CH08系統(tǒng)詳細設計2

第8章系統(tǒng)詳細設計SYSTEMDETALEDDESIGN2/3/20231內容概要詳細設計的內容代碼設計處理過程設計輸入設計輸出設計人機界面設計學習目標學習完本章后，你應該具備以下能力：理解代碼設計的基本原則，能正確識別代碼的類型。掌握人機界面設計的方法和內容。理解輸入設計的內容、原則，掌握輸入界面設計的方法和內容。理解輸出設計的形式，掌握輸出界面設計的方法和內容。8.1代碼設計代碼設計是輸入設計的一個重要內容。所謂代碼(code)是指代表客觀實體或屬性的、由一個或多個字母、數(shù)字以及特殊字符構成的一個符號串。1.代碼設計必須遵循以下原則：唯一確定性：即每一個代碼都唯一地代表某個具體的實體或屬性。標準化與通用性：代碼的設計應便于交流、通訊，有利于數(shù)據(jù)的交換，所以在進行代碼設計時首先要依據(jù)有關的國際、國家、行業(yè)標準來進行。代碼系統(tǒng)應具有可擴充性和穩(wěn)定性。代碼系統(tǒng)應具有規(guī)律性，便于識別和記憶。容易修改。要注意代碼的長度。過長的代碼顯然不利于使用和錄入。8.2輸入設計輸入設計應避免垃圾進垃圾出(Garbage-In,Garbage-Out，GIGO)，所以在輸入設計時，要對輸入數(shù)據(jù)進行校驗和檢查。輸入數(shù)據(jù)的錯誤檢查和編輯程序通常稱之為數(shù)據(jù)校驗和檢查程序(Datavalidationandverification)。對一個信息系統(tǒng)而言，大量的程序編碼是數(shù)據(jù)校驗和檢查方面的。數(shù)據(jù)校驗和檢查技術包括：校驗位(Check-digit)組合檢查(CombinationCheck)范圍檢查(LimitandRangeChecks)完整性檢查(CompletenessChecks)等。8.2輸入設計1.輸入設計的原則：盡量減少用戶的輸入動作。如采用缺省，用鼠標選取預先定義的輸入(即采用值列表的方式)等。屏蔽掉在當前動作的上下文中不適用的或無效的命令，從而防止用戶試圖使用可能導致錯誤的動作。允許用戶控制交互的流程。用戶可以跳過不必要的操作，改變動作次序或不退出程序就從錯誤狀態(tài)中恢復出來。為所有的輸入動作提供幫助。具有自動數(shù)據(jù)校驗和檢查的功能，盡可能防止用戶出現(xiàn)不必要的輸入錯誤。由信息系統(tǒng)可以導出或計算出來的數(shù)據(jù)不要通過輸入界面由用戶輸入到計算機8.2輸入設計2.數(shù)據(jù)的收集及其方式：（1）數(shù)據(jù)的收集應該注意的問題：數(shù)據(jù)本身的正確性數(shù)據(jù)收集的時間性（2）數(shù)據(jù)收集的方式：來源性收集方式：從已有的資料中獲取數(shù)據(jù)根源性收集方式：用儀器直接從實際系統(tǒng)中收集資料。8.2輸入設計3.數(shù)據(jù)的輸入方式：（1）傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入方式：通常由信息系統(tǒng)的終端用戶從原始單據(jù)上獲取數(shù)據(jù)。（2）源數(shù)據(jù)自動化方式：條碼識別器(BarCodeReader)光學標記閱讀器OMR(OpticalMarkRecognition)磁墨水字符閱讀器MICR(Magnetic-inkCharacterRecognition)光學字符閱讀器OCR(OpticalCharacterRecognition)（3）電子數(shù)據(jù)交換EDI8.2輸入設計3.數(shù)據(jù)的輸入方式：EDI是ElectronicDataInterchange的縮寫，中文一般譯為“電子數(shù)據(jù)交換”,有時也稱為“無紙貿易”.、國際化標準組織將EDI定義為：一種電子傳輸方法，使用這種方法，首先將商業(yè)或行政事物處理中的報文數(shù)據(jù)按照一個公認的標準，形成結構化的事務處理的報文數(shù)據(jù)格式，進而將這些結構化的報文數(shù)據(jù)經由網絡，從計算機傳輸?shù)接嬎銠C。EDI是企業(yè)和企業(yè)之間進行電子商務常用的一種方式，它是企業(yè)和企業(yè)之間，通過電子方式，按照標準格式，從應用系統(tǒng)到應用系統(tǒng)的商業(yè)單證的傳輸。8.2輸入設計4.數(shù)據(jù)輸入設備的選擇：（1）鍵-軟盤輸入裝置：。（2）磁帶機：大量數(shù)據(jù)（3）終端輸入（4）光閱讀器8.2輸入設計常見的輸入設備有：鍵盤聲音輸入設備自動語言識別系統(tǒng)ASR(AutomaticSpeechRecognition)：ASR是一種語音輸入和處理系統(tǒng)，它不僅能夠采集說話者所說的孤立的單詞，而且能夠區(qū)分不同句子中的單詞。ASR系統(tǒng)有離散語音識別系統(tǒng)、連續(xù)語言識別系統(tǒng)等類型。鼠標(Mouse)：鼠標可以說是計算機系統(tǒng)中，尤其是PC機中常用的一種定位輸入設備。由于其操作簡單、易用，在Windows環(huán)境中，鼠標已成為不可缺少的一種輸入設備。軌跡球(Trackball)光筆(LightPen)觸摸屏(TouchScreen)8.2輸入設計常見的輸入設備有：條碼識別器(BarCodeReader)光學標記閱讀器OMR(OpticalMarkRecognition)磁墨水字符閱讀器MICR(Magnetic-inkCharacterRecognition)光學字符閱讀器OCR(OpticalCharacterRecognition)圖象掃描儀(ImageScanning)數(shù)據(jù)手套(Glove)：是一種在虛擬現(xiàn)實(VirtualReality，又稱靈境)環(huán)境中使用的數(shù)據(jù)采集設備，利用數(shù)據(jù)手套可以將手勢轉化成計算機可識別的數(shù)據(jù)。8.3輸出設計計算機信息系統(tǒng)的輸出(output)是信息，而信息的接收者是用戶。作為用戶，他最關心的并不是所開發(fā)的信息系統(tǒng)采用了何種高新技術，而是信息系統(tǒng)能夠提供給他什么樣的信息，以多快的速度、以什么方式提供給他。這正是輸出設計的內容。系統(tǒng)所產生的輸出應該是高質量的、可用的。高質量、可用的輸出必須具備以下特征：

