2022年软件工程第五讲教案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载第五章 软件具体设计具体设计又称过程设计, 在总体设计阶段, 已经确定了软件系统的总体结构,给出系统中各个组成模块的功能和模块间的联系；这一步的工作,就是要在 上述结果的基础上,考虑“ 怎样实现” 这个软件系统,直到对系统中的每个 模块给出足够具体的过程性描述；需要指出,这些描述应当用具体设计的表 达工具来表示,但它们仍不是程序,一般不能够在运算机上运行；具体设计是编码的先导；这个阶段所产生的设计文档的质量,将直接影响下 一阶段程序的质量；为了提高文档的质量和可读性,本章除要说明具体设计 的目的、任务与表达工具外,仍将扼要介绍结构程序设计的基本原理,以及 如何用这些原理来指导模块内部的规律设计,提高模块掌握结构的清晰度；5.1 具体设计的任务与原就具体设计的目的是为软件结构图（ SC 图或 HC图）中的每一个模块确定使用的算法和块内数据结构,并用某种选定的表达工具给出清晰的描述；表达工 具可以由开发单位或设计人员挑选,但表达工具必需具有描述过程细节的能 力,进而可在编码阶段能够直接将它翻译为用程序设计语言书写的源程序；具体设计阶段的主要任务如下；1为每个模块确定采纳的算法,挑选某种适当的工具表达算法的过程,写出 模块的具体过程性描述；2确定每一模块使用的数据结构；3确定模块接口的细节,包括对系统外部的接口和用户界面,对系统内部其 它模块的接口,以及模块输入数据、输出数据及局部数据的全部细节；在具体设计终止时,应当把上述结果写入具体设计说明书,并且通过复审形 成正式文档；交付给下一阶段（编码阶段）的工作依据；4要为每一个模块设计出一组测试用例,以便在编码阶段对模块代码（即程 序）进行预定的测试,模块的测试用例是软件测试方案的重要组成部分,通 常应包括输入数据,期望输出等内容,其要求和设计方法将在第八章具体介 绍,这里需要说明的一点是,由于负责具体设计的软件人员对模块的功能、规律和接口最清晰,所以可由他们在完成具体设计后接着提出对各个模块的 测试要求；5.1.2 具体设计的原就1模块的规律描述要清晰易读、正确牢靠；2采纳结构化设计方法,改善掌握结构,降低程序的复杂程度,从而提高程 序的可读性、可测试性、可保护性；其基本内容归纳为如下几点；程序语言中应尽量少用 GOTO语句,以确保程序结构的独立性；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载使用单入口单出口的掌握结构,确保程序的静态结构与动态执行情形相一 致；保证程序易懂得；程序的掌握结构一般采纳次序、挑选、循环三种结构来构成,确保结构简 单；用自顶向下逐步求精方法完成程序设计；结构化程序设计的缺点是储备容 量和运行时间增加 10 一 20,但可读性和可保护性好；3. 挑选恰当描述工具来描述各模块算法；5.2 具体设计的方法采纳自然语言来表达算法过程的优点是：能使不懂软件的人较易懂得这些规 格说明,但是,自然语言在语法和语义上有时具有多义性,且与上下文才相 关,因此,必需采纳更严密的描述工具来表达过程细节；主要的具体设计工具有 图形工具、 表格工具语言工具、简述如下；.图形工具利用图形工具可以把过程的细节用图形描述出来；. 表格工具 可以用一张表来描述过程的细节,在这张表中列出了各种可能的操作和相应 的条件；. 语言工具 用某种高级语言（称之为伪码）来描述过程的细节；5.2.1 程序流程图程序流程图又称之为程序框图, 它是软件开发者最熟识的一种算法表达工具；它独立于任何一种程序设计语言, 能比较直观和清晰地描述过程的掌握流程,易于学习把握；因此,程序流程图是软件开发者最普遍采纳的一种工具；流程图也存在一些严峻的不足,主要表现在：利用流程图使用的符号不够规 范,使用的敏捷性极大,程序员可以不受任何约束,随便转移掌握；这些问 题经常很大的影响了程序质量；为了排除这些不足,应严格的定义流程图所 使用的符号,不答应随心所欲地画出各种不规范的流程图；为使用流程图描述结构化程序,必需限制在流程图中只能使用下述的五种基 本掌握结构；名师归纳总结 .次序型 5-1 所示；第 3 页,共 17 页次序型由几个连续的处理步骤依次排列构成,如图- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载图 5-1 次序型图 5-2 挑选型图 5-3 while 型循环. 