1、2020/7/28,1,概述(P66),需求分析解決系統(tǒng)“做什么”的問(wèn)題，軟件設(shè)計(jì)解決系統(tǒng)“怎么做”的問(wèn)題，分為總體設(shè)計(jì)(概要設(shè)計(jì))和詳細(xì)設(shè)計(jì).軟件設(shè)計(jì)是把軟件需求變換成為軟件的具體解決方案.,2020/7/28,2,剩下的階段, 總體設(shè)計(jì) 詳細(xì)設(shè)計(jì) 編碼 調(diào)試 維護(hù),2020/7/28,3,軟件設(shè)計(jì)分為兩個(gè)階段：,(1)總體設(shè)計(jì)(概要設(shè)計(jì)) 確定軟件的結(jié)構(gòu)以及各組成成分 (子系統(tǒng)或模塊)之間的相互關(guān)系。 (2)詳細(xì)設(shè)計(jì) 確定模塊內(nèi)部的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生描述各模塊程序過(guò)程的詳細(xì)文檔。,2020/7/28,4,總體設(shè)計(jì)的任務(wù),將系統(tǒng)劃分成模塊 決定每個(gè)模塊的功能 決定模塊的調(diào)用關(guān)系 決定模塊的

2、界面，即模塊間傳遞的數(shù)據(jù),2020/7/28,5,軟件總體設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（P67）, 模塊 模塊就是程序?qū)ο蟮挠忻值募匣蛘哒f(shuō)是一系列過(guò)程的總稱. 軟件結(jié)構(gòu) 軟件的結(jié)構(gòu)就是軟件內(nèi)部各模塊之間的關(guān)系表示. 總體設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)是軟件總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì). 詳細(xì)設(shè)計(jì) 詳細(xì)設(shè)計(jì)是軟件模塊內(nèi)部的過(guò)程設(shè)計(jì).,2020/7/28,6,控制結(jié)構(gòu)(程序結(jié)構(gòu)),控制結(jié)構(gòu)是軟件模塊間 關(guān)系的表示,2020/7/28,7,控制結(jié)構(gòu)圖示(P68),2020/7/28,8,控制結(jié)構(gòu)的層次規(guī)則,只有一個(gè)頂層(0層)模塊 0層外任一模塊都會(huì)在它的鄰層存在一模塊與它有關(guān) 同層模塊間不發(fā)生聯(lián)系,2020/7/28,9,軟件結(jié)構(gòu)度量術(shù)語(yǔ),深

3、 度,寬度,扇出,扇入,(模塊的 層數(shù)),(同一層最大模塊數(shù)),(一個(gè)模塊 直接調(diào)用 的模塊數(shù)),(調(diào)用一個(gè)給定模 塊的模塊個(gè)數(shù)),2020/7/28,10,結(jié)構(gòu)圖(SC Structure Chart),結(jié)構(gòu)圖主要成分（page 69） 模塊用方框表示，方框中寫(xiě)有模塊的名字，一個(gè)模塊的名字應(yīng)適當(dāng)?shù)胤从尺@個(gè)模塊的功能，這就在某種程度上反映了塊內(nèi)聯(lián)系； 調(diào)用從一個(gè)模塊指向另一個(gè)模塊的箭頭表示前一模塊中含有對(duì)后一模塊的調(diào)用； 數(shù)據(jù)調(diào)用箭頭旁邊的小箭頭表示調(diào)用時(shí)從一個(gè)模塊傳入送給另一個(gè)模塊的數(shù)據(jù)，小箭頭也指出了傳送的方向。,2020/7/28,11,結(jié)構(gòu)圖(SC Structure Chart),S

