第5章-總體設(shè)計(jì)-2

回顧軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)軟件總體設(shè)計(jì)的步驟什么是好的軟件設(shè)計(jì)?2/3/20230回顧結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法將問題的解決方案表述為：軟件結(jié)構(gòu)圖+關(guān)系數(shù)據(jù)模式

軟件結(jié)構(gòu)圖描述軟件系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)關(guān)系數(shù)據(jù)模式描述軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)工作主要包括程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)2/3/20231回顧數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)管理角度技術(shù)觀點(diǎn)接口設(shè)計(jì)2/3/20232設(shè)計(jì)原理模塊化抽象逐步求精信息隱藏和局部化

模塊獨(dú)立回顧2/3/20233五、模塊獨(dú)立模塊的獨(dú)立性的概念是模塊化、抽象、信息隱藏和局部化概念的直接結(jié)果。模塊獨(dú)立性原則，希望每個(gè)模塊完成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的功能，并與其他模塊之間的關(guān)系盡量簡(jiǎn)單。設(shè)計(jì)原理2/3/20234五、模塊獨(dú)立設(shè)計(jì)時(shí)追求模塊獨(dú)立理由有二：第一，功能與接口都簡(jiǎn)單，便于團(tuán)隊(duì)分工協(xié)作。第二，易測(cè)試、易維護(hù)。比如手和腳是兩個(gè)“功能獨(dú)立”的模塊。沒有腳時(shí)，手照樣能干活。沒有手時(shí)，腳仍可以走路。但如果想讓人跑得快，那么邁左腳時(shí)一定要伸右臂甩左臂，邁右腳時(shí)則要伸左臂甩右臂。所以在設(shè)計(jì)模塊時(shí)不僅要考慮“這個(gè)模塊應(yīng)當(dāng)有什么樣的功能”，還要考慮“這個(gè)模塊應(yīng)該怎樣與其它模塊交流信息”。設(shè)計(jì)原理2/3/20235耦合

模塊之間的相對(duì)獨(dú)立性的度量?jī)?nèi)聚

模塊功能強(qiáng)度的度量模塊的獨(dú)立程度可以由兩個(gè)定性標(biāo)準(zhǔn)度量設(shè)計(jì)原理五、模塊獨(dú)立設(shè)計(jì)目標(biāo)：力爭(zhēng)高內(nèi)聚、低耦合因?yàn)橹挥械婉詈喜拍芨玫倪m應(yīng)變化，更好的復(fù)用和擴(kuò)展。

2/3/20236設(shè)計(jì)原理五、模塊獨(dú)立耦合是對(duì)一個(gè)軟件結(jié)構(gòu)內(nèi)各個(gè)模塊之間互連程度的度量。耦合強(qiáng)弱取決于模塊間接口的復(fù)雜程度，調(diào)用模塊的方式，以及通過接口的信息。根據(jù)模塊間耦合程度的強(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn)，劃分耦合類型，共有五種。

2/3/20237五、模塊獨(dú)立---耦合非直接耦合數(shù)據(jù)耦合特征耦合控制耦合5。外部耦合6。公共環(huán)境耦合7。內(nèi)容耦合弱耦合中耦合較強(qiáng)耦合強(qiáng)耦合模塊1模塊2模塊3模塊4數(shù)據(jù)耦合通過簡(jiǎn)單變量交換數(shù)據(jù)特征耦合通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)交換數(shù)據(jù)非直接耦合模塊之間沒有信息傳遞模塊A模塊B模塊C模塊D模塊L模塊NFlag=1?S1S2模塊1控制耦合模塊之間傳遞的是控制信息TF模塊A模塊B內(nèi)容耦合

訪問其它模塊的內(nèi)部數(shù)據(jù)直接跳到其他模塊內(nèi)部執(zhí)行公共環(huán)境耦合通過公共數(shù)據(jù)環(huán)境相互作用模塊2一組模塊都訪問同一全局簡(jiǎn)單變量2/3/20238公共的數(shù)據(jù)環(huán)境可以是全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、共享的通信區(qū)、內(nèi)存的公共覆蓋區(qū)等。公共耦合的復(fù)雜程度隨耦合模塊的個(gè)數(shù)增加而顯著增加。若只是兩模塊間有公共數(shù)據(jù)環(huán)境，則公共耦合有兩種情況。松散公共耦合和緊密公共耦合。五、模塊獨(dú)立—耦合設(shè)計(jì)原理2/3/20239內(nèi)聚類型說明非直接耦合兩個(gè)模塊之間沒有直接關(guān)系數(shù)據(jù)耦合通過簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)參數(shù)交換信息特征耦合通過復(fù)雜數(shù)據(jù)參數(shù)交換信息控制耦合傳送開關(guān)、標(biāo)志、名字等控制信息外部耦合訪問同一全局簡(jiǎn)單變量公共耦合訪問同一個(gè)公共數(shù)據(jù)環(huán)境內(nèi)容耦合一個(gè)模塊可直接訪問另一模塊五、模塊獨(dú)立--耦合度設(shè)計(jì)原理2/3/202310兩模塊之間是否沒有任何信息傳遞？11非直接耦合22數(shù)據(jù)耦合33特征耦合44控制耦合55外部耦合66公共耦合77內(nèi)容耦合以何種方式

