軟件工程第六章 詳細(xì)設(shè)計(jì)

2024/10/9第六章詳細(xì)(xiángxì)設(shè)計(jì)共九十九頁詳細(xì)(xiángxì)設(shè)計(jì)的目標(biāo)確定怎樣具體地實(shí)現(xiàn)所要求的系統(tǒng)

經(jīng)過這個(gè)階段的設(shè)計(jì)工作，應(yīng)該得出對目標(biāo)系統(tǒng)的精確描述，從而在編碼階段可以把這個(gè)描述直接翻譯成用某種程序設(shè)計(jì)語言(yǔyán)書寫的程序。2共九十九頁在詳細(xì)設(shè)計(jì)過程中，需要完成的工作是：

(1)確定軟件各個(gè)組成部分內(nèi)的算法以及內(nèi)部數(shù)據(jù)組織。

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

(3)編寫詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書。

(4)制定(zhìdìng)單元測試計(jì)劃。

(5)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)評審。詳細(xì)(xiángxì)設(shè)計(jì)的目標(biāo)3共九十九頁本章(běnzhānɡ)綱要6.1結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)6.2人機(jī)界面(rénjījièmiàn)設(shè)計(jì)6.3過程設(shè)計(jì)的工具6.4面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法6.5程序復(fù)雜度的定量度量4共九十九頁6.1結(jié)構(gòu)(jiégòu)程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的概念最早由E.W.Dijkstra提出。

1965年，他在一次會(huì)議上指出：“可以從高級語言中取消GOTO語句”，“程序的質(zhì)量與程序中所包含的GOTO語句的數(shù)量成反比”。1966年Bohm和Jacopini證明了，只用三種基本的控制結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)任何單入口單出口的程序。

這三種基本的控制結(jié)構(gòu)是“順序”、“選擇”和“循環(huán)(xúnhuán)”。1972年IBM公司的Mills進(jìn)一步提出，程序應(yīng)該只有一個(gè)入口和一個(gè)出口，從而補(bǔ)充了結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的規(guī)則。

5共九十九頁6.1結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)(chénɡxùshèjì)——三種基本的控制結(jié)構(gòu)（a）順序結(jié)構(gòu)(jiégòu) 先執(zhí)行A再執(zhí)行B（b）IF_THEN_ELSE型選擇（分支）結(jié)構(gòu)（c）DO_WHILE型循環(huán)結(jié)構(gòu) 在循環(huán)控制條件成立時(shí)，重復(fù)執(zhí)行特定的加工

6理論上，最基本的控制結(jié)構(gòu)只有兩種：順序、循環(huán)結(jié)構(gòu)（選擇結(jié)構(gòu)可由其兩者構(gòu)造）。共九十九頁6.1結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)——目的(mùdì)和定義目的：使程序易于理解和閱讀經(jīng)典定義：由3種基本控制結(jié)構(gòu)連接且只有一個(gè)入口和出口的程序是結(jié)構(gòu)化的。（無goto語句）

1971年，IBM率先(shuàixiān)成功運(yùn)用結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)技術(shù)。針對goto語句的使用問題，修正對結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的定義：盡可能少用goto語句（最好僅在檢測出錯(cuò)時(shí)才使用）7共九十九頁6.1結(jié)構(gòu)(jiégòu)程序設(shè)計(jì)——定義結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)是一種設(shè)計(jì)程序的技術(shù)，它采用自頂向下逐步求精的設(shè)計(jì)方法和單入口(rùkǒu)單出口的控制結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)階段采用自頂向下逐步求精的方法： 把一個(gè)復(fù)雜問題的解法分解和細(xì)化成一個(gè)由許多模塊組成的層次結(jié)構(gòu)的軟件系統(tǒng)。詳細(xì)設(shè)計(jì)或編碼階段采用自頂向下逐步求精的方法： 可以把一個(gè)模塊的功能逐步分解細(xì)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(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)(chénɡxùshèjì)——優(yōu)點(diǎn)

可以顯著提高軟件開發(fā)工程的成功率和生產(chǎn)率。程序有清晰的層次結(jié)構(gòu)，因此容易閱讀和理解。開發(fā)時(shí)比較容易保證程序的正確性，即使出現(xiàn)錯(cuò)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(shè)計(jì)一個(gè)軟件時(shí)可以重用(zhòngyòng)的代碼量最大。程序的邏輯結(jié)構(gòu)清晰，有利于程序正確性證明。