挑选型挑选型是指由某个规律判定式的取值打算挑选两个处理中的一个,如图 5-2所示；. while型循环while 型循环是先判定型循环,在循环掌握条件成立时,重复执行特定的处理,如图 5-3 所示；. until 型循环until 型循环是后判定型循环,重复执行某些特定的处理,直到掌握条件成立为止,如图 5-4 所示；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载图 5-4 until 型循环. 多情形型挑选图 5-5 多情形型挑选多情形型挑选列举多种处理情形,依据掌握变量的取值,挑选执行其一,如图 5-5 所示；图 5-6 结构化程序流程图名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料欢迎下载5-6 所示任何复杂的程序流程图都应由上述五种基本掌握结构组合而成；图 的是一个结构化程序的流程图；为了能够精确的使用流程图,要对流程图所使用的符号作出准确的规定；除去按规定使用定义了的符号之外, 流程图中不答应显现其他任何符号； 图 5-7 给出国际标准化组织提出,并已为我国国家技术监督局批准的一些程序流程图标准符号,其中多数所规定的使用方法与一般的使用习惯用法相一样；图 5-7 标准程序流程图的规定符号5.2.2 N-S 图Nassi 和 Shneiderman 提出了一种符合结构化程序设计原就的图形描述工具,称之为盒图,又称之为 规定了五种图形构件；. 次序型N-S图；在 N-S图中,为了表示五种基本掌握结构,如图 5-8 所示,在次序型中,先执行 A,后执行 B；图 5-8 次序型结构. 挑选型如图 5-9 所示,在挑选型结构中,假如条件P成立,就可执行 T 下面的 A的名师归纳总结 内容,当条件 P不成立时,就执行F 下的内容；第 6 页,共 17 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载图 5-9 挑选型结构. WHILE重复型如图 5-10 所示,在 WHILE重复型循环结构中,先判定 中 P是循环条件, S 是循环体P的值,再执行 S；其图 5-10 WHILE 重复型循环结构 . UNTIL 重复型如图 5-11 所示,在 UNTIL重复型循环结构中,先执行图 5-11 UNTIL 重复型循环结构. 多分支挑选型S,后判定 P的值；如图 5-12 所示,给出了多出口的判定图形表示,P 为掌握条件,依据 P的取值,相应地执行其值下面的各框内容；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载图 5-12 多分支挑选型例： 将图 5-6 所示的程序流程图转化为N-S 图的结果如图 5-13 所示；图 5-13 N-S 图举例N-S 图的特点. 图形清晰、精确；. 掌握转移不能任意规定,必需遵守结构化程序设计原就；. 很简洁确定局部数据和全局数据的作用域；. 简洁表现嵌套关系和模块的层次结构；5.2.3 PAD 图PAD是 Problem analysis diagram的英文缩写,它是日本日立公司提出的；它是用结构化程序设计思想表现程序规律结构的图形工具；PAD也设置了五种基本掌握结构的图示,并答应递归使用；1. 次序型名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载如图 5-14 所示,按次序先执行 A,再执行 B；图 5-14 次序型结构2. 挑选型如图 5-15 所示,给出了判定条件为P的挑选型结构； 当 P 为真值时执行上面的 A框,P取假值时执行下面的 B 框中的内容；假如这种挑选型结构只有 A 框,没有 B框,表示该挑选结构中只有 THEN后面有可执行语句 A,没有 ELSE部分；图 5-15 挑选型结构3.WHILE重复型和 UNTIL重复型如图 5-16 所示, P 是循环判定条件, S是循环体；循环判定条件框的右端为双纵线,表示该矩形域是循环条件,以区分于一般的矩形功能域；图 5-16 WHILE 重复型和 UNTIL重复型结构4. 多分支挑选型如图 5-17 所示,多分支挑选型是CASE型结构；当判定条件P等于 1 时执行A1 框的内容, P等于 2 时执行 A2框的内容, P 等于 N时执行 An 框的内容；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载图 5-17 多分支挑选型结构 5.PAD图应用举例 图 5-18 给出了图 5-6 所示的程序流程图的 PAD图；图 5-18 PAD 图举例 6.PAD图特点 . PAD图的结构化程度高；. PAD图中的是程序的主干线,即程序的第一层结构；其后,每增加一个层次,就向右扩展一条纵线；程序中的层数就是 PAD图的可读性强；PAD图中的纵线数；因此,. 