第6章_詳細(xì)設(shè)計(jì)

1、軟件工程導(dǎo)論（第5版）第第6 6章章 詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)目標(biāo)目標(biāo)v設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面v利用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)工具設(shè)計(jì)程序藍(lán)圖v計(jì)算程序藍(lán)圖復(fù)雜程度軟件生存周期軟件生存周期問題定義 軟件定義 可行性研究需求分析 總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)軟件生命周期 軟件開發(fā)編碼和單元測試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綜合測試 運(yùn)行維護(hù)第第6 6章章 詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)v詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的根本目標(biāo)是確定應(yīng)該怎樣具體地實(shí)現(xiàn)所要求的系統(tǒng)。v詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的任務(wù)還不是具體地編寫程序，而是要設(shè)計(jì)出程序的“藍(lán)圖”，以后程序員將根據(jù)這個(gè)藍(lán)圖寫出實(shí)際的程序代碼。v詳細(xì)設(shè)計(jì)的結(jié)果基本上決定了最終的程序代碼的質(zhì)量。v衡量程序的質(zhì)量的因素有： 邏輯是否正確 性能是否滿足

2、要求 是否容易閱讀和理解6.1 6.1 結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)v3種基本的控制結(jié)構(gòu)是“順序”、“選擇”和“循環(huán)”。6.1 3種基本的控制結(jié)構(gòu)6.1 6.1 結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)v結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的經(jīng)典定義如下所述：“如果一個(gè)程序的代碼塊僅僅通過順序、選擇和循環(huán)這3種基本控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，并且每個(gè)代碼塊只有一個(gè)入口和一個(gè)出口，則稱這個(gè)程序是結(jié)構(gòu)化的。”v上述經(jīng)典定義過于狹隘了，結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)本質(zhì)上并不是無GO TO語句的編程方法，而是一種使程序代碼容易閱讀、容易理解的編程方法。v更全面的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的定義是：“結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)是盡可能少用GO TO語句的程序設(shè)計(jì)方法。最好僅在檢測出錯(cuò)誤時(shí)才使用GO

3、TO語句，而且應(yīng)該總是使用前向GO TO語句。”6.1 6.1 結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)v為了實(shí)際使用方便起見，常常還允許使用DO-UNTIL和DO-CASE兩種控制結(jié)構(gòu)。v有時(shí)需要立即從循環(huán)（甚至嵌套的循環(huán)）中轉(zhuǎn)移出來，如果允許使用LEAVE（或BREAK）結(jié)構(gòu)，則不僅方便而且會使效率提高很多。圖6.2 其他常用的控制結(jié)構(gòu)6.1 6.1 結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)v如需要立即跳出當(dāng)前循環(huán)，可使用LEAVE或BREAK結(jié)構(gòu)。v經(jīng)典的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)： 只允許使用順序、IF_THEN_ELSE型分支和DO_WHILE型循環(huán)這三種基本控制結(jié)構(gòu)。v擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)： 還允許使用DO_CASE型多分支結(jié)構(gòu)

4、和DO_UNTIL型循環(huán)結(jié)構(gòu)。v修正的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)： 再加上允許使用LEAVE（或BREAK）結(jié)構(gòu)。6.2 6.2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)人機(jī)界面設(shè)計(jì)v人機(jī)界面設(shè)計(jì)是接口設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的組成部分。v對于交互式系統(tǒng)來說，人機(jī)界面設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及過程設(shè)計(jì)一樣重要。近年來，人機(jī)界面在系統(tǒng)中所占的比例越來越大，在個(gè)別系統(tǒng)中人機(jī)界面的設(shè)計(jì)工作量甚至占總設(shè)計(jì)量的一半以上。v人機(jī)界面的設(shè)計(jì)質(zhì)量，直接影響用戶對軟件產(chǎn)品的評價(jià)，從而影響軟件產(chǎn)品的競爭力和壽命，因此，必須對人機(jī)界面設(shè)計(jì)給予足夠重視。6.2.1 6.2.1 設(shè)計(jì)問題設(shè)計(jì)問題v在設(shè)計(jì)人機(jī)界面的過程中，幾乎總會遇到下述4個(gè)設(shè)計(jì)問題： 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間

