HIPO與模塊結(jié)構(gòu)圖的優(yōu)劣分析

1、HIPO與模塊結(jié)構(gòu)圖的優(yōu)劣分析姓名：史丞玉學(xué)號：10060135班級：10級6班HIPO與模塊結(jié)構(gòu)圖的優(yōu)劣分析 姓名：史丞玉學(xué)號：10060135摘要：20世紀(jì)70年代以來，出現(xiàn)了多種系統(tǒng)設(shè)計方法，其中結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法是一種基本的方法。在結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法中，需要運(yùn)用不同的圖形工具來描述系統(tǒng)的功能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其中有兩種，HIPO和模塊結(jié)構(gòu)圖（MSD）它們都是描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的工具。但是，由于方法不同，所具有的優(yōu)缺點(diǎn)也就有不同之處。關(guān)鍵詞：HIPO，模塊結(jié)構(gòu)圖，模塊，變換型模塊結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)型模塊結(jié)構(gòu)1HIPO圖1.1 HIPO圖的來源與定義HIPO(Hierarchy Plus Input/Processi

2、ng/Output)圖是美國IBM公司70年代發(fā)展起來的表示軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的工具。它既可以描述軟件總的模塊層次結(jié)構(gòu)-H圖(層次圖)，又可以描述每個模塊輸入/輸出數(shù)據(jù)、處理功能及模塊調(diào)用的詳細(xì)情況-IPO圖。HIPO圖以模塊分解的層次性以及模塊內(nèi)部輸入、處理、輸出三大基本部分為基礎(chǔ)建立的。 1.2 HIPO圖中的H圖用于描述軟件的層次結(jié)構(gòu)，矩形框表示一個模塊，矩形框之間的直線表示模塊之間的調(diào)用關(guān)系，同結(jié)構(gòu)圖一樣未指明調(diào)用順序。1.3 HIPO中的IPO圖H圖只說明了軟件系統(tǒng)由那些模塊組成及其控制層次結(jié)構(gòu)，并未說明模塊間的信息傳遞及模塊內(nèi)部的處理。因此對一些重要模塊還必須根據(jù)數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典及H圖

3、繪制具體的IPO圖。和H圖中的每個方框相對應(yīng)，應(yīng)該有一張IP0圖描繪這個方框代表的模塊的處理過程。 IP0圖使用的基本符號既少又簡單，因此很容易學(xué)會使用這種圖形工具。它的基本形式是在左邊的框中列出有關(guān)的輸入數(shù)據(jù)，在中間的框內(nèi)列出主要的處理，在右邊的框內(nèi)列出產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)。處理框中列出處理的次序暗示了執(zhí)行的順序，但是用這些基本符號還不足以精確描述執(zhí)行處理的詳細(xì)情況。因此，對某些輸送低層上的重要工作模塊，還必須根據(jù)數(shù)據(jù)字典和HIPO圖，繪制其詳細(xì)的IPO圖，用來描述模塊的輸入、處理和輸出細(xì)節(jié)，以及與其他模塊間的調(diào)用和被調(diào)用關(guān)系。1.4 HIPO圖分析在系統(tǒng)設(shè)計中，必須將數(shù)據(jù)流程圖上的各個處理模塊進(jìn)

4、一步分解，確定系統(tǒng)模塊層次結(jié)構(gòu)關(guān)系，從而將系統(tǒng)的邏輯模型轉(zhuǎn)變?yōu)槲锢砟Ｐ?。進(jìn)行模塊層次功能分解的一個重要技術(shù)就是HIPO圖方法。 任何功能模塊都是由輸入、處理、輸出三個基本部分組成，HIPO圖方法的模塊層次功能分解正是以模塊的這一特性以及模塊分解的層次性為基礎(chǔ)，將一個大的功能模塊逐層分解，得到系統(tǒng)的模塊層次結(jié)構(gòu)，然后再進(jìn)一步把每個模塊分解為輸入、處理和輸出的具體執(zhí)行模塊。 HIPO圖由三個基本圖表組成，進(jìn)行模塊層次功能分解遵循以下步驟： （1）總體IPO圖：它是數(shù)據(jù)流程圖的初步分層細(xì)化結(jié)果，根據(jù)數(shù)據(jù)流程圖，將最高層處理模塊分解為輸入、處理、輸出三個功能模塊。 （2）HIPO圖：根據(jù)總體IPO圖，