利用 PAD图设计出的程序必定是结构化的程序；. 利用软件工具可以将 PAD图转换成高级语言程序,进而提高了软件的可靠性和生产率；. PAD图支持自顶向下的逐步求精的方法；7PAD图的扩充结构为了反映增量型循环结构,在 FOR i := n1 to n2 step n3 do PAD图中增加了对应于名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载的循环掌握结构, 如图 5-19A 所示；其中,n1 是循环初值, n2 是循环终值,n3 是循环增量；图 5-19 PAD 的扩充掌握结构另外, PAD所描述程序的层次关系表现在纵线上；每条纵线表示一个层次；把 PAD图从左到右绽开,随着程序层次的增加,PAD逐步向右绽开,有可能会超过一页纸,这时,对 PAD增加了一种如图 5-20B 所示的扩充形式；当一个模块 A在一页纸上画不下时,可在图中该模块相应位置矩形框中简记一个“ NAME A” ,再在另一页纸上具体画出 A的内容,用 def 及双下划线来定义作 A的 PAD；这种方式可使在一张纸上画不下的图,分在几张纸上画出,也可以用它定义子程序；5.2.4 PDL PDL（Procedure Design Language）为过程设计语言的英文缩写,于 1975 年由 Caine 与 Gordon第一提出；PDL是全部非正文形式的过程设计工具的统称,到目前为止已显现多种 PDL语言；. PDL 语言的特点. 关键字采纳固定语法并支持结构化构件、数据说明机制和模块化；. 处理部分采纳自然语言描述；. 可以说明简洁和复杂的数据结构；. 子程序的定义与调用规章不受具体接口方式的影响；. PDL 描述挑选结构利用 PDL 描述的 IF 结构如下：IF < 条件> 一条或数条语句名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载ELSEIF <条件 > 一条或数条语句 ELSEIF <条件 > 一条或数条语句 ELSE 一条或数条语句 ENDIF PDL 描述循环结构 .对于三种循环结构,利用 PDL 描述如下； WHILE循环结构 DO WHILE <条件描述 > 一条或数条语句 ENDWHILE UNTIL 循环结构 REPEAT UNTIL <条件描述 > 一条或数条语句 ENDREP FOR 循环结构 FOR <循环变量 =循环变量取值范畴,表达式或序列ENDFOR . 子程序 PROCEDURE < 子程序名 > < 属性表 > INTERFACE < 参数表 > 一条或数条语句 END 属性表指明白子程序的引用特性和利用的程序语言的特性；. 输入 / 输出 READ/WRITE TO <设备 > <I/O 表> 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载综上可见, PDL 具有很强的描述功能,是一种特别敏捷和有用的具体设计表 达工具；5.2.5 HIPO 图HIPO图是由一组 IPO 图和一张 HC图组成；用 HC图描述软件结构,用 IPO图描述程序过程,它是美国IBM公司在软件设计中使用的主要表达工具；HC图是层次图（ Hierarchy chart HC图中的每一个模块,均可用一张）的英文缩写,用于表示软件的分层结构；IPO图来描述； IPO 图由输入、处理和输出三个框组成,需要时仍可以增加一个数据文件框,如图5-20 所示；图中处理框内的加工规律是用 N-S图表达的；当然也可由其他具体设计的表达工具来表示；这种图形的优点是能够直观地显示输入、处理、输出三者之间的联系；后来将这种传统的IPO 图改成如图 5-22 所示的式样, 使它在设计阶段和分析阶段都可使用；明显,图中有一部分内容在分析阶段仍无法填写,填在处理框中的加工策略,到了设计阶段也要进一步细化；但无论如何,它总是IPO为设计阶段所需的IPO图供应了基础；在任何良好的开发方法中,期望前一阶段产生的文档能够便利地转化成后继阶段的文档,这正是这种改进了的图的一个优点；图 5-20 传统的 IPO 图名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载图 5-21 改进的 IPO图HIPO图已成为一套自成体系的设计表达工具；不仅如此,在需求分析阶段仍可以用 IPO 图来描述加工策略；所以虽然用 HIPO图制成的设计文档篇幅较大；5.2.6 具体设计工具的挑选在具体设计中,对一个工程设计挑选的原就是：过程描述是否易于懂得、复审和保护,进而过程描述能够自然地转换成代码,并保证具体设计与代码完全一样；为了达到这一原就,要求设计工具具有下述属性；. 