軟件工程第5章 詳細(xì)設(shè)計(jì)

第5章詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)的任務(wù)和原則詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書詳細(xì)設(shè)計(jì)的任務(wù)：1、為每個(gè)模塊選擇適當(dāng)?shù)乃惴ú⑦x取描述工具詳細(xì)描述這些算法。2、確定每個(gè)模塊所使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。3、確定各個(gè)模塊及模塊間接口的細(xì)節(jié)，包括用戶界面和外部軟硬件接口、模塊間的接口、模塊局部數(shù)據(jù)和輸入輸出數(shù)據(jù)。4、為每個(gè)模塊設(shè)計(jì)測試用例，使得編碼階段對具體模塊的調(diào)試測試更加方便。5、編寫詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書。詳細(xì)設(shè)計(jì)的任務(wù)為了是詳細(xì)設(shè)計(jì)更加地科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)遵守以下原則：對于模塊的邏輯描述，要在確保正確可靠的基礎(chǔ)上盡量地使得其更加清晰易讀。選擇適當(dāng)?shù)拿枋龉ぞ邅韺Ω髂K的算法進(jìn)行描述。采用結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)方法，改善程序的結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)更加科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也降低了程序的復(fù)雜度，從而提高了程序的可讀性、可測試性和可維護(hù)性。詳細(xì)設(shè)計(jì)的原則詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述方式詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述方式分類：1）圖形描述：流程圖、盒圖、PAD圖等2）語言描述：PDL語言等3）表格描述：判定表等詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具:下面介紹一些有代表性的詳細(xì)設(shè)計(jì)工具：

（1）程序流程圖

程序流程圖又稱之為程序框圖，它是軟件開發(fā)者最熟悉的一種算法表達(dá)工具。主要優(yōu)點(diǎn)：獨(dú)立于任何一種程序設(shè)計(jì)語言，能夠比較直觀和清晰地描述過程的控制流程，易于學(xué)習(xí)掌握。

為使流程圖支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，限制在流程圖中只能使用下述的五種基本控制結(jié)構(gòu)。詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具程序流程圖：是使用最廣泛、歷史最悠久的描述程序邏輯結(jié)構(gòu)的工具。AB順序選擇多分支選擇“當(dāng)型”循環(huán)A條件“直到型”循環(huán)A條件FTTF注：其中A或B為：①非轉(zhuǎn)移語句（可以為空）。②三種基本結(jié)構(gòu)之一。AB條件AB條件C詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具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程序流程圖使用箭頭代表控制流，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)的原則，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)和描述有關(guān)的數(shù)據(jù)，只能描述執(zhí)行過程；④對于大型軟件而言，流程圖過于瑣碎，不容易閱讀和修改。詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具舉例：請使用流程圖描述下列程序的算法：在數(shù)據(jù)A(0)~A(10)中求最大數(shù)。詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具（2）N-S圖(盒圖)：是一種符合結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)原則的圖形描述工具。在N-S圖中，為了表示五種基本控制結(jié)構(gòu)，規(guī)定了五種圖形構(gòu)件。AB順序多分支選擇“當(dāng)型”循環(huán)注：其中P為循環(huán)條件，S為循環(huán)體。PFTBAPFTA選擇=1P=2=nABNDO-WHILEPDO-UNTILPSS“直到型”循環(huán)詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具N-S圖有下述特點(diǎn)：①功能域(一個(gè)特定控制結(jié)構(gòu)的作用域)明確，圖中每個(gè)矩形框（除CASE構(gòu)造中表示條件取值的矩形框外），就是功能域。②不可能任意轉(zhuǎn)移控制，約束設(shè)計(jì)人員必須遵守結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的要求。③在盒圖上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)。詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具舉例：請使用N-S描述下列程序的算法：在數(shù)據(jù)A(0)~A(10)中求最大數(shù)。詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具（3）PAD圖：問題分析圖。是日本日立公司1979年提出的一種算法描述工具，它的結(jié)構(gòu)是由左向右展開的樹型結(jié)構(gòu)。選擇順序ABFT條件AB多分支選擇ACBCASE值1值2值nPAD基本控制結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具（3）PAD圖：

WHILE條件A

UNTIL條件AAS1S3S2def“當(dāng)型”循環(huán)“直到型”循環(huán)定義A（對A細(xì)化）PAD基本控制結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具PAD圖舉例：將數(shù)組A(1)到A(10)進(jìn)行選擇法排序（升序）的算法描述。PAD圖的控制流程為自上而下、從左到右。輸入A（1）到A（10）的值開始置初值:n=10sort輸出A（1）到A（10）的值結(jié)束詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具PAD圖舉例：將數(shù)組A(1)到A(10)進(jìn)行選擇法排序的算法描述。PAD圖的控制流程為自上而下、從左到右。

WHILEi≤n-1sorti=1defm=ij=i+1

WHILEj≤nA(m)﹤-﹥A(i)i=i+1FTA(m)>A(j)m=jj=j+1詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具舉例：請使用PAD圖描述下列程序的算法：在數(shù)據(jù)A(0)~A(10)中求最大數(shù)。詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具PAD圖的優(yōu)點(diǎn)：1、清晰地反映了程序的層次結(jié)構(gòu)。圖中的豎線為程序的層次線，最左邊的豎線是程序的主線，其后一層一層展開，層次關(guān)系一目了然。2、支持逐步求精的設(shè)計(jì)方法，左邊層次中的內(nèi)容可以抽象，然后由左到右逐步細(xì)化。3、易讀易寫，使用方便。4、支持結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)原理。5、可以自動(dòng)生成程序。PAD圖有對照FORTRAN、Pascal、C等高級語言的標(biāo)準(zhǔn)圖式，因此，在有PAD系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上（如日立公司的系列機(jī)），可以直接輸入PAD圖，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)通過走樹的方法生成源程序代碼，為軟件的自動(dòng)生成提供了有力的工具?！吃敿?xì)設(shè)計(jì)的描述工具（4）PDL（ProgramDesignLanguage

