停車場管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)

摘要：通過停車管理系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)化分析和設(shè)計(jì)，可以展現(xiàn)其主要方法、系統(tǒng)特征、開發(fā)思路和流程，從而提升學(xué)習(xí)者軟件工程分析和設(shè)計(jì)的能力。

關(guān)鍵詞：軟件工程；傳統(tǒng)方法學(xué)；結(jié)構(gòu)化分析和設(shè)計(jì)；停車場管理系統(tǒng)

0 引言

軟件工程課程中有兩種常用的方法學(xué)，即傳統(tǒng)方法學(xué)和面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)。傳統(tǒng)方法學(xué)采用結(jié)構(gòu)化的思想進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)采用對象、類、繼承、通信這幾個(gè)主要概念對目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。目前面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)在軟件開發(fā)中占有更重要的地位。現(xiàn)實(shí)中有多種UML語言開發(fā)的工具軟件，這些工具軟件也體現(xiàn)了企業(yè)本身的軟件開發(fā)工程特征，如IBM Rational Suite(包含有Rational Rose UML建模工具)。Sparx Systems的Enterprise Architect(EA)、Sybase的PowerDesigner、楚凡科技的Trufun Plato等等。

傳統(tǒng)方法學(xué)現(xiàn)在雖然沒有得到全面和廣泛的應(yīng)用，但是結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想?yún)s無處不在，面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)中的行為構(gòu)造仍然需要結(jié)構(gòu)化的思想，某些更接近硬件的底層開發(fā)需要使用c語言甚至匯編語言，這也更適合采用傳統(tǒng)方法學(xué)。所以結(jié)構(gòu)化的分析設(shè)計(jì)仍然是軟件工程課程教學(xué)的一個(gè)主要內(nèi)容。

為了更形象地表達(dá)結(jié)構(gòu)化分析設(shè)計(jì)的方法，在此我們選擇了常見的且工作流程較為典型的停車場管理系統(tǒng)作為案例。

1 停車場管理系統(tǒng)的系統(tǒng)流程

停車場管理的入口和出口如圖1所示。

1.1系統(tǒng)運(yùn)行流程的描述

圖1的上邊為出口，下邊為入口。系統(tǒng)流程為：在入口處設(shè)在車道下的地感感應(yīng)系統(tǒng)能檢測到過往車輛，入口處主機(jī)集成的發(fā)卡機(jī)提示司機(jī)按鍵取卡，司機(jī)取臨時(shí)卡，同時(shí)完成讀卡過程，系統(tǒng)自動(dòng)記錄該卡信息。如果司機(jī)是預(yù)付費(fèi)卡用戶，則系統(tǒng)直接在入口主機(jī)完成讀卡操作。同時(shí)啟動(dòng)入口攝像機(jī)的截圖功能，截取一幅該車輛圖像，并依據(jù)相應(yīng)卡號，存入收費(fèi)管理處的計(jì)算機(jī)中。用戶取卡／讀卡后，道閘機(jī)起欄放行車輛，當(dāng)?shù)篱l機(jī)下面的地感感應(yīng)到車輛通過后道閘機(jī)自動(dòng)放下欄桿。

當(dāng)臨時(shí)卡用戶出停車場時(shí)，在出口主機(jī)的讀卡器上讀卡，攝像機(jī)對該用戶車輛截圖，同時(shí)軟件系統(tǒng)彈出臨時(shí)卡收費(fèi)窗口，上面顯示出該用戶進(jìn)出該車場時(shí)間、收費(fèi)金額、出入車場時(shí)的操作員以及進(jìn)出車場的照片對比。操作員應(yīng)依據(jù)以上信息對該用戶進(jìn)行收費(fèi)，記錄將自動(dòng)存入收費(fèi)管理處的計(jì)算機(jī)中。收費(fèi)員收費(fèi)后，按確認(rèn)鍵，出口道閘機(jī)欄桿升起放該車輛通行。當(dāng)?shù)篱l機(jī)下面的地感感應(yīng)到車輛通過后道閘機(jī)自動(dòng)放下欄桿。

當(dāng)預(yù)付費(fèi)卡車輛出停車場時(shí)，用戶把預(yù)付費(fèi)卡在出口處的讀卡器上讀卡，讀卡器將讀出的信息送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將處理結(jié)果告訴操作員，由操作員判斷該卡是否有效。若有效則點(diǎn)擊確定，由出口道閘機(jī)升起欄桿放行；若無效則點(diǎn)擊取消不允許放行。放行后，記錄自動(dòng)被保存到計(jì)算機(jī)中。

1.2系統(tǒng)流程圖的表達(dá)