4、D方法在概要設(shè)計(jì)中的主要表達(dá)工具 約定：,2020/7/28,12,SC中的四種模塊,2020/7/28,13,SC中的選擇調(diào)用,A,C,B,D,A根據(jù)內(nèi) 部判斷決定是否調(diào)用B,A按另一判 定結(jié)果選擇調(diào)用C或D,2020/7/28,14,SC中的循環(huán)調(diào)用,A,B,C,A根據(jù)內(nèi)在的循環(huán)重 復(fù)調(diào)用B、C等模塊,2020/7/28,15,結(jié)構(gòu)圖(SC)舉例,醫(yī)院管理系統(tǒng),門(mén)診 管理,藥房 管理,藥庫(kù) 管理,病房 管理,財(cái)務(wù) 管理,處,方,掛號(hào) 處理,掛,號(hào),費(fèi),總,計(jì),掛 號(hào) 單,掛 號(hào) 費(fèi) 總 計(jì),出庫(kù) 處理,進(jìn)藥 管理,病歷 管理,處方 管理,常規(guī) 處理,2020/7/28,16,結(jié)構(gòu)圖的優(yōu)點(diǎn),

5、結(jié)構(gòu)圖具有很高的可讀性，容易使人理解，也容易和用戶討論 結(jié)構(gòu)圖是自頂向下逐層擴(kuò)展，能夠表達(dá)總體一級(jí)的軟件結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)圖既有嚴(yán)密性，又有靈活性 結(jié)構(gòu)圖易于維護(hù)和修改,2020/7/28,17,模塊,模塊是具有一定功能的可以用名詞調(diào)用的程序語(yǔ)句集合，如： 獨(dú)立的匯編程序 COBOL的段和節(jié) Pascal過(guò)程 FORTRAN的子程序 匯編的宏,2020/7/28,18,模塊化(Modularity),模塊化是好的軟件設(shè)計(jì)的一個(gè)基本準(zhǔn)則 高層模塊 從整體上把握 問(wèn)題,隱蔽細(xì)節(jié) 復(fù)雜問(wèn)題 較小問(wèn)題 分解 可減小解題所需的總的工作,分解,2020/7/28,19,例:將問(wèn)題(P1+P2)分解為P1,P2,設(shè)

6、函數(shù)C(x)定義問(wèn)題 x 的復(fù)雜程度 函數(shù)E(x)確定解決問(wèn)題 x 需要的工作量 對(duì)問(wèn)題P1和P2，如： C(P1) C(P2) 顯然： E(P1) E(P2) 有規(guī)律：C(P1+P2) C(P1)+C(P2) E(P1+P2) E(P1)+E(P2) 各個(gè)擊破理論,2020/7/28,20,模塊度,成本或工作量,模塊數(shù)量,軟件總成本,集成成本,成本/模塊,M,最小成本區(qū)域,2020/7/28,21,模塊的特征（P72）, 抽象 抽象是抽出事物的本質(zhì)特性而暫時(shí)不考慮他們的細(xì)節(jié). 信息隱蔽 模塊所包含的信息，不允許其它不需要這些信息的模塊訪問(wèn)，獨(dú)立的模塊間僅僅交換為完成系統(tǒng)功能而必須交換的信息。

7、,2020/7/28,22,模塊獨(dú)立性度量（P73）, 模塊獨(dú)立的概念 模塊獨(dú)立是指該模塊能完成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的特定子功能,并且與其他模塊之間的接口很簡(jiǎn)單.模塊獨(dú)立是軟件設(shè)計(jì)模塊化、抽象和信息隱蔽的直接結(jié)果. 獨(dú)立的優(yōu)勢(shì) 1.具有獨(dú)立模塊的軟件比較容易開(kāi)發(fā),接口簡(jiǎn)化，有利于團(tuán)隊(duì)合作. 2.獨(dú)立的模塊比較容易測(cè)試和維護(hù).,2020/7/28,23,衡量獨(dú)立性標(biāo)準(zhǔn)（P73）, 聚合 聚合是衡量一個(gè)模塊內(nèi)部各個(gè)元素之間的彼此結(jié)合的緊密程度. 耦合 耦合是衡量不同模塊之間相互依賴的緊密程度.,2020/7/28,24,獨(dú)立性理想目標(biāo),理想目標(biāo): 低耦合、高聚合,2020/7/28,25,塊內(nèi)聯(lián)系(聚合)