5、用戶幫助設(shè)施 出錯(cuò)信息處理 命令交互v許多設(shè)計(jì)者直到設(shè)計(jì)過程后期才開始考慮這些問題，這樣做往往導(dǎo)致出現(xiàn)不必要的設(shè)計(jì)反復(fù)、項(xiàng)目延期和用戶產(chǎn)生挫折感。最好在設(shè)計(jì)初期給予重視，此時(shí)修改容易、代價(jià)也低。6.2.1 6.2.1 設(shè)計(jì)問題設(shè)計(jì)問題1. 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間v系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間指從用戶完成某個(gè)控制動(dòng)作(如點(diǎn)擊鼠標(biāo))，到軟件給出預(yù)期的響應(yīng)之間的這段時(shí)間。v系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有兩個(gè)重要屬性，分別是長度和易變性。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過長或過短都不好。v易變性指系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間相對于平均響應(yīng)時(shí)間的偏差。即使系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間較長，響應(yīng)時(shí)間易變性低也有助于用戶建立起穩(wěn)定的工作節(jié)奏。6.2.1 6.2.1 設(shè)計(jì)問題設(shè)計(jì)問題2. 用戶幫助設(shè)施

6、 幾乎交互式系統(tǒng)的每個(gè)用戶都需要幫助，當(dāng)遇到復(fù)雜問題時(shí)甚至需要查看用戶手冊以尋找答案。v常見的幫助設(shè)施可分為集成的和附加的兩類。 集成的幫助設(shè)施從一開始就設(shè)計(jì)在軟件里面，可以縮短用戶獲得幫助的時(shí)間，增加界面的友好性。 附加的幫助設(shè)施是在系統(tǒng)建成后再添加到軟件中的，在多數(shù)情況下它實(shí)際上是一種查詢能力有限的聯(lián)機(jī)用戶手冊。v普遍認(rèn)為，集成的幫助設(shè)施優(yōu)于附加的幫助設(shè)施。6.2.1 6.2.1 設(shè)計(jì)問題設(shè)計(jì)問題v 具體設(shè)計(jì)幫助設(shè)施時(shí)，必須解決下述的一系列問題：(1) 在用戶與系統(tǒng)交互期間，是否在任何時(shí)候都能獲得關(guān)于系統(tǒng)任何功能的幫助信息?有兩種選擇：提供部分功能的幫助信息和提供全部功能的幫助信息。(2)

7、 用戶怎樣請求幫助?有3種選擇：幫助菜單，特殊功能鍵和HELP命令。(3) 怎樣顯示幫助信息?有3種選擇：在獨(dú)立的窗口中，指出參考某個(gè)文檔(不理想)和在屏幕固定位置顯示簡短提示。(4) 用戶怎樣返回到正常的交互方式中?有兩種選擇：屏幕上的返回按鈕和功能鍵。(5) 怎樣組織幫助信息?有3種選擇：平面結(jié)構(gòu)，信息的層次結(jié)構(gòu)和超文本結(jié)構(gòu)。6.2.1 6.2.1 設(shè)計(jì)問題設(shè)計(jì)問題3. 出錯(cuò)信息處理v出錯(cuò)信息和警告信息，是出現(xiàn)問題時(shí)交互式系統(tǒng)給出的“壞消息”。v出錯(cuò)信息設(shè)計(jì)得不好，將向用戶提供無用的甚至誤導(dǎo)的信息，反而會加重用戶的挫折感。v一般說來，交互式系統(tǒng)給出的出錯(cuò)信息或警告信息，應(yīng)該具有下述屬性。

