軟件工程第六章 詳細設計

2024/10/9第六章詳細(xiángxì)設計共九十九頁詳細(xiángxì)設計的目標確定怎樣具體地實現所要求的系統(tǒng)

經過這個階段的設計工作，應該得出對目標系統(tǒng)的精確描述，從而在編碼階段可以把這個描述直接翻譯成用某種程序設計語言(yǔyán)書寫的程序。2共九十九頁在詳細設計過程中，需要完成的工作是：

(1)確定軟件各個組成部分內的算法以及內部數據組織。

(2)選定某種過程的表達形式來描述各種算法?？蛇x用的過程表達形式有：流程圖、盒圖、PAD圖、Jackson圖等。

(3)編寫詳細設計說明書。

(4)制定(zhìdìng)單元測試計劃。

(5)進行詳細設計評審。詳細(xiángxì)設計的目標3共九十九頁本章(běnzhānɡ)綱要6.1結構程序設計6.2人機界面(rénjījièmiàn)設計6.3過程設計的工具6.4面向數據結構的設計方法6.5程序復雜度的定量度量4共九十九頁6.1結構(jiégòu)程序設計結構程序設計的概念最早由E.W.Dijkstra提出。

1965年，他在一次會議上指出：“可以從高級語言中取消GOTO語句”，“程序的質量與程序中所包含的GOTO語句的數量成反比”。1966年Bohm和Jacopini證明了，只用三種基本的控制結構就能實現任何單入口單出口的程序。

這三種基本的控制結構是“順序”、“選擇”和“循環(huán)(xúnhuán)”。1972年IBM公司的Mills進一步提出，程序應該只有一個入口和一個出口，從而補充了結構程序設計的規(guī)則。

5共九十九頁6.1結構程序設計(chénɡxùshèjì)——三種基本的控制結構（a）順序結構(jiégòu) 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 在循環(huán)控制條件成立時，重復執(zhí)行特定的加工

6理論上，最基本的控制結構只有兩種：順序、循環(huán)結構（選擇結構可由其兩者構造）。共九十九頁6.1結構程序設計——目的(mùdì)和定義目的：使程序易于理解和閱讀經典定義：由3種基本控制結構連接且只有一個入口和出口的程序是結構化的。（無goto語句）

1971年，IBM率先(shuàixiān)成功運用結構程序設計技術。針對goto語句的使用問題，修正對結構程序設計的定義：盡可能少用goto語句（最好僅在檢測出錯時才使用）7共九十九頁6.1結構(jiégòu)程序設計——定義結構程序設計是一種設計程序的技術，它采用自頂向下逐步求精的設計方法和單入口(rùkǒu)單出口的控制結構總體設計階段采用自頂向下逐步求精的方法： 把一個復雜問題的解法分解和細化成一個由許多模塊組成的層次結構的軟件系統(tǒng)。詳細設計或編碼階段采用自頂向下逐步求精的方法： 可以把一個模塊的功能逐步分解細化為一系列具體的處理步驟或某種高級語言的語句。

8共九十九頁6.1結構程序設計(chénɡxùshèjì)——優(yōu)點

可以顯著提高軟件開發(fā)工程的成功率和生產率。程序有清晰的層次結構，因此容易閱讀和理解。開發(fā)時比較容易保證程序的正確性，即使出現錯誤也比較容易診斷和糾正。源程序清晰流暢，易讀易懂而且容易測試。程序清晰和模塊化使得在修改和重新設計一個軟件時可以重用(zhòngyòng)的代碼量最大。程序的邏輯結構清晰，有利于程序正確性證明。

