1、第二章 結(jié)構(gòu)化方法學(xué)開發(fā)軟件要回答三個(gè)問題： Why to do? What to do? How to do? 可行性研究 需求分析 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化方法學(xué)的主要步驟： 問題的定義 可行性研究 結(jié)構(gòu)化分析 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 測(cè)試與維護(hù)12.1 問題定義 問題目標(biāo)和規(guī)模報(bào)告書 任務(wù)： 確定“軟件要解決的問題是什么？” 系統(tǒng)分析員應(yīng)該提出關(guān)于問題性質(zhì)、工程目標(biāo)和工程規(guī)模的書面報(bào)告，并且需要得到客戶對(duì)這份報(bào)告的確認(rèn)。 結(jié)果:2 回答“問題定義階段定義的問題是否可行？” 最短時(shí)間 最小代價(jià) 成本/效益分析 可行性分析 技術(shù)可行性 經(jīng)濟(jì)可行性 操作可行性 法律可行性2.2 可行性研究1

2、任務(wù) ：不是要解決問題，而是確定問題是否能做，是否值得去做。注意：3循環(huán)2.2 可行性研究 舊系統(tǒng)邏輯模型 新系統(tǒng)目標(biāo)和規(guī)模 邏輯模型描述工具 數(shù)據(jù)流圖 數(shù)據(jù)字典 用例圖 復(fù)查問題定義、規(guī)模和目標(biāo) 根據(jù)新系統(tǒng)模型 分析員誤解 用戶遺漏 重新定義問題 循環(huán)(定義，分析，求解) 從邏輯模型導(dǎo)出物理系統(tǒng)方案 不同角度 多個(gè)方案 分析各種可選方案 技術(shù)可行性 操作可行性 經(jīng)濟(jì)可行性 為可行方案制定初步進(jìn)度計(jì)劃 得出可行性研究結(jié)果 繼續(xù)開發(fā) 終止項(xiàng)目 推薦解決方案 成本/效益 為推薦方案確定開發(fā)計(jì)劃 進(jìn)度 開發(fā)人員 硬件設(shè)備 軟件工具 各階段成本估計(jì) 可行性研究報(bào)告 各步驟結(jié)果 推薦方案 開發(fā)計(jì)劃等 問

3、題定義階段的成果 系統(tǒng)規(guī)模和目標(biāo)報(bào)告書 復(fù)查任務(wù) 改正含糊、二義的描述 改正不正確的描述 核查系統(tǒng)限制和約束 分析現(xiàn)有系統(tǒng) 高層系統(tǒng)流程圖 確定系統(tǒng)功能 比較新舊系統(tǒng) 必須完成舊系統(tǒng)的基本功能 必須改正舊系統(tǒng)存在問題 必須增收入、減支出復(fù)查系統(tǒng)規(guī)模和目標(biāo)研究現(xiàn)有系統(tǒng)功能導(dǎo)出新系統(tǒng)模型重新定義問題導(dǎo)出和分析可選解決方案推薦行動(dòng)方針草擬開發(fā)計(jì)劃書寫文檔提交審查2 步驟 ：42.2 可行性研究3 結(jié)果： 可行性研究報(bào)告 軟件系統(tǒng)的目標(biāo)和規(guī)模 推薦方案 數(shù)據(jù)流圖表示的系統(tǒng)高層邏輯模型 系統(tǒng)成本和效益的估計(jì) 開發(fā)計(jì)劃52.3 結(jié)構(gòu)化的需求分析 需求分析是發(fā)現(xiàn)、求精、建模、規(guī)格說明和復(fù)審的過程，是軟件開發(fā)

