《軟件設(shè)計(jì)方法》PPT課件

第四章軟件設(shè)計(jì)方法,計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院2004年9月,現(xiàn)代軟件工程,授課教師：李德生答疑時(shí)間：周三下午答疑地點(diǎn)：計(jì)算機(jī)應(yīng)用教研室E_mail:Lids_cs,4.4概要設(shè)計(jì)(總體設(shè)計(jì)),概要設(shè)計(jì)確定：軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)各模塊功能及模塊間聯(lián)系(接口)表示軟件結(jié)構(gòu)的圖形工具結(jié)構(gòu)圖層次圖和HIPO圖（HC+IPO圖）,概要設(shè)計(jì)的任務(wù)與步驟,概要設(shè)計(jì)的過(guò)程:(1)設(shè)想可能的方案(2)選取合理的方案(3)推薦最佳方案(4)功能分解(5)設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)(6)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)(7)制定測(cè)試計(jì)劃(8)編寫文檔(9)審查與復(fù)審,4.4.1結(jié)構(gòu)圖(SCStructureChart),SD方法在概要設(shè)計(jì)中的主要表達(dá)工具約定：,編輯學(xué)生記錄,讀學(xué)生記錄,學(xué)生數(shù)據(jù),無(wú)此學(xué)生,學(xué)號(hào),不加區(qū)分的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)信息,控制信息,SC中的四種模塊,傳入模塊,(a),(b),A,A,傳出模塊,B,B,變換模塊,(c),C,D,協(xié)調(diào)模塊,E,(d),E,F,F,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,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,結(jié)構(gòu)圖(SC)舉例,醫(yī)院管理系統(tǒng),門診管理,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,酒店管理信息系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖,HMIS,收銀管理子系統(tǒng),收銀管理子系統(tǒng),收銀管理子系統(tǒng),客人登記,預(yù)定登記,客房處理,歷史記錄,客房查詢,預(yù)定查詢,餐桌安排,菜單作業(yè),營(yíng)業(yè)結(jié)帳,匯總打印,各類查詢,初始設(shè)置,客帳處理,退房處理,夜審處理,客帳查詢,報(bào)表打印,大型零售商場(chǎng)管理信息系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖,TMMIS,系統(tǒng)維護(hù),POS系統(tǒng),零售實(shí)時(shí)系統(tǒng),商品進(jìn)貨管理,商品批發(fā)管理,商品庫(kù)存管理,商品及商品帳管理,顧客管理,連鎖店管理,財(cái)務(wù)管理,人事工資管理,計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理,經(jīng)理查詢,4.4.2面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法(結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法SD),1.面向數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)方法的基本概念SD以數(shù)據(jù)流圖為基礎(chǔ)，它定義了把DFD變換成軟件結(jié)構(gòu)的不同映射方法,映射,DFD(問(wèn)題結(jié)構(gòu)),軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(程序結(jié)構(gòu)),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特征可歸納為兩種典型形式：,變換型結(jié)構(gòu)事務(wù)型結(jié)構(gòu)數(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,變換中心,輸入,輸出,變換型結(jié)構(gòu),事務(wù)中心,接受路徑,動(dòng)作路徑,基本模型特征,事務(wù)型結(jié)構(gòu),由輸入、變換中心和輸出三部分組成,具有在多種事務(wù)中選擇執(zhí)行某類事物的能力,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,變換中心,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,變換型數(shù)據(jù)流舉例,輸入信息,物理輸入,格式檢查,處理,顯示,正確信息,結(jié)果,物理輸出,數(shù)據(jù),變換中心,邏輯輸入,邏輯輸出,傳入部分,傳出部分,特點(diǎn)：具有明確的傳入、變換(或稱主加工)和傳出界面的DFD,變換流示意圖,信息,時(shí)間,信息流,輸入流,輸出流,交換流,外部表示,內(nèi)部表示,事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖舉例,I,M,L,N,O,A,B,C,D,F,E,G,H,大型系統(tǒng)DFD中,變換型和事務(wù)型結(jié)構(gòu)往往共存:,T,事務(wù)中心,傳入,變換,傳出,2.