傳遞信息？傳遞的信息類型？共享數(shù)據(jù)YESNO簡(jiǎn)單類型參數(shù)表傳遞的信息類型？直接讀取數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)標(biāo)志量簡(jiǎn)單類型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)耦合強(qiáng)度等級(jí)設(shè)計(jì)原理2/3/202311設(shè)計(jì)原理五、模塊獨(dú)立設(shè)計(jì)原則：控制耦合是一種中等程度的耦合。應(yīng)盡可能少用。外部耦合和公共耦合是較強(qiáng)程度的耦合。盡管有時(shí)無法避免，但要特別注意、嚴(yán)加控制。內(nèi)容耦合是耦合程度最強(qiáng)的耦合，極大增強(qiáng)了軟件的復(fù)雜性，給維護(hù)帶來嚴(yán)重困難，是“病態(tài)聯(lián)系”，應(yīng)禁止使用。實(shí)際完全可以避免。2/3/202312設(shè)計(jì)原理特征耦合的模塊聯(lián)接形式不如數(shù)據(jù)耦合形式好，如果不是特別需要，盡量使用數(shù)據(jù)耦合形式。2/3/202313設(shè)計(jì)原理特征耦合可不改特征耦合改為數(shù)據(jù)耦合2/3/202314五、模塊獨(dú)立—耦合本質(zhì)上，控制耦合干涉了被調(diào)用模塊的內(nèi)部處理邏輯，這樣就造成了B模塊不再是一個(gè)暗盒，因此是一種不好的設(shè)計(jì)形式?？刂岂詈显O(shè)計(jì)原理2/3/202315五、模塊獨(dú)立—耦合去除模塊間控制耦合的方法：(1)將被調(diào)用模塊內(nèi)的判定上移到調(diào)用模塊中進(jìn)行(2)被調(diào)用模塊分解成若干單一功能模塊A計(jì)算平均分B1平均成績(jī)最高成績(jī)計(jì)算最高分B2改控制耦合為數(shù)據(jù)耦合舉例設(shè)計(jì)原理2/3/202316五、模塊獨(dú)立—內(nèi)聚模塊的內(nèi)聚性是反映模塊的獨(dú)立性的另一個(gè)側(cè)面，模塊內(nèi)聚性越強(qiáng)，其獨(dú)立性就越好。內(nèi)聚標(biāo)志一個(gè)模塊內(nèi)各個(gè)元素彼此結(jié)合的緊密程度，它是信息隱藏和局部化概念的自然擴(kuò)展。簡(jiǎn)單地說，理想內(nèi)聚的模塊只做一件事情。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該力求做到高內(nèi)聚。設(shè)計(jì)原理2/3/2023171偶然型內(nèi)聚CoincidentalCohesion3時(shí)間型內(nèi)聚TemporalCohesion4過程型內(nèi)聚ProceduralCohesion5通訊型內(nèi)聚CommunicationalCohesion6順序型內(nèi)聚SequentialCohesion7功能型內(nèi)聚FunctionalCohesion１２３４５６７弱強(qiáng)低內(nèi)聚中內(nèi)聚高內(nèi)聚2邏輯型內(nèi)聚LogicalCohesion設(shè)計(jì)原理2/3/202318內(nèi)聚類型說明偶然型內(nèi)聚各組成部分在功能上互不相關(guān)邏輯型內(nèi)聚各組成部分邏輯功能相似時(shí)間型內(nèi)聚各組成部分需要在同一時(shí)間內(nèi)執(zhí)行過程型內(nèi)聚各組成部分必須按照某一特定的次序執(zhí)行通信型內(nèi)聚各組成部分處理公共的數(shù)據(jù)順序型內(nèi)聚各組成部分順序執(zhí)行，前一個(gè)的輸出數(shù)據(jù)為后一個(gè)的輸入數(shù)據(jù)功能型內(nèi)聚內(nèi)部所有活動(dòng)均完成單一功能設(shè)計(jì)原理2/3/202319

模塊T中的三條語句毫無關(guān)系，A、B、C、D都不在文件CARDFILE中。模塊P、Q、R分別與三條語句有關(guān)。PQRMOVEATOBREADCARDFILEMOVECTOD

偶然型模塊五、模塊獨(dú)立—內(nèi)聚1、偶然型（CoincidentalCohesion)-節(jié)約空間又稱為巧合型，為了節(jié)約空間，將毫無關(guān)系（或者聯(lián)系不多）的各成分放在一個(gè)模塊中。這樣的模塊顯然不易理解，不易修改。T設(shè)計(jì)原理返回2/3/202320