8、,偶然聚合 邏輯聚合 時(shí)間聚合 通信聚合 順序聚合 功能聚合,2020/7/28,26,偶然聚合(巧合聚合),P,Q,S,T,MOVE A TO B READ CARD FILE MOVE C TO D,模塊T中的三個(gè)語(yǔ)句沒(méi)有任何聯(lián)系 缺點(diǎn)：可理解性差， 可修改性差,例:,2020/7/28,27,邏輯聚合,把幾種相關(guān)功能（邏輯上相似的功能）組合在一模塊內(nèi)，每次調(diào)用由傳給模塊的參數(shù)確定執(zhí)行哪種功能。,2020/7/28,28,邏輯聚合模塊,2020/7/28,29,時(shí)間聚合(經(jīng)典聚合),模塊完成的功能必須在同一時(shí)間 內(nèi)執(zhí)行，這些功能只因時(shí)間因素 關(guān)聯(lián)在一起。 例如:初始化系統(tǒng)模塊、 系統(tǒng)結(jié)束模

9、塊、 緊急故障處理模塊等均是時(shí)間性聚合 模塊.,2020/7/28,30,通信聚合,一個(gè)模塊內(nèi)各個(gè)組成部分的處理動(dòng)作都使用相同的輸入數(shù)據(jù)或產(chǎn)生相同的輸出數(shù)據(jù).,2020/7/28,31,通信聚合模塊例,2020/7/28,32,順序聚合,模塊內(nèi)各處理成分相關(guān)， 且必須以特定次序執(zhí)行,2020/7/28,33,順序聚合模塊,2020/7/28,34,功能聚合,模塊僅包括為完成某個(gè)功能所必須的所有成分。 模塊所有成分共同完成一個(gè)功 能，缺一不可 聚合性最強(qiáng),2020/7/28,35,模塊間聯(lián)系(耦合)(P73),非直接耦合 數(shù)據(jù)耦合 特征耦合 控制耦合 公共耦合 內(nèi)容耦合,2020/7/28,36

10、,非直接耦合,兩個(gè)模塊沒(méi)有直接關(guān)系(模塊1和模塊2)，模塊獨(dú)立性最強(qiáng)。,37,數(shù)據(jù)耦合,一模塊調(diào)用另一模塊時(shí)，被調(diào)用模塊的輸入、輸出都是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)(若干參數(shù))。 屬松散耦合。,38,數(shù)據(jù)耦合舉例,39,特征耦合,兩個(gè)模塊與同一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（包括若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)）有關(guān)。,40,控制耦合,一模塊向下屬模塊傳遞的信息 (開(kāi)關(guān)量、標(biāo)志等控制被調(diào)用模塊決策的變量) 控制了被調(diào)用模塊的內(nèi)部邏輯。,41,控制耦合舉例,42,控制耦合增加了理解和編程的復(fù)雜性，調(diào)用模塊必須知道被調(diào)模塊的內(nèi)部邏輯，增加了相互依賴 (1)將被調(diào)用模塊內(nèi)的判定上移到調(diào)用模塊中進(jìn)行 (2)被調(diào)用模塊分解成若干單一功能模塊,去除模塊間控制耦合

