軟件工程導(dǎo)論第五第五章演示

（優(yōu)選）軟件工程導(dǎo)論第五版第五章當(dāng)前第1頁\共有55頁\編于星期一\15點第5章：總體設(shè)計5.1設(shè)計過程1.設(shè)想供選擇的方案2.選擇合理的方案對每個合理的方案要提供：

A．系統(tǒng)流程圖

B．組成系統(tǒng)的物理元素清單

C．成本/效益分析

D．實現(xiàn)這個系統(tǒng)的進(jìn)度計劃當(dāng)前第2頁\共有55頁\編于星期一\15點3.推薦最佳方案4.功能分解5.設(shè)計軟件結(jié)構(gòu)6.數(shù)據(jù)庫設(shè)計A．模式設(shè)計B．子模式設(shè)計C．完整性和安全性設(shè)計D．優(yōu)化當(dāng)前第3頁\共有55頁\編于星期一\15點7.制定測試計劃8.書寫文檔

A．系統(tǒng)說明

B．用戶手冊

C．測試計劃

D．詳細(xì)的實現(xiàn)計劃

E．?dāng)?shù)據(jù)庫設(shè)計結(jié)果9.審查和復(fù)審當(dāng)前第4頁\共有55頁\編于星期一\15點5.2設(shè)計原理如果一個大型程序僅由一個模塊組成，很難被人理解。設(shè)函數(shù)C(x)定義問題x的復(fù)雜程度，函數(shù)E(x)定義解決問題x需要的工作量（時間）。對于兩個問題P1和P2，如果：

C(P1)>C(P2)

那么E(P1)>E(P2)根據(jù)解決問題的經(jīng)驗，有一個規(guī)律是：

C(P1+P2)>C(P1)+C(P2)于是有E(P1+P2)>E(P1)+E(P2)5.2.1模塊化當(dāng)前第5頁\共有55頁\編于星期一\15點模塊數(shù)目接口成本成本/模塊軟件總成本M最小成本區(qū)成本圖5.1模塊化與軟件成本當(dāng)前第6頁\共有55頁\編于星期一\15點5.2.2抽象

5.2.3逐步求精模塊的獨(dú)立性很重要，因為：1）有效的模塊化的軟件比較容易開發(fā)出來;2）獨(dú)立的模塊比較容易測試和維護(hù)。5.2.4信息隱蔽和局部化5.2.5模塊獨(dú)立當(dāng)前第7頁\共有55頁\編于星期一\15點一、耦合

耦合：指軟件結(jié)構(gòu)內(nèi)不同模塊彼此之間相互依賴（連接）的緊密程度。模塊獨(dú)立程度可以由兩個定性標(biāo)準(zhǔn)度量：耦合與內(nèi)聚。當(dāng)前第8頁\共有55頁\編于星期一\15點模塊的偶合分四類：1）數(shù)據(jù)耦合兩個模塊之間只是通過參數(shù)交換信息，而且交換的信息僅僅是數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)耦合是最低程度的耦合。AB數(shù)據(jù)（1）數(shù)據(jù)耦合當(dāng)前第9頁\共有55頁\編于星期一\15點2）控制耦合兩個模塊之間所交換的信息包含控制信息?？刂岂詈鲜侵械瘸潭鹊鸟詈?。圖中模塊A的內(nèi)部處理程序判斷是執(zhí)行C還是執(zhí)行D，要取決于模塊B傳來的信息狀態(tài)（Status）。BACD（2）控制耦合astatus當(dāng)前第10頁\共有55頁\編于星期一\15點3）公用耦合兩個或多個模塊通過一個公共區(qū)相互作用時的耦合。公共區(qū)可以是：全程數(shù)據(jù)區(qū)、共享通信區(qū)、內(nèi)存公共覆蓋區(qū)、任何介質(zhì)上的文件、物理設(shè)備等。軟件結(jié)構(gòu)中存在大量的公用耦合時會給診斷錯誤帶來困難。

當(dāng)前第11頁\共有55頁\編于星期一\15點圖中存在公用耦合，假設(shè)模塊A、C、E都存取全程數(shù)據(jù)區(qū)（如公用一個磁盤文件）中的一個數(shù)據(jù)項。如果A模塊讀取該項數(shù)據(jù)，然后調(diào)用C模塊對該項重新計算，并進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。ABCDE全程數(shù)據(jù)區(qū)（3）公用耦合當(dāng)前第12頁\共有55頁\編于星期一\15點如果此時C模塊錯誤地更新了該項數(shù)據(jù)，在往下的處理中模塊E讀該數(shù)據(jù)項時出現(xiàn)錯誤。表面上看，問題由模塊E產(chǎn)生，實際上由模塊C引起。ABCDE全程數(shù)據(jù)區(qū)（3）公用耦合當(dāng)前第13頁\共有55頁\編于星期一\15點4）內(nèi)容耦合