9共九十九頁6.1結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)(chénɡxùshèjì)——擴(kuò)充的控制結(jié)構(gòu)10經(jīng)典的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)(chénɡxùshèjì)：只允許使用順序、IF_THEN_ELSE選擇和DO_WHILE循環(huán)；擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)：除了三種基本控制結(jié)構(gòu)，還使用DO_CASE和DO_UNTIL循環(huán)；修正的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)：除了三種基本控制結(jié)構(gòu)和兩種擴(kuò)充結(jié)構(gòu)，還使用BREAK等結(jié)構(gòu)。共九十九頁6.1結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)(chénɡxùshèjì)——擴(kuò)充的控制結(jié)構(gòu)11共九十九頁6.2人機(jī)界面(rénjījièmiàn)設(shè)計(jì)人機(jī)界面設(shè)計(jì)是接口設(shè)計(jì)的一個(gè)(yīɡè)重要的組成部分。人機(jī)界面的設(shè)計(jì)質(zhì)量，直接影響用戶對軟件產(chǎn)品的評價(jià)，從而影響軟件產(chǎn)品的競爭力和壽命。因此，必須對人機(jī)界面設(shè)計(jì)給予足夠重視。12共九十九頁6.2.1設(shè)計(jì)(shèjì)問題在設(shè)計(jì)人機(jī)界面的過程中，常遇到以下4個(gè)問題：系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間用戶幫助設(shè)施出錯(cuò)信息處理命令交互

許多設(shè)計(jì)者直到設(shè)計(jì)過程后期才開始考慮這些問題，這樣做往往導(dǎo)致出現(xiàn)不必要的設(shè)計(jì)反復(fù)(fǎnfù)、項(xiàng)目延期和用戶產(chǎn)生挫折感。最好在設(shè)計(jì)初期就把這些問題作為重要的設(shè)計(jì)問題來考慮，這時(shí)修改比較容易，代價(jià)也低。13共九十九頁6.2.1設(shè)計(jì)問題——系統(tǒng)響應(yīng)(xiǎngyìng)時(shí)間定義：系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間指從用戶完成某個(gè)控制動(dòng)作(例如(lìrú)，按回車鍵或點(diǎn)擊鼠標(biāo))，到軟件給出預(yù)期的響應(yīng)(輸出信息或做動(dòng)作)之間的這段時(shí)間。

兩個(gè)重要屬性：長度和易變性長度：系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過長，用戶就會(huì)感到緊張和沮喪；

系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過短，迫使用戶加快操作節(jié)奏，從而可能會(huì)犯錯(cuò)誤。

易變性：指系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間相對于平均響應(yīng)時(shí)間的偏差。即使系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間較長，響應(yīng)時(shí)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(shè)計(jì)問題——用戶幫助(bāngzhù)設(shè)施常見的幫助設(shè)施可分為集成的和附加的兩類。集成的幫助設(shè)施從一開始(kāishǐ)就設(shè)計(jì)在軟件里面，通常，它對用戶工作內(nèi)容是敏感的，因此用戶可以從與剛剛完成的操作有關(guān)的主題中選擇一個(gè)請求幫助。顯然，這可以縮短用戶獲得幫助的時(shí)間，增加界面的友好性。

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

如：MSDN15共九十九頁具體設(shè)計(jì)幫助設(shè)施時(shí)，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(shí)候都能獲得關(guān)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(shè)計(jì)問題(wèntí)——用戶幫助設(shè)施16共九十九頁怎樣顯示幫助信息?有3種選擇，在獨(dú)立的窗口中，指出參考某個(gè)(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(jié)構(gòu)(所有信息都通過關(guān)鍵字訪問)，信息的層次結(jié)構(gòu)(用戶可在該結(jié)構(gòu)中查到更詳細(xì)的信息)和超文本結(jié)構(gòu)。