將幾個(gè)邏輯上相似的功能放在一個(gè)模塊中，調(diào)用時(shí)由調(diào)用模塊傳遞的參數(shù)確定執(zhí)行的功能。由于要進(jìn)行控制參數(shù)的傳遞，必然要影響模塊的內(nèi)聚性。

五、模塊獨(dú)立—內(nèi)聚2、邏輯型（LogicalCohesion)--節(jié)約空間設(shè)計(jì)原理2/3/202321ABCEFGABCEFGA1B1C1EFG模塊內(nèi)部邏輯E、F、G邏輯功能相似，組成新模塊EFG公用代碼段公用代碼段缺點(diǎn)：增強(qiáng)了耦合程度(控制耦合)不易修改，效率低返回五、模塊獨(dú)立—內(nèi)聚

3、時(shí)間型（TemporalCohesion)將需要同時(shí)執(zhí)行的成分放在一個(gè)模塊中，因?yàn)槟K中的各功能與時(shí)間有關(guān)，因此又稱為瞬時(shí)內(nèi)聚或經(jīng)典內(nèi)聚。例如，初始化模塊，中止模塊等這類模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，一般較少判定，因此比邏輯內(nèi)聚強(qiáng)，但是由于將多個(gè)功能放在一起，給修改和維護(hù)造成困難。返回設(shè)計(jì)原理2/3/202323五、模塊獨(dú)立—內(nèi)聚

4、過程內(nèi)聚：模塊內(nèi)各處理成分相關(guān)，且必須以特定次序執(zhí)行讀入成績(jī)單審查成績(jī)單統(tǒng)計(jì)成績(jī)打印成績(jī)讀入并審查成績(jī)單統(tǒng)計(jì)并打印成績(jī)單設(shè)計(jì)原理返回2/3/202324五、模塊獨(dú)立—內(nèi)聚5、通信型（CommunicationalCohesion)模塊中的成分引用共同的輸入數(shù)據(jù)，或者產(chǎn)生相同的輸出數(shù)據(jù)，則稱為是通信內(nèi)聚模塊。通信型模塊比瞬時(shí)型模塊的內(nèi)聚性強(qiáng)，因?yàn)槟K中包含了許多獨(dú)立的功能，但卻引用相同數(shù)據(jù)。通信模塊一般可以通過數(shù)據(jù)流圖來定義。A打印報(bào)告1打印報(bào)告2打印報(bào)告2B存入打印C修改刪除打?。╝）（b）（c）通信型模塊設(shè)計(jì)原理返回2/3/202325五、模塊獨(dú)立—內(nèi)聚6、順序型（SequentialCohesion)

模塊內(nèi)的各處理成份均與同一功能相關(guān),且模塊中某個(gè)成分的輸出是另一成分的輸入。由于這類模塊無論數(shù)據(jù)還是執(zhí)行順序，模塊中的一部分依賴于另外一部分。因此具有較好的內(nèi)聚性。

順序型模塊，編輯功能的輸入是讀入功能的輸出，打印功能的輸入是累加功能的輸出。讀入編輯A數(shù)據(jù)累加打印B結(jié)果順序型模塊設(shè)計(jì)原理返回2/3/202326五、模塊獨(dú)立—內(nèi)聚7、功能型（SequentialCohesion)一個(gè)模塊包括而且僅包括完成某一具體功能所必須的所有成分。或者說，模塊的所有成分都是為完成該功能而協(xié)同工作、緊密聯(lián)系、不可分割的。例如僅完成以下功能的模塊為功能模塊：

●求平方根

●求解一元二次方程

●計(jì)算利息

●判素?cái)?shù)

求解方程的功能模塊求一元二次方程求平方根AB設(shè)計(jì)原理返回2/3/202327該模塊是否只完成單一的功能？7功能型內(nèi)聚6順序型內(nèi)聚5通信型內(nèi)聚4過程型內(nèi)聚3時(shí)間型內(nèi)聚2邏輯型內(nèi)聚1偶然型內(nèi)聚模塊內(nèi)的活動(dòng)依據(jù)什么發(fā)生聯(lián)系？次序是否重要？次序是否重要？所有的活動(dòng)是同一類的嗎？NONOYESNO數(shù)據(jù)YESNO控制流都不是YESYES內(nèi)聚強(qiáng)度的劃分設(shè)計(jì)原理2/3/202328算多個(gè)地點(diǎn)的每日平均溫度初始化求和并打開文件創(chuàng)建新的溫度記錄存儲(chǔ)溫度記錄關(guān)閉文件并打印平均溫度功能型內(nèi)聚

偶然內(nèi)聚

偶然內(nèi)聚功能型內(nèi)聚讀取地點(diǎn)、時(shí)間和溫度存儲(chǔ)特定地點(diǎn)溫度編輯地點(diǎn)、時(shí)間或溫度字段功能型內(nèi)聚功能型內(nèi)聚功能型內(nèi)聚邏輯內(nèi)聚每個(gè)內(nèi)聚的模塊互聯(lián)例2/3/202329補(bǔ)充：層內(nèi)聚(layercohesion)