一個模塊與另一個模塊的內(nèi)容直接發(fā)生聯(lián)系。內(nèi)容耦合對維護(hù)會帶來嚴(yán)重的困難。

模塊A…LAB：MOVE1…模塊B…GOTOLAB…內(nèi)容耦合（4）內(nèi)容耦合程序中如果一個模塊直接把程序轉(zhuǎn)移到另一個模塊中，或一個模塊使用另一個模塊內(nèi)部的數(shù)據(jù)，都會產(chǎn)生內(nèi)容耦合。內(nèi)容耦合是最高程度的耦合，應(yīng)該避免采用。當(dāng)前第14頁\共有55頁\編于星期一\15點軟件設(shè)計應(yīng)追求盡可能松散耦合，避免強(qiáng)耦合，這樣模塊間的聯(lián)系就越小，模塊的獨(dú)立性就越強(qiáng)，對模塊的測試、維護(hù)就越容易。因此建議：盡量使用數(shù)據(jù)耦合，少用控制耦合，限制公用耦合，完全不用內(nèi)容偶合。

當(dāng)前第15頁\共有55頁\編于星期一\15點二、內(nèi)聚

內(nèi)聚：一個模塊內(nèi)部各個元素彼此結(jié)合的緊密程度。它是衡量一個模塊內(nèi)部組成部分間整體統(tǒng)一性的度量。常見的內(nèi)聚有七類。當(dāng)前第16頁\共有55頁\編于星期一\15點1）功能內(nèi)聚（FunctionalCohesion）如果一個模塊內(nèi)所有處理元素完成一個，而且僅完成一個功能，則稱為功能內(nèi)聚。功能內(nèi)聚是最高程度的內(nèi)聚。但在軟件結(jié)構(gòu)中，并不是每個模塊都能設(shè)計成一個功能內(nèi)聚模塊。當(dāng)前第17頁\共有55頁\編于星期一\15點2）順序內(nèi)聚（SequentialCohesion）如果一個模塊內(nèi)處理元素和同一個功能密切相關(guān)，而且這些處理元素必須順序執(zhí)行，則稱為順序內(nèi)聚。

當(dāng)前第18頁\共有55頁\編于星期一\15點如圖，一個求一元二次方程根的模塊由三個處理元素組成，該模塊中存在順序內(nèi)聚。通常，順序內(nèi)聚中一個處理元素的輸出是另一個處理元素的輸入。

求一元二次方程根模塊1．輸入方程系數(shù)2．求解3．打印方程的解順序內(nèi)聚示例當(dāng)前第19頁\共有55頁\編于星期一\15點3）通信內(nèi)聚（CommunicationalCohesion）如果一個模塊中所有處理元素都使用同一個輸入數(shù)據(jù)和（或）產(chǎn)生同一個輸出數(shù)據(jù)，稱為通信內(nèi)聚。

當(dāng)前第20頁\共有55頁\編于星期一\15點如圖，模塊A的處理單元將根據(jù)同一個數(shù)據(jù)文件FILE的數(shù)據(jù)產(chǎn)生不同的表格，因此它存在通信內(nèi)聚。通信內(nèi)聚有時也稱為數(shù)據(jù)內(nèi)聚。A從文件FILE中讀出數(shù)據(jù)1.由數(shù)據(jù)產(chǎn)生報表A2.由數(shù)據(jù)產(chǎn)生報表B通信內(nèi)聚示例當(dāng)前第21頁\共有55頁\編于星期一\15點4）過程內(nèi)聚（ProceduralCohesion）如果一個模塊內(nèi)的處理元素是相關(guān)的，而且必須以特定的次序執(zhí)行，稱為過程內(nèi)聚。過程內(nèi)聚與順序內(nèi)聚的區(qū)別是：順序內(nèi)聚中是數(shù)據(jù)流從一個處理單元流到另一個處理單元，而過程內(nèi)聚是控制流從一個動作流向另一個動作。

