软件需求分析报告
一、引言
本项目——数字电路模拟游戏，是一款旨在为用户提供便捷、直观且高效的数字电路在线设计与模拟体验的应用程序。项目的核心理念是通过游戏化的方式降低数字电路学习与设计的门槛，特别是对于那些没有专业背景的学生和爱好者来说。数字电路模拟游戏不仅借鉴了Logisim等成熟软件的功能特性，还进一步简化了操作流程，减少了由于元件延迟导致的“逻辑冒险”等问题，使得用户可以专注于创造性的设计过程而非技术细节。
随着数字技术的发展，数字电路的设计与分析变得越来越重要，但传统的方法要么过于昂贵，要么过于复杂，难以普及。因此，本项目应运而生，致力于创建一个易于使用且功能强大的在线工具，帮助用户在学习数字电路的过程中克服障碍，激发兴趣，并最终达到掌握核心知识的目的。
该文档旨在详细描述数字电路模拟游戏的各项功能需求、非功能需求以及用户需求，为后续的设计、开发和测试工作提供指导和支持。通过本文档，项目团队将能够确保最终产品能够满足用户期望，并为他们提供卓越的用户体验。
二、用户需求
1．学习者需求：
易用性：学习者通常缺乏专业的背景知识，因此平台需要具备友好的用户界面和直观的操作流程，使得初学者能够快速上手。
即时反馈：提供实时的电路模拟结果，帮助学习者及时验证设计方案的有效性，并能够迅速发现并纠正错误。
2．教育者需求：
教学辅助工具：为教师提供一个强大的在线教学工具，帮助他们在课堂上进行演示，并布置相关的练习题目，增强学生的动手能力和理解能力。
定制化内容：允许教育者根据自己的教学大纲定制关卡和挑战，使之与课程内容相匹配，提升教学质量。
3．数字电路设计爱好者需求：
自由设计：允许用户在沙盒模式下自由设计和搭建电路，支持创新思维和个性化设计。
高级元件：随着用户技能的增长，平台应当提供更多的高级元件和复杂工具，满足专业人士的需求。
三、产品需求
（一）功能性需求
(1)基础逻辑门组件：
提供AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR、XNOR等基本逻辑门元件供 用户使用。
(2)元件放置与连接：
支持通过鼠标从元件库中选择元件，并将其放置在设计区域。
用户可以通过鼠标绘制导线来连接各个元件，形成电路。
(3)元件编辑与管理：
可以使用鼠标拖动或删除已经放置的元件。
当元件处于选中或拖动状态时，支持旋转元件，以适应不同的布局需求。
(4)模块化设计：
用户可以将复杂电路打包成模块，既能实现功能，又能隐藏内部结构。
(5)关卡系统：
游戏设置有关卡，玩家需根据关卡要求和提示，搭建出能通过测试样例 的电路。每个关卡中包含输入元件和输出元件，用于接收测试输入和检 测电路输出，这些元件可以移动但无法删除。关卡解锁顺序遵循拓扑序 列，一个关卡可能是多个关卡的前置条件，也可能有多个前置关卡。
(6)沙盒模式：
游戏提供沙盒模式，玩家可以在该模式下自由设计和搭建电路，不受任 务约束。
(7)元件解锁机制：
游戏不会一开始就提供所有基础元件，只有在玩家完成特定关卡并实现 了该元件的功能后，该元件才会解锁。
（二）非功能性需求
1．性能需求
响应时间：用户进行任何操作（如放置元件、连接导线等）后的响应时间应在合理范围内，通常不超过1秒，以确保操作流畅不卡顿。
负载能力：平台需要能够处理并发用户的访问，即便是在高峰时段，也要确保所有用户都可以顺利登录并使用平台。预计发布初期一周内用户量为300-500人。
2．可靠性和可用性需求
(1)可靠性需求：
系统稳定性：系统应具备高稳定性和可靠性，确保在用户长时间使用过程中不会出现意外崩溃或数据丢失的现象。即便是面对大量用户同时在线，也要保持系统的正常运行。
数据完整性：用户的设计数据和进度必须得到妥善保存，即使发生系统故障，也应该有恢复机制，确保用户不会失去重要的工作成果。
容错能力：平台需要具备一定的容错能力，当部分组件或服务出现问题时，不影响整体服务的正常运作。
安全性保障：用户信息（如账号、密码等）和电路设计数据需要得到加密保护，防止数据泄露或被非法访问。
(2)可用性需求：
易用性：用户界面应当直观且易于导航，即使是初次接触的用户也能迅速学会如何使用平台。