11、的方法,43,改控制耦合為數(shù)據(jù)耦合舉例,44,公共耦合(公共數(shù)據(jù)區(qū)耦合),一組模塊引用同一個(gè)公用數(shù)據(jù)區(qū)(也稱全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)、公共數(shù)據(jù)環(huán)境)。 公共數(shù)據(jù)區(qū)指： 全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 共享通訊區(qū) 內(nèi)存公共覆蓋區(qū)等,45,公共耦合舉例,46,(1)軟件可理解性降低 (2)診斷錯(cuò)誤困難 (3)軟件可維護(hù)性差， (4)軟件可靠性差 (公共數(shù)據(jù)區(qū)及全程變量無(wú)保護(hù)措施) 慎用公共數(shù)據(jù)區(qū)和全程變量!,公共耦合存在的問(wèn)題,47,內(nèi)容耦合,一模塊直接訪問(wèn) 另一模塊的內(nèi)部 信息 (程序代碼 或數(shù)據(jù)）,最不好的耦合形式 !,A,B,A,B,模塊代碼重疊,Entry1 Entry1 ,多入口模塊,2020/7/28,48,無(wú)耦合沒(méi)

12、有依賴關(guān)系,松散耦合有 少量依賴關(guān)系,緊密耦合有 很多依賴關(guān)系,圖形表示耦合關(guān)系,2020/7/28,49,耦合強(qiáng)度依賴的因素：,一模塊對(duì)另一模塊的引用 一模塊向另一模塊傳遞的數(shù)據(jù)量 一模塊施加到另一模塊的控制的數(shù)量 模塊間接口的復(fù)雜程度,2020/7/28,50,模塊間耦合的類型,低 無(wú)直接耦合 耦 數(shù)據(jù)耦合 合 標(biāo)記耦合 性 控制耦合 外部耦合 公共耦合 高 內(nèi)容耦合,模 塊 獨(dú) 立 性,弱,(低耦合),強(qiáng),(中耦合),(較強(qiáng)耦合),(強(qiáng)耦合),2020/7/28,51,耦合、聚合與模塊獨(dú)立性關(guān)系,耦合與聚合都是模塊獨(dú)立性的定性標(biāo)準(zhǔn)，都反映模塊獨(dú)立性的良好程度。但耦合是直接的主導(dǎo)因素，聚合

13、則輔助耦合共同對(duì)模塊獨(dú)立性進(jìn)行衡量。,2020/7/28,52,改進(jìn)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則 (軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的啟發(fā)式規(guī)則),(1)評(píng)價(jià)軟件初始結(jié)構(gòu),通過(guò)模塊的分解與合并減少模塊之間的耦合度,增加聚合度 (2)模塊功能的完善化 (3)將模塊的作用限制在模塊的控制范圍內(nèi) (4)深度、寬度、扇出和扇入適中 (5)模塊大小適中 (6)降低模塊接口的復(fù)雜性 (7)模塊功能可預(yù)測(cè) (8)避免模塊的病態(tài)連接，力爭(zhēng)單入口，單出口,2020/7/28,53,(1)模塊分解、合并，消除重復(fù)功能,2020/7/28,54,(2) 模塊功能的完善化,完整的模塊應(yīng)包括三部分： (1)執(zhí)行規(guī)定功能部分 (2)出錯(cuò)處理部分

14、(3)需返回給調(diào)用者數(shù)據(jù)時(shí)， 返回是否正確結(jié)束標(biāo)志。,2020/7/28,55,(3)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的作用范圍和控制范圍,系統(tǒng)中某一層上模塊中的判定或者條件語(yǔ)句（例如If語(yǔ)句）在系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生多種后果，根據(jù)該判定的結(jié)果去執(zhí)行或不執(zhí)行其他層的某個(gè)模塊。 該模塊就是“條件依賴”于某個(gè)判定 判定的“作用范圍”是指包含“條件依賴”于該判定的處理的全部模塊 一個(gè)模塊的“控制范圍”是指模塊本身和它的全體子模塊,2020/7/28,56,將模塊的作用限制 在模塊的控制范圍內(nèi),2020/7/28,57,作用范圍和控制范圍,作用范圍應(yīng)該是這個(gè)判定所在模塊的控制范圍的一個(gè)子集 但是實(shí)際上，在系統(tǒng)中控制范圍和作用范圍的關(guān)系