把向用戶或高層提供相關(guān)服務(wù)的功能放在一起.用戶界面應(yīng)用邏輯訪問操作系統(tǒng)訪問數(shù)據(jù)庫網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用程序的典型層次2/3/202330本章要點(diǎn)一、軟件設(shè)計(jì)概述二、總體設(shè)計(jì)的過程三、總體設(shè)計(jì)原理四、啟發(fā)規(guī)則五、常用的描述軟件結(jié)構(gòu)的圖形工具六、面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法七、案例分析八、軟件總體設(shè)計(jì)文檔2/3/202331

實(shí)踐中，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)得出了一些啟發(fā)式規(guī)則。發(fā)式規(guī)則雖然不像上基本原理和概念那樣普遍適用，但是在許多場(chǎng)合仍然能給軟件工程師以有益的啟示，能幫助他們找到改進(jìn)軟件設(shè)計(jì)提高軟件質(zhì)量的途徑。啟發(fā)規(guī)則2/3/202332啟發(fā)規(guī)則啟發(fā)規(guī)則改進(jìn)軟件結(jié)構(gòu)提高模塊獨(dú)立性。模塊規(guī)模應(yīng)該適中。深度、寬度、扇出和扇入都應(yīng)適當(dāng)。模塊的作用域應(yīng)該在控制域之內(nèi)。力爭(zhēng)降低模塊接口的復(fù)雜程度。

設(shè)計(jì)單入口單出口的模塊。

模塊功能應(yīng)該可以預(yù)測(cè)。2/3/2023331.改進(jìn)軟件結(jié)構(gòu)，提高模塊獨(dú)立性設(shè)計(jì)出軟件的初步結(jié)構(gòu)以后，應(yīng)該審查分析這個(gè)結(jié)構(gòu)，通過模塊分解或合并，力求降低耦合提高內(nèi)聚。例如，多個(gè)模塊公有的一個(gè)子功能可以獨(dú)立成一個(gè)模塊，由這些模塊調(diào)用；有時(shí)可以通過分解或合并模塊以減少控制信息的傳遞及對(duì)全程數(shù)據(jù)的引用，并且降低接口的復(fù)雜程度。啟發(fā)規(guī)則2/3/202334如C1，C2有類似功能，也有不同功能?？砂压δ茴愃频牟糠址蛛x出來，增加一個(gè)公共下屬模塊

A

C1’

A

C2’

C

’

C

A’

B’

A

C1A

C2

如果余下的C1，C2比較簡(jiǎn)單，可分別與其上級(jí)模塊合并，以減少控制的傳遞、全局?jǐn)?shù)據(jù)的引用和接口的復(fù)雜性。啟發(fā)規(guī)則2/3/202335啟發(fā)規(guī)則2.模塊規(guī)模應(yīng)該適中經(jīng)驗(yàn)表明，一個(gè)模塊的規(guī)模不應(yīng)過大。過大的模塊往往是由于分解不充分，但是進(jìn)一步分解必須符合問題結(jié)構(gòu)，一般說來，分解后不應(yīng)該降低模塊獨(dú)立性。模塊數(shù)目過多將使系統(tǒng)接口復(fù)雜，因此過小的模塊有時(shí)不值得單獨(dú)存在。2/3/202336啟發(fā)規(guī)則MDBCAEKLNGFHPRSJTIQ扇出扇入寬度深度3.深度、寬度、扇出和扇入都應(yīng)適當(dāng)2/3/202337深度：

程序結(jié)構(gòu)的層次數(shù)。扇出：

表示一個(gè)模塊直接調(diào)用（或控制）的下屬模塊的個(gè)數(shù).寬度：

層次結(jié)構(gòu)中同一層模塊的最大模塊個(gè)數(shù)。扇入：

一個(gè)模塊的直接上級(jí)模塊的模塊。啟發(fā)規(guī)則2/3/2023383.深度、寬度、扇出和扇入都應(yīng)適當(dāng)深度和程序長(zhǎng)度之間應(yīng)該有粗略的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果層數(shù)過多則應(yīng)該考慮是否有許多管理模塊過分簡(jiǎn)單了，能否適當(dāng)合并。一般說來，寬度越大系統(tǒng)越復(fù)雜。對(duì)寬度影響最大的因素是模塊的扇出。啟發(fā)規(guī)則2/3/202339啟發(fā)規(guī)則扇出過大意味著模塊過分復(fù)雜，需要控制和協(xié)調(diào)過多的下級(jí)模塊；扇出過小(例如總是1)也不好。經(jīng)驗(yàn)表明，一個(gè)設(shè)計(jì)得好的典型系統(tǒng)的平均扇出通常是3或4(扇出的上限通常是5～9)。扇出太大一般是因?yàn)槿狈χ虚g層次，應(yīng)該適當(dāng)增加中間層次的控制模塊。扇出太小時(shí)可以把下級(jí)模塊進(jìn)一步分解成若干個(gè)子功能模塊，或者合并到它的上級(jí)模塊中去。當(dāng)然分解模塊或合并模塊必須符合問題結(jié)構(gòu)，不能違背模塊獨(dú)立性原理。2/3/202340