9共九十九頁6.1結構程序設計(chénɡxùshèjì)——擴充的控制結構10經典的結構程序設計(chénɡxùshèjì)：只允許使用順序、IF_THEN_ELSE選擇和DO_WHILE循環(huán)；擴展的結構程序設計：除了三種基本控制結構，還使用DO_CASE和DO_UNTIL循環(huán)；修正的結構程序設計：除了三種基本控制結構和兩種擴充結構，還使用BREAK等結構。共九十九頁6.1結構程序設計(chénɡxùshèjì)——擴充的控制結構11共九十九頁6.2人機界面(rénjījièmiàn)設計人機界面設計是接口設計的一個(yīɡè)重要的組成部分。人機界面的設計質量，直接影響用戶對軟件產品的評價，從而影響軟件產品的競爭力和壽命。因此，必須對人機界面設計給予足夠重視。12共九十九頁6.2.1設計(shèjì)問題在設計人機界面的過程中，常遇到以下4個問題：系統(tǒng)響應時間用戶幫助設施出錯信息處理命令交互

許多設計者直到設計過程后期才開始考慮這些問題，這樣做往往導致出現不必要的設計反復(fǎnfù)、項目延期和用戶產生挫折感。最好在設計初期就把這些問題作為重要的設計問題來考慮，這時修改比較容易，代價也低。13共九十九頁6.2.1設計問題——系統(tǒng)響應(xiǎngyìng)時間定義：系統(tǒng)響應時間指從用戶完成某個控制動作(例如(lìrú)，按回車鍵或點擊鼠標)，到軟件給出預期的響應(輸出信息或做動作)之間的這段時間。

兩個重要屬性：長度和易變性長度：系統(tǒng)響應時間過長，用戶就會感到緊張和沮喪；

系統(tǒng)響應時間過短，迫使用戶加快操作節(jié)奏，從而可能會犯錯誤。

易變性：指系統(tǒng)響應時間相對于平均響應時間的偏差。即使系統(tǒng)響應時間較長，響應時間易變性低也有助于用戶建立起穩(wěn)定的工作節(jié)奏。14共九十九頁6.2.1設計問題——用戶幫助(bāngzhù)設施常見的幫助設施可分為集成的和附加的兩類。集成的幫助設施從一開始(kāishǐ)就設計在軟件里面，通常，它對用戶工作內容是敏感的，因此用戶可以從與剛剛完成的操作有關的主題中選擇一個請求幫助。顯然，這可以縮短用戶獲得幫助的時間，增加界面的友好性。

如：office的幫助附加的幫助設施是在系統(tǒng)建成后再添加到軟件中的，在多數情況下它實際上是一種查詢能力有限的聯(lián)機用戶手冊。

如：MSDN15共九十九頁具體設計幫助設施時，必須解決下述的一系列問題在用戶與系統(tǒng)交互期間，是否在任何(rènhé)時候都能獲得關于系統(tǒng)任何(rènhé)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。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。6.2.1設計問題(wèntí)——用戶幫助設施16共九十九頁怎樣顯示幫助信息?有3種選擇，在獨立的窗口中，指出參考某個(mǒuɡè)文檔(不理想)和在屏幕固定位置顯示簡短提示。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。怎樣組織幫助信息?有3種選擇：平面結構(所有信息都通過關鍵字訪問)，信息的層次結構(用戶可在該結構中查到更詳細的信息)和超文本結構。

6.2.1設計問題——用戶幫助(bāngzhù)設施17共九十九頁6.2.1設計問題(wèntí)——出錯信息處理出錯信息和警告信息，是出現問題時交互式系統(tǒng)給出的“壞消息”。出錯信息設計得不好，將向用戶提供無用的甚至誤導的信息，反而會加重用戶的挫折感。

出錯信息處理應該具有下述屬性(1)信息應該使用用戶可以理解的術語(shùyǔ)描述問題。(2)信息應該提供有助于從錯誤中恢復的建設性意見。

18共九十九頁(3)信息應該指出錯誤可能導致哪些負面后果(例如，破壞數據文件)，以便用戶檢查是否出現了這些問題，并在確實(quèshí)出現問題時及時解決。(4)信息應該伴隨著聽覺上或視覺上的提示。例如，在顯示信息時同時發(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的顏色顯示。(5)信息不能帶有指責色彩，也就是說，不能責怪用戶。