4、者和用戶相互作用的過程。 任務(wù) ： 目標(biāo)系統(tǒng)必須做什么，不考慮怎么做 建立分析模型 編寫需求說明書 步驟 ： 發(fā)現(xiàn)：需求獲取 求精：需求提煉 通過建模表達(dá)規(guī)格說明：需求描述 復(fù)審：需求驗(yàn)證 綜合要求 ： 功能要求 性能要求 運(yùn)行要求 未來要求 數(shù)據(jù)要求 以ER圖表達(dá)數(shù)據(jù)模型以數(shù)據(jù)流圖表達(dá)功能模型以狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖表達(dá)行為模型以數(shù)據(jù)字典來組織系統(tǒng)元素6 基于“數(shù)據(jù)流(注重算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))”，面向用戶的 以“圖表工具”明確表達(dá)系統(tǒng)邏輯模型 以“自頂向下逐層分解”的方式進(jìn)行系統(tǒng)分析 資料統(tǒng)一，避免重復(fù)性，增強(qiáng)一致性 控制復(fù)雜性的基本手段 分解：將復(fù)雜的問題拆成若干小問題再分別解決的過程 抽象：先考慮問題最

5、本質(zhì)的屬性，暫時(shí)略去細(xì)節(jié)，再逐 層添加細(xì)節(jié)，直至達(dá)到必要的詳細(xì)程度 特點(diǎn)：2.3 結(jié)構(gòu)化的需求分析72.3 結(jié)構(gòu)化的需求分析 分析模型的構(gòu)成與結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 ：82.3 結(jié)構(gòu)化的需求分析 數(shù)據(jù)流圖 ： 用于建立功能模型，提供了功能建模機(jī)制也提供了信息流建模機(jī)制，是系統(tǒng)邏輯功能的圖形表示，沒有任何具體的物理元素，描繪了信息在軟件中流動(dòng)和被處理的情況。數(shù)據(jù)流圖的基本要點(diǎn)是描繪“做什么”而不考慮“怎樣做”。 數(shù)據(jù)流圖的基本符號(hào) ： 正方形(或立方體)：表示數(shù)據(jù)的源點(diǎn)或終點(diǎn)； 圓形(或圓角矩形)：代表變換數(shù)據(jù)的處理； 開口矩形(或兩條平行橫線)：代表數(shù)據(jù)存儲(chǔ)； 箭頭：表示數(shù)據(jù)流，即特定數(shù)據(jù)的流動(dòng)

6、方向。92.3 結(jié)構(gòu)化的需求分析設(shè)計(jì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)流圖的步驟 ： 自頂向下分層 步驟 提取數(shù)據(jù)流圖的四個(gè)基本成分 畫出高層數(shù)據(jù)流圖 逐層分解較高層數(shù)據(jù)流圖中的 處理，得到一套分層數(shù)據(jù)流圖10例1（P13）： 某工廠采購(gòu)部門每天要開出定貨清單，清單中包括訂購(gòu)部件的部件號(hào)、部件名、規(guī)格、說明、訂購(gòu)量、當(dāng)前價(jià)格、主要供應(yīng)商和輔助供應(yīng)商。 部件入庫(kù)或出庫(kù)稱為業(yè)務(wù)，通過倉(cāng)庫(kù)中的終端把業(yè)務(wù)報(bào)告給定貨系統(tǒng)。 當(dāng)某種部件的庫(kù)存量少于庫(kù)存量臨界值以下時(shí)，倉(cāng)庫(kù)管理員就應(yīng)該及時(shí)通知定貨系統(tǒng)開出定貨清單，交由采購(gòu)員采購(gòu)。提取數(shù)據(jù)流圖的四個(gè)成分2.3 結(jié)構(gòu)化的需求分析11畫出高層數(shù)據(jù)流圖細(xì)化基本系統(tǒng)模型，描繪主要功能2.3