8、(1) 信息應(yīng)該用用戶可以理解的術(shù)語描述問題。 (2) 信息應(yīng)該提供有助于從錯(cuò)誤中恢復(fù)的建設(shè)性意見。6.2.1 6.2.1 設(shè)計(jì)問題設(shè)計(jì)問題 (3) 信息應(yīng)該指出錯(cuò)誤可能導(dǎo)致哪些負(fù)面后果(例如，破壞數(shù)據(jù)文件)，以便用戶檢查是否出現(xiàn)了這些問題，并在確實(shí)出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)解決。 (4) 信息應(yīng)該伴隨著聽覺上或視覺上的提示，例如，在顯示信息時(shí)同時(shí)發(fā)出警告鈴聲，或者信息用閃爍方式顯示，或者信息用明顯表示出錯(cuò)的顏色顯示。 (5) 信息不能帶有指責(zé)色彩，也就是說，不能責(zé)怪用戶。當(dāng)確實(shí)出現(xiàn)了問題的時(shí)候，有效的出錯(cuò)信息能提高交互式系統(tǒng)的質(zhì)量，減輕用戶的挫折感。6.2.1 6.2.1 設(shè)計(jì)問題設(shè)計(jì)問題4. 命令交互

9、v命令行曾經(jīng)是用戶和系統(tǒng)軟件交互的最常用的方式，并且也曾經(jīng)廣泛地用于各種應(yīng)用軟件中。v現(xiàn)在，面向窗口的、點(diǎn)擊和拾取方式的界面已經(jīng)減少了用戶對命令行的依賴，但是，許多高級用戶仍然偏愛面向命令行的交互方式。在多數(shù)情況下，用戶既可以從菜單中選擇軟件功能，也可以通過鍵盤命令序列調(diào)用軟件功能。6.2.1 6.2.1 設(shè)計(jì)問題設(shè)計(jì)問題在提供命令交互方式時(shí)，必須考慮下列設(shè)計(jì)問題。 (1) 是否每個(gè)菜單選項(xiàng)都有對應(yīng)的命令? (2) 采用何種命令形式?有3種選擇：控制序列(例如，Ctrl+P)，功能鍵和鍵入命令。 (3) 學(xué)習(xí)和記憶命令的難度有多大?忘記了命令怎么辦? (4) 用戶是否可以定制或縮寫命令?6.2

10、.2 6.2.2 設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)過程v用戶界面設(shè)計(jì)是一個(gè)迭代的過程。 通常先利用用戶界面工具或用戶界面開發(fā)系統(tǒng)建立起用戶界面的原型 由用戶試用和評估，以確定其是否滿足用戶的需求 然后根據(jù)用戶意見進(jìn)行修改，直到用戶感到滿意，不需要再修改界面設(shè)計(jì)時(shí)為止6.2.3 6.2.3 人機(jī)界面設(shè)計(jì)指南人機(jī)界面設(shè)計(jì)指南v用戶界面設(shè)計(jì)主要依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)。v總結(jié)眾多設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)得出的設(shè)計(jì)指南，有助于設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出友好、高效的人機(jī)界面。 1.一般交互指南 2.信息顯示指南 3.數(shù)據(jù)輸入指南6.2.3 6.2.3 人機(jī)界面設(shè)計(jì)指南人機(jī)界面設(shè)計(jì)指南1.一般交互指南 (1) 保持一致性。 (2) 提供有意義的反饋。 (3)

11、 在執(zhí)行有較大破壞性的動(dòng)作之前要求用戶確認(rèn)。 (4)允許取消絕大多數(shù)操作。 (5) 減少在兩次操作之間必須記憶的信息量。6.2.3 6.2.3 人機(jī)界面設(shè)計(jì)指南人機(jī)界面設(shè)計(jì)指南2.信息顯示指南 （1）只顯示與當(dāng)前內(nèi)容有關(guān)的信息。 （2）窗口顯示的一致性。 （3）產(chǎn)生有意義的出錯(cuò)信息。 （4）必要時(shí)，用圖形化的方式顯示信息。6.2.3 6.2.3 人機(jī)界面設(shè)計(jì)指南人機(jī)界面設(shè)計(jì)指南3.數(shù)據(jù)輸入指南 （1）盡量減少用戶的輸入動(dòng)作，下拉框就是一個(gè)很好的選擇。 （2）允許編輯。 （3）重要操作提示確認(rèn)。 （4）交互的方式應(yīng)該靈活，允許用戶選擇喜歡的輸入方式。 （5）提示輸入的格式和范圍。6.3 6.3