6.2.1設計問題(wèntí)——出錯信息處理19共九十九頁6.2.1設計(shèjì)問題——命令交互命令行曾經是用戶和系統(tǒng)軟件交互的最常用的方式，并且也曾經廣泛地用于各種應用軟件中?，F在，面向窗口的、點擊和拾取方式的界面已經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。在多數情況下，用戶既可以從菜單中選擇軟件功能，也可以通過(tōngguò)鍵盤命令序列調用軟件功能。20共九十九頁必須考慮下列設計問題(1)是否每個菜單選項都有對應的命令?(2)采用何種命令形式?有3種選擇(xuǎnzé)：控制序列(例如，Ctrl十P)，功能鍵和鍵入命令。(3)學習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?在越來越多的應用軟件中，人機界面設計者都提供了“命令宏機制”

在理想的情況下，所有應用軟件都有一致的命令使用方法。6.2.1設計(shèjì)問題——命令交互21共九十九頁6.2.2設計(shèjì)過程用戶界面設計是一個迭代的過程，也就是說，通常先創(chuàng)建設計模型，再用原型實現這個(zhège)設計模型，并由用戶試用和評估，然后根據用戶意見進行修改。

運用下述評估標準對界面設計進行早期復審(1)系統(tǒng)及其界面的規(guī)格說明書的長度和復雜程度。(2)命令或動作的數量、命令的平均參數個數或動作中單個操作的個數。(3)設計模型中包含的動作、命令和系統(tǒng)狀態(tài)的數量。(4)界面風格、幫助設施和出錯處理協(xié)議。

22共九十九頁6.2.3人機界面設計(shèjì)指南用戶界面設計主要依靠設計者的經驗介紹3類人機界面(rénjījièmiàn)設計指南。1．一般交互指南2．信息顯示指南3．數據輸入指南23共九十九頁6.2.3人機界面設計指南(zhǐnán)——一般交互指南一般交互指南涉及信息顯示、數據輸入和系統(tǒng)整體控制

(1)保持一致性。

應該為人機界面中的菜單選擇、命令輸入、數據顯示以及眾多的其他功能，使用一致的格式。(2)提供有意義的反饋。

應向用戶提供視覺的和聽覺的反饋，以保證在用戶和系統(tǒng)之間建立雙向通信。(3)在執(zhí)行(zhíxíng)有較大破壞性的動作之前要求用戶確認。

如果用戶要刪除一個文件，或覆蓋一些重要信息，或終止一個程序的運行，應該給出“您是否確實要……”的信息，以請求用戶確認他的命令。24共九十九頁(4)允許取消絕大多數操作。

UNDO或REVERSE功能曾經使眾多終端用戶避免了大量時間浪費。每個交互式系統(tǒng)都應該能方便地取消已完成的操作。(5)減少在兩次操作之間必須記憶的信息量。

不應該期望用戶能記住(jìzhù)在下一步操作中需使用的一大串數字或標識符。應該盡量減少記憶量。(6)提高對話、移動和思考的效率。

應該盡量減少用戶擊鍵的次數，設計屏幕布局時應該考慮盡量減少鼠標移動的距離，應該盡量避免出現用戶問“這是什么意思?”的情況。6.2.3人機界面設計指南——一般(yībān)交互指南25共九十九頁(7)允許犯錯誤。

系統(tǒng)應該能保護自己不受嚴重錯誤的破壞。(8)按功能對動作分類，并據此設計屏幕布局。

下拉菜單的一個主要優(yōu)點就是能按動作類型組織命令。實際上，設計者應該盡力提高命令和動作組織的“內聚性”。(9)提供對用戶工作內容敏感的幫助設施(shèshī)