模块化支持模块化软件的开发,并供应描述接口的机制；例如,能够直接表示子程序和块结构；. 简洁设计描述易学、易用和易读；. 便于编辑支持后续设计和保护以及在保护阶段对设计进行的修改；. 机器可读性设计描述能够直接输入,并且很简洁被运算机帮助设计工具识别；. 可保护性具体设计应能够支持各种软件配置项的保护；名师归纳总结 .自动生成报告第 14 页,共 17 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载设计者通过分析具体设计的结果来改进设计；通过自动处理器产生有关分析 报告,进而增强设计者在这方面的才能；. 强制结构化 具体设计工具能够强制设计者采纳结构化构件,有助于采纳优秀的设计；. 数据表示 具体设计具备表示局部数据和全局数据的才能；. 规律验证 软件测试最高目标是能够自动检验设计规律的正确性,所以设计描述应易于 进行规律验证,进而增强可测试性；（ 10 ）编码才能 可编码才能是一种设计描述,争论代码自动转换技术可以提高软件效率和减 少出错率；5.3 具体设计规格说明与复审建立设计文档的目的是为了把设计师的思想告知其他有关人员；程序是由计 算机执行的,但可读性提高便于保护；在具体设计阶段的文档是具体设计说 明书；它是程序工作过程的描述；具体设计说明书的内容主要包括：· 表示软件结构的图表；· 对逐个模块的描述,包括算法和规律流程,输入 / 输出项,与外部接口等；一个典型的具体设计说明书的框架如图 5-22 所示；具体设计说明书. 引言. 1 编写目的说明编写具体说明书的目的,并指明读者的对象；. 2 项目背景包括项目的来源和主管部门等；. 3 定义列出文档中所用的特地术语的定义和缩写词的原意；. 4 参考资料列出有关资料的作者、标题、编号、发表日期、出版单位或资料来源；可包括：项目方案任务书、合同或批文、项目开发方案、需求规格说明书、总体名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载设计说明书、测试方案、用户操作手册、文档中所引用的其它资料、软件开 发标准或规范；2. 总体设计 21 需求概述 22 软件结构 给出软件系统的结构图；3. 程序描述 对每个模块给出以下说明：3.1 功能 3.2 性能 3.3 输入项目 3.4 输出项目 3.5 算法 模块所选用的算法 3.6 程序规律具体描述模块实现的算法,可以采纳流程图、描述算法的图表；3.7 接口 3.8 储备安排 3.9 限制条件 3.10 测试要点 给出测试模块的主要测试要求；5.3.2 设计复审 PDL 语言、 N-S 图、PAD图等设计复审是特别重要的工作,设计复审主要是指对设计文档的复审；. 复审的指导原就· 具体设计复审一般不邀请用户和其他领域的代表；· 复审是为了提早揭露错误,参与复审的设计人员应当欢迎别人提出批判和 建议,但复审的对象是设计文档,不是设计者本身,其他参与者也应为复审 制造和谐的气氛；名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优质资料 欢迎下载· 复审中提出的问题应具体记录,但不肯定当场解决；· 复审终止前作出本次复审能否通过的结论；2复审的主要内容具体设计复审的重点应当放在各个模块的具体设计上；例如模块的设计能否 满意其功能与性能要求、挑选的算法与数据结构是否合理、符不符合编码语 言的特点、设计描述是否简洁、清晰等等；3复审的方式复审分正式与非正式两种方式,非正式复审的特点是参与人数少,且均为软 件人员,带有同行争论的性质；因而便利敏捷,特别适合于具体设计复审；常采纳的非正式复审的过程是：由一名设计人员逐行宣读设计资料,由到会的同行跟随他指出的次序一行行的往下审查；发觉有问题或错误就做好记录,然后依据多数参与者的看法, 打算通过该设计资料或退回原设计人进行订正；正式复审除软件开发人员外,仍邀请用户代表和领域专家参与,通常采纳答 辩方式,与会者要提前批阅文档资料,设计人员对设计方案具体说明之后,回答与会者的问题并记录各种重要的评审看法；小结具体设计的关键任务是确定怎样具体地实现所要求的目标系统,也就是要设 计出程序的蓝图；除了应当保证程序的牢靠性之外,使将来编写出的程序的 可读性好,简洁懂得,简洁测试和简洁修改、保护是具体设计的最重要的目 标；程序流程图、盒图、 PAD图、 HIPO图和 PDL语言等等都是完成具体设计的工 具,挑选合适的工具并且正确的使用它们是特别重要的；名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 17 页