6.2.1設(shè)計(jì)問題——用戶幫助(bāngzhù)設(shè)施17共九十九頁6.2.1設(shè)計(jì)問題(wèntí)——出錯(cuò)信息處理出錯(cuò)信息和警告信息，是出現(xiàn)問題時(shí)交互式系統(tǒng)給出的“壞消息”。出錯(cuò)信息設(shè)計(jì)得不好，將向用戶提供無用的甚至誤導(dǎo)的信息，反而會(huì)加重用戶的挫折感。

出錯(cuò)信息處理應(yīng)該具有下述屬性(1)信息應(yīng)該使用用戶可以理解的術(shù)語(shùyǔ)描述問題。(2)信息應(yīng)該提供有助于從錯(cuò)誤中恢復(fù)的建設(shè)性意見。

18共九十九頁(3)信息應(yīng)該指出錯(cuò)誤可能導(dǎo)致哪些負(fù)面后果(例如，破壞數(shù)據(jù)文件)，以便用戶檢查是否出現(xiàn)了這些問題，并在確實(shí)(quèshí)出現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)解決。(4)信息應(yīng)該伴隨著聽覺上或視覺上的提示。例如，在顯示信息時(shí)同時(shí)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(cuò)的顏色顯示。(5)信息不能帶有指責(zé)色彩，也就是說，不能責(zé)怪用戶。

6.2.1設(shè)計(jì)問題(wèntí)——出錯(cuò)信息處理19共九十九頁6.2.1設(shè)計(jì)(shèjì)問題——命令交互命令行曾經(jīng)是用戶和系統(tǒng)軟件交互的最常用的方式，并且也曾經(jīng)廣泛地用于各種應(yīng)用軟件中?，F(xiàn)在，面向窗口的、點(diǎn)擊和拾取方式的界面已經(jīng)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(shù)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(diào)用軟件功能。20共九十九頁必須考慮下列設(shè)計(jì)問題(1)是否每個(gè)菜單選項(xiàng)都有對應(yīng)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(xué)習(xí)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(yīng)用軟件中，人機(jī)界面設(shè)計(jì)者都提供了“命令宏機(jī)制”

在理想的情況下，所有應(yīng)用軟件都有一致的命令使用方法。6.2.1設(shè)計(jì)(shèjì)問題——命令交互21共九十九頁6.2.2設(shè)計(jì)(shèjì)過程用戶界面設(shè)計(jì)是一個(gè)迭代的過程，也就是說，通常先創(chuàng)建設(shè)計(jì)模型，再用原型實(shí)現(xiàn)這個(gè)(zhège)設(shè)計(jì)模型，并由用戶試用和評估，然后根據(jù)用戶意見進(jìn)行修改。

運(yùn)用下述評估標(biāo)準(zhǔn)對界面設(shè)計(jì)進(jìn)行早期復(fù)審(1)系統(tǒng)及其界面的規(guī)格說明書的長度和復(fù)雜程度。(2)命令或動(dòng)作的數(shù)量、命令的平均參數(shù)個(gè)數(shù)或動(dòng)作中單個(gè)操作的個(gè)數(shù)。(3)設(shè)計(jì)模型中包含的動(dòng)作、命令和系統(tǒng)狀態(tài)的數(shù)量。(4)界面風(fēng)格、幫助設(shè)施和出錯(cuò)處理協(xié)議。

22共九十九頁6.2.3人機(jī)界面設(shè)計(jì)(shèjì)指南用戶界面設(shè)計(jì)主要依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)介紹3類人機(jī)界面(rénjījièmiàn)設(shè)計(jì)指南。1．一般交互指南2．信息顯示指南3．?dāng)?shù)據(jù)輸入指南23共九十九頁6.2.3人機(jī)界面設(shè)計(jì)指南(zhǐnán)——一般交互指南一般交互指南涉及信息顯示、數(shù)據(jù)輸入和系統(tǒng)整體控制

(1)保持一致性。

應(yīng)該為人機(jī)界面中的菜單選擇、命令輸入、數(shù)據(jù)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(yīng)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(dòng)作之前要求用戶確認(rèn)。

如果用戶要?jiǎng)h除一個(gè)文件，或覆蓋一些重要信息，或終止一個(gè)程序的運(yùn)行，應(yīng)該給出“您是否確實(shí)要……”的信息，以請求用戶確認(rèn)他的命令。24共九十九頁(4)允許取消絕大多數(shù)操作。

