第四章 GIS软件工程的分析方法

从根本上统一思维模式的办法是在系统开发各个环节
中， 统一采用人类原有的思维组织模式。 人类典型的思维过程是由三部分来进行组织的， 即 从现实世界中区分出特定的客体及其属性；对客体的整体 和组成部分加以区分；对不同种类的客体给出表示，在此
基础上加以区分。面向对象的分析方法就建立在这 3 个来
自人类自己思维组织模式之上。依照客观世界本来的规律 来开发应用系统。
类中操作的实现过程叫做方法，一个方法有方法 名、参数、方法体。
3、面向对象的特征
(1)对象唯一性 每个对象都有自身唯一的标识，通过这种标识，可找到相应的 对象。在对象的整个生命期中，它的标识都不改变，不同的对象不 能有相同的标识。 (2)分类性 分类性是指将具有一致的数据结构(属性)和行为(操作)的对象 抽象成类。一个类就是这样一种抽象，它反映了与应用有关的重要 性质，而忽略其他一些无关内容。任何类的划分都是主观的，但必 须与具体的应用有关。
2）Coad方法 Coad方法是1989年Coad和Yourdon提出的面向对象 开发方法。该方法的主要优点是通过多年来大系统开 发的经验与面向对象概念的有机结合，在对象、结构、 属性和操作的认定方面，提出了一套系统的原则。该 方法完成了从设计角度进一步进行类和类层次结构的 认定。尽管Coad方法没有引入类和类层次结构的术语， 但事实上已经在分类结构、属性、操作、消息关联等 概念中体现了类和类层次结构的特征。
3、基本思想及其特点
结构化方法总的指导思想是自顶向下，逐步求精， 它的两个原则是抽象与分解。 特点：
1）它是使用最早的开发方法，使用时间ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ最长；
2）它应用最广，特别适合于数据处理；
3) 相应的支持工具多，发展较为成熟。
4、优点和存在问题 优点
1）简单、实用； 2）适合于瀑布模型，易为开发者掌握； 3）成功率较高，仅次于面向对象的方法； 4）特别适合于数据处理领域中的应用，对其他领域的应用基 本适用。
1、对象的认定 1）简单的认定方法 该方法由Booch于1983年提出，它是基于词法分析的方法。 从目标系统的描述开始，找出其中的名词作为候选的对象。另 一方面， 找出其中的动词作为候选的方法（即服务），然后产 生一个由对象（名词）和方法（动词）构成的表，作为分析的 结果。 现以开发字处理系统为例， 说明基于词法分析的方法。 问题陈述：字处理系统允许用户产生文档， 产生的文档存 储在用户目录中，用户可打印和显示文档；修改文档；可从用 户目录删除文档。
(4)多态性(多形性) 多态性是指相同的操作或函数、过程可作用于多种类 型的对象上并获得不同的结果。不同的对象，收到同一消 息可以产生不同的结果，这种现象称为多态性。 多态性允许每个对象以适合自身的方式去响应共同的 消息。 多态性增强了软件的灵活性和重用性。
4、面向对象的要素
(1)抽象 抽象是指强调实体的本质、内在的属性。在系统开发中，抽象 指的是在决定如何实现对象之前,对象的意义和行为。使用抽象可 以尽可能避免过早考虑一些细节。 类实现了对象的数据（即状态）和行为的抽象。 (2)封装性（信息隐藏） 封装性是保证软件部件具有优良的模块性的基础。 面向对象的类是封装良好的模块，类定义将其说明（用户可见 的外部接口）与实现（用户不可见的内部实现）显式地分开，其内 部实现按其具体定义的作用域提供保护。 对象是封装的最基本单位。封装防止了程序相互依赖性而带来 的变动影响。面向对象的封装比传统语言的封装更为清晰、更为有 力。
2、面向对象的基本概念
1）对象（object）：即指现实世界中各种各样 的实体。它可以指具体的事物也可以指抽象的事物。 如：整数1、2、3、陈水扁、苹果、飞机、规则、法 律、法规、表单等等。每个对象皆有自己的内部状 态和运动规律，如陈水扁具有名字、身高、体重等 内部状态，具有吃饭、睡觉、打人、偷税、漏税等 运动规律。在面向对象概念中我们把对象的内部状 态称为属性、运动规律成为方法或事件。
第四章 GIS软件工程的分析方法
第一节 结构化分析方法 第二节 面向对象基础 第三节 Coad分析方法 第四节 OMT分析方法
第五节 面向对象的开发过程
第一节 结构化分析方法
一、概述 1、结构化方法是指根据某种原理，使用一定的 工具，按照特定步骤工作的软件开发方法。它遵 循的原理是自顶向下、逐步求精，使用的工具有 数据流图（DFD）、数据字典、判定表、判定树 和结构化语言等。 结构化方法是由结构化分析（structure analysis），结构化设计（structure design） 和结构化程序设计(structured programming) 组成，从分析、设计到实现采用的都是结构化思 想。
3. 面向对象分析方法的表示 面向对象的分析由对象、分类、继承性及基于消息的
通信构成。其中对象是一组属性和专有服务的封装，它是