5、對頂層模塊進(jìn)行重復(fù)逐層分解，而得到的關(guān)于組成頂層模塊的所有功能模塊的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系圖。（3）低層主要模塊詳細(xì)的IPO圖。2模塊結(jié)構(gòu)圖2.1 模塊結(jié)構(gòu)圖的來源及定義模塊經(jīng)過“自頂向下”的逐層分解，把一個復(fù)雜系統(tǒng)分解成幾個大模塊（或子系統(tǒng)），每個大模塊又分解為多個更小的模塊。這樣就得到具有層次結(jié)構(gòu)的模塊結(jié)構(gòu)，稱之為模塊結(jié)構(gòu)圖。模塊結(jié)構(gòu)圖反映了系統(tǒng)的組成及相互關(guān)系。是結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計的一種用于描述系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)的重要的圖標(biāo)工具。模塊結(jié)構(gòu)圖有兩種標(biāo)準(zhǔn)形式，變換型模塊結(jié)構(gòu)和事務(wù)性模塊結(jié)構(gòu)。 模塊結(jié)構(gòu)圖作為一種文檔，它必須嚴(yán)格地定義模塊的名字、功能和接口，同時還應(yīng)當(dāng)在模塊結(jié)構(gòu)圖上反映出結(jié)構(gòu)化設(shè)計的思想。模塊結(jié)構(gòu)

6、圖由模塊、調(diào)用、數(shù)據(jù)、控制和轉(zhuǎn)接等五種基本符號組成圖 模塊結(jié)構(gòu)圖的五種基本符號模塊結(jié)構(gòu)圖是由SA階段所產(chǎn)生的DFD圖導(dǎo)出的，它們的區(qū)別在于：結(jié)構(gòu)圖表現(xiàn)的是上下級模塊之間層次化的調(diào)用和控制關(guān)系；而DFD圖表現(xiàn)的是邏輯處理功能的順序和數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)的流向，而不是表示各級控制關(guān)系和調(diào)用關(guān)系。DFD圖著眼于數(shù)據(jù)流，反映系統(tǒng)的邏輯功能，即系統(tǒng)能夠"做什么"；而結(jié)構(gòu)圖著眼于控制層次，反映系統(tǒng)的物理模型，即怎樣逐步實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總功能。從DFD圖導(dǎo)出結(jié)構(gòu)圖的策略有兩種，一是以變換為中心的策略，二是以事務(wù)為中心策略。2.2 從數(shù)據(jù)流圖導(dǎo)出初始結(jié)構(gòu)圖的方法   在系統(tǒng)分析階段，我們采用結(jié)

7、構(gòu)化分析方法得到了由數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典和加工說明等組成的系統(tǒng)的邏輯模型?，F(xiàn)在，可根據(jù)一些規(guī)則從數(shù)據(jù)流圖導(dǎo)出系統(tǒng)初始的模塊結(jié)構(gòu)圖。管理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖通常也可分為兩種典型的結(jié)構(gòu)，即變換型結(jié)構(gòu)和事務(wù)型結(jié)構(gòu)。變換型結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流圖呈一種線性狀態(tài)，見圖6-4-4所示，它所描述的工作可表示為輸入、主處理及輸出。事務(wù)型結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流圖則呈束狀，見圖6-4-5所示，即一束數(shù)據(jù)流平行流人或流出，可能同時有幾個事務(wù)要求處理。圖6-4-4 變換型結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流圖圖6-4-5 事務(wù)型結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流圖這兩種典型的結(jié)構(gòu)分別可通過“變換分析”和“事務(wù)分析”技術(shù)，導(dǎo)出“變換型”和“事務(wù)型”初始的模塊結(jié)構(gòu)圖。這兩種方法的思想是首先