7、結(jié)構(gòu)化的需求分析122.3 結(jié)構(gòu)化的需求分析分解關(guān)鍵處理，細(xì)化數(shù)據(jù)流圖 分解原則： 分解自然，概念合理 以分層方式對(duì)處理編號(hào) 父圖與子圖的平衡，分解前后的數(shù)據(jù)流必須一致 一個(gè)處理一般分解成個(gè)子處理 終止分解：分解可能涉及物理實(shí)現(xiàn)手段時(shí)13數(shù)據(jù)流圖例2： 學(xué)生使用就餐卡在食堂就餐時(shí)，先插入卡，在連接數(shù)據(jù)庫(kù)確認(rèn)卡的身份和金額的合法性之后，輸入本次就餐的金額，然后連接數(shù)據(jù)庫(kù)，扣除該數(shù)值，取回卡，完成本次消費(fèi)。2.3 結(jié)構(gòu)化的需求分析14卡號(hào)卡數(shù)據(jù)扣款成功標(biāo)志消費(fèi)金額卡合法性卡號(hào)卡就餐處理卡2.3 結(jié)構(gòu)化的需求分析15成功標(biāo)志卡數(shù)據(jù)扣款成功標(biāo)志金額消費(fèi)金額合法標(biāo)志卡合法性卡號(hào)不合法卡號(hào)卡卡扣除結(jié)果連接

8、數(shù)據(jù)庫(kù)確認(rèn)合法性消費(fèi)金額接收消費(fèi)金額扣款2.3 結(jié)構(gòu)化的需求分析162.3 結(jié)構(gòu)化的需求分析 數(shù)據(jù)字典 ： 關(guān)于數(shù)據(jù)的信息集合，DFD中所有元素定義的集合 內(nèi)容 數(shù)據(jù)元素：數(shù)據(jù)字典中不可再分的數(shù)據(jù)單位 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)流 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 外部項(xiàng) 處理（一般不用DD描述）17 數(shù)據(jù)字典舉例：2.3 結(jié)構(gòu)化的需求分析18 數(shù)據(jù)流圖中處理的邏輯表達(dá)方式 ： 用“小說明”來描述處理的邏輯加工 工具 結(jié)構(gòu)化自然語言(偽碼) 判定樹 判定表 介于自然語言和程序設(shè)計(jì)語言之間，在自然語言的 基礎(chǔ)上，加上有限的詞匯和語句而形成的語言 詞匯表：DFD中名詞（數(shù)據(jù)元素、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流） 執(zhí)行性動(dòng)詞 運(yùn)算符（算術(shù)、關(guān)系和邏

9、輯運(yùn)算符） 語句（祈使語句、判斷語句、循環(huán)語句及復(fù)合語句）例如，“接收庫(kù)存業(yè)務(wù)”的表達(dá) ：GET 庫(kù)存業(yè)務(wù) ；EDIT 庫(kù)存業(yè)務(wù) ；IF 庫(kù)存業(yè)務(wù)有錯(cuò) THEN 置庫(kù)存業(yè)務(wù)的錯(cuò)誤標(biāo)志 ELSE 去掉庫(kù)存業(yè)務(wù)的錯(cuò)誤標(biāo)志 表達(dá)嵌套的多層判斷的有效工具 舉例：某工廠的職工超產(chǎn)獎(jiǎng)勵(lì)政策獎(jiǎng)勵(lì)政策產(chǎn)品 X產(chǎn)品 Y1 N 25 2 N 元N 25 503 （N 25） 元1 N 50 1 N 元50 100 110 + 1.5 (N 100) 元 表達(dá)條件和操作之間相關(guān)關(guān)系的一種規(guī)范方法 舉例：處理“檢查訂購(gòu)單” 的邏輯描述 IF 金額超過500元且未過期 THEN 發(fā)出批準(zhǔn)單和提貨單； IF 金額超過50

10、0元且已過期 THEN 不發(fā)批準(zhǔn)單； IF 金額低于500元 THEN 不論是否過期發(fā)批準(zhǔn)單和提貨單，過期發(fā)出通知書2.3 結(jié)構(gòu)化的需求分析 三種工具比較 結(jié)構(gòu)化自然語言：可以表達(dá)各種語句 判定樹：適合表達(dá)判斷 特別是嵌套的多層判斷 判定表：適合表達(dá)判斷 特別是某個(gè)處理依賴于多個(gè)邏輯條件192.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 任務(wù) ： 構(gòu)建系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)(模塊組織、接口、數(shù)據(jù)庫(kù)等) 步驟 ： 概要設(shè)計(jì)：也稱為總體設(shè)計(jì)，確定軟件體系結(jié)構(gòu) 詳細(xì)設(shè)計(jì)：模塊內(nèi)部的具體設(shè)計(jì)設(shè)想供選擇的方案選取合理的方案推薦最佳方案功能分解設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)制定測(cè)試計(jì)劃書寫文檔審查和復(fù)審過程：20 基本思想：自頂向下的模塊化設(shè)計(jì)方法