(參見6．2．1節(jié))。(10)用簡單動詞或動詞短語作為命令名。

過長的命令名難于識別和記憶，也會占用過多的菜單空間。6.2.3人機界面設計(shèjì)指南——一般交互指南26共九十九頁6.2.3人機界面設計(shèjì)指南——信息顯示指南如果人機界面顯示的信息是不完整的、含糊的或難于理解的，可以用多種不同方式“顯示”信息：用文字、圖形和聲音；按位置、移動和大小(dàxiǎo)；使用顏色、分辨率和省略。

關于信息顯示的設計指南(1)只顯示與當前工作內容有關的信息。(2)不要用數據淹沒用戶，應該用便于用戶迅速吸取信息的方式來表示數據。27共九十九頁(3)使用(shǐyòng)一致的標記、標準的縮寫和可預知的顏色。顯示的含義應該非常明確，用戶無須參照其他信息源就能理解。(4)允許用戶保持可視化的語境。(5)產生有意義的出錯信息(參見6．2．1節(jié))。(6)使用大小寫、縮進和文本分組以幫助理解。(7)使用窗口分隔不同類型的信息。6.2.3人機界面設計指南——信息(xìnxī)顯示指南28共九十九頁(8)使用“模擬”顯示方式表示信息，以使信息更容易被用戶提取。

例如，顯示煉油廠儲油罐的壓力時，如果簡單地用數字表示壓力，則不易引起用戶注意。但是，如果用類似溫度計的形式來表示壓力，用垂直移動和顏色變化來指示危險的壓力狀況，就容易引起用戶的警覺，因為這樣做為用戶提供了絕對和相對兩方面的信息。(9)高效率地使用顯示屏。