8、設(shè)計頂層模塊，然后自頂向下，逐步細(xì)化，最后得到一個滿足數(shù)據(jù)流圖所表示的用戶要求的系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)圖，即系統(tǒng)的物理模型。下面分別討論通過“變換分析”和“事務(wù)分析”技術(shù)，導(dǎo)出“變換型”和“事務(wù)型”初始結(jié)構(gòu)圖的技術(shù)。2.2.1 從變換型數(shù)據(jù)流圖導(dǎo)出初始結(jié)構(gòu)圖的方法因?yàn)樽儞Q型結(jié)構(gòu)由輸入、主處理和輸出三部分組成，所以從變換型結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流圖導(dǎo)出變換型模塊結(jié)構(gòu)圖，可分三步進(jìn)行。(1) 找出系統(tǒng)的主加工為了處理方便，先不考慮數(shù)據(jù)流圖中的一些支流，如出錯處理等。通常在數(shù)據(jù)流圖中多股數(shù)據(jù)流的匯合處往往是系統(tǒng)的主加工。若沒有明顯的匯合處，則可先確定哪些數(shù)據(jù)流是邏輯輸入和邏輯輸出，從而獲得主加工。從物理輸入端一步步向系

9、統(tǒng)中間移動，直至到達(dá)這樣一個數(shù)據(jù)流，它再不能被作為系統(tǒng)的輸入，則其前一個數(shù)據(jù)流就是系統(tǒng)的邏輯輸入，即離物理輸入端最遠(yuǎn)的，但仍可視為是系統(tǒng)輸入的那個數(shù)據(jù)流就是邏輯輸入。用類似方法，從物理輸出端一步步向系統(tǒng)中間移動，則離物理輸出端最遠(yuǎn)的，但仍可視為系統(tǒng)輸出的那個數(shù)據(jù)流就是邏輯輸出。邏輯輸入和邏輯輸出之間的加工就是我們要找的主加工。如圖2-2-1-1所示。圖2-2-1-1 在數(shù)據(jù)流圖中找系統(tǒng)的主加工(2) 設(shè)計頂層模塊和第一層模塊首先在與主加工對應(yīng)的位置上畫出主模塊(如圖2-2-1-2所示),主模塊的功能就是整個系統(tǒng)要做的工作，主模塊又稱為主控制模塊。主模塊是模塊結(jié)構(gòu)圖的“頂”，現(xiàn)在我們就可按“自頂

10、向下，逐步細(xì)化”的思想來畫模塊結(jié)構(gòu)圖頂下的各層了。每一層均需按輸入、變換、輸出等分支來處理。模塊結(jié)構(gòu)圖第一層的畫法如下： 為每一個邏輯輸入畫一個輸入模塊，其功能是向主模塊提供數(shù)據(jù)。 為每一個邏輯輸出畫一個輸出模塊，其功能是把主模塊提供的數(shù)據(jù)輸出。 為主處理畫一個變換模塊，其功能是把邏輯輸入變換成邏輯輸出。至此，結(jié)構(gòu)圖第一層就完成了。在作圖時應(yīng)注意主模塊與第一層模塊之間傳送的數(shù)據(jù)，要與數(shù)據(jù)流圖相對應(yīng)。(3) 設(shè)計中、下層模塊因?yàn)檩斎肽K的功能是向調(diào)用它的模塊提供數(shù)據(jù)，所以它自已也需要一個數(shù)據(jù)來源。此外，輸入模塊必須向調(diào)用模塊提供所需的數(shù)據(jù)，因此它應(yīng)具有變換功能，能夠?qū)⑤斎霐?shù)據(jù)按模塊的要求進(jìn)行變換