當(dāng)前第22頁\共有55頁\編于星期一\15點5）時間內(nèi)聚（TemporalCohesion）如果一個模塊包含的任務(wù)必須在同一段時間內(nèi)執(zhí)行，稱為時間內(nèi)聚。也稱為瞬時內(nèi)聚。當(dāng)前第23頁\共有55頁\編于星期一\15點例如，完成各種初始化工作的模塊，或者處理故障的模塊都存在時間內(nèi)聚。如圖，在“緊急故障處理模塊”中，“關(guān)閉文件”、“報警”、“保留現(xiàn)場”等任務(wù)都必須無中斷地同時處理。緊急故障處理模塊1．關(guān)閉文件2．報警3．保留現(xiàn)場時間內(nèi)聚示例當(dāng)前第24頁\共有55頁\編于星期一\15點6）邏輯內(nèi)聚（LogicalCohesion）如果模塊完成的任務(wù)在邏輯上屬于相同或相似的一類，稱為邏輯內(nèi)聚。當(dāng)前第25頁\共有55頁\編于星期一\15點如圖，A、B、C模塊合并成ABC模塊之后，ABC模塊就是邏輯內(nèi)聚模塊。XYZABCXYZABC合并邏輯內(nèi)聚示例當(dāng)前第26頁\共有55頁\編于星期一\15點對邏輯內(nèi)聚模塊的調(diào)用，常常需要有一個功能開關(guān)，由上層調(diào)用模塊向它發(fā)出一個控制信號，在多個關(guān)聯(lián)性功能中選擇執(zhí)行某一個功能。這種內(nèi)聚較差，增加了模塊之間的聯(lián)系，不易修改。當(dāng)前第27頁\共有55頁\編于星期一\15點7）偶然內(nèi)聚（CoincidentalCohesion）如果一個模塊由完成若干毫無關(guān)系的功能處理元素偶然組合在一起的，就叫偶然內(nèi)聚。當(dāng)前第28頁\共有55頁\編于星期一\15點偶然內(nèi)聚是最差的一種內(nèi)聚。常犯這種錯誤的一種情況是：有時在寫完程序后，發(fā)現(xiàn)一組語句在多處出現(xiàn)，于是為了節(jié)省空間而將這些語句作為一個模塊設(shè)計，就出現(xiàn)偶然內(nèi)聚。當(dāng)前第29頁\共有55頁\編于星期一\15點如圖，模塊A、B、C出現(xiàn)公共代碼段W，于是將W獨(dú)立成一個模塊，而W中這些語句并沒有任何聯(lián)系。如果在測試中發(fā)現(xiàn)模塊A不需要做“X=Y+Z”，而應(yīng)該做“X=Y*Z”，此時對W的維護(hù)就很困難了。ABCW模塊X=Y+ZGETCARDIFI=5THENE=0…偶然內(nèi)聚示例當(dāng)前第30頁\共有55頁\編于星期一\15點軟件設(shè)計中應(yīng)該：力求做到高內(nèi)聚，盡量少用中內(nèi)聚，不用低內(nèi)聚。

當(dāng)前第31頁\共有55頁\編于星期一\15點5.3啟發(fā)式規(guī)則1.改進(jìn)軟件結(jié)構(gòu)提高模塊獨(dú)立性2.模塊規(guī)模應(yīng)該適中3.深度、寬度、扇出和扇入都應(yīng)適當(dāng)

深度：軟件結(jié)構(gòu)中控制的層數(shù)；

寬度：軟件結(jié)構(gòu)內(nèi)同一個層次上的模塊總數(shù)的最大值；

扇出：一個模塊直接控制（調(diào)用）其它模塊的數(shù)目；

扇入：一個模塊被其它模塊調(diào)用的數(shù)目。

正文加工系統(tǒng)輸入輸出編輯加標(biāo)題存儲檢索編目錄格式化添加刪除插入修改合并列表當(dāng)前第32頁\共有55頁\編于星期一\15點對扇出、扇入過大的改進(jìn)：

（a）對扇入過大的改進(jìn)（b）對扇出過大的改進(jìn)當(dāng)前第33頁\共有55頁\編于星期一\15點4.模塊的作用域應(yīng)該在控制域之內(nèi)

MAGBCEDF圖5.2模塊的作用域和控制域作用域：受該模塊內(nèi)一個判定影響的所有模塊的集合。控制域：模塊本身以及所有從屬于它的模塊的集合。當(dāng)前第34頁\共有55頁\編于星期一\15點如：QUAD-ROOT（TBL,X）求一元二次方程的根的模塊，其中TBL，X都為數(shù)組，分別代表方程的系數(shù)和方程的根。應(yīng)該使接口更簡單，如：

QUAD-ROOT（A,B,C,ROOT1,ROOT2）

A、B、C是方程的系數(shù)，ROOT1，ROOT2是方程的根。5.力爭降低模塊接口的復(fù)雜度當(dāng)前第35頁\共有55頁\編于星期一\15點6.設(shè)計單入口、單出口的模塊7.模塊功能應(yīng)該可以預(yù)測當(dāng)前第36頁\共有55頁\編于星期一\15點5.4圖形工具5.4.1層次圖和HIPO圖