12、過程設(shè)計(jì)的工具過程設(shè)計(jì)的工具v描述程序處理過程的工具稱為過程設(shè)計(jì)的工具，有三種：圖形、表格和語言。 圖形工具：如程序流程圖、盒圖(N-S圖)和PAD圖 表格工具：如判定表 過程設(shè)計(jì)語言：是一種用于描述模塊算法設(shè)計(jì)和處理細(xì)節(jié)的語言工具。v任何一種過程設(shè)計(jì)工具都必須提供對設(shè)計(jì)的無歧義的描述，即應(yīng)該能指明控制流程、處理功能、數(shù)據(jù)組織以及其它方面的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，從而在編碼階段能把對設(shè)計(jì)的描述直接翻譯成程序代碼。6.3.1 6.3.1 程序流程圖程序流程圖( (程序框圖程序框圖) )v程序流程圖是歷史最悠久、使用最廣泛的描述過程設(shè)計(jì)的方法，也是用得最混亂的一種方法。v程序流程圖中使用的各種符號：6.3.1

13、6.3.1 程序流程圖程序流程圖例如：計(jì)算1-100的和.#include stdio.h void main() int i,Sum; Sum=0; for(i=1;i=100;i+) Sum+=i; printf(總和為%dn,Sum); 6.3.1 6.3.1 程序流程圖程序流程圖v程序流程圖的主要缺點(diǎn)如下：(1) 程序流程圖本質(zhì)上不是逐步求精的好工具，它誘使程序員過早地考慮程序的控制流程，而不去考慮程序的全局結(jié)構(gòu)。(2) 程序流程圖中用箭頭代表控制流，因此程序員不受任何約束，可以完全不顧結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的精神，隨意轉(zhuǎn)移控制。(3) 程序流程圖不易表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。6.3.1 6.3.1 程序流

14、程圖程序流程圖v 例：畫出下列偽程序的程序流程圖。 START IF p THEN WHILE q DO f END DO ELSE g n END IF STOP6.3.1 6.3.1 盒圖盒圖(N-S(N-S圖圖) )vN-S圖特點(diǎn)： (1) 功能域(即，一個(gè)特定控制結(jié)構(gòu)的作用域)明確，可以從盒圖上一眼就看出來。 (2) 沒有箭頭，不可能任意轉(zhuǎn)移控制。 (3) 很容易確定局部和全程數(shù)據(jù)的作用域。 (4) 很容易表現(xiàn)嵌套關(guān)系，也可以表示模塊的層次結(jié)構(gòu)。6.3.1 6.3.1 盒圖盒圖(N-S(N-S圖圖) )圖6.4 盒圖的基本符號6.3.1 6.3.1 程序流程圖程序流程圖v 例：畫出下列

15、偽程序的盒圖。 START IF p THEN WHILE q DO f END DO ELSE g n END IF STOP6.3.1 6.3.1 程序流程圖程序流程圖v 例：畫出下列偽程序的盒圖。 g n While p do if q then a1 a2 else while r do b1 b2 enddo endifenddo6.3.3 PAD6.3.3 PAD圖圖( (問題分析圖問題分析圖) )vPAD圖用二維樹形結(jié)構(gòu)的圖來表示程序的控制流，將這種圖翻譯成程序代碼比較容易。 圖中最左邊的豎線是程序的主線，即第一層結(jié)構(gòu) 隨著程序?qū)哟蔚脑黾?，PAD圖逐漸向右延伸，每增加一個(gè)層次，圖

16、形向右擴(kuò)展一條豎線 PAD圖中豎線的總條數(shù)就是程序的層次數(shù)6.3.3 PAD6.3.3 PAD圖圖( (問題分析圖問題分析圖) )vPAD圖的基本符號有：6.3.3 PAD6.3.3 PAD圖圖( (問題分析圖問題分析圖) )vPAD圖的主要優(yōu)點(diǎn)： 使用PAD符號設(shè)計(jì)出來的程序必然是結(jié)構(gòu)化程序。 PAD圖所描繪的程序結(jié)構(gòu)十分清晰。 用PAD圖表現(xiàn)程序邏輯，易讀、易懂、易記。 程序從圖中最左邊豎線上端的結(jié)點(diǎn)開始執(zhí)行，自上而下，從左向右順序執(zhí)行，遍歷所有結(jié)點(diǎn) PAD圖易于向高級語言轉(zhuǎn)換。 PAD圖的符號支持自頂向下、逐步求精方法的使用。 開始設(shè)計(jì)者可以定義一個(gè)抽象的程序，隨著設(shè)計(jì)工作的深入而使用d