11、后，再提交該調(diào)用模塊。從而，我們?yōu)槊總€輸入模塊設(shè)計兩個下層模塊，其中一個是輸入模塊，另一個是變換模塊。同理，也為每個輸出模塊設(shè)計兩個下層模塊。一個是變換模塊，將調(diào)用模塊所提供的數(shù)據(jù)變換成輸出的形式；另一個是輸出模塊，將變換后的數(shù)據(jù)輸出。該過程由頂向下遞歸進(jìn)行，直到系統(tǒng)的物理輸入端或物理輸出端為止(如圖6-4-7所示)。每設(shè)計出一個新模塊，應(yīng)同時給它起一個能反映模塊功能的名字。運(yùn)用上述方法，就可獲得與數(shù)據(jù)流圖相對應(yīng)的初始結(jié)構(gòu)圖。圖2-2-1-2 由變換型數(shù)據(jù)流圖導(dǎo)出的初始模塊結(jié)構(gòu)圖2.2.2從事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖導(dǎo)出初始結(jié)構(gòu)圖的方法當(dāng)數(shù)據(jù)流圖呈現(xiàn)“束狀”結(jié)構(gòu)時，應(yīng)采用事務(wù)分析的設(shè)計方法。就步驟而言，該

12、方法與變換分析方法大部分類似，主要差別在于由數(shù)據(jù)流圖到模塊結(jié)構(gòu)的映射方式不同。進(jìn)行事務(wù)分析時，通常采用以下四步：(1) 確定以事務(wù)為中心的結(jié)構(gòu)，包括找出事務(wù)中心和事務(wù)來源。以圖2-2-2-1的典型事務(wù)型數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行說明。圖2-2-2-1事務(wù)型中心數(shù)據(jù)流圖實(shí)例(2) 按功能劃分事務(wù)，將具備相同功能的事務(wù)分為同一類，建立事務(wù)模塊。(3) 為每個事務(wù)處理模塊建立全部的操作層模塊。其建立方法與變換分析方法類似，但事務(wù)處理模決可以共享某些操作模塊。(4) 若有必要，則為操作層模塊定義相應(yīng)的細(xì)節(jié)模塊，并盡可能使細(xì)節(jié)模塊被多個操作模塊共享。例如，圖2-2-2-1是一個以事務(wù)為中心的數(shù)據(jù)流圖，顯然，加工

13、“確定事務(wù)類型”是它的事務(wù)中心，由該數(shù)據(jù)流圖經(jīng)事務(wù)分析所得到的模塊結(jié)構(gòu)圖如圖2-2-2-2所示。圖2-2-2-2  事務(wù)型模塊結(jié)構(gòu)圖實(shí)例2.2.3 混合結(jié)構(gòu)的分析在規(guī)模較大的實(shí)際系統(tǒng)中，其數(shù)據(jù)流圖往往是變換型和事務(wù)型的混合結(jié)構(gòu)，如圖2-2-3-1所示。此時可把變換分析和事務(wù)分析應(yīng)用在同一數(shù)據(jù)流圖的不同部分。例如，可以以“變換分析”為主，“事務(wù)分析”為輔進(jìn)行設(shè)計。先找出主處理，設(shè)計出結(jié)構(gòu)圖的上層，然后根據(jù)數(shù)據(jù)流圖各部分的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，適當(dāng)選用“變換分析”或“事務(wù)分析”就可得出初始結(jié)構(gòu)圖的某個方案。圖2-2-3-1變換型和事務(wù)型混合結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流圖圖2-2-3-2 變換分析與事務(wù)分析的混合使用

14、 如圖2-2-3-2所示，其中第一層是用變換分析得到的，而模塊“使b變成d”及下層模塊和模塊“變d為g” 及下層模塊則是采用事務(wù)分析得到的。從數(shù)據(jù)流圖導(dǎo)出初始的模塊結(jié)構(gòu)圖的方法就介紹到這里。必須指出的是，由于開發(fā)人員的素質(zhì)、經(jīng)驗(yàn)和個人理解程度不同，采用上述方法導(dǎo)出的初始模塊結(jié)構(gòu)圖也不是唯一的。事實(shí)上，滿足系統(tǒng)說明書要求的任何模塊結(jié)構(gòu)圖都可以作為初始結(jié)構(gòu)圖。2.3 變換型模塊結(jié)構(gòu)變換型模塊結(jié)構(gòu)描述的是變換型系統(tǒng)，變換型系統(tǒng)由三部分組成：輸入、數(shù)據(jù)加工（中心變換）和輸出，它的功能是將輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過加工后輸出，如圖2-3所示。變換型系統(tǒng)工作時，首先主模塊受到控制，然后控制沿著結(jié)構(gòu)逐層達(dá)到底層的輸入模