UNDO或REVERSE功能曾經(jīng)使眾多終端用戶避免了大量時(shí)間浪費(fèi)。每個(gè)交互式系統(tǒng)都應(yīng)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(yīng)該期望用戶能記住(jìzhù)在下一步操作中需使用的一大串?dāng)?shù)字或標(biāo)識符。應(yīng)該盡量減少記憶量。(6)提高對話、移動(dòng)和思考的效率。

應(yīng)該盡量減少用戶擊鍵的次數(shù)，設(shè)計(jì)屏幕布局時(shí)應(yīng)該考慮盡量減少鼠標(biāo)移動(dòng)的距離，應(yīng)該盡量避免出現(xiàn)用戶問“這是什么意思?”的情況。6.2.3人機(jī)界面設(shè)計(jì)指南——一般(yībān)交互指南25共九十九頁(7)允許犯錯(cuò)誤。

系統(tǒng)應(yīng)該能保護(hù)自己不受嚴(yán)重錯(cuò)誤的破壞。(8)按功能對動(dòng)作分類，并據(jù)此設(shè)計(jì)屏幕布局。

下拉菜單的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)就是能按動(dòng)作類型組織命令。實(shí)際上，設(shè)計(jì)者應(yīng)該盡力提高命令和動(dòng)作組織的“內(nèi)聚性”。(9)提供對用戶工作內(nèi)容敏感的幫助設(shè)施(shèshī)

(參見6．2．1節(jié))。(10)用簡單動(dòng)詞或動(dòng)詞短語作為命令名。

過長的命令名難于識別和記憶，也會(huì)占用過多的菜單空間。6.2.3人機(jī)界面設(shè)計(jì)(shèjì)指南——一般交互指南26共九十九頁6.2.3人機(jī)界面設(shè)計(jì)(shèjì)指南——信息顯示指南如果人機(jī)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(dòng)和大小(dàxiǎo)；使用顏色、分辨率和省略。