入口處的系統(tǒng)流程如圖2所示。出口處的系統(tǒng)流程圖如圖3所示。

2 停車場管理系統(tǒng)的功能模型

在結(jié)構(gòu)化需求分析中，功能模型的主要內(nèi)容是數(shù)據(jù)流圖，數(shù)據(jù)流圖不僅表達(dá)了數(shù)據(jù)處理的流程，而且表達(dá)了系統(tǒng)的功能需求。數(shù)據(jù)流圖的依據(jù)是上面工作的結(jié)果，也就是系統(tǒng)流程圖。

圖4是頂層數(shù)據(jù)流圖。

圖5是停車場入口的數(shù)據(jù)流圖。

圖6是停車場出口的數(shù)據(jù)流圖。

在數(shù)據(jù)流圖中的單箭頭實(shí)線或者雙箭頭實(shí)線代表數(shù)據(jù)流，中空三角的線代表控制信號，圓形代表系統(tǒng)中需要完成的功能(力工／處理)。在圖5和圖6中，主要包括的功能有：入口主機(jī)／出口主機(jī)接收線圈感應(yīng)信號；讀取IC卡并傳輸卡信息到計(jì)算機(jī)；彈出IC卡并傳輸卡信息到計(jì)算機(jī)；啟動(dòng)拍照和保存照片；記錄車輛信息；查詢車輛信息；對比入場和出場的時(shí)間和照片；查詢收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)；修改收費(fèi)記錄；傳輸備份記錄數(shù)據(jù)；生成收費(fèi)單；打印收費(fèi)票據(jù)；計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)開啟道閘；感應(yīng)線圈驅(qū)動(dòng)道閘關(guān)閉。

其他系統(tǒng)功能，如操作人員的帳戶管理和權(quán)限管理，因?yàn)榻虒W(xué)中不是作為主要業(yè)務(wù)流程，因此忽略。數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲需要用數(shù)據(jù)字典做單獨(dú)定義，圖中的處理需要用IPO圖做單獨(dú)定義，實(shí)體之間的關(guān)系需要用實(shí)體關(guān)系圖表達(dá)，以方便進(jìn)一步細(xì)化數(shù)據(jù)存儲的結(jié)構(gòu)并評估數(shù)據(jù)庫的規(guī)模。但為了不干擾整體分析的思路，本案例省略。

3 結(jié)構(gòu)化概要設(shè)計(jì)

對上述數(shù)據(jù)流圖確定變換中心或者事務(wù)中心，并劃分邊界，系統(tǒng)中的入口主機(jī)和出口主機(jī)是重要的事務(wù)中心，計(jì)算機(jī)的處理是另一個(gè)重要的變換中心，從而導(dǎo)出系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)圖。

圖7是頂層和一層的管理控制模塊結(jié)構(gòu)。

圖8是入口處理部分模塊結(jié)構(gòu)。

圖9是出口處理部分模塊結(jié)構(gòu)。

在數(shù)據(jù)流圖中劃分邊界并轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)圖的方式見仁見智，沒有絕對的標(biāo)準(zhǔn)，看哪種方式更優(yōu)化，控制結(jié)構(gòu)更清晰。一般的方法是按輸入、處理、輸出分為三大控制結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行細(xì)化。本案例按入口處理和出口處理分為二大控制結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行細(xì)化。在此的模塊結(jié)構(gòu)圖中含有控制流和數(shù)據(jù)流的表達(dá)，但是數(shù)據(jù)存儲的操作在此并沒有被表達(dá)出來，因?yàn)檫@應(yīng)該屬于計(jì)算機(jī)處理下級的模塊功能，應(yīng)該在模塊IPO定義中表達(dá)。

4 結(jié)束語

通過對停車場管理系統(tǒng)的工作流程的分析，可以得到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖，這是系統(tǒng)主要的邏輯模型，也是系統(tǒng)的功能模型。在數(shù)據(jù)流圖中進(jìn)行變換分析和事務(wù)分析，把數(shù)據(jù)流圖映射成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，就得到了系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在這里既包括軟件的構(gòu)成也包括硬件構(gòu)成。按照常用的軟件生命周期理論，概要設(shè)計(jì)完成后，就可以劃分模塊的實(shí)現(xiàn)任務(wù)并進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，然后是編碼和單元測試、集成測試、確認(rèn)測試、使用和維護(hù)等各階段的任務(wù)。

結(jié)構(gòu)化分析和設(shè)計(jì)的軟件工程方法仍然是教學(xué)中的重要內(nèi)容。停車場管理系統(tǒng)是常見的、具有典型操作流程的軟硬件管理系統(tǒng)，通過對停車場管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化分析和設(shè)計(jì)，能身臨其境地體驗(yàn)到結(jié)構(gòu)化分析和設(shè)計(jì)的主要方法、特征、思路和流程，可以進(jìn)一步提升軟件工程分析和設(shè)計(jì)的能力和素質(zhì)。

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