15、常常并非如此。,作用范圍和控制范圍,Top,A,Y,B,B1,X,作用范圍,Top,A,B,B1,B2,X,Top,Y,A,B,X,A,Y,B,B1,B2,X,判定,圖1.作用范圍在控制范圍之外 圖2.作用范圍在控制范圍之內(nèi)，但判定位置太高 圖3.作用范圍在控制范圍之內(nèi)，正確實(shí)現(xiàn) 圖4.理想的作用范圍和控制范圍,2020/7/28,59,(4) 減少高扇出爭(zhēng)取高扇入,2020/7/28,60,增加中間層降低扇出,2020/7/28,61,(5) 模塊大小適中,模塊過(guò)大：可理解程度下降 模塊過(guò)?。洪_(kāi)銷大于有效操作 系統(tǒng)接口復(fù)雜,2020/7/28,62,(6)降低模塊接口的復(fù)雜性,接口傳遞信息應(yīng)

16、簡(jiǎn)單且和模塊功能一致。,2020/7/28,63,(7) 模塊功能可預(yù)測(cè),模塊看成黑盒子，相同輸入產(chǎn)生相同輸出，其功能為可預(yù)測(cè)的。 模塊帶有內(nèi)部狀態(tài)其功能可能是不可預(yù)測(cè)的。難理解、難測(cè)試、難維護(hù)。,2020/7/28,64,防止模塊功能過(guò)分局限,功能單一的模塊具有高內(nèi)聚。 但如任意限制局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的 大小，過(guò)分限制控制流中可做的選 擇或外部接口的模式，模塊功能就 過(guò)分局限，使用范圍過(guò)分狹窄，缺 乏靈活性和可擴(kuò)充性。,2020/7/28,65,(8)避免模塊的病態(tài)連接，力爭(zhēng)單入口，單出口,防止指向模塊中間的分支或引用 （針對(duì)內(nèi)容耦合）,2020/7/28,66,結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計(jì),2020/7/28

17、,67,面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法,SD以數(shù)據(jù)流圖為基礎(chǔ)，它定義了把數(shù)據(jù)流圖（DFD）變換成軟件結(jié)構(gòu)的不同映射方法,2020/7/28,68,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征可歸納為兩種典型形式,因?yàn)閿?shù)據(jù)流圖可分為兩種類型： 變換型數(shù)據(jù)流 事務(wù)型數(shù)據(jù)流 所以結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計(jì)分為兩種類型： 變換型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(主要) 事務(wù)型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(次要),2020/7/28,69,數(shù)據(jù)流圖 基本模型（DFD）,變換型 數(shù)據(jù)流 結(jié)構(gòu),事務(wù)型 數(shù)據(jù)流 結(jié)構(gòu),傳入,變換,傳出,中心 變換,傳入 部分,傳出 部分,事務(wù) 分析,事務(wù) 中心,動(dòng)作 1,動(dòng)作 2,動(dòng)作 3,接受,接受 部分,2020/7/28,70,變換型數(shù)據(jù)流圖舉例,2020/7/28

18、,71,事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖舉例,2020/7/28,72,大型系統(tǒng)DFD中,變換型和事務(wù)型結(jié)構(gòu)往往共存:,中心 變換,輸入,輸出,變換型 結(jié)構(gòu) 軟件設(shè)計(jì),事務(wù) 中心,接受 路徑,動(dòng) 作 路 徑,事務(wù)型 結(jié)構(gòu) 軟件設(shè)計(jì),由輸入、中心變換和輸出三部分組成,具有在多種事務(wù)中選擇執(zhí)行某類事物的能力,結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計(jì) 基本模型 特征,2020/7/28,74,面向數(shù)據(jù)流圖設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)步驟,(1)精化DFD (2)確定DFD類型 (3)把DFD映射到系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì) 出模塊結(jié)構(gòu)的上層 (4)基于DFD逐步分解高層模塊，設(shè)計(jì) 出下層模塊 (5)根據(jù)模塊獨(dú)立性原理，精化模 塊結(jié)構(gòu) (6)模塊接口描述,面向數(shù)據(jù)流