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)工資模塊的高扇出啟發(fā)規(guī)則2/3/202341

計(jì)算實(shí)發(fā)工資取得工資數(shù)據(jù)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)工資編外人員工資計(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)扣款稅收扣款合理的模塊扇出啟發(fā)規(guī)則2/3/202342扇入越大則共享該模塊的上級(jí)模塊數(shù)目越多，這是有好處的，但不能違背模塊獨(dú)立原理單純追求高扇入。觀察大量軟件系統(tǒng)后發(fā)現(xiàn)，好的軟件結(jié)構(gòu)通常頂層扇出比較高，中層扇出較少，底層扇入到公共的實(shí)用模塊中去(底層模塊有高扇入)。啟發(fā)規(guī)則QQ1Q2Q3Q2/3/202343控制域—一個(gè)模塊的控制域，等于模塊本身加上其下級(jí)模塊,即可供它調(diào)用的模塊。作用域—一個(gè)模塊的作用域，是受這個(gè)模塊中的判定所影響的模塊。圖中模塊A的控制范圍：A、B、C、D、G、E、F如果模塊F的判定涉及到模塊B、E、F。則F的的作用范圍：B、E、FABCDGEFFBE(a)啟發(fā)規(guī)則4.模塊的“作用域”應(yīng)該在“控制域”之內(nèi)2/3/202344當(dāng)作用域?yàn)榭刂朴虻淖蛹瘯r(shí)，才能獲得較低的塊間聯(lián)系。如圖中的設(shè)計(jì)，判定的作用范圍恰好在判定所在模塊的下一層。TOPXTBAB1B2圖(b)中模塊TOP的控制范圍是：

模塊TOP、X、T、B、A、B1、B2；模塊B的控制范圍與作用范圍相同，均為：模塊B、A、B1、B2(b)4.模塊的“作用域”應(yīng)該在“控制域”之內(nèi)啟發(fā)規(guī)則2/3/202345答案顯然，圖（a）不滿足作用范圍應(yīng)與控制范圍的原則，模塊F的作用范圍不在控制范圍之內(nèi)。圖（b）中模塊TOP和圖（c）中模塊B雖然滿足上述原則，但其作用范圍所涉及到的模塊不是直接的。圖（d）的模塊設(shè)計(jì)最合理?？刂品秶c作用范圍舉例TOPABCDEF(a)◆TOPABCDEF(d)◆TOPABCDEF(b)◆TOPABCDEF(c)◆比較(a)、(b)、(c)、(d)4種設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣！2/3/202346作用域/控制域規(guī)則若F中有判定，影響到B…若M中有判定，影響到B和F…若A中有判定，影響到B和F…若C中有判定，影響到D和F…不好，使模塊間出現(xiàn)控制耦合

可用。但不好，判定在模塊層次中的位置太高較好：控制范圍包含了作用范圍，距離也尚可理想的設(shè)計(jì)

M

AG

EB

CD

F

啟發(fā)規(guī)則2/3/2023475.力爭(zhēng)降低模塊接口的復(fù)雜程度模塊接口復(fù)雜是軟件發(fā)生錯(cuò)誤的一個(gè)主要原因。應(yīng)該仔細(xì)設(shè)計(jì)模塊接口，使得信息傳遞簡(jiǎn)單并且和模塊的功能一致。接口復(fù)雜或不一致性(即看起來傳遞的數(shù)據(jù)之間沒有聯(lián)系)，是緊耦合或低內(nèi)聚的征兆，應(yīng)該重新分析這個(gè)模塊的獨(dú)立性。啟發(fā)規(guī)則2/3/2023486.設(shè)計(jì)單入口、單出口的模塊該規(guī)則警告軟件工程師，不要出現(xiàn)內(nèi)容耦合。當(dāng)從頂部進(jìn)入、底部退出時(shí)，模塊是易理解的，也易維護(hù)。啟發(fā)規(guī)則2/3/2023497、模塊的功能應(yīng)該能夠預(yù)測(cè)把一個(gè)模塊看作黑盒子，只要輸入的數(shù)據(jù)確定，就能產(chǎn)生確定的欲期輸出，這個(gè)模塊的功能就是可以預(yù)測(cè)的。帶有內(nèi)部“存儲(chǔ)器”的模塊的功能可能是不可預(yù)測(cè)的，因?yàn)樗妮敵隹赡苋Q于內(nèi)部存儲(chǔ)器(例如某個(gè)標(biāo)記)的狀態(tài)。由于內(nèi)部存儲(chǔ)器對(duì)于上級(jí)模塊而言是不可見的，所以這樣的模塊既不易理解又難于測(cè)試和維護(hù)。啟發(fā)規(guī)則2/3/202350總體設(shè)計(jì)原理小結(jié)