）

PDL與需求分析中采用的結(jié)構(gòu)化語言統(tǒng)屬于偽碼。偽碼的結(jié)構(gòu)分為內(nèi)外兩層，外語法應(yīng)符合一般程序設(shè)計(jì)語言常用的語法規(guī)則，而內(nèi)層語法則用一些簡單的句子、短語(自然語言)。詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具PDL作為一種用于描述程序邏輯的語言，具有以下特點(diǎn)：①有固定的關(guān)鍵字外語法，提供全部結(jié)構(gòu)化控制結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)說明和模塊特征②內(nèi)語法使用自然語言來描述處理特性，為開發(fā)者提供方便，提高可讀性。③具有數(shù)據(jù)說明機(jī)制，包括簡單的（如標(biāo)量和數(shù)組）與復(fù)雜的（如鏈表和層次結(jié)構(gòu)）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。④具有子程序定義與調(diào)用機(jī)制，用以表達(dá)各種方式的接口說明。⑤由于與程序是同構(gòu)的，可利用自動(dòng)生成程序自動(dòng)生成代碼，提高軟件生產(chǎn)率。詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具PDL中相關(guān)的關(guān)鍵詞介紹：

1、數(shù)據(jù)說明TYPE<變量名>IS<限定詞1><限定詞2>2、程序塊BEGIN<塊名><一組PDL語句>END詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具3、控制結(jié)構(gòu)1）順序結(jié)構(gòu)在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，程序按語句的先后順序執(zhí)行。2）選擇結(jié)構(gòu)IF<條件>THEN<語句或程序塊>ELSE<語句或程序塊>ENDIF詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具3）多路選擇結(jié)構(gòu)CASEOF<變量名>:WHEN<條件1>SELECT<語句或程序塊>WHEN<條件2>SELECT<語句或程序塊>……WHEN<條件n>SELECT<語句或程序塊>DEFAULT:<語句或程序塊>ENDCASE詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具4）循環(huán)結(jié)構(gòu)WHILE循環(huán)的形式如下：DOWHILE<條件><語句或程序塊>ENDDOUNTIL循環(huán)的形式如下：REPEATUNTIL<條件><語句或程序塊>ENDREPFOR循環(huán)的形式如下：DOFOR<循環(huán)變量>∈<循環(huán)變量的取值范圍><語句或程序塊>ENDFOR詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具4、子程序子程序的形式如下：PROCEDURE<子程序名><屬性表>INTERFACE<參數(shù)表><語句或程序塊>END對子程序的調(diào)用可采用PERFORM。其形式如下：PERFORM<子程序名>如果調(diào)用該子程序需要參數(shù)時(shí)，則其形式如下：PERFORM<子程序名>USING<參數(shù)名>詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具5、輸入輸出用PDL描述輸入輸出一般有兩種形式：READ/WRITETO<設(shè)備><I/O表>或ASK<詢問>ANSWER<響應(yīng)選項(xiàng)>其中，第一種形式的<設(shè)備>是指I/O設(shè)備，<I/O表>則是其要傳送的變量名。而第二種形式則多用于人機(jī)交互的設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具PDL應(yīng)用示例以××系統(tǒng)主控模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)為例：

PROCEDERE模塊名（）清屏；

顯示××系統(tǒng)用戶界面；WRITE(“請輸入用戶口令：”);

READ(password);IFpassword<>系統(tǒng)口令THEN

提示警告信息；

退出運(yùn)行；ENDIF

顯示本系統(tǒng)主菜單；

…END

詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書參考標(biāo)準(zhǔn)文檔

其他設(shè)計(jì)方法

面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法是根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序處理過程的方法。

目前比較成熟的有

M．A．Jackson提出的Jackson系統(tǒng)開發(fā)方法（JSD，JacksonSystemDevelopment）和J．D．warnier提出的程序邏輯構(gòu)造方法LCP(LogicalConstructionofPrograms)。

Jackson方法Jackson方法思想

面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是根據(jù)某些過程，從一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中導(dǎo)出程序結(jié)構(gòu)，著重于問題域數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)到問題解的程序結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換，而不強(qiáng)調(diào)模塊定義。①首先要充分了解所涉及的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而且用工具清晰地描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);②然后按一定的步驟根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)出解決問題的程序結(jié)構(gòu)，完成設(shè)計(jì)。其他設(shè)計(jì)方法(2)Jackson圖

Jackson圖表示的三種基本結(jié)構(gòu)，由方框、連線和一些附加標(biāo)記組成。標(biāo)記“o”代表選擇，標(biāo)記“*”代表重復(fù)。連線可以理解為“包含”或“由……組成”。ABCAB0C0AB*順序選擇重復(fù)其他設(shè)計(jì)方法Jackson方法的步驟一般可以歸納為五個(gè)步驟：1）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結(jié)構(gòu)圖表示這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2）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

。其他設(shè)計(jì)方法

3）按照一定的映射規(guī)則由輸入、