17、ef符號逐步增加細(xì)節(jié)，直至完成詳細(xì)設(shè)計(jì)。 6.3.3 PAD6.3.3 PAD圖圖( (問題分析圖問題分析圖) )圖6.6 使用PAD圖提供的定義功能來逐步求精的例子6.3.3 PAD6.3.3 PAD圖圖( (問題分析圖問題分析圖) )v 例：畫出下列偽程序的PAD圖。 START IF p THEN WHILE q DO f END DO ELSE g n END IF STOP6.3.3 PAD6.3.3 PAD圖圖( (問題分析圖問題分析圖) )v 例：畫出下列偽程序的PAD圖。 g n While p do if q then a1 a2 else while r do b1 b2

18、enddo endifenddo6.3.4 6.3.4 判定表判定表v當(dāng)算法中包含多重嵌套的條件選擇時(shí)，用程序流程圖、盒圖、PAD圖、PDL都不易清楚地描述。然而判定表卻能夠清晰地表示復(fù)雜的條件組合與應(yīng)做的動(dòng)作之間的對應(yīng)關(guān)系。v一張判定表由4部分組成: 左上部列出所有條件 左下部是所有可能做的動(dòng)作 右上部是表示各種條件組合的一個(gè)矩陣 右下部是和每種條件組合相對應(yīng)的動(dòng)作6.3.4 6.3.4 判定表判定表v假設(shè)某航空公司規(guī)定，乘客可以免費(fèi)托運(yùn)重量不超過30公斤的行李。v當(dāng)行李重量超過30公斤時(shí)： 對頭等艙的國內(nèi)乘客超重部分每公斤收費(fèi)4元； 對其他艙的國內(nèi)乘客超重部分每公斤收費(fèi)6元； 對外國乘客超

19、重部分每公斤收費(fèi)比國內(nèi)乘客多一倍； 對殘疾乘客超重部分每公斤收費(fèi)比正常乘客少一半。6.3.4 6.3.4 判定表判定表6.3.4 6.3.4 判定表判定表v優(yōu)點(diǎn)：判定表能夠簡潔而又無歧義地描述處理規(guī)則。v缺點(diǎn)：判定表并不適于作為一種通用的設(shè)計(jì)工具，沒有一種簡單的方法使它能同時(shí)清晰地表示順序和重復(fù)等處理特性。6.3.5 6.3.5 判定樹判定樹v判定表雖然能清晰地表示復(fù)雜的條件組合與應(yīng)做的動(dòng)作之間的對應(yīng)關(guān)系，但其含義卻不是一眼就能看出來的，初次接觸這種工具的人理解它需要有一個(gè)簡短的學(xué)習(xí)過程。v判定樹是判定表的變種，它能清晰地表示復(fù)雜的條件組合與應(yīng)做的動(dòng)作之間的對應(yīng)關(guān)系。v優(yōu)點(diǎn)：它的形式簡單到不需

20、任何說明，一眼就可以看出其含義，因此易于掌握和使用。6.3.5 6.3.5 判定樹判定樹6.3.6 6.3.6 過程設(shè)計(jì)語言過程設(shè)計(jì)語言( (偽碼偽碼) )v過程設(shè)計(jì)語言（PDL）是用正文形式表示數(shù)據(jù)和處理過程的設(shè)計(jì)工具。vPDL具有嚴(yán)格的關(guān)鍵字外部語法，用于定義控制結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)vPDL表示實(shí)際操作和條件的內(nèi)部語法通常又是靈活自由的，可以適應(yīng)各種工程項(xiàng)目的需要。v一般說來，PDL是一種“混雜”語言，它使用一種語言的詞匯，同時(shí)卻使用另一種語言(某種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言)的語法。6.3.6 6.3.6 過程設(shè)計(jì)語言過程設(shè)計(jì)語言( (偽碼偽碼) )PROCEDURE SumBegin Let th