易存取性

及時性

相關性

準確性

可用性8.3輸出設計注意：系統(tǒng)設計的過程與實施過程相反，并不是從輸入設計到輸出設計，而是從輸出設計到輸入設計8.3輸出設計輸出設計的內容：有關輸出信息使用方面的信息：包括使用者、使用目的、報告量、使用周期、有效期、保管方法和復寫份數(shù)等輸出信息的內容：包括輸出項目、位數(shù)、數(shù)據(jù)形式（文字、數(shù)字）輸出設備的選擇：行打印、顯示終端的屏幕、卡片輸出機輸出介質：磁盤？磁帶？打印紙？要注意各種輸出設備和介質的特點。8.3輸出設計輸出形式的設計是輸出設計的一個重要內容，計算機信息系統(tǒng)所產生的輸出一般可分為以下幾種表現(xiàn)形式：報表(Reports)：報表的類型有詳細報表、摘要報表、分析型報表。圖形(Graph):包括線圖(Line)、條型圖(Bar)、散列圖(Scatter)、圓餅圖(Pie)等。其它形式，如聲音、動畫、圖象等。

人機界面又稱接口(Interface)，是用戶與計算機信息系統(tǒng)之間傳遞、交換信息的媒介，是用戶使用計算機信息系統(tǒng)的綜合操作環(huán)境，是用戶與計算機信息系統(tǒng)進行交互的唯一途徑，所以人機界面的設計在信息系統(tǒng)設計中占有非常重要的地位，就設計和編碼量來說，人機界面的設計和編碼通常要占設計總量的60%-70%左右。通過人機界面，用戶向計算機系統(tǒng)提供命令、數(shù)據(jù)等輸入信息，這些數(shù)據(jù)經過計算機信息系統(tǒng)處理后，又通過人機界面將處理的結果(即輸出數(shù)據(jù))返回給用戶，另外，在處理過程中，用戶也可以通過人機界面干預計算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理。人機界面體現(xiàn)了計算機信息系統(tǒng)的輸入輸出功能。8.4人機界面設計2/3/202317

圖形化用戶界面(GUI)使得人機接口發(fā)生了革命性的變化。由于圖形化用戶界面越來越受到用戶的歡迎，許多軟件商將圖形用戶界面與程序設計語言捆綁在一起，這意味著被廣大用戶普遍接受的圖形窗口界面在很大程度上已經自動化，從而使運行在不同平臺(硬件平臺、操作系統(tǒng))上的軟件具有相同的外觀。這一點對于信息系統(tǒng)的設計非常重要，設計人員在設計新的信息系統(tǒng)時必須考慮這一趨勢。8.4人機界面設計2/3/2023181、界面設計的內容