11、 設(shè)計(jì)方法：面向數(shù)據(jù)流的方法 變換流 變換分析法 事務(wù)流 事務(wù)分析法 描述方式：軟件結(jié)構(gòu)圖 優(yōu)點(diǎn)： 模塊可以獨(dú)立地被理解、編程、調(diào)試、排錯(cuò)和修改 簡(jiǎn)化研制工作，縮短開發(fā)周期，減少人力 模塊相對(duì)獨(dú)立，提高系統(tǒng)可靠性2.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)21 信息流與軟件結(jié)構(gòu)的映射方法2.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)22 矩形框表示，內(nèi)部是模塊名 模塊名表達(dá)模塊功能，常用動(dòng)賓短語 可復(fù)用的模塊用雙縱邊矩形框表示如：2.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 精確表達(dá)系統(tǒng)模塊組織結(jié)構(gòu) 反映模塊間的相互聯(lián)系(層次關(guān)系、調(diào)用關(guān)系) 表示： 模塊 模塊間的調(diào)用關(guān)系 模塊間的信息傳遞 軟件結(jié)構(gòu)圖 ：簡(jiǎn)單調(diào)用 判斷調(diào)用 循環(huán)調(diào)用 數(shù)據(jù)信息 控制信息如 ：232.4

12、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 優(yōu)秀的軟件結(jié)構(gòu)： 具有層次性（腰鼓形） 最高層模塊只有一個(gè)，最下層模塊完成基本操作 沒有模塊“越層、同層調(diào)用”出現(xiàn) 頂層模塊高扇出，中層模塊低扇出，底層模塊高扇入242.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)原理：模塊化原理：模塊：?jiǎn)为?dú)命名的可以通過名字訪問的數(shù)據(jù)說明、 可執(zhí)行語句等程序?qū)ο蟮募稀ＤK的外部特征：輸入、輸出、功能模塊的內(nèi)部特征：內(nèi)部數(shù)據(jù)和程序代碼模塊化：把一個(gè)復(fù)雜的大型程序劃分成若干個(gè)模塊， 每個(gè)模塊完成一個(gè)子功能，把這些模塊匯 總起來組成一個(gè)整體，可以完成指定的功 能而滿足問題的要求。 252.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)原理：信息隱蔽：一個(gè)模塊內(nèi)所包含的信息（數(shù)據(jù)和代碼） 對(duì)于

13、不需要這些信息的模塊不能訪問3)模塊獨(dú)立性：軟件系統(tǒng)中的每個(gè)模塊只完成一個(gè)相對(duì) 獨(dú)立的子功能，且與其它模塊間的接口 簡(jiǎn)單262.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)定性度量?jī)?nèi)聚：一個(gè)模塊內(nèi)各組成元素間彼此聯(lián)系的緊密程度耦合：不同模塊之間相互聯(lián)系的緊密程度 影響因素：模塊間的聯(lián)系方式（調(diào)用方式） 模塊間的接口性質(zhì)（由信息性質(zhì)決定） 數(shù)據(jù)型、控制型、描述型標(biāo)志、混合型 接口上通過的數(shù)據(jù)量結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)：高內(nèi)聚、低耦合3) 模塊獨(dú)立性：272.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 模塊間的耦合程度： 無耦合 數(shù)據(jù)耦合 特征耦合 控制耦合 公共耦合 內(nèi)容耦合 設(shè)計(jì)原則：以數(shù)據(jù)耦合為主，特征耦合為輔，少用 控制耦合，限制公共耦合，杜絕內(nèi)容耦合無耦

