只需几个简单命令就能解决这个问题。还有如机器人类程序,自动完成以往每天人工干预的工作,使其自动完成、汇报结果,并具备一定的专家系统能力,能做一些简单的是/非判断、优化选择等。应该说,自动化运维是运维工程师职业化的一个追求,利己利公,虽然这是一个异常艰巨的任务,不断变更的业务、不规范化的应用设计、开发模式、网络架构变更、IDC变更、规范变动等因素,都可能会对现有自动化系统产生影响,所以需要模块化、接口化等工作。自动化相关工作,是运维工程师的核心重点工作之一,也是价值的体现。
        总结一下运维中关键技术:大量高并发网站的设计方案;高可靠、高可伸缩性网络架构设计;网站安全问题,如何避免被黑?南北互联问题,动态CDN解决方案;海量数据存储架构。
 
       数据流
        数据流由一组固定成分的数据组成,表示数据的流向。在DFD中,数据流的流向可以有以下几种:从一个加工流向另一个加工;从加工流向数据存储(写);从数据存储流向加工(读);从外部实体流向加工(输入);从加工流向外部实体(输出)。
        DFD中的每个数据流用一个定义明确的名字表示。除了流向数据存储或从数据存储流出的数据流不必命名外,每个数据流都必须有一个合适的名字,以反映该数据流的含义。
        数据流或者由具体的数据属性(也称为数据结构)构成,或者由其他数据流构成。组合数据流是由其他数据流构成的数据流,它们用于在高层的数据流图中组合相似的数据流,以使数据流图更便于阅读。
        控制流是对数据流图的补充,采用虚线表示,是对由触发系统功能的事件进行描述。
        另外,一个加工可以有多个输入数据流和多个输出数据流,此时可以加上一些扩充字符符号或图形元素来描述多个数据流之间的关系。如:
        (1)星号(*)。星号表示数据流之间存在“与”关系。如果是输入流则表示所有输入数据流全部到达后才能进行加工处理;如果是输出流则表示加工结束将同时产生所有的输出数据流。
        (2)加号(+)。加号表示数据流之间存在“或”关系。如果是输入流则表示其中任何一个输入数据流到达后就能进行加工处理;如果是输出流则表示加工处理的结果是至少产生其中一个输出数据流。
        (3)异或(⊕)。异或表示数据流之间存在“互斥”关系。如果是输入流则表示当且仅当其中一个输入流到达后才能进行加工处理;如果是输出流则表示加工处理的结果是仅产生这些输出数据流中的一个。


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