人機界面設計涉及用戶分析、任務分析、交互方式和開發(fā)過程四個內容。下面我們主要介紹用戶分析。在人機界面設計中，用戶作為人機交互系統(tǒng)的一個方面起著非常重要的作用，所以首先必須對用戶的類型、用戶的行為特性、用戶的要求作一個全面的、細致的分析研究。

8.4人機界面設計2/3/2023191、界面設計的內容⑴用戶類型盡管對用戶的分類方法多種多樣，但在進行人機界面設計時，主要考慮用戶對計算機系統(tǒng)操作的熟練程度。從這一角度出發(fā)，用戶一般可以分為初學者、熟練用戶(也稱有經驗用戶)和專家用戶。各類用戶的特點可參見表8.1。8.4人機界面設計2/3/202320表8.1用戶的類型、特點用戶類型初學者熟練用戶專家用戶特點

無計算機方面的專業(yè)知識。沒有或少有計算機操作方面的經驗。閱讀操作手冊困難。對計算機系統(tǒng)有比較多的知識和經驗。能熟練操作計算機系統(tǒng)。使用計算機系統(tǒng)的積極性、主動性高。精通計算機領域方面的知識，具有某一方面的專長。具有豐富的計算機系統(tǒng)操作經驗。具有維護、擴展系統(tǒng)功能的能力。

8.4人機界面設計2/3/2023211、界面設計的內容⑵用戶對界面的要求初學者通常要求：界面直觀；能夠自行引導用戶進行系統(tǒng)的操作；無需用戶記憶太多、太復雜的操作命令，操作簡單。熟練用戶和專家用戶通常要求：能夠提供一致的用戶界面；能夠快速地完成用戶的操作(如熱鍵Hot-Key)。8.4人機界面設計2/3/2023222.用戶界面設計的原則

(1)應用程序反饋(run-timefeedback)：隨時將正在做什么的信息告訴用戶(尤其是當響應時間十分長的情況下)。否則，用戶就不知道是計算機出了問題還是應用系統(tǒng)有問題，結果是養(yǎng)成了用戶按Ctrl+C來喚回系統(tǒng)響應的壞習慣。