(1)遵照模塊的特性:分解、抽象、信息隱蔽、模塊的獨(dú)立,結(jié)構(gòu)化.(2)模塊的功能是完備的,但要消除冗余.(4)模塊應(yīng)具有高內(nèi)聚、低耦會(huì);高扇入、低扇出;模塊的深度,寬度要適當(dāng).(3)大小適中,降低模塊接口的復(fù)雜性.(5)模塊的判定作用范圍應(yīng)限制在模塊的控制范圍之內(nèi).(6)避免模塊的病態(tài)連接(內(nèi)容耦合、公共耦合、通信耦合)2/3/202351遵守設(shè)計(jì)原則的軟件就具有高內(nèi)聚，低耦合的設(shè)計(jì)特點(diǎn),也就是可維護(hù)，高擴(kuò)展，高復(fù)用的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)新和平衡的活動(dòng)！要么創(chuàng)造一個(gè)新的東西來滿足所有要求，要么就在已有的要求之間進(jìn)行平衡?？傮w設(shè)計(jì)原理小結(jié)

2/3/202352本章要點(diǎn)一、軟件設(shè)計(jì)概述二、總體設(shè)計(jì)的過程三、總體設(shè)計(jì)原理四、啟發(fā)規(guī)則五、常用的描述軟件結(jié)構(gòu)的圖形工具六、面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法七、案例分析八、軟件總體設(shè)計(jì)文檔2/3/202353常用的軟件結(jié)構(gòu)圖形工具層次圖HIPO圖結(jié)構(gòu)圖2/3/202354一、層次圖（H圖）層次圖(H圖)用于描繪軟件的層次結(jié)構(gòu)，層次圖中一個(gè)矩形框代表一個(gè)模塊，框間的連線表示調(diào)用關(guān)系，位于上方的矩形框所代表的模塊調(diào)用位于下方的矩形框所代表的模塊，下圖是一個(gè)層次圖的例子。層次圖很適于在自頂向下設(shè)計(jì)軟件的過程中使用。

常用的軟件結(jié)構(gòu)圖形工具2/3/202355酒店管理信息系統(tǒng)的層次圖HMIS客房結(jié)帳子系統(tǒng)客房登記子系統(tǒng)餐廳管理子系統(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

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2/3/202357

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帶編號(hào)的層次圖(H圖)2/3/202358二、HIPO圖HIPO圖是美國(guó)IBM公司發(fā)明的“層次圖加輸入/處理/輸出圖”的英文縮寫。為了使HIPO圖具有可追蹤性，在H圖里除了頂層的方框之外，每個(gè)方框都加了編號(hào)。例如，把上圖加了編號(hào)之后得到下圖。與H圖中的每個(gè)方框相對(duì)應(yīng)，應(yīng)該有一張IPO圖描述這個(gè)方框代表的模塊的處理過程，每張IPO圖內(nèi)都應(yīng)該明顯地標(biāo)出它所描繪的模塊在H圖中中的編號(hào)，以便確定這個(gè)模塊在軟件結(jié)構(gòu)中的位置?！背Ｓ玫能浖Y(jié)構(gòu)圖形工具2/3/202359常用的軟件結(jié)構(gòu)圖形工具2/3/202360續(xù)借書使用情況4圖書使用3借書還書預(yù)約書。。。計(jì)算消耗打印報(bào)表圖書館系統(tǒng)舉例:說明圖書館系統(tǒng)功能圖（H圖）常用的軟件結(jié)構(gòu)圖形工具2/3/202361舉例：圖書信息管理系統(tǒng)IPO圖

編號(hào)：IPO3.1名稱：借書處理輸入?yún)?shù)處理說明輸出參數(shù)讀者編號(hào)圖書編號(hào)1.輸入讀者編號(hào)和圖書編號(hào)2.創(chuàng)建借書記錄，修改圖書在庫量3.如果此書曾經(jīng)預(yù)訂，則取消圖書預(yù)訂記錄修改DS102的在庫圖書量插入借書記錄到DS200取消DS400中的預(yù)訂記錄備注：常用的軟件結(jié)構(gòu)圖形工具2/3/202362模塊5模塊5模塊4模塊4模塊1模塊3模塊2valuesvaluesdatadata模塊1模塊2模塊3valuesvaluesdatadata結(jié)構(gòu)圖（StructureChart，簡(jiǎn)稱SC圖）是精確表達(dá)軟件結(jié)構(gòu)的圖形表示方法，它以特定的符號(hào)表示模塊、模塊間的調(diào)用關(guān)系和模塊間信息的傳遞。結(jié)構(gòu)圖的主要構(gòu)成有：⑴模塊（Module）：用矩形框表示，框中寫有模塊的名字，說明模塊的功能。模塊是程序?qū)ο笥忻值募?。例如：過程、函數(shù)、子程序、宏等。⑶數(shù)據(jù)：調(diào)用箭頭邊上的小箭頭表示調(diào)用時(shí)從一個(gè)模塊傳送給另一模塊的數(shù)據(jù)。通常在短箭頭附近應(yīng)注有信息的名字，如圖所示。模塊調(diào)用圖⑵調(diào)用：從一個(gè)模塊指向另一個(gè)模塊的箭頭表示前一模塊對(duì)后一模塊的調(diào)用，一般是上層調(diào)用下層。右圖表示模塊1調(diào)用了模塊2和模塊3。data三、軟件結(jié)構(gòu)圖（SC圖）常用的軟件結(jié)構(gòu)圖形工具2/3/202363