關(guān)于信息顯示的設(shè)計(jì)指南(1)只顯示與當(dāng)前工作內(nèi)容有關(guān)的信息。(2)不要用數(shù)據(jù)淹沒用戶，應(yīng)該用便于用戶迅速吸取信息的方式來表示數(shù)據(jù)。27共九十九頁(3)使用(shǐyòng)一致的標(biāo)記、標(biāo)準(zhǔn)的縮寫和可預(yù)知的顏色。顯示的含義應(yīng)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(chǎn)生有意義的出錯(cuò)信息(參見6．2．1節(jié))。(6)使用大小寫、縮進(jìn)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(jī)界面設(shè)計(jì)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(chǔ)油罐的壓力時(shí)，如果簡單地用數(shù)字表示壓力，則不易引起用戶注意。但是，如果用類似溫度計(jì)的形式來表示壓力，用垂直移動(dòng)和顏色變化來指示危險(xiǎn)的壓力狀況，就容易引起用戶的警覺，因?yàn)檫@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(dāng)使用多窗口時(shí)，應(yīng)該有足夠的空間(kōngjiān)使得每個(gè)窗口至少都能顯示出一部分。此外，屏幕大小應(yīng)該選得和應(yīng)用系統(tǒng)的類型相配套(這實(shí)際上是一個(gè)系統(tǒng)工程問題)。6.2.3人機(jī)界面(rénjījièmiàn)設(shè)計(jì)指南——信息顯示指南29共九十九頁6.2.3人機(jī)界面設(shè)計(jì)(shèjì)指南——數(shù)據(jù)輸入指南(1)盡量減少用戶的輸入動(dòng)作。(2)保持信息顯示(xiǎnshì)和數(shù)據(jù)輸入之間的一致性。(3)允許用戶自定義輸入。(4)交互應(yīng)該是靈活的，并且可調(diào)整成用戶最喜歡的輸入方式。(5)使在當(dāng)前動(dòng)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(dòng)作都提供幫助(8)消除冗余的輸入。30共九十九頁6.3詳細(xì)(xiángxì)設(shè)計(jì)的工具程序流程圖盒圖（N-S圖）PAD圖判定表判定樹過程設(shè)計(jì)(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(shè)計(jì)的方法，然而它也是用得最混亂的一種方法。從20世紀(jì)40年代末到70年代中期，程序流程圖一直是軟件設(shè)計(jì)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(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：對控制流程的描繪很直觀，便于初學(xué)者掌握。主要缺點(diǎn)：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)。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(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的精神，隨意轉(zhuǎn)移控制。程序流程圖不易(bùyì)表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。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(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)38共九十九頁6.3.2盒圖——循環(huán)(xúnhuán)結(jié)構(gòu)39共九十九頁6.3.2盒圖——調(diào)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(diǎn)(tèdiǎn)功能域(即，一個(gè)特定(tèdìng)控制結(jié)構(gòu)的作用域)明確，可以從盒圖上一眼就看出來。不可能任意轉(zhuǎn)移控制。很容易確定局部和全程數(shù)據(jù)的作用域。很容易表示嵌套關(guān)系，也可以表示模塊的層次結(jié)構(gòu)。盒圖沒有箭頭，因此不允許隨意轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)44共九十九頁6.3.3PAD圖——基本(jīběn)控制結(jié)構(gòu)45共九十九頁6.3.3PAD圖——基本(jīběn)控制結(jié)構(gòu)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(diǎn)（1）使用表示結(jié)構(gòu)化控制結(jié)構(gòu)的PAD符號所設(shè)計(jì)出來的程序必然是結(jié)構(gòu)化程序。PAD圖所描繪的程序結(jié)構(gòu)十分清晰。圖中最左面的豎線是程序的主線，即第一層結(jié)構(gòu)。隨著程序?qū)哟蔚脑黾?，PAD圖逐漸向右延伸(yánshēn)，每增加一個(gè)層次，圖形向右擴(kuò)展一條豎線。PAD圖中豎線的總條數(shù)就是程序的層次數(shù)。48共九十九頁6.3.3PAD圖——主要(zhǔyào)優(yōu)點(diǎn)(2)用PAD圖表現(xiàn)程序邏輯，易讀、易懂、易記。PAD圖是二維樹形結(jié)構(gòu)的圖形，程序從圖中最左豎線上端的結(jié)點(diǎn)開始執(zhí)行，自上而下，從左向右順序執(zhí)行，遍歷(biànlì)所有結(jié)點(diǎn)。容易將PAD圖轉(zhuǎn)換成高級語言源程序。這種轉(zhuǎn)換可用軟件工具自動(dòng)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(chǎn)率。49共九十九頁6.3.3PAD圖——主要(zhǔyào)優(yōu)點(diǎn)(3)既可用于表示程序邏輯，也可用于描繪數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。PAD圖的符號支持自頂向下、逐步求精方法的使用。開始設(shè)計(jì)者可以定義一個(gè)抽象的程序，隨著設(shè)計(jì)工作的深入而使用def符號逐步增加細(xì)節(jié)(xìjié)，直至完成詳細(xì)設(shè)計(jì)。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(dāng)算法中包含多重嵌套的條件(tiáojiàn)選擇時(shí)，用程序流程圖、盒圖、PAD圖或后面即將介紹的過程設(shè)計(jì)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(fù)雜的條件組合與應(yīng)做的動(dòng)作之間的對應(yīng)關(guān)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(dòng)作。右上部是表示各種條件組合的一個(gè)矩陣(jǔzhèn)，右下部是和每種條件組合相對應(yīng)的動(dòng)作。判定表右半部的每一列實(shí)質(zhì)上是一條規(guī)則，規(guī)定了與特定的條件組合相對應(yīng)的操作。53共九十九頁6.3.4判定表——例子（計(jì)算(jìsuàn)行李費(fèi)）假設(shè)某航空公司規(guī)定，乘客可以免費(fèi)托運(yùn)重量不超過30公斤的行李。當(dāng)行李重量超過30公斤時(shí)：對頭等艙的國內(nèi)乘客超重部分每公斤收費(fèi)4元；對其他(qítā)艙的國內(nèi)乘客超重部分每公斤收費(fèi)6元；對外國乘客超重部分每公斤收費(fèi)比國內(nèi)乘客多一倍；對殘疾乘客超重部分每公斤收費(fèi)比正常乘客少一半。54共九十九頁用判定表表示(biǎoshì)計(jì)算行李費(fèi)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(fù)雜的條件組合與應(yīng)做的動(dòng)作之間的對應(yīng)關(guān)系。判定樹的優(yōu)點(diǎn)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(shè)計(jì)的工具。56共九十九頁用判定樹表示計(jì)算(jìsuàn)行李費(fèi)算法57共九十九頁提問(tíwèn)？如何畫判定樹，使得行李(xíngli)計(jì)算費(fèi)問題有16片樹葉？58共九十九頁6.3.6過程(guòchéng)設(shè)計(jì)語言（PDL）PDL也稱為偽碼，這是一個(gè)籠統(tǒng)的名稱，它是用正文形式表示數(shù)據(jù)和處理過程的設(shè)計(jì)(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(shí)卻使用另一種語言（某種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言）的語法。59共九十九頁6.3.6過程設(shè)計(jì)語言（PDL）——應(yīng)有(yīnɡyǒu)特點(diǎn)關(guān)鍵字的固定語法，它提供了結(jié)構(gòu)化控制結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)說明和模塊化的特點(diǎn)。為了使結(jié)構(gòu)清晰和可讀性好，通常(tōngcháng)在所有可能嵌套使用的控制結(jié)構(gòu)的頭和尾都有關(guān)鍵字。自然語言的自由語法，它描述處理特點(diǎn)。數(shù)據(jù)說明的手段。應(yīng)該既包括簡單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，又包括復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。模塊定義和調(diào)用的技術(shù)，應(yīng)該提供各種接口描述模式。60共九十九頁6.3.6過程設(shè)計(jì)(shèjì)語言（PDL）——優(yōu)點(diǎn)可以作為注釋直接插在源程序中間。