15、塊，當(dāng)?shù)讓幽K輸入數(shù)據(jù)A后，A由下至上逐層傳送，逐步由“物理輸入”變成“邏輯輸入”C，接著在主控模塊控制下，C經(jīng)中心變換模塊轉(zhuǎn)換成邏輯輸出D，D再由上至下逐層傳送，逐步把“邏輯輸出”變成“物理輸出”E。這里的“邏輯輸入”和“邏輯輸出”分別為系統(tǒng)主處理的輸入數(shù)據(jù)流和輸出數(shù)據(jù)流，而“物理輸入”和“物理輸出”是指系統(tǒng)輸入端和系統(tǒng)輸出端的數(shù)據(jù)。圖2-3 變換型模塊結(jié)構(gòu)2.4 事務(wù)型模塊結(jié)構(gòu)事務(wù)型系統(tǒng)由三層組成：事務(wù)層、操作層和細(xì)節(jié)層，它的功能是對接收的事務(wù)，按其類型選擇某一類事務(wù)處理。如圖24所示。圖2-4事務(wù)型模塊結(jié)構(gòu)圖事務(wù)型系統(tǒng)在工作時，主模塊將按事務(wù)的類型選擇調(diào)用某一事務(wù)處理模塊，事務(wù)處理模塊又

16、調(diào)用若干個操作模塊，而每個操作模塊又調(diào)用若干個細(xì)節(jié)模塊。在實(shí)際系統(tǒng)中，由于不同的事務(wù)可能有共同的操作，而不同操作又可能有共同的細(xì)節(jié)，因此事務(wù)型系統(tǒng)的操作模塊和細(xì)節(jié)模塊可以達(dá)到一定程度的共享。變換型和事務(wù)型模塊結(jié)構(gòu)都有較高的模塊內(nèi)聚和較低的塊間耦合，因此便于修改和維護(hù)。在管理信息系統(tǒng)中，經(jīng)常將這兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合使用。2.5 模塊結(jié)構(gòu)圖的特點(diǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖反映的是系統(tǒng)中模塊的調(diào)用關(guān)系和層次關(guān)系,誰調(diào)用誰,有一個先后次序(時序)關(guān)系。所以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖既不同于數(shù)據(jù)流圖,也不同與程序流程圖。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中的有向線段表示調(diào)用時程序的控制從調(diào)用模塊移到被調(diào)用模塊,并隱含了當(dāng)調(diào)用結(jié)束時控制將交回給調(diào)用模塊。 如果一個模

17、塊有多個下屬模塊,這些下屬模塊的左右位置可能與它們的調(diào)用次序有關(guān)。例如,在用結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法依據(jù)數(shù)據(jù)流圖建立起來的變換型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中,主模塊的所有下屬模塊按邏輯輸入,中心變換，邏輯輸出的次序自左向右一字排開,左右位置不是無關(guān)緊要的。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖是對軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計的圖形顯示。在需求分析階段,已經(jīng)從系統(tǒng)開發(fā)的角度出發(fā),把系統(tǒng)按功能逐次分割成層次結(jié)構(gòu),使每一部分完成簡單的功能且各個部分之間又保持一定的聯(lián)系,這就是功能設(shè)計。在設(shè)計階段,基于這個功能的層次結(jié)構(gòu)把各個部分組合起來成為系統(tǒng)。處理方式設(shè)計：確定為實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)的功能需求所必需的算法,評估算法的性能。確定為滿足軟件系統(tǒng)的性能需求所必需的算法和模塊間的控制方式(性能設(shè)計)。確定外部信號的接收發(fā)送形式。