21、e value of Sum be 0 Let the value of i be 1 REPEATE while i=100 s=s+i i=i+1 ENDREPEND Sum6.3.6 6.3.6 過程設(shè)計(jì)語言過程設(shè)計(jì)語言( (偽碼偽碼) )vPDL作為一種設(shè)計(jì)工具有如下一些優(yōu)點(diǎn)： (1) 可以作為注釋直接插在源程序中間。這樣做能促使維護(hù)人員在修改程序代碼的同時(shí)也相應(yīng)地修改PDL注釋，因此有助于保持文檔和程序的一致性，提高了文檔的質(zhì)量。 (2) 可以使用普通的正文編輯程序或文字處理系統(tǒng)，很方便地完成PDL的書寫和編輯工作。 (3) 已經(jīng)有自動(dòng)處理程序存在，而且可以自動(dòng)由PDL生成程序代碼。

22、vPDL的缺點(diǎn)是不如圖形工具形象直觀，描述復(fù)雜的條件組合與動(dòng)作間的對應(yīng)關(guān)系時(shí)，不如判定表清晰簡單。6.4 6.4 面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法v面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序處理過程的方法。v數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)既影響程序的結(jié)構(gòu)又影響程序的處理過程，重復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)通常由具有循環(huán)控制結(jié)構(gòu)的程序來處理，選擇數(shù)據(jù)要用帶有分支控制結(jié)構(gòu)的程序來處理。6.4 6.4 面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法v面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法的最終目標(biāo)是得出對程序處理過程的描述。此方法最適合于詳細(xì)設(shè)計(jì)階段使用。在完成了軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，可以使用面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法來設(shè)計(jì)每個(gè)模塊的處理過程。vJac

23、kson方法是最著名的面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。v使用面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，首先需要分析確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且用適當(dāng)?shù)墓ぞ撸↗ackson圖）清晰地描繪數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。6.4 6.4 面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法v6.4.1 Jackson圖v程序中數(shù)據(jù)元素彼此間的邏輯關(guān)系卻只有順序、選擇和重復(fù)3類，對應(yīng)的邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也有3類。1.順序結(jié)構(gòu) 順序結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)由一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)元素組成，每個(gè)元素按確定次序出現(xiàn)一次。圖6.8 A由B、C、D 3個(gè)元素順序組成6.4.1 Jackson6.4.1 Jackson圖圖2.選擇結(jié)構(gòu) 選擇結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)包含兩個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)元素，每次使用這個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)按一定條件從這

24、些數(shù)據(jù)元素中選擇一個(gè)。圖6.9 根據(jù)條件A是B或C或D中的某一個(gè)6.4.1 Jackson6.4.1 Jackson圖圖3.重復(fù)結(jié)構(gòu) 重復(fù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，根據(jù)使用時(shí)的條件由一個(gè)數(shù)據(jù)元素出現(xiàn)零次或多次構(gòu)成。圖6.10 A由B出現(xiàn)N次(N0)組成注意：B的右上角有星號標(biāo)記6.4.1 Jackson6.4.1 Jackson圖圖vJackson圖有下述優(yōu)點(diǎn)： 便于表示層次結(jié)構(gòu)，而且是對結(jié)構(gòu)進(jìn)行自頂向下分解的有力工具； 形象直觀可讀性好； 既能表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也能表示程序結(jié)構(gòu)(因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)也只使用上述3種基本控制結(jié)構(gòu))。vJackson圖的缺點(diǎn)： 選擇/循環(huán)條件不能直接在圖上表示出來，影響圖的表達(dá)能力 不