當使用多窗口時，應該有足夠的空間(kōngjiān)使得每個窗口至少都能顯示出一部分。此外，屏幕大小應該選得和應用系統(tǒng)的類型相配套(這實際上是一個系統(tǒng)工程問題)。6.2.3人機界面(rénjījièmiàn)設計指南——信息顯示指南29共九十九頁6.2.3人機界面設計(shèjì)指南——數據輸入指南(1)盡量減少用戶的輸入動作。(2)保持信息顯示(xiǎnshì)和數據輸入之間的一致性。(3)允許用戶自定義輸入。(4)交互應該是靈活的，并且可調整成用戶最喜歡的輸入方式。(5)使在當前動作語境中不適用的命令不起作用。(6)讓用戶控制交互流。(7)對所有輸入動作都提供幫助(8)消除冗余的輸入。30共九十九頁6.3詳細(xiángxì)設計的工具程序流程圖盒圖（N-S圖）PAD圖判定表判定樹過程設計(shèjì)語言（PDL）31共九十九頁6.3.1程序(chéngxù)流程圖程序(chéngxù)流程圖又稱為程序(chéngxù)框圖，它是歷史最悠久使用最廣泛的描述軟件設計的方法，然而它也是用得最混亂的一種方法。從20世紀40年代末到70年代中期，程序流程圖一直是軟件設計的主要工具。32共九十九頁例子(lìzi)33共九十九頁6.3.1程序(chéngxù)流程圖——優(yōu)缺點主要優(yōu)點：對控制流程的描繪很直觀，便于初學者掌握。主要缺點：程序流程圖本質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構。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，可以完全不顧結構程序設計的精神，隨意轉移控制。程序流程圖不易(bùyì)表示數據結構。34共九十九頁6.3.2盒圖（N_S圖）出于要有一種不允許違背(wéibèi)結構程序設計精神的圖形工具的考慮，Nassi和Shneider-man提出了盒圖，又稱為N_S圖。35共九十九頁6.3.2盒圖（N_S圖）——順序(shùnxù)結構36共九十九頁6.3.2盒圖——IF_THEN_ELSE型分支(fēnzhī)37共九十九頁6.3.2盒圖——CASE型多分支(fēnzhī)結構38共九十九頁6.3.2盒圖——循環(huán)(xúnhuán)結構39共九十九頁6.3.2盒圖——調用(diàoyòng)子程序40共九十九頁6.3.2盒圖——例子(lìzi)41共九十九頁6.3.2盒圖——特點(tèdiǎn)功能域(即，一個特定(tèdìng)控制結構的作用域)明確，可以從盒圖上一眼就看出來。不可能任意轉移控制。很容易確定局部和全程數據的作用域。很容易表示嵌套關系，也可以表示模塊的層次結構。盒圖沒有箭頭，因此不允許隨意轉移控制。42共九十九頁6.3.3PAD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(tuīguǎng)。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。43共九十九頁6.3.3PAD圖——基本(jīběn)控制結構44共九十九頁6.3.3PAD圖——基本(jīběn)控制結構45共九十九頁6.3.3PAD圖——基本(jīběn)控制結構46共九十九頁6.3.3PAD圖——例子(lìzi)47共九十九頁6.3.3PAD圖——主要(zhǔyào)優(yōu)點（1）使用表示結構化控制結構的PAD符號所設計出來的程序必然是結構化程序。PAD圖所描繪的程序結構十分清晰。圖中最左面的豎線是程序的主線，即第一層結構。隨著程序層次的增加，PAD圖逐漸向右延伸(yánshēn)，每增加一個層次，圖形向右擴展一條豎線。PAD圖中豎線的總條數就是程序的層次數。48共九十九頁6.3.3PAD圖——主要(zhǔyào)優(yōu)點(2)用PAD圖表現程序邏輯，易讀、易懂、易記。PAD圖是二維樹形結構的圖形，程序從圖中最左豎線上端的結點開始執(zhí)行，自上而下，從左向右順序執(zhí)行，遍歷(biànlì)所有結點。容易將PAD圖轉換成高級語言源程序。這種轉換可用軟件工具自動完成，從而可省去人工編碼的工作，有利于提高軟件可靠性和軟件生產率。49共九十九頁6.3.3PAD圖——主要(zhǔyào)優(yōu)點(3)既可用于表示程序邏輯，也可用于描繪數據結構。PAD圖的符號支持自頂向下、逐步求精方法的使用。開始設計者可以定義一個抽象的程序，隨著設計工作的深入而使用def符號逐步增加細節(jié)(xìjié)，直至完成詳細設計。50共九十九頁6.3.3PAD圖——例子(lìzi)：畫出下面(xiàmian)由偽碼寫出的程序的PAD圖51AWhileaDOBIfb>0thenC1elseC2EndifCaseofCased1thenD1Cased2thenD2elseD3ENDCaseEEndWhileFPDLABFEdefWhileaC1C2D1D2D3Td1b>0CaseofFd2else共九十九頁6.3.4判定(pàndìng)表當算法中包含多重嵌套的條件(tiáojiàn)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。52共九十九頁6.3.4判定(pàndìng)表——組成一張判定表由4部分組成。左上部列出所有條件，左下部是所有可能的動作。右上部是表示各種條件組合的一個矩陣(jǔzhèn)，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操作。53共九十九頁6.3.4判定表——例子（計算(jìsuàn)行李費）假設某航空公司規(guī)定，乘客可以免費托運重量不超過30公斤的行李。當行李重量超過30公斤時：對頭等艙的國內乘客超重部分每公斤收費4元；對其他(qítā)艙的國內乘客超重部分每公斤收費6元；對外國乘客超重部分每公斤收費比國內乘客多一倍；對殘疾乘客超重部分每公斤收費比正常乘客少一半。54共九十九頁用判定表表示(biǎoshì)計算行李費算法55共九十九頁6.3.5判定(pàndìng)樹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。判定樹的優(yōu)點在于，它的形式簡單到不需任何說明，一眼就可以看出其含義，因此易于掌握和使用。多年來判定樹一直受到人們的重視，是一種比較常用(chánɡyònɡ)的系統(tǒng)分析和設計的工具。56共九十九頁用判定樹表示計算(jìsuàn)行李費算法57共九十九頁提問(tíwèn)？如何畫判定樹，使得行李(xíngli)計算費問題有16片樹葉？58共九十九頁6.3.6過程(guòchéng)設計語言（PDL）PDL也稱為偽碼，這是一個籠統(tǒng)的名稱，它是用正文形式表示數據和處理過程的設計(shèjì)工具。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。59共九十九頁6.3.6過程設計語言（PDL）——應有(yīnɡyǒu)特點關鍵字的固定語法，它提供了結構化控制結構、數據說明和模塊化的特點。為了使結構清晰和可讀性好，通常(tōngcháng)在所有可能嵌套使用的控制結構的頭和尾都有關鍵字。自然語言的自由語法，它描述處理特點。數據說明的手段。應該既包括簡單的數據結構，又包括復雜的數據結構。模塊定義和調用的技術，應該提供各種接口描述模式。60共九十九頁6.3.6過程設計(shèjì)語言（PDL）——優(yōu)點可以作為注釋直接插在源程序中間。