模塊間接口的表示A查詢學(xué)生成績(jī)B查找學(xué)生記錄○學(xué)號(hào)查找成功的信號(hào)

常用尾端帶有空心圓的短箭頭表示數(shù)據(jù)信息，用尾端帶有實(shí)心圓的短箭頭表示控制信息。有的結(jié)構(gòu)圖對(duì)這兩種信息不加以區(qū)別，一律用注有信息名的短箭頭來表示，如圖所示。

三、軟件結(jié)構(gòu)圖（SC圖）常用的軟件結(jié)構(gòu)圖形工具2/3/202364

當(dāng)模塊A有條件地調(diào)用另一個(gè)模塊B時(shí)，在模塊A的箭頭尾部標(biāo)以一個(gè)菱形符號(hào)，當(dāng)一個(gè)模塊A反復(fù)地調(diào)用模塊B、和模塊D時(shí)，在調(diào)用箭頭尾部則標(biāo)以一個(gè)弧形符號(hào)，如圖所示。在結(jié)構(gòu)圖中這種條件調(diào)用所依賴的條件和循環(huán)調(diào)用所依賴的循環(huán)控制條件通常無需注明。為了進(jìn)一步描述模塊間的調(diào)用關(guān)系，還可使用兩種輔助符號(hào)。輔助符號(hào)ABCD條件選擇ABCD循環(huán)常用的軟件結(jié)構(gòu)圖形工具三、軟件結(jié)構(gòu)圖（SC圖）2/3/202365傳入模塊(a)(b)AA傳出模塊BB變換模塊(c)CD協(xié)調(diào)模塊E(d)EFFSC中的四種模塊常用的軟件結(jié)構(gòu)圖形工具2/3/202366傳入模塊從下屬模塊取得數(shù)據(jù)，進(jìn)行某些處理，再將其結(jié)果傳給上級(jí)模塊。在此，將它傳送的數(shù)據(jù)流稱為邏輯輸入數(shù)據(jù)流傳入模塊AA邏輯輸入數(shù)據(jù)流成績(jī)處理成績(jī)錄入

常用的軟件結(jié)構(gòu)圖形工具三、軟件結(jié)構(gòu)圖（SC圖）2/3/202367傳出模塊從上級(jí)模塊獲得數(shù)據(jù)，進(jìn)行某些處理，再將其結(jié)果傳給下屬模塊。在此，將它傳送的數(shù)據(jù)流稱為邏輯輸出數(shù)據(jù)流傳出模塊DD邏輯輸出數(shù)據(jù)流成績(jī)處理成績(jī)輸出三、軟件結(jié)構(gòu)圖（SC圖）常用的軟件結(jié)構(gòu)圖形工具2/3/202368變換模塊也叫加工模塊。它是從上級(jí)模塊獲得數(shù)據(jù)，進(jìn)行特定的處理，將其轉(zhuǎn)換為其他形式，再傳回上級(jí)模塊它所加工的數(shù)據(jù)流叫做變換數(shù)據(jù)流變換模塊CB變換數(shù)據(jù)流審查并開發(fā)票發(fā)票購書單

三、軟件結(jié)構(gòu)圖（SC圖）常用的軟件結(jié)構(gòu)圖形工具2/3/202369協(xié)調(diào)模塊對(duì)所有下屬模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理的模塊。在一個(gè)好的軟件結(jié)構(gòu)圖中，協(xié)調(diào)模塊應(yīng)在較高層出現(xiàn)協(xié)調(diào)模塊YXYX三、軟件結(jié)構(gòu)圖（SC圖）常用的軟件結(jié)構(gòu)圖形工具2/3/202370

調(diào)用次序?yàn)樯蠈诱{(diào)用下層；

同層按照數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系確定；一般從左到右執(zhí)行。

執(zhí)行過程即按照數(shù)據(jù)流向進(jìn)行。報(bào)告計(jì)算獲得編輯確認(rèn)數(shù)據(jù)讀入編輯打印報(bào)告頭打印報(bào)告尾打印輸入EOF輸入已編輯已編輯已編輯已確認(rèn)已確認(rèn)數(shù)據(jù)已確認(rèn)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果結(jié)果日期總結(jié)果行行行打印報(bào)告予以確認(rèn)例:打印報(bào)告的軟件結(jié)構(gòu)圖常用的軟件結(jié)構(gòu)圖形工具2/3/202371本章要點(diǎn)一、軟件設(shè)計(jì)概述二、總體設(shè)計(jì)的過程三、總體設(shè)計(jì)原理四、啟發(fā)規(guī)則五、常用的描述軟件結(jié)構(gòu)的圖形工具六、面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法七、案例分析八、軟件總體設(shè)計(jì)文檔2/3/202372面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法