25、易直接把圖翻譯成程序 不易在打印機(jī)上輸出6.4.2 6.4.2 改進(jìn)的改進(jìn)的JacksonJackson圖圖順序結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)，i為分支條件編號可選結(jié)構(gòu)重復(fù)結(jié)構(gòu)，結(jié)束條件編號為i6.4.2 6.4.2 改進(jìn)的改進(jìn)的JacksonJackson圖圖vJackson圖實(shí)質(zhì)上是對層次方框圖（是描繪數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式化工具）的一種精化。vJackson圖和描繪軟件結(jié)構(gòu)的層次圖形式相當(dāng)類似，但是含義卻很不相同。 層次圖中一個(gè)方框代表一個(gè)模塊；而Jackson圖中一個(gè)方框只代表幾個(gè)語句； 層次圖表現(xiàn)的是調(diào)用關(guān)系；而Jackson圖表現(xiàn)的是組成關(guān)系。6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法v

26、Jackson方法是面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。vJackson方法定義了一組以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為指導(dǎo)的映射過程，它根據(jù)輸入、輸出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，按一定的規(guī)則映射成軟件的過程描述，即程序結(jié)構(gòu)。vJackson結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法基本上由下述5個(gè)步驟組成：v第一步 分析并確定輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，并用Jackson圖描繪這兩組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。v第二步 找出輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元。6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法v所謂有對應(yīng)關(guān)系是指有直接的因果關(guān)系，在程序中可以同時(shí)處理的數(shù)據(jù)單元(對于重復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)單元必須重復(fù)的次序和次數(shù)都相同才可能有對應(yīng)關(guān)系)。v輸出數(shù)據(jù)總是

27、通過對輸入數(shù)據(jù)的處理而得到的，因此在輸入輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最高層次的兩個(gè)單元總是有對應(yīng)關(guān)系的。6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法v第三步 用下述3條規(guī)則從描繪數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的Jackson圖導(dǎo)出描繪程序結(jié)構(gòu)的Jackson圖： 第一，為每對有對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元，按照它們在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖中的層次在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次畫一個(gè)處理框(注意，如果這對數(shù)據(jù)單元在輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中所處的層次不同，則和它們對應(yīng)的處理框在程序結(jié)構(gòu)圖中所處的層次與它們之中在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖中層次低的那個(gè)對應(yīng))； 第二，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中剩余的每個(gè)數(shù)據(jù)單元所處的層次，在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次分別為它們畫上對應(yīng)的處理框

28、；6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法 第三，根據(jù)輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中剩余的每個(gè)數(shù)據(jù)單元所處的層次，在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次分別為它們畫上對應(yīng)的處理框。 在導(dǎo)出程序結(jié)構(gòu)圖的過程中，由于改進(jìn)的Jackson圖規(guī)定在構(gòu)成順序結(jié)構(gòu)的元素中不能有重復(fù)出現(xiàn)或選擇出現(xiàn)的元素，因此可能需要增加中間層次的處理框。v第四步 列出所有操作和條件(包括分支條件和循環(huán)結(jié)束條件)，并且把它們分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置。v第五步 用偽碼表示程序。6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法vJackson方法中使用的偽碼和Jackson圖是完全對應(yīng)的，下面是和3種基本結(jié)構(gòu)對應(yīng)的偽碼。 和圖

29、6.11(a)所示的順序結(jié)構(gòu)對應(yīng)的偽碼，其中seq和end是關(guān)鍵字：A seqBCDAend6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法 和圖6.11(b)所示的選擇結(jié)構(gòu)對應(yīng)的偽碼，其中select、or和end是關(guān)鍵字，cond1、cond2和cond3分別是執(zhí)行B、C或D的條件：A select cond1BA or cond2CA or cond3DA end6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法 和圖6.11(d)所示重復(fù)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的偽碼，其中iter、until、while和end是關(guān)鍵字，cond是條件：A iter until(或while)

30、condBA end6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法v下面結(jié)合一個(gè)例子說明Jackson結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法v一個(gè)正文文件由若干個(gè)記錄組成，每個(gè)記錄是一個(gè)字符串。 要求統(tǒng)計(jì)每個(gè)記錄中空格字符的個(gè)數(shù)，以及文件中空格字符的總個(gè)數(shù)。 要求的輸出數(shù)據(jù)格式是，每復(fù)制一行輸入字符串之后，另起一行印出這個(gè)字符串中的空格數(shù)，最后印出文件中空格的總個(gè)數(shù)。6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法v第一步 分析并確定輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，并用Jackson圖描繪這兩組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 對于統(tǒng)計(jì)空格這個(gè)簡單例子而言，其輸入和輸出數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)分別為：6.4.3 Jackson