19、圖方法的設(shè)計(jì)過(guò)程,2020/7/28,76,SD方法的兩種映射過(guò)渡方法,2020/7/28,77,初始的SC,2020/7/28,78,(1) 變換分析設(shè)計(jì)方法,步驟： (1)區(qū)分傳入、變換中心、 傳出部分，在 DFD 上 標(biāo)明分界線,2020/7/28,80,變換分析設(shè)計(jì)方法,步驟： (2)第一級(jí)分解(建立初始SC框架) 設(shè)計(jì)頂層和第一層模塊,2020/7/28,82,第一級(jí)分解后的SC,2020/7/28,83,變換分析設(shè)計(jì)方法,步驟: (3)第二級(jí)分解(分解SC各分支) 自頂向下分解，設(shè)計(jì)出每個(gè)分支的中、下層模塊,2020/7/28,84,傳入分支的分解(1),2020/7/28,85,

20、傳入分支的分解(2),2020/7/28,86,傳出分支的分解,2020/7/28,87,中心加工分支的分解,2020/7/28,88,(2) 事務(wù)分析設(shè)計(jì)方法,任何情況下都可使用變換分析方法設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)，但如數(shù)據(jù)流具有明顯的事務(wù)特點(diǎn)時(shí) (有一個(gè)明顯的事務(wù)中心),以采用事務(wù)分析方法為宜。,2020/7/28,89,事務(wù)分析設(shè)計(jì)方法,步驟： (1)在DFD上確定事務(wù)中心、接收部 分和發(fā)送部分。 (2)畫(huà)出SC框架，把DFD上的三部分 分別映射為事務(wù)控制模塊、接收 模塊和動(dòng)作發(fā)送模塊。 (3)分解細(xì)化接收分支和發(fā)送分支， 完成初始SC。,用戶命令交互子系統(tǒng),讀用戶 命令,密碼命令,密碼,顯示信息,

21、系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù),用戶 命令,讀系統(tǒng) 數(shù)據(jù),配置信息,顯示信息 和狀態(tài),命令 分析處理,讀 密碼,命令類型,開(kāi)/關(guān) 命令,建立配 置文件,原配置 數(shù)據(jù),激活/非活動(dòng)系統(tǒng),與文件中 密碼比較,格式化 配置數(shù)據(jù),配置命令,檢驗(yàn)信 息過(guò)程,重試信息,四位數(shù)字,檢驗(yàn)信息,檢驗(yàn)信息,A/D信息,格式化配置 數(shù)據(jù),格式化 配置數(shù)據(jù),2020/7/28,91,初始的SC,2020/7/28,92,事務(wù)分析的映射方法,2020/7/28,93,用戶命令交互子系統(tǒng)初始的SC,用戶命令交互子系統(tǒng),讀用戶 命令,密碼命令,密碼,顯示信息,系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù),用戶 命令,讀系統(tǒng) 數(shù)據(jù),配置信息,顯示信息 和狀態(tài),命令 分析處理,讀 密碼,命令類型,開(kāi)/關(guān) 命令,建立配 置文件,原配置 數(shù)據(jù),激活/非活動(dòng)系統(tǒng),與文件中 密碼比較,格式化 配置數(shù)據(jù),配置命令,檢驗(yàn)信 息過(guò)程,重試信息,四位數(shù)字,檢驗(yàn)信息,檢驗(yàn)信息,A/D信息,格式化配置 數(shù)據(jù),格式化 配置數(shù)據(jù),2020/7/28,95,用戶命令交互子系統(tǒng)的SC,用戶執(zhí)行模塊,讀用