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DFD(問題結(jié)構(gòu))軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)(程序結(jié)構(gòu))DFD圖映射2/3/202373數(shù)據(jù)流圖類型和SD方法的步驟在軟件設(shè)計(jì)開始之前,首先要分清DFD圖所顯示的系統(tǒng)特征.在DFD圖所代表的SA模型中,所有系統(tǒng)均可以納入兩種典型的形式:變換型結(jié)構(gòu)事務(wù)型結(jié)構(gòu)面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法

2/3/202374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)流結(jié)構(gòu)2/3/202375

信息沿輸入通路進(jìn)入系統(tǒng)，同時(shí)由外部形式變換成內(nèi)部形式，進(jìn)入系統(tǒng)的信息通過變換中心，經(jīng)過加工處理以后再沿輸出通路變換成外部形式離開軟件系統(tǒng)。當(dāng)數(shù)據(jù)流具有這些特征時(shí)，這種信息流稱為變換流。外部表示內(nèi)部表示信息輸入流輸出流變換流信息流時(shí)間1、變換型結(jié)構(gòu)的特征面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法

2/3/202376邏輯輸出邏輯輸入物理輸入記帳憑證報(bào)表物理輸出帳薄物理輸出憑證輸入憑證驗(yàn)證日常帳務(wù)處理月末結(jié)帳處理打印帳薄打印報(bào)表輸出主加工輸入

變換型數(shù)據(jù)流圖面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法

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數(shù)據(jù)沿輸入通路到達(dá)一個(gè)處理T，這個(gè)處理根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的類型在若干個(gè)動(dòng)作序列中選出一個(gè)來執(zhí)行。這種“以事務(wù)為中心的”的數(shù)據(jù)流，成為“事務(wù)流”。T事務(wù)事務(wù)中心處理T稱為事務(wù)中心，完成以下任務(wù)：接收輸入數(shù)據(jù)；分析每個(gè)事務(wù)以確定它的類型；根據(jù)事務(wù)類型選取一條活動(dòng)通路。2、事務(wù)型結(jié)構(gòu)特征面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法2/3/202378分類報(bào)名付款注銷查詢復(fù)審

事務(wù)型(transaction)它又分為集中式數(shù)據(jù)處理和發(fā)散式數(shù)據(jù)處理集中式事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法

2/3/202379接收變換中心事務(wù)處理

路徑發(fā)散的事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖

面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法2/3/202380通常在大型系統(tǒng)DFD中,變換型和事務(wù)型結(jié)構(gòu)往往共存:T事務(wù)中心傳入變換傳出面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法2/3/202381精化DFDDFD類型?區(qū)分事務(wù)中心和動(dòng)作路徑區(qū)分變換中心,傳入和傳出路徑映射成事務(wù)結(jié)構(gòu)映射成變換結(jié)構(gòu)精化軟件結(jié)構(gòu)評(píng)審軟件結(jié)構(gòu)合格?NY詳設(shè)結(jié)束開始事務(wù)分析變換分析事務(wù)變換由DFD到SC的過程2/3/202382如何將DFD映射為軟件結(jié)構(gòu)？變換型事務(wù)型方法不一樣面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法2/3/202383面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法一、變換型數(shù)據(jù)流圖轉(zhuǎn)軟件結(jié)構(gòu)的方法具有“變換型”的數(shù)據(jù)流圖，明顯可以分割為“導(dǎo)入”、“加工變換”和“導(dǎo)出”三部分，對(duì)應(yīng)軟件結(jié)構(gòu)的“傳入子系統(tǒng)”、“中心變換子系統(tǒng)”和“傳出子系統(tǒng)”三部分。2/3/202384FDC中心加工2號(hào)加工3號(hào)加工1號(hào)加工4號(hào)加工ABE

輸入流轉(zhuǎn)換流輸出流

輸入流轉(zhuǎn)換流輸出流一、變換型轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)圖的方法1找出邊界，進(jìn)行一級(jí)分解,設(shè)計(jì)上層模塊為每個(gè)輸入設(shè)計(jì)一個(gè)輸入模塊，為每個(gè)輸出設(shè)計(jì)一個(gè)輸出模塊，同時(shí)為每個(gè)主加工設(shè)計(jì)一個(gè)處理模塊。MCICTCOCCDDCICTCO變換分析技術(shù)面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法2/3/202385DDCC2進(jìn)行二級(jí)分解，設(shè)計(jì)中下層模塊這一步的工作是自頂向下，逐步細(xì)化，為第一層的每