面向數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)方法的設(shè)計(jì)步驟,(1)精化DFD(2)確定DFD類型及邊界(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)流方法的設(shè)計(jì)過(guò)程,精化數(shù)據(jù)流圖,區(qū)分事務(wù)中心和數(shù)據(jù)接收路徑,映射成變換結(jié)構(gòu),流類型,區(qū)分輸入和輸出分支,映射成事務(wù)結(jié)構(gòu),用啟發(fā)式設(shè)計(jì)規(guī)則精化軟件結(jié)構(gòu),導(dǎo)出接口描述和全程數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),復(fù)查,詳細(xì)設(shè)計(jì),“事務(wù)”,“變換”,事務(wù)分析,變換分析,SD方法的兩種映射過(guò)渡方法,變換型DFD,事務(wù)型DFD,初始SC,初始SC,變換分析,事務(wù)分析,初始的SC,主模塊,輸入模塊,主加工模塊,輸入模塊,事務(wù)控制模塊,接受模塊,動(dòng)作發(fā)送模塊,動(dòng)作1模塊,動(dòng)作2模塊,動(dòng)作3模塊,由變換分析產(chǎn)生,由事務(wù)分析產(chǎn)生,(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,變換中心的任務(wù)就是通過(guò)計(jì)算或者處理，把系統(tǒng)的邏輯輸入變換（或加工）為系統(tǒng)的邏輯輸出。所謂邏輯輸入，是指離物理輸入端（輸入始端）最遠(yuǎn)，但仍可以被看作系統(tǒng)輸入的那些數(shù)據(jù)流。所謂邏輯輸出，是指離物理輸出端（輸出末端）最遠(yuǎn)，但仍可以被看作系統(tǒng)輸出的那些數(shù)據(jù)流?！耙粚?duì)一”的方式劃分DFD邊界：邏輯輸入：從左向右，單向傳遞不再成立。邏輯輸出：從右向左，單向傳遞不再成立。,B,C,A,D,E,Q,P,R,W,U,V,a,b,c,e,d,r,p,u,w,v,變換中心,傳入部分,傳出部分,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,第一級(jí)分解的方法,MC,MT,MA,ME,第一級(jí)分解后的SC,MC,MT,MA,ME,第一層,頂層,c,e,c,e,u,w,u,w,傳入模塊,傳出模塊,中心變換模塊,第一級(jí)分解后的SC(另一種畫法),MC,MA1,c,e,u,w,c,p,Q,P,R,e,p,r,r,w,u,w,傳入分支模塊,中心加工分支模塊,傳出分支模塊,MA2,ME1,ME2,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,傳入分支的分解(1),MA,C,B,A,b,a,c,E,D,d,e,c,e,傳入分支的分解(2),MA,GetC,b,a,c,ReadD,d,e,c,e,BtoC,b,c,d,e,a,b,GetE,GetB,DtoE,AtoB,ReadD,傳出分支的分解,ME,W,WriteV,u,u,w,u,v,v,v,PutU,UtoV,ME,U,WriteW,w,w,u,w,u,V,(1),(2),中心加工分支的分解,MT,P,Q,R,e,c,p,r,u,w,p,r,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。,(2)事務(wù)分析設(shè)計(jì)方法,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),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,命令類型,開/關(guān)命令,建立配置文件,原配置數(shù)據(jù),格式化配置數(shù)據(jù),配置命令,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),初始的SC,主模塊,輸入模塊,主加工模塊,輸出模塊,事務(wù)控制模塊,接受模塊,動(dòng)作發(fā)送模塊,動(dòng)作1模塊,動(dòng)作2模塊,動(dòng)作3模塊,由變換分析產(chǎn)生,由事務(wù)分析產(chǎn)生,事務(wù)分析的映射方法,總控,調(diào)度,B路徑,C路徑,接收路徑,用戶命令交互子系統(tǒng)初始的SC,用戶執(zhí)行模塊,讀用戶命令,命令處理,用戶命令交互子系統(tǒng),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,命令類型,建立配置文件,原配置數(shù)據(jù),格式化配置數(shù)據(jù),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),密碼命令,開/關(guān)命令,配置命令,用戶命令交互子系統(tǒng)的SC,用戶執(zhí)行模塊,讀用戶命令,命令