问题空间中某种事物的一个抽象，同时也带有问题空间中 这种事物的若干实例。这些是从信息建模方法中演变而来
的， 再加上面向对象的封装性、继承性和层次结构。所以
面向对象的分析比信息建模方法更完整地实现了从问题空 间到系统模型的直接映射。
二、面向对象的方法
1、面向对象开发方法 目前，面向对象开发方法的研究已日趋成熟，国 际上已有不少面向对象产品出现。面向对象开发方法 有Coad方法、Booch方法和OMT方法等。 1）Booch方法 Booch最先描述了面向对象的软件开发方法的基 础问题，指出面向对象开发是一种根本不同于传统的 功能分解的设计方法。面向对象的软件分解更接近人 对客观事务的理解，而功能分解只通过问题空间的转 换来获得。
3、SA分析步骤
⑴建立当前系统的“具体模型”; 系统的“具体模型”就是现实环境的忠实写照，即将当前 系统用DFD 图描述出来。这样的表达与当前系统完全对应，因 此用户容易理解。 ⑵抽象出当前系统的逻辑模型;
分析系统的“具体模型”，抽象出其本质的因素，排除次 要因素，获得用DFD图描述的当前系统的“逻辑模型”。
2、发展历程
1）结构化程序设计
20世纪60年代末首先出现的是SP，由Dijkstra提出的，旨 在控制程序编制中的复杂性问题。
2）结构化设计
20世纪70年代中期L.L.Constantine和E.Yourdon提出和倡 导了结构化设计，在于控制系统体系结构一级的复杂性。
3）结构化分析
70年代末期，由Demarco等人提出SA方法。旨在减少分析活 动中的错误，产生系统的逻辑模型
3)类的结构
在客观世界中有若干类，这些类之间有一定的 结构关系。通常有两种主要的结构关系，即一般-具体结构关系，整体--部分结构关系。 ①一般——具体结构称为分类结构，也可以说是 “或”关系，或者是“is a”关系，如汽车和交通 工具。 ②整体——部分结构称为组装结构，它们之间的关 系是一种“与”关系，或者是“has a”关系，如汽 车和发动机。
(3)共享性 面向对象技术在不同级别上促进了共享： 同一类中的共享。同一类中的对象有着相同数据结构。这 些对象之间是结构、行为特征的共享关系。 在同一应用中共享。在同一应用的类层次结构中，存在继 承关系的各相似子类中，存在数据结构和行为的继承，使各相 似子类共享共同的结构和行为。使用继承来实现代码的共享， 这也是面向对象的主要优点之一。 在不同应用中共享。面向对象不仅允许在同一应用中共享 信息，而且为未来目标的可重用设计准备了条件。通过类库这 种机制和结构来实现不同应用中的信息共享。 （4）强调对象结构而不是程序结构 面向对象基数特别强调数据结构，而对程序结构的强调相 对少。
⑶建立目标系统的逻辑模型
分析目标系统与当前系统逻辑上的差别，从而进一步明确 目标系统“做什么”，建立目标系统的“逻辑模型”
⑷为了对目标系统作完整的描述，还需要考虑人机界面和其它 一些问题。
第二节 面向对象基础
一、概念
1、面向对象的基本思想 基本出发点就是尽可能按照人类认识世界的方法 和思维方式来分析和解决问题，客观世界是由许多 具体的事物或事件、抽象的概念及规则（对象）等 组成。面向对象的方法就是以对象作为最基本的元 素，它也是分析问题、解决问题的核心。
第三节 Coad分析方法
一、概述
1. 系统需求的变动因素和稳定因素
面向对象分析方法的策略基础是分析系统需求时遇到的变 动因素和稳定因素，把这两种因素区分后，比较容易对变动所 产生的影响进行鉴别、定界、追踪和估价。 2. 思维组织模式 系统分析本质上是一种思维过程，就是考虑问题的次序、 条理、层次等方面的模式，在传统的分析模式中从问题空间到 分析结果的映射是间接的，因为由分析方法所决定的思维模式 与人们所采用的思维模式有一定的距离。为了减少这些距离， 只好进行转换， 以利于分析结果的传递。
4)消息和方法
对象之间进行通信的结构叫做消息。在对象的操
作中，当一个消息发送给某个对象时，消息包含接
收对象去执行某种操作的信息。发送一条消息至少 要包括说明接受消息的对象名、发送给该对象的消 息名（即对象名、方法名）。一般还要对参数加以 说明，参数可以是认识该消息的对象所知道的变量
名，或者是所有对象都知道的全局变量名。
3）OMT方法
OMT方法是1991年由James Rumbaugh等5人提出 来的，其经典著作为“面向对象的建模与设计”。 该方法是一种新兴的面向对象的开发方法，开发工 作的基础是对真实世界的对象建模，然后围绕这些 对象使用分析模型来进行独立于语言的设计，面向 对象的建模和设计促进了对需求的理解，有利于开 发得更清晰、更容易维护的软件系统。该方法为大 多数应用领域的软件开发提供了一种实际的、高效 的保证，努力寻求一种问题求解的实际方法。
分解可以分层处理，先考虑问题最本质的方面， 忽略细节，形成问题的高层概念，然后再逐层添加 细节，即在分层过程中采用不同程度的“抽象”级 别，最高层的问题最抽象，而低层的较为具体。
2、描述工具
⑴ 分层的数据流图：描述系统的分解，即描述系 统由哪几部分组成，各部分之间有什么联系等。