這樣做能促使維護(hù)人員在修改程序代碼的同時(shí)也相應(yīng)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(zhì)量?？梢允褂?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(jīng)有自動(dòng)處理程序存在，而且可以自動(dòng)由PDL生成程序代碼。61共九十九頁6.3.6過程設(shè)計(jì)(shèjì)語言（PDL）——缺點(diǎn)不如圖形工具形象直觀；描述復(fù)雜的條件組合與動(dòng)作間的對應(yīng)關(guān)系時(shí)，不如判定表清晰(qīngxī)簡單。62共九十九頁6.4面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)(shèjì)方法面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法就是用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)(jīchǔ)。這種方法的最終目標(biāo)是得出對程序處理過程的描述，最適合于在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段使用。

也就是說，在完成了軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，可以使用面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法來設(shè)計(jì)每個(gè)模塊的處理過程。使用面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，當(dāng)然首先需要分析確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且用適當(dāng)?shù)墓ぞ咔逦孛枋鰯?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。63共九十九頁6.4.1Jackson程序設(shè)計(jì)(chénɡxùshèjì)方法Jackson圖、改進(jìn)(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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)雖然程序中實(shí)際(shíjì)使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)種類繁多，但是它們的數(shù)據(jù)元素彼此間的邏輯關(guān)系卻只有三類：順序結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)重復(fù)結(jié)構(gòu)可選結(jié)構(gòu)65共九十九頁6.4.1Jackson圖——順序(shùnxù)結(jié)構(gòu)順序(shùnxù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)由一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)元素組成，每個(gè)元素按確定次序出現(xiàn)一次。A由B、C、D三個(gè)元素順序組成。66共九十九頁6.4.1Jackson圖——順序(shùnxù)結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)(jiégòu)對應(yīng)的偽碼，其中‘seq’和‘end’是關(guān)鍵字：AseqBCDAend67共九十九頁6.4.1Jackson圖——選擇(xuǎnzé)結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)包含兩個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)元素，每次使用(shǐyòng)這個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)按一定條件從這些數(shù)據(jù)元素中選擇一個(gè)。根據(jù)條件A是B或C或D中的某一個(gè)。68共九十九頁6.4.1Jackson圖——選擇(xuǎnzé)結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)對應(yīng)(duìyìng)的偽碼，其中‘select’、‘or’和‘end’是關(guān)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(fù)(chóngfù)結(jié)構(gòu)重復(fù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，根據(jù)使用時(shí)的條件由一個(gè)數(shù)據(jù)元素(yuánsù)出現(xiàn)零次或多次構(gòu)成。A由B出現(xiàn)N次（N≥0）組成或A由B循環(huán)組成，結(jié)束條件的編號是i。70共九十九頁6.4.1Jackson圖——重復(fù)(chóngfù)結(jié)構(gòu)重復(fù)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的偽碼，其中(qízhōng)‘iter’、‘until’、‘while’和‘end’是關(guān)鍵字（重復(fù)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)(jiégòu)A由元素(yuánsù)B或者出現(xiàn)或者不出現(xiàn)組成72共九十九頁6.4.1Jackson圖——優(yōu)點(diǎn)(yōudiǎn)

