软件工程中几种常用软件设计方法的概述研究frmx.docx

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1、软件工程程中几种种常用软软件设计计方法的概述研究究【摘要】在软件件开发时时期中，设设计阶段段是最富富有活力力、最需需要发挥挥创造精精神的阶阶段。本本文通过过对常用用几种软软件设计计方法的的研究，对对软件的的开发有有进一步步的认识识。同时时，也能能通过对对比得出出哪些设设计方法法对某一一软件的的开发有有更大的的优势，可可以更好好的指导导我们实实践。【关键字字】软件件开发、常常用设计计方法一、引言言在软件开开发时期期中，设设计阶段段是最富富有活力力、最需需要发挥挥创造精精神的阶阶段，软软件设计计方法对对软件的的开发以以及投放放市场有有着重要要的作用用。在日日常生活活中，常常用的软软件工程程设计方法

2、法有Paarnaas方法法、Jaacksson (JSSP/JSDD) 方方法、问题分分析方法法（PAAM）、面面向对象象的软件件开发方方法（OOO）、形式化化方法、可可视化方方法、软软件重用用。下面面对这几几种方法法进行分分析研究究。二、Paarnaas方法法最早软件件开发方方法是由由D.Paarnaas在119722年提出出。由于于当时软软件在可可维护性性和可靠性性方面存存在着严严重问题题，因此此Parrnass提出的的方法是是针对这这两个问问题的。首首先，PParnnas提提出了信信息隐蔽蔽原则：在概要要设计时时列出将将来可能能发生变变化的因因素，并并在模块块划分时时将这些些因素放放到个

3、别别模块的内内部。这这样，在在将来由由于这些些因素变变化而需需修改软软件时，只只需修改改个别的的模块，其其它模块块不受影影响。信信息隐蔽蔽技术不不仅提高高了软件件的可维维护性，而而且也避避免了错错误的蔓蔓延，改改善了软软件的可可靠性。现现在信息息隐蔽原原则已成成为软件件工程学学中的一一条重要要原则。PParnnas提提出第二二条原则则是在软软件设计计时应对对可能发发生的种种种意外外故障采采取措施施。软件件是很脆脆弱的，很很可能因因为一个个微小的的错误而而引发严严重的事事故，所所以必须须加强防防范。如如在分配配使用设设备前，应应该取设设备状态态字，检检查设备备是否正正常。此此外，模模块之间间也要

4、加加强检查查，防止止错误蔓蔓延。PParnnas对对软件开开发提出出了深刻刻的见解解。遗憾憾的是，他他没有给给出明确确的工作作流程。所所以这一一方法不不能独立立使用，只只能作为为其它方方法的补补充。 三、Jaacksson (JSSP/JJSD) 方法法19755年，MMAJaccksoon提出出了一类类至今仍仍广泛使使用的软软件开发发方法。这这一方法法从目标标系统的的输入、输输出数据据结构入入手，导导出程序序框架结结构，再再补充其其它细节节，就可可得到完完整的程程序结构构图。这这一方法法对输入入、输出出数据结结构明确确的中小小型系统统特别有有效，如如商业应应用中的的文件表表格处理理。该方方法

5、也可可与其它它方法结结合，用用于模块块的详细细设计。JJackksonn方法有有时也称称为面向向数据结结构的软软件设计计方法。一一般通过过以下五五个步骤骤来完成成设计：1分析析并确定定输入数数据和输输出数据据的逻辑辑结构，并并用Jaacksson结结构图来来表示这这些数据据结构。22找出输输入数据据结构和和输出数数据结构构中有对对应关系系的数据据单元。33按以下下的规则则由输入入、输出出的数据据结构导导出程序序结构。11)为每每一对在在输入数数据结构构和输出出数据结结构中有有对应关关系的单单元画一一个处理理框。22)为输输入和输输出数据据结构中中剩余的的数据单单元画一一个处理理框。33)所有有