可访问性：平台需要支持多种浏览器和操作系统，确保不同设备的用户都能顺利访问并使用该平台。
帮助与支持：集成详细的帮助文档、常见问题解答（FAQ），以便用户在遇到问题时能够快速获取解决方案。
可恢复性：如果用户误操作导致设计失误，平台应提供撤销功能，允许用户撤回到之前的版本。
3．出错处理需求
用户误操作：比如错误地删除或修改电路元件，提供撤销/重做功能。
用户输入验证：系统需要对用户输入的数据进行有效性检查，确保输入符合预期格式和范围。例如，当用户尝试连接两个不兼容的电路元件时，系统应该阻止这种操作并给出明确的错误提示。
操作反馈：当用户执行某些操作，如放置元件或连线失败时，应立即给予反馈，告知用户失败的原因。例如，如果用户试图将一个元件放置在一个已占用的位置，则应显示错误信息。
恢复机制：如果用户意外关闭应用程序或遇到其他导致数据丢失的情况，软件应当具备自动保存功能，并允许用户恢复到最近的工作状态。
异常处理：对于不可预见的错误或异常情况，软件应该有适当的异常处理机制来捕获这些问题，并记录详细的错误日志，以便于调试和修复。
4．接口需求
元件管理接口：
① 需要支持元件的加载、显示、选择、旋转、放置和删除等功能。
② 元件应该能够响应用户的点击事件，允许用户对其进行操作。
③ 支持元件的锁定/解锁机制，例如，某些高级元件需要在完成特定任务 后才能解锁。
电路连接接口：
① 用户应能通过简单的点击或拖拽动作来连接电路元件。
② 应有即时反馈机制，告知用户电路是否正确连接。
关卡挑战接口：
① 支持不同难度级别的关卡设置，每个关卡都有特定的目标。
② 提供测试样例输入，用以检查用户构建的电路是否符合要求。
模块化设计接口：
① 用户应该能够创建子电路并将它们封装成模块。
② 模块应当可以被重复使用，减少重复工作。
沙盒模式接口：
① 提供一个开放环境，允许用户不受约束地设计电路。
② 在沙盒模式中，用户可以访问所有的元件而不受关卡进度的影响。
进度保存与恢复接口：
① 用户可以保存自己的设计进度，并在未来恢复到指定的状态。
② 云端同步功能可以让用户跨设备继续他们的设计工作。
5．约束
安全约束：确保用户数据的安全，包括设计的电路图和个人信息等敏感资料的加密存储。此外，还需要防止非法入侵和数据泄露的风险，这要求实施合适的安全措施如数据加密、安全协议HTTPS等。
国际化与本地化约束：如果计划将产品推向国际市场，则需要考虑语言和文化的适应性，即支持多语言界面，并考虑到不同地区的用户习惯。
法律与合规约束：软件开发过程中需要遵守相关的法律法规，比如版权法、隐私保护法等。特别是在处理用户数据时，必须符合GDPR等国际隐私保护标准。
成本约束：项目的预算限制也是一项重要的约束因素。所有的功能实现都应在预算范围内进行，并且需要考虑长期维护的成本。
6．逆向需求
减少干扰：确保用户界面干净清爽，避免使用弹窗广告或其他形式的干扰性内容，保持用户体验的一致性和专注性。
简化流程：优化工作流程，去除不必要的中间步骤，让用户能够快速上手并专注于创造性的电路设计。
隐私保护：严格遵守隐私政策，不收集不必要的个人信息，提供透明的隐私设置，让用户对自己的数据拥有完全的控制权。
7．将来可能提出的需求
离线模式
由于网络连接可能存在不稳定的情况，可以提供离线模式。在网络暂时不可用的情况下，用户仍然可以继续他们的电路设计工作。离线模式需要具备以下特点：
① 设计的所有改动都存储在本地设备上；
② 当网络恢复时，更改能够自动同步到云端；
③ 提供清晰的状态指示，让用户知道当前是在离线模式下工作；
④ 在离线状态下，用户仍然可以访问大部分功能，如元件放置、连线、保 存项目等。
团队协作
为了适应团队合作场景，支持多人同时在线编辑同一电路项目：
① 实时同步：允许多个用户在同一时间内查看和编辑相同的电路设计，任 何一方所做的改动都能立即反映给其他成员；
② 版本控制：记录每次修改的历史，允许用户随时回溯到之前的版本；
③ 用户权限管理：设置不同的权限级别，如编辑者、观察者等，以控制不 同用户可以执行的操作；
高级功能：引入更高级的模拟功能，如模拟真实电路的时序问题、电源管理等，以满足专业用户的进阶需求。