便于表示層次結(jié)構(gòu)(jiégòu)，而且是對結(jié)構(gòu)(jiégòu)進(jìn)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也能表示程序結(jié)構(gòu)。73共九十九頁6.4.1Jackson圖——與層次(céngcì)方框圖的比較Jackson圖實(shí)質(zhì)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(gè)方框通常代表一個(gè)模塊；Jackson圖即使在描繪程序結(jié)構(gòu)時(shí)，一個(gè)方框也并不代表一個(gè)模塊，通常一個(gè)方框只代表幾個(gè)語句。

層次圖表現(xiàn)的是調(diào)用關(guān)系，通常一個(gè)模塊除了調(diào)用下級模塊外，還完成其他操作；Jackson圖表現(xiàn)的是組成(zǔchénɡ)關(guān)系，也就是說，一個(gè)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(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法的五個(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圖描繪這些數(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。

所謂有對應(yīng)關(guān)系是指有直接的因果關(guān)系，在程序中可以同時(shí)處理的數(shù)據(jù)單元（對于重復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)單元必須重復(fù)的次序和次數(shù)(cìshù)都相同才可能有對應(yīng)關(guān)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(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的Jackson圖導(dǎo)出描繪程序結(jié)構(gòu)的Jackson圖：為每對有對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元，按照它們在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖中的層次在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次畫一個(gè)處理框（注意，如果(rúguǒ)這對數(shù)據(jù)單元在輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中所處的層次不同，則和它們對應(yīng)的處理框在程序結(jié)構(gòu)圖中所處的層次與它們之中在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖中層次低的那個(gè)對應(yīng)）；根據(jù)輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中剩余的每個(gè)數(shù)據(jù)單元所處的層次，在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次分別為它們畫上對應(yīng)的處理框；根據(jù)輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中剩余的每個(gè)數(shù)據(jù)單元所處的層次，在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次分別為它們畫上對應(yīng)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(jié)束條件），并且把它們(tāmen)分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置。（5）用偽碼表示程序。77共九十九頁6.4.2Jackson方法(fāngfǎ)——設(shè)計(jì)實(shí)例一個(gè)正文文件由若干個(gè)記錄組成，每個(gè)記錄是一個(gè)字符串。 要求統(tǒng)計(jì)每個(gè)記錄中空格字符的個(gè)數(shù)，以及文件中空格字符的總個(gè)數(shù)。 要求的輸出(shūchū)數(shù)據(jù)格式是，每復(fù)制一行輸入字符串之后，另起一行印出這個(gè)字符串中的空格數(shù)，最后印出文件中空格的總個(gè)數(shù)。78共九十九頁6.4.2Jackson方法(fāngfǎ)——設(shè)計(jì)實(shí)例用Jackson圖描繪的輸入／輸出(shūchū)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。79共九十九頁6.4.2Jackson方法——設(shè)計(jì)(shèjì)實(shí)例找有對應(yīng)關(guān)系的單元：經(jīng)過程序的處理由正文文件得到輸出表格。輸出數(shù)據(jù)(shùjù)總是通過對輸入數(shù)據(jù)(shùjù)的處理而得到的，因此在輸入／輸出數(shù)據(jù)(shùjù)結(jié)構(gòu)最高層次的兩個(gè)單元（在這個(gè)例子中是“正文文件”和“輸出表格”）總是有對應(yīng)關(guān)系的。這一對單元將和程序結(jié)構(gòu)圖中最頂層的方框（代表程序）相對應(yīng)。80共九十九頁6.4.2Jackson方法——設(shè)計(jì)(shèjì)實(shí)例找有對應(yīng)關(guān)系的單元：“字符串”和“串信息”。