處理,用戶命令交互子系統(tǒng),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,建立配置文件,原配置數(shù)據(jù),與文件中密碼比較,格式化配置數(shù)據(jù),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,配置數(shù)據(jù),格式化配置數(shù)據(jù),密碼命令,開/關(guān)命令,配置命令,用戶命令交互子系統(tǒng)的SC,用戶執(zhí)行模塊,讀用戶命令,命令處理,事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例,I,M,L,N,A,B,C,D,F,E,G,事務(wù)中心,事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例,取A,總控,A,L,M,N,G,D,B,C,F,E,（主模塊）,事務(wù)加工模塊,動(dòng)作分支的典型結(jié)構(gòu),P,T2,T1,Ti,A2,D2,A1,D1,A3,Aj,Dk,事務(wù)層,操作層,細(xì)節(jié)層,處理層,主模塊,事務(wù)加工模塊,操作模塊,細(xì)節(jié)模塊,事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例,取A,總控,A,L,M,N,G,D,B,C,F,E,動(dòng)作1,動(dòng)作n,.,細(xì)節(jié)模塊1,細(xì)節(jié)模塊2,.,（操作模塊）,（細(xì)節(jié)模塊）,事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖舉例,I,M,L,N,O,A,B,C,D,F,E,G,H,事務(wù)流設(shè)計(jì)舉例(另一種畫法),輸入A,XX系統(tǒng),變換控制,A,L,M,A,G,D,B,C,F,E,輸出E、F、G,E、F、G,E、F、G,輸出H,O,E、F、G,H,H,N,要求類型處理,有效圖書管理要求,當(dāng)前日期,2.1,新書入庫(kù),2.2,借,入庫(kù)單,罰款單,一層數(shù)據(jù)流圖(a),借書,2.3,注銷圖書,2.5,借書,2.4,目錄文件,借書單,書,單,注銷單,3,4,1,2,6,7,5,8,10,9,11,變換中心,傳入,傳出,事務(wù)型,(3)混合流設(shè)計(jì)舉例,混合流設(shè)計(jì)舉例,T,事務(wù)中心,傳入,變換,傳出,接收部分,發(fā)送部分,AB,T1,變換中心,傳入,傳出,T2,T3,a,b,b1,b2,b3,c1,c2,c3,d,e,g,f,j,m,事務(wù)流子系統(tǒng),BC,CD,DE,EH,HK,FJ,KL,LM,h,混合流設(shè)計(jì)舉例,k,混合流設(shè)計(jì)舉例,輸入D,XX系統(tǒng),變換控制,輸出K,輸入C,d,c,輸出L,CD,DE,FJ,EH,HK,KL,c,d,d,k,k,k,L,L,輸出M,LM,m,m,L,事務(wù)子系統(tǒng),SafeHomede的第0層,SafeHomede軟件系統(tǒng),用戶命令和數(shù)據(jù),顯示信息,控制面板,傳感器,傳感器狀態(tài),警鈴,電話線,警告類型,電話號(hào)碼撥音,控制面板顯示,SafeHomede的第1層,控制面板,與用戶交互,控制面板顯示,密碼,電話號(hào)碼撥音,傳感器狀態(tài),顯示信息,配置請(qǐng)求,用戶命令和數(shù)據(jù),配置系統(tǒng),警鈴,電話線,傳感器,配置信息,顯示信息和狀態(tài),監(jiān)控傳感器,激活不激活系統(tǒng),傳感器信息,密碼處理,警告類型,檢驗(yàn)id信息,開始停止,狀態(tài)信息,監(jiān)控傳感器的第2層,電話號(hào)碼撥音,傳感器狀態(tài),配置數(shù)據(jù),顯示格式,配置信息,產(chǎn)生警告信息,撥號(hào),評(píng)估設(shè)置,傳感器信息,讀傳感器,警告類型,傳感器id類型,傳感器id類型定位,4.4.3體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化,將初始SC根據(jù)模塊獨(dú)立性原則進(jìn)行精化,對(duì)模塊進(jìn)行合并、分解修改、調(diào)整，得到高內(nèi)聚、低耦合模塊，得到易于實(shí)現(xiàn)、易于測(cè)試和易于維護(hù)的軟件結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生設(shè)計(jì)文檔的最終SC。,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)模塊功能的完善化(2)消除重復(fù)功能(3)將模塊的影響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(9)根據(jù)設(shè)計(jì)約束和可移植性要對(duì)軟件打包,(1)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(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。