這樣做能促使維護人員在修改程序代碼的同時也相應地修改PDL注釋，因此有助于保持文檔和程序的一致性，提高了文檔的質量。可以使用(shǐyòng)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。已經有自動處理程序存在，而且可以自動由PDL生成程序代碼。61共九十九頁6.3.6過程設計(shèjì)語言（PDL）——缺點不如圖形工具形象直觀；描述復雜的條件組合與動作間的對應關系時，不如判定表清晰(qīngxī)簡單。62共九十九頁6.4面向數據結構的設計(shèjì)方法面向數據結構的設計方法就是用數據結構作為程序設計的基礎(jīchǔ)。這種方法的最終目標是得出對程序處理過程的描述，最適合于在詳細設計階段使用。

也就是說，在完成了軟件結構設計之后，可以使用面向數據結構的方法來設計每個模塊的處理過程。使用面向數據結構的設計方法，當然首先需要分析確定數據結構，并且用適當的工具清晰地描述數據結構。63共九十九頁6.4.1Jackson程序設計(chénɡxùshèjì)方法Jackson圖、改進(gǎijìn)的Jackson圖——描述Jackson方法的工具Jackson方法64共九十九頁6.4.1Jackson圖——邏輯(luójí)數據結構雖然程序中實際(shíjì)使用的數據結構種類繁多，但是它們的數據元素彼此間的邏輯關系卻只有三類：順序結構選擇結構重復結構可選結構65共九十九頁6.4.1Jackson圖——順序(shùnxù)結構順序(shùnxù)結構的數據由一個或多個數據元素組成，每個元素按確定次序出現一次。A由B、C、D三個元素順序組成。66共九十九頁6.4.1Jackson圖——順序(shùnxù)結構順序結構(jiégòu)對應的偽碼，其中‘seq’和‘end’是關鍵字：AseqBCDAend67共九十九頁6.4.1Jackson圖——選擇(xuǎnzé)結構選擇結構的數據包含兩個或多個數據元素，每次使用(shǐyòng)這個數據時按一定條件從這些數據元素中選擇一個。根據條件A是B或C或D中的某一個。68共九十九頁6.4.1Jackson圖——選擇(xuǎnzé)結構選擇結構對應(duìyìng)的偽碼，其中‘select’、‘or’和‘end’是關鍵字，cond1、cond2和cond3分別是執(zhí)行B、C或D的條件：

Aselectcond1BAorcond2 CAorcond3DAend69共九十九頁6.4.1Jackson圖——重復(chóngfù)結構重復結構的數據，根據使用時的條件由一個數據元素(yuánsù)出現零次或多次構成。A由B出現N次（N≥0）組成或A由B循環(huán)組成，結束條件的編號是i。70共九十九頁6.4.1Jackson圖——重復(chóngfù)結構重復結構對應的偽碼，其中(qízhōng)‘iter’、‘until’、‘while’和‘end’是關鍵字（重復結構有until和while兩種形式），cond是條件：