正文加工系統(tǒng)輸入輸出編輯加標(biāo)題存儲檢索編目錄格式化添加刪除插入修改合并列表圖5.3正文加工系統(tǒng)的層次圖當(dāng)前第37頁\共有55頁\編于星期一\15點正文加工系統(tǒng)輸入1.0輸出2.0編輯3.0加標(biāo)題4.0存儲5.0檢索6.0編目錄7.0格式化8.0添加3.1刪除3.2插入3.3修改3.4合并3.5列表3.6圖5.4帶編號的層次圖（H圖）HIPO圖是：“層次圖＋輸入/處理/輸出圖”當(dāng)前第38頁\共有55頁\編于星期一\15點5.4.2結(jié)構(gòu)圖產(chǎn)生最佳解得到好輸入計算最佳解輸出結(jié)果讀輸入編輯輸入結(jié)果格式化顯示結(jié)果圖4.5結(jié)構(gòu)圖的例子—產(chǎn)生最佳解的一般結(jié)構(gòu)當(dāng)前第39頁\共有55頁\編于星期一\15點MAB圖5.6判定為真時調(diào)用A，為假時調(diào)用BMABC圖5.7模塊M循環(huán)調(diào)用模塊A、B、C當(dāng)前第40頁\共有55頁\編于星期一\15點5.5面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方法面向數(shù)據(jù)流設(shè)計（DataFlow-OrientedDesign，DFOD）是與數(shù)據(jù)流分析（DFA）對應(yīng)的結(jié)構(gòu)化軟件設(shè)計技術(shù)。面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計將得到以數(shù)據(jù)流圖為基礎(chǔ)的軟件模塊結(jié)構(gòu)圖。

當(dāng)前第41頁\共有55頁\編于星期一\15點數(shù)據(jù)流可以分為兩種類型：

1）變換型數(shù)據(jù)流

2）事務(wù)型數(shù)據(jù)流

5.5.1變換流與事務(wù)流當(dāng)前第42頁\共有55頁\編于星期一\15點一、變換流

具有較明確的輸入、變換（或稱主加工）和輸出界面的數(shù)據(jù)流圖稱為變換型數(shù)據(jù)流圖。如圖所示，該變換中心可以理解為數(shù)據(jù)的加工和處理程序。

讀入原始數(shù)據(jù)校驗原始數(shù)據(jù)計算最優(yōu)結(jié)果編輯打印最優(yōu)結(jié)果輸入變換中心輸出當(dāng)前第43頁\共有55頁\編于星期一\15點事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖中存在一個事務(wù)中心（也就是數(shù)據(jù)處理、加工中心），它將輸入分離成若干個發(fā)散的數(shù)據(jù)流，形成許多活動路徑，并根據(jù)輸入值選擇其中一條路徑。要求類別處理分房處理調(diào)房處理退房處理住房要求事務(wù)中心活動路徑二、事務(wù)流當(dāng)前第44頁\共有55頁\編于星期一\15點通常，一個實際系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖是變換型和事務(wù)型兩種類型的混合體。如圖所示，中間的子塊屬事務(wù)型數(shù)據(jù)流，如果把中間子塊視為一個處理整體的話，整個程序?qū)僮儞Q型程序。

A（事務(wù)型，A為事務(wù)中心）變換中心輸入輸出混合型數(shù)據(jù)流圖當(dāng)前第45頁\共有55頁\編于星期一\15點面向數(shù)據(jù)流設(shè)計軟件結(jié)構(gòu)的基本步驟有七步：1）復(fù)審并精化數(shù)據(jù)流圖；2）確定數(shù)據(jù)處理流圖的類型；3）確定變換中心或事務(wù)中心；5.5.2面向數(shù)據(jù)流設(shè)計的步驟當(dāng)前第46頁\共有55頁\編于星期一\15點4）將數(shù)據(jù)流圖映射成軟件模塊結(jié)構(gòu)圖，設(shè)計出該數(shù)據(jù)流圖對應(yīng)的第一層模塊結(jié)構(gòu)；5）基于數(shù)據(jù)流圖逐步分解，設(shè)計下層模塊；6）運(yùn)用模塊設(shè)計和優(yōu)化準(zhǔn)則優(yōu)化軟件結(jié)構(gòu)；7）描述模塊的接口。當(dāng)前第47頁\共有55頁\編于星期一\15點復(fù)查、精化數(shù)據(jù)流圖類型找出事務(wù)中心找出變換中心映射成事務(wù)結(jié)構(gòu)映射成變換結(jié)構(gòu)優(yōu)化軟件模塊結(jié)構(gòu)導(dǎo)出模塊結(jié)構(gòu)復(fù)查不滿意變換事務(wù)變換設(shè)計事務(wù)設(shè)計面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計步驟當(dāng)前第48頁\共有55頁\編于星期一\15點

變換設(shè)計就是從變換型數(shù)據(jù)流圖映射出軟件模塊結(jié)構(gòu)的過程，也稱以變換為中心的設(shè)計。

5.5.3變換設(shè)計當(dāng)前第49頁\共有55頁\編于星期一\15點變換設(shè)計的基本方