,(2)消除重復(fù)功能,Q1,C,Q2,C,Q1,Q2,C,改進(jìn)前Q1、Q2功能相似,X,Y,Q,X,Y,X,Y,重復(fù)部分,改進(jìn)方法1：將Q1、Q2合并為Q不可取,改進(jìn)方法2：將Q1、Q2的公共部分分離出來(lái),C,H,D,E,G,X,F,(3)將模塊的影響限制在模塊的控制范圍內(nèi),A,I,L,J,K,B,模塊C的控制范圍:C、D、E、F、G、H,如果模塊C作出的決策影響了模塊L，L超出了C的控制范圍,(4)減少高扇出爭(zhēng)取高扇入,高扇出的模塊結(jié)構(gòu)舉例：,編外人員工資,取得工資數(shù)據(jù),計(jì)時(shí)制工資額,薪金制工資額,編外人員稅款,編外人員扣款,常規(guī)扣款,稅收扣款,計(jì)算實(shí)發(fā)工資,避免平鋪結(jié)構(gòu),增加中間層降低扇出,編外人員工資,取得工資數(shù)據(jù),計(jì)時(shí)制工資額,薪金制工資額,編外人員稅款,編外人員扣款,常規(guī)扣款,稅收扣款,計(jì)算實(shí)發(fā)工資,計(jì)時(shí)工人實(shí)發(fā)工資,計(jì)薪工人實(shí)發(fā)工資,編外人員實(shí)發(fā)工資,(5)模塊大小適中,模塊過(guò)大：可理解程度下降模塊過(guò)?。洪_銷大于有效操作系統(tǒng)接口復(fù)雜(6)降低模塊接口的復(fù)雜性接口傳遞信息應(yīng)簡(jiǎn)單且和模塊功能一致。,(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)。,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。,(8)避免模塊的病態(tài)連接,防止指向模塊中間的分支或引用（針對(duì)內(nèi)容耦合）(9)根據(jù)設(shè)計(jì)約束和可移植性需求對(duì)軟件打包打包指用來(lái)為特定環(huán)境組裝軟件的技術(shù),4.4.4層次圖和HIPO圖,IBM公司發(fā)明的HIPO圖：層次圖+輸入/處理/輸出圖(H圖)(IPO圖)(HierachyInputProcessOutput),1.層次圖(H圖),表示軟件的層次結(jié)構(gòu),正文加工系統(tǒng),輸入,輸出,編輯,加標(biāo)題,存儲(chǔ),檢索,編目錄,添加,刪除,插入,修改,合并,列表,帶編號(hào)的層次圖(H圖),正文加工系統(tǒng),輸入1.0,輸出2.0,編輯3.0,加標(biāo)題4.0,存儲(chǔ)5.0,檢索6.0,編目錄7.0,添加3.1,刪除3.2,插入3.3,修改3.4,合并3.5,列表3.6,2.HIPO圖,H圖中每一方框(模塊)均有一張IPO圖對(duì)應(yīng)航線調(diào)度系統(tǒng)HIPO圖舉例H圖:,命令監(jiān)控器1.0,取得輸入1.1,輸入確認(rèn)1.2,請(qǐng)求確認(rèn)1.3,更新處理1.4,傳統(tǒng)的IPO圖舉例,輸入,處理,輸出,讀口令請(qǐng)求,口令文件,1取得輸入,2口令確認(rèn),3請(qǐng)求確認(rèn),請(qǐng)求記錄,權(quán)限文件,4更新處理,權(quán)限記錄,狀態(tài)報(bào)告,響應(yīng),命令監(jiān)控器(1.0)的IPO圖,改進(jìn)的IPO圖格式,IPO圖,系統(tǒng)：,模塊：,編號(hào)：,作者：,日期：,被調(diào)用：,調(diào)用：,輸出：,輸入：,輸入：,局部數(shù)據(jù)元素：,注釋：,4.5詳細(xì)設(shè)計(jì)(過(guò)程設(shè)計(jì)、模塊設(shè)計(jì)),主要任務(wù)：編寫詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書為此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)：(1)確定每個(gè)模塊的算法，用工具表達(dá)算法的過(guò)程，寫出模塊的詳細(xì)過(guò)程性描述。(2)確定每一模塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(3)確定模塊接口細(xì)節(jié)。詳細(xì)設(shè)計(jì)是編碼的先導(dǎo)。,4.5.1結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)(SP)方法,傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)和舊觀念:強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的隨意性,具有濃厚的個(gè)人色彩.追求程序效率和個(gè)人設(shè)計(jì)技巧新的設(shè)計(jì)思想和風(fēng)格:清晰第一使用標(biāo)準(zhǔn)的、規(guī)范的控制結(jié)構(gòu)逐步細(xì)化,4.5.2詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述方法,詳細(xì)設(shè)計(jì)工具：(1)圖形工具(2)表格工具(3)語(yǔ)言工具,1.程序流程圖,2.盒圖(N-S圖),3.問(wèn)題分析圖(PAD),4.過(guò)程設(shè)計(jì)語(yǔ)言(PDL)(偽碼),5.判定表,2.盒圖(N-S圖),用方框圖代替?zhèn)鹘y(tǒng)的流程圖描述五種基本控制結(jié)構(gòu)的圖形構(gòu)件(1)順序型,A,B,C,(2)選擇型（Ifthenelse）IfthenelseIft