8.4人機界面設計2/3/2023232.用戶界面設計的原則(2)系統(tǒng)信息顯示(systemmessagedisplay)：隨時將系統(tǒng)給用戶的信息用圖標或聲音反饋給用戶。系統(tǒng)要及時給用戶提供反饋信息，以便使用戶知道下一步該做什么。反饋是指計算機信息系統(tǒng)對用戶的動作所采取的響應。通過及時反饋處理信息，可以避免用戶產生系統(tǒng)處理錯誤的錯覺。提示用戶，系統(tǒng)現(xiàn)在需要用戶做什么事情。如在屏幕上顯示如下信息：“Ready(就緒)”，“EnterCommand(請輸入命令)”，“EnterChoice(請輸入選項)”，“EnterData(請輸入數(shù)據(jù))”等。告訴用戶數(shù)據(jù)已被正確地錄入到系統(tǒng)中去。如自動將光標移動到表單(Form)的下一個數(shù)據(jù)域，或者顯示“InputOK”等信息。8.4人機界面設計2/3/2023242.用戶界面設計的原則對于需要時間較長處理過程，需要及時給出用戶提示。如，在屏幕上顯示“系統(tǒng)正在處理，請稍候……”，“Indexing，Thismaytakeafewminutes，Pleasewait”，“Sorting，Pleasestandby”等，這樣用戶不致于焦急地等待或不知所措。告訴用戶某一任務或處理是否已經完成或失敗。如在屏幕上顯示：“Printingcomplete(打印已完成)”，或者“Printernotready，Pleasecheckandtryagain”等信息。信息、指令應在屏幕上停留適當?shù)臅r間，從而使用戶能夠讀完顯示的信息。8.4人機界面設計2/3/2023252.用戶界面設計的原則(3)狀態(tài)(status)：提供信息告訴用戶他們正處于系統(tǒng)的什么狀態(tài)。在大型系統(tǒng)中，用戶可能忘記他們正在使用什么工具。往往有這種情況，雖然他們給出了語法正確的命令，但卻是在錯誤的環(huán)境下做的。(4)跳出(escape)：允許用戶終止一種(一級)操作，并從該選擇中跳出。許多操作是偶然被選中的，而一個不良的界面設計往往會使系統(tǒng)死鎖在不想要的選擇中，這是最令人頭疼的。(5)最少工作(minimalwork)：進行界面操作時應盡量減少用戶的工作量。其辦法包括最少的對話步驟以及使用略語和代碼來減少用戶的閱讀量和擊鍵次數(shù)。冗長的對話一開始可能是方便的，但用戶很快熟悉了對話后，這種緩慢的、多步驟的對話就變得十分令人厭煩。8.4人機界面設計2/3/2023262.用戶界面設計的原則(6)默認值(default):也稱缺省值，是指只要能預知答案，就可設默認值，這樣節(jié)省了用戶的工作。(7)幫助(help)：只要可能就應提供在線幫助(on-linehelp)。幫助有兩個功能：首先對于那些懶得翻閱操作手冊的用戶，它是一個學習的輔導；其次，對于有經驗的用戶，它是一個助手，可以幫助用戶肯定一個操作的細節(jié)問題。幫助應該分層或嵌套，以使其信息直接針對用戶想了解的那些選擇或工具。(8)復原(undo)：用戶可能會出錯，想退回去并且重新開始。界面應該提供返回恢復先前狀態(tài)的能力。另外，系統(tǒng)應該具有較高的容錯能力。即使用戶某一操作錯誤，也不應該對系統(tǒng)產生致命的、不可恢復的影響。所以系統(tǒng)應該具有允許用戶出錯，并且能夠恢復系統(tǒng)錯誤之前的狀態(tài)的能力。對于一些具有破壞性的操作，如刪除等，系統(tǒng)應該給予用戶一次確認的機會，防止由于誤操作對系統(tǒng)所造成的破壞。8.4人機界面設計2/3/2023272.用戶界面設計的原則(9)一致性(consistency)：人機界面的一致性主要體現(xiàn)在輸入-輸出方面的一致性，具體是指在應用程序的不同部分，甚至不同應用程序之間，具有相似的界面外觀、布局，相似的人機交互方式以及相似的信息顯示格式等。一致性有助于用戶學習，減少用戶的學習量和記憶量。比如，在各級中跳出的命令應使用同一代碼，且應有同樣效果。(10)分析用戶類型，有針對性地設計適合用戶特點的人機界面。8.4人機界面設計2/3/2023282.用戶界面設計的原則(7)應用程序和人機界面分離。從系統(tǒng)設計人員的角度來說，人機界面的布局、顯示、用戶操作等應該由專門的用戶界面管理系統(tǒng)來完成，而應用程序的代碼設計則由專門的程序設計語言來完成，從而可以大大減少系統(tǒng)設計的復雜性，并增加系統(tǒng)的可維護性?，F(xiàn)代的計算機信息系統(tǒng)開發(fā)中，經常采用面向對象的人機界面設計方法，而應用程序的設計則采用面向過程的語言或第四代計算機語言(4GL)來完成。⒓增加可視化圖形表示。圖形具有直觀、形象、信息量大等特點。因此，使用圖形表示操作，可增加用戶使用系統(tǒng)的興趣。8.4人機界面設計2/3/202329過程設計應該在數(shù)據(jù)設計、體系結構設計和接口設計完成之后進行，它是詳細設計階段應該完成的主要任務。過程設計的任務還不是具體地編寫程序，而是要設計出程序的“藍圖”，以后程序員將根據(jù)這個藍圖寫出實際的程序代碼。因此，過程設計的結果基本上決定了最終的程序代碼的質量。