Aiteruntil（或while）condBAend71共九十九頁6.4.1Jackson圖——可選結構(jiégòu)A由元素(yuánsù)B或者出現或者不出現組成72共九十九頁6.4.1Jackson圖——優(yōu)點(yōudiǎn)

便于表示層次結構(jiégòu)，而且是對結構(jiégòu)進行自頂向下分解的有力工具；形象直觀可讀性好；既能表示數據結構也能表示程序結構。73共九十九頁6.4.1Jackson圖——與層次(céngcì)方框圖的比較Jackson圖實質上是對層次方框圖(P92)的精化。但兩者含義很不相同：

層次圖中的一個方框通常代表一個模塊；Jackson圖即使在描繪程序結構時，一個方框也并不代表一個模塊，通常一個方框只代表幾個語句。

層次圖表現的是調用關系，通常一個模塊除了調用下級模塊外，還完成其他操作；Jackson圖表現的是組成(zǔchénɡ)關系，也就是說，一個方框中包括的操作僅僅由它下層框中的那些操作組成。74共九十九頁6.4.2Jackson方法(fāngfǎ)(1)Jackson結構程序設計方法的五個步驟：（1）分析并確定輸入數據和輸出數據的邏輯結構，并用Jackson圖描繪這些數據結構。（2）找出輸入數據結構和輸出數據結構中有對應關系的數據單元。

所謂有對應關系是指有直接的因果關系，在程序中可以同時處理的數據單元（對于重復出現的數據單元必須重復的次序和次數(cìshù)都相同才可能有對應關系）。75共九十九頁6.4.2Jackson方法(fāngfǎ)(2)（3）用下述三條規(guī)則從描繪數據結構的Jackson圖導出描繪程序結構的Jackson圖：為每對有對應關系的數據單元，按照它們在數據結構圖中的層次在程序結構圖的相應層次畫一個處理框（注意，如果(rúguǒ)這對數據單元在輸入數據結構和輸出數據結構中所處的層次不同，則和它們對應的處理框在程序結構圖中所處的層次與它們之中在數據結構圖中層次低的那個對應）；根據輸入數據結構中剩余的每個數據單元所處的層次，在程序結構圖的相應層次分別為它們畫上對應的處理框；根據輸出數據結構中剩余的每個數據單元所處的層次，在程序結構圖的相應層次分別為它們畫上對應的處理框。

76共九十九頁6.4.2Jackson方法(fāngfǎ)(3)（4）列出所有操作和條件（包括分支條件和循環(huán)結束條件），并且把它們(tāmen)分配到程序結構圖的適當位置。（5）用偽碼表示程序。77共九十九頁6.4.2Jackson方法(fāngfǎ)——設計實例一個正文文件由若干個記錄組成，每個記錄是一個字符串。 要求統(tǒng)計每個記錄中空格字符的個數，以及文件中空格字符的總個數。 要求的輸出(shūchū)數據格式是，每復制一行輸入字符串之后，另起一行印出這個字符串中的空格數，最后印出文件中空格的總個數。78共九十九頁6.4.2Jackson方法(fāngfǎ)——設計實例用Jackson圖描繪的輸入／輸出(shūchū)數據結構。79共九十九頁6.4.2Jackson方法——設計(shèjì)實例找有對應關系的單元：經過程序的處理由正文文件得到輸出表格。輸出數據(shùjù)總是通過對輸入數據(shùjù)的處理而得到的，因此在輸入／輸出數據(shùjù)結構最高層次的兩個單元（在這個例子中是“正文文件”和“輸出表格”）總是有對應關系的。這一對單元將和程序結構圖中最頂層的方框（代表程序）相對應。80共九十九頁6.4.2Jackson方法——設計(shèjì)實例找有對應關系的單元：“字符串”和“串信息”。