14、合 ： 模塊完全獨(dú)立工作，與其它模塊無任何連接，耦合程度最低。低高數(shù)據(jù)耦合 ： 模塊間僅僅通過參數(shù)交換數(shù)據(jù)信息，是松散耦合，模塊間獨(dú)立性較強(qiáng)。特征耦合 ： 模塊間通過參數(shù)傳遞整個(gè)或部分?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但只需要部分?jǐn)?shù)據(jù)元素?？刂岂詈希?模塊間傳遞控制信息，修改模塊，將影響到控制模塊，降低模塊的獨(dú)立性。公共耦合： 模塊間使用了公共數(shù)據(jù)，如全程變量、共享通信區(qū)、內(nèi)存的公共覆蓋區(qū)等，降低系統(tǒng)的可讀性、可修改性和可靠性。內(nèi)容耦合，形式：（1）訪問其它模塊的內(nèi)部數(shù)據(jù)；（2）不通過正常入口進(jìn)入其它模塊內(nèi)部；（3）代碼重疊；（4）模塊有多個(gè)入口（多功能）282.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 模塊的內(nèi)聚性：29軟件設(shè)計(jì)原理 偶然內(nèi)

15、聚 邏輯內(nèi)聚 時(shí)間內(nèi)聚 過程內(nèi)聚 通信內(nèi)聚 順序內(nèi)聚 功能內(nèi)聚偶然內(nèi)聚存入打印結(jié)果引用同一個(gè)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)修改刪除產(chǎn)生同一個(gè)輸出通信內(nèi)聚構(gòu)造矩陣矩陣矩陣順序內(nèi)聚功能內(nèi)聚矩陣轉(zhuǎn)置輸出矩陣低高低內(nèi)聚中內(nèi)聚高內(nèi)聚 模塊的內(nèi)聚性：302.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)原則： 模塊分解的啟發(fā)式規(guī)則： 提高模塊獨(dú)立性 模塊規(guī)模適中 模塊的扇入、扇出適當(dāng) “腰鼓”形：頂層扇出大、中間扇出較小、底層扇入大 作用域保持在控制域中 作用域：受模塊內(nèi)一個(gè)判定影響的模塊的集合 控制域：模塊本身及其直接或間接下屬模塊的集合312.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)(a)作用域在控制域外topXYABCD(b)判定的層次太高topXYABDC(c)有一

16、個(gè)不必要的穿越topXYABCDtopXYABCD(d)作用域等于控制域322.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)策略： 將數(shù)據(jù)流圖映射為軟件結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)流圖類型 變換型：以變換為中心 由輸入、主處理、輸出三部分組成 事務(wù)型：以事務(wù)為中心 一個(gè)中心處理將其輸入數(shù)據(jù)流分離成一串 平行的輸出數(shù)據(jù)流332.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)圖類型 變換型 事務(wù)型342.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 變換分析策略構(gòu)造變換型結(jié)構(gòu)圖 步驟 找出邏輯輸入、主處理、邏輯輸出 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖的第一層和第二層 自頂向下設(shè)計(jì)下層模塊邏輯輸入邏輯輸出主處理主控352.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)362.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)372.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì) 事務(wù)分析策略構(gòu)造事務(wù)型結(jié)構(gòu)圖 步驟 識(shí)別事務(wù)中心處理和事務(wù)處理 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖的第一層和第二層 為每個(gè)事務(wù)處理設(shè)計(jì)下層操作模塊，可以共享 設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)模塊，也可以被操作模塊共享 混合型結(jié)構(gòu)圖 以變換分析為主，事務(wù)分析為輔 舉例：定貨系統(tǒng)382.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)39 對(duì)初始結(jié)構(gòu)圖的優(yōu)化 模塊獨(dú)立性 加強(qiáng)模塊內(nèi)部聯(lián)系 減少模塊之間的聯(lián)系 優(yōu)化原則：先使它工作，然后再使它快起來 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì) E-R圖轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的關(guān)系模式 規(guī)范化2.4 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)40問題定義