每處理(chǔlǐ)輸入數(shù)據(jù)中一個(gè)“字符串”之后，就可以得到輸出數(shù)據(jù)中一個(gè)“串信息”，它們都是重復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)單元，而且出現(xiàn)次序和重復(fù)次數(shù)都完全相同。 因此，“字符串”和“串信息”也是一對有對應(yīng)關(guān)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(yīng)關(guān)系？81共九十九頁6.4.2Jackson方法——設(shè)計(jì)(shèjì)實(shí)例從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(shùjùjiéɡòu)圖導(dǎo)出程序結(jié)構(gòu)圖82共九十九頁6.4.2Jackson方法——設(shè)計(jì)(shèjì)實(shí)例從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)出程序結(jié)構(gòu)圖：在描繪程序結(jié)構(gòu)的Jackson圖的最頂層畫一個(gè)處理(chǔlǐ)框“統(tǒng)計(jì)空格”，它與“正文文件”和“輸出表格”這對最頂層的數(shù)據(jù)單元相對應(yīng)。83共九十九頁6.4.2Jackson方法(fāngfǎ)——設(shè)計(jì)實(shí)例 b.接下來還不能立即畫與另一對數(shù)據(jù)單元（“字符串”和“串信息”）相對應(yīng)的處理(chǔlǐ)框。

在輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中“串信息”的上層還有“表格體”和“空格總數(shù)”兩個(gè)數(shù)據(jù)單元，在程序結(jié)構(gòu)圖的第二層應(yīng)該有與這兩個(gè)單元對應(yīng)的處理框——“程序體”和“總數(shù)”。

在程序結(jié)構(gòu)圖的第三層才是與“字符串”和“串信息”相對應(yīng)的處理框——“處理字符串”。84共九十九頁6.4.2Jackson方法(fāngfǎ)——設(shè)計(jì)實(shí)例

在程序結(jié)構(gòu)圖的第四層似乎應(yīng)該是和“字符串”、“字符”及“空格數(shù)”等數(shù)據(jù)單元對應(yīng)的處理框“印字符串”、“分析字符”及“印空格數(shù)”，這三個(gè)處理是順序執(zhí)行的。

但是，“字符”是重復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)單元，因此“分析字符”也應(yīng)該是重復(fù)執(zhí)行的處理。

改進(jìn)的Jackson圖規(guī)定順序執(zhí)行的處理中不允許混有重復(fù)執(zhí)行或選擇執(zhí)行的處理，所以在“分析字符”這個(gè)(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(shè)計(jì)實(shí)例列出所有操作和條件，并且把它們分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置。（1）停止 （2）打開文件（3）關(guān)閉文件 （4）印出字符串（5）印出空格數(shù)目 （6）印出空格總數(shù)（7）sum:=sum＋1 //sum是保存空格個(gè)數(shù)的變量（8）totalsum:=totalsum＋sum//totalsum保存空格總數(shù)（9）讀入字符串 （10）sum:=0（11）totalsum:=0 （12）pointer:=//指示當(dāng)前(dāngqián)分析的字符在字符串中的位置（13）pointer:=pointer＋1I(1)文件結(jié)束、 I(2)字符串結(jié)束S(3)字符是空格86共九十九頁6.4.2Jackson方法(fāngfǎ)——設(shè)計(jì)實(shí)例經(jīng)過簡單分析(fēnxī)不難把這些操作和條件分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置。87共九十九頁6.4.2Jackson方法——設(shè)計(jì)(shèjì)實(shí)例用偽碼表示程序處理過程。統(tǒng)計(jì)空格

seq打開(dǎkāi)文件讀入字符串totalsum:=0程序體

iteruntil

文件結(jié)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(jì)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(gè)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(nèi)容包括：準(zhǔn)考證號、姓名、通訊地址。考分文件中的考生記錄內(nèi)容包括：準(zhǔn)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(nèi)容包括：準(zhǔn)考證號、姓名、通訊地址和各門考分。使用Jackson設(shè)計(jì)方法，把操作和條件分配到程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)位置。89共九十九頁90（）共九十九頁91910111514