考慮程序代碼的質量時必須注意，程序的“讀者”有兩個，那就是計算機和人。8.5處理過程設計2/3/202330在軟件的生命周期中，設計測試方案，診斷程序錯誤，修改和改進程序等都必須首先讀懂程序。實際上對于長期使用的軟件系統(tǒng)而言，人讀程序的時間可能比寫程序的時間還要長得多。因此，衡量程序的質量不僅要看它的邏輯是否正確，性能是否滿足要求，更主要的是要看它是否容易閱讀和理解。過程設計的目標不僅僅是邏輯上正確地實現(xiàn)每個模塊的功能，更重要的是設計出的處理過程應該盡可能簡明易懂。結構程序設計技術是實現(xiàn)上述目標的關鍵技術，因此是過程設計的邏輯基礎。8.5處理過程設計2/3/202331圖三種基本的控制結構(a)順序結構，先執(zhí)行A再執(zhí)行B；(b)IF-THEN-ELSE型選擇(分支)結構；(c)DO-WHILE型循環(huán)結構2/3/202332結構程序設計的經典定義如下所述。如果一個程序的代碼塊僅僅通過順序、選擇和循環(huán)這三種控制結構進行連接，并且每個代碼塊只有一個入口和一個出口，則稱這個程序是結構化的。8.5處理過程設計2/3/202333圖其他常用的控制結構(a)DO-UNTIL型循環(huán)結構；(b)多分支結構8.5處理過程設計2/3/202334一、過程設計的工具描述程序處理過程的工具稱為過程設計的工具，它們可以分為圖形、表格和語言三類。8.5處理過程設計2/3/202335程序流程圖：程序流程圖又稱為程序框圖，它是歷史最悠久使用最廣泛的描述過程設計的方法，然而它也是用得最混亂的一種方法。下圖中列出了程序流程圖中使用的各種符號。程序流程圖2/3/202336圖程序流程圖中使用的符號(a)選擇(分支)；(b)注釋；(c)預先定義的處理；(d)多分支；(e)開始或停止；(f)準備；(g)循環(huán)上界限；(h)循環(huán)下界限；(i)虛線；(j)省略符；(k)并行方式；(l)處理；(m)輸入/輸出；(n)連接；(o)換頁連接；(p)控制流2/3/202337盒圖(N-S圖)：出于要有一種不允許違背結構程序設計精神的圖形工具的考慮，Nassi和Shneiderman提出了盒圖，又稱為N-S圖。下圖給出了結構化控制結構的盒圖表示，也給出了調用子程序的盒圖表示方法。盒圖沒有箭頭，因此不允許隨意轉移控制。堅持使用盒圖作為詳細設計的工具，可以使程序員逐步養(yǎng)成用結構化的方式思考問題和解決問題的習慣。盒圖（N-S圖）2/3/202338圖盒圖的基本符號(a)順序；(b)IF-THEN-ELSE型分支；(c)CASE型多分支；(d)循環(huán)；(e)調用子程序A2/3/202339PAD圖：PAD是問題分析圖(ProblemAnalysisDiagram)的英文縮寫，自1973年由日本日立公司發(fā)明以后，已得到一定程度的推廣。它用二維樹形結構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。下圖給出PAD圖的基本符號。PAD圖2/3/202340圖PAD圖的基本符號(a)順序(先執(zhí)行P1后執(zhí)行P2)；(b)選擇(IFCTHENP1ELSEP2)；(c)CASE型多分支；(d)WHILE型循環(huán)(WHILECDOP)；(e)UNTIL型循環(huán)(REPEATPUNTILC)；(f)語句標號；(g)定義2/3/202341判定表：當算法中包含多重嵌套的條件選擇時，用程序流程圖、盒圖、PAD圖或后面即將介紹的過程設計語言(PDL)都不易清楚地描述。然而判定表卻能夠清晰地表示復雜的條件組合與應做的動作之間的對應關系。一張判定表由四部分組成，左上部列出所有條件，左下部是所有可能做的動作，右上部是表示各種條件組合的一個矩陣，右下部是和每種條件組合相對應的動作。判定表右半部的每一列實質上是一條規(guī)則，規(guī)定了與特定的條件組合相對應的動作。判定表2/3/2023422/3/202343判定表雖然能清晰地表示復雜的條件組合與應做的動作之間的對應關系，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要理解它需要有一個簡短的學習過程。此外，當數(shù)據(jù)元素的值多于兩個時，判定表的簡潔程度也將下降。判定樹是判定表的變種，也能清晰地表示復雜的條件組合與應做的動作之間的對應關系。判定樹2/3/202344圖用判定樹表示計算行李費的算法判定樹2/3/202345PDL也稱為偽碼，這是一個籠統(tǒng)的名稱，現(xiàn)在有許多種不同的過程設計語言在使用。它是用正文形式表示數(shù)據(jù)和處理過程的設計工具。PDL具有嚴格的關鍵字外部語法，用于定義控制結構和數(shù)據(jù)結構；另一方面，PDL表示實際操作和條件的內部語法通常又是靈活自由的，以便可以適應各種工程項目的需要。因此，一般說來PDL是一種“混雜”語言，它使用一種語言(通常是某種自然語言)的詞匯，同時卻使用另一種語言(某種結構化的程序設計語言)的語法。過程設計語言(PDL)2/3/202346雖然程序中實際使用的數(shù)據(jù)結構種類繁多，但是它們的數(shù)據(jù)元素彼此間的邏輯關系卻只有順序、選擇和重復三類，因此，邏輯數(shù)據(jù)結構也只有這三類。