31、6.4.3 Jackson方法方法6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法v第二步 找出輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元。上圖中用一對虛線箭頭把有對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元連接起來6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法v第三步 用3條規(guī)則從描繪數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的Jackson圖導(dǎo)出描繪程序結(jié)構(gòu)的Jackson圖 對于統(tǒng)計(jì)空格的例子，得到的程序結(jié)構(gòu)圖如下：6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法v第四步 列出所有操作和條件(包括分支條件和循環(huán)結(jié)束條件)，并且把它們分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置。 對于統(tǒng)計(jì)空格的例子，需要的全部操作和條件如

32、下：(1)停止 (2)打開文件 (3)關(guān)閉文件 (4)印出字符串(5)印出空格數(shù)目 (6)印空格總數(shù) (7)sum:=sum+1 (8)totalsum:=totalsum+sum(9)讀入字符串 (10)sum:=0(11)totalsum:=0 (12)pointer:=1(13)pointer:=pointer+1 I(1)文件結(jié)束I(2)字符串結(jié)束 S(3)字符是空格6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法 把這些操作和條件分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置，結(jié)果如下圖：6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法v第五步 用偽碼表示程序。 因?yàn)镴ackso

33、n使用的偽碼和Jackson圖之間存在簡單的對應(yīng)關(guān)系，所以從圖6.14很容易得出下面的偽碼：6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法統(tǒng)計(jì)空格統(tǒng)計(jì)空格seq打開文件打開文件讀入字符串讀入字符串totalsum =0程序體程序體iter until文件結(jié)束文件結(jié)束 處理字符串處理字符串seq印字符串印字符串seq印出字符串印出字符串印字符串印字符串endsum =0pointer =1分析字符串分析字符串iter until字符串結(jié)束字符串結(jié)束 分析字符分析字符select字符是空格字符是空格6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法處理空格處理空格seq s

34、um =sum+1 pointer =pointer+1處理空格處理空格end 分析字符分析字符or字符不是空格字符不是空格 處理非空格處理非空格seq pointer =pointer+1處理非空格處理非空格end 分析字符分析字符end分析字符串分析字符串end印空格數(shù)印空格數(shù)seq印出空格數(shù)目印出空格數(shù)目印空格數(shù)印空格數(shù)end6.4.3 Jackson6.4.3 Jackson方法方法totalsum =totalsum+sum讀入字符串讀入字符串處理字符串處理字符串end 程序體程序體end 印總數(shù)印總數(shù)seq 印出空格總數(shù)印出空格總數(shù) 印總數(shù)印總數(shù)end 關(guān)閉文件關(guān)閉文件 停止停止統(tǒng)

35、計(jì)空格統(tǒng)計(jì)空格end6.5 6.5 程序復(fù)雜程度的定量度量程序復(fù)雜程度的定量度量v定量度量程序復(fù)雜程度的方法很有價(jià)值 把程序的復(fù)雜程度乘以適當(dāng)常數(shù)即可估算出軟件中錯(cuò)誤的數(shù)量以及軟件開發(fā)需要用的工作量，定量度量的結(jié)果可以用來比較兩個(gè)不同的設(shè)計(jì)或兩個(gè)不同算法的優(yōu)劣 程序的定量的復(fù)雜程度可以作為模塊規(guī)模的精確限度。6.5.1 McCabe6.5.1 McCabe方法方法vMcCabe方法根據(jù)程序控制流的復(fù)雜程度定量度量程序的復(fù)雜程度，這樣度量出的結(jié)果稱為程序的環(huán)形復(fù)雜度。1.流圖v所謂流圖實(shí)質(zhì)上是“退化了的”程序流程圖，它僅僅描繪程序的控制流程，完全不表現(xiàn)對數(shù)據(jù)的具體操作以及分支或循環(huán)的具體條件。 流圖中用圓表示結(jié)點(diǎn)，一個(gè)圓代表一條或多條語句。程序流程圖中的一個(gè)順序的處理框序列和一個(gè)菱形判定框，可以