每處理(chǔlǐ)輸入數據中一個“字符串”之后，就可以得到輸出數據中一個“串信息”，它們都是重復出現的數據單元，而且出現次序和重復次數都完全相同。 因此，“字符串”和“串信息”也是一對有對應關系的單元

提問：圖6.12(a)中的“字符串”和(b)中的“字符串”名字相同，它們是不是對應關系？81共九十九頁6.4.2Jackson方法——設計(shèjì)實例從數據結構(shùjùjiéɡòu)圖導出程序結構圖82共九十九頁6.4.2Jackson方法——設計(shèjì)實例從數據結構圖導出程序結構圖：在描繪程序結構的Jackson圖的最頂層畫一個處理(chǔlǐ)框“統(tǒng)計空格”，它與“正文文件”和“輸出表格”這對最頂層的數據單元相對應。83共九十九頁6.4.2Jackson方法(fāngfǎ)——設計實例 b.接下來還不能立即畫與另一對數據單元（“字符串”和“串信息”）相對應的處理(chǔlǐ)框。

在輸出數據結構中“串信息”的上層還有“表格體”和“空格總數”兩個數據單元，在程序結構圖的第二層應該有與這兩個單元對應的處理框——“程序體”和“總數”。

在程序結構圖的第三層才是與“字符串”和“串信息”相對應的處理框——“處理字符串”。84共九十九頁6.4.2Jackson方法(fāngfǎ)——設計實例

在程序結構圖的第四層似乎應該是和“字符串”、“字符”及“空格數”等數據單元對應的處理框“印字符串”、“分析字符”及“印空格數”，這三個處理是順序執(zhí)行的。

但是，“字符”是重復出現的數據單元，因此“分析字符”也應該是重復執(zhí)行的處理。

改進的Jackson圖規(guī)定順序執(zhí)行的處理中不允許混有重復執(zhí)行或選擇執(zhí)行的處理，所以在“分析字符”這個(zhège)處理框上面又增加了“分析字符串”處理框。85共九十九頁6.4.2Jackson方法(fāngfǎ)——設計實例列出所有操作和條件，并且把它們分配到程序結構圖的適當位置。（1）停止 （2）打開文件（3）關閉文件 （4）印出字符串（5）印出空格數目 （6）印出空格總數（7）sum:=sum＋1 //sum是保存空格個數的變量（8）totalsum:=totalsum＋sum//totalsum保存空格總數（9）讀入字符串 （10）sum:=0（11）totalsum:=0 （12）pointer:=//指示當前(dāngqián)分析的字符在字符串中的位置（13）pointer:=pointer＋1I(1)文件結束、 I(2)字符串結束S(3)字符是空格86共九十九頁6.4.2Jackson方法(fāngfǎ)——設計實例經過簡單分析(fēnxī)不難把這些操作和條件分配到程序結構圖的適當位置。87共九十九頁6.4.2Jackson方法——設計(shèjì)實例用偽碼表示程序處理過程。統(tǒng)計空格

seq打開(dǎkāi)文件讀入字符串totalsum:=0程序體

iteruntil

文件結束處理字符串

seq印字符串

seq印出字符串印字符串

endsum:=0...統(tǒng)計空格

seq88共九十九頁6.4.2Jackson方法(fāngfǎ)——例子高考后將考生的基本情況文件（簡稱(jiǎnchēng)考生基本情況文件）和考生高考成績文件（簡稱考分文件）合并成一個新文件（簡稱考生新文件）?？忌厩闆r文件和考分文件都是由考生記錄組成的。為簡便起見，考生基本情況文件中的考生記錄內容包括：準考證號、姓名、通訊地址。考分文件中的考生記錄內容包括：準考證號和各門考分。合并后的考生新文件自然也是由考生記錄組成，內容包括：準考證號、姓名、通訊地址和各門考分。使用Jackson設計方法，把操作和條件分配到程序結構圖的相應位置。89共九十九頁90（）共九十九頁91910111514