6、处理框框在程序序结构图图上的位位置，应应与由它它处理的的数据单单元在数数据结构构Jaccksoon图上上的位置置一致。44)必要要时，可可以对映映射导出出的程序序结构图图进行进进一步的的细化。44列出基基本操作作与条件件，并把把它们分分配到程程序结构构图的适适当位置置。5用用伪码写写出程序序。3.1 JSPP方法JSP方方法是杰杰克逊结结构程序序设计方方法,是一种种典型的的面向数数据结构构的分析析和设计计的方法法。其主主要设计计思想是是按输入入、输出出和内部部信息的的数据结结构进行行软件设设计的,把数据据结构的的描述变变换成程程序结构构的描述述,设计出出反映数数据结构构的程序序结构。JSP 方

7、法将问题分解为顺序、选择和重复三种基本结构形式表示的层次结构如图1 所示。这样对一个要解决的问题,总是要把解的结构设计成同问题的结构一样,使程序既容易理解,又容易修改以满足将来问题的变化。JSP方方法首先先考察问问题的环环境,分析所所要处理理的数据据,作出数数据结构构图及图图示逻辑辑;再以数数据结构构为基本本点形成成程序结结构;最后列列出进行行处理所所需要的的基本操操作,并把这这些操作作分配给给程序结结构中的的适当部部分。JSP 方法的的优点是是客观,不依赖赖于设计计者自己己的创造造和经验验,不同的的设计者者可以设设计出同同样的解解。简单单易学,用JSPP 图示示逻辑可可以很容容易地导导出Co

8、oboll程序,目前已已研制出出从JSSP方法法设计的的结构自自动导出出Cobbol 程序的的工具。虽虽然JSSP方法法简单易易学,步骤规规范,但也存存在着一一些局限限性,最大的的不足是是当软件件系统的的规模庞庞大时,输入和和输出之之间就会会出现大大量复杂杂的信息息,JSSP 方方法难于于对付的的结构冲冲突问题题。可以以利用中中间文件件解决冲冲突,但它明明显降低低了功效效,而且从从概念上上说中间间文件也也是不必必要的;随着软软件系统统规模的的增大,且结构构冲突的的可能性性及解决决冲突的的算法复复杂性亦亦随之增增大。因因此JSSP 方方法只适适用于小小型程序序的开发发,只是一一种程序序设计方方法

9、,并不适适用于解解决大型型软件的的开发问问题。3.2 JSDD方法JSD方方法是杰杰克逊系系统开发发方法,它以活活动(即事件件)为中心心,一连串串活动的的顺序组组合构成成进程,系统模模型抽象象为一组组以通信信方式互互相联系系的进程程。JSSD方法法的基本本思想是是仿真并并描述客客观世界界,然后添添加输出出功能,最后实实现系统统的转换换。它的的基本步步骤可分分为六步步,一是实实体动作作分析,从问题题的描述述中,提取软软件系统统要产生生和运用用的实体体(人、物物或组织织) ,以及现现实世界界作用于于实体上上的动作作(事件);二是实实体结构构分析,把作用用于实体体的动作作或由实实体执行行的动作作,按

10、时间间发生的的先后次次序排序序,构成进进程,并用一一个层次次的Jaacksson结结构图表表示;三是定定义初始始模型步步,把实体体和动作作表示成成一个进进程模型型,定义模模型与现现实世界界的联系系。模型型系统的的规格说说明可用用系统规规格说明明图来表表示;四是功功能描述述,说明与与已定义义的动作作相对应应的功能能,为已定定义的动动作加入入功能函函数;五是决决定系统统时间特特性,对进程程加入时时间因素素,对进程程调度特特性进行行评价和和说明;六是实实现,设计组组成系统统的硬件件和软件件,实现系系统的原原型。前前三步属属于需求求分析阶阶段,后三步步属于设设计阶段段。JSD方方法开创创性地进进行了客

11、客观世界界及其同同软件间间关系的的研究;明确了了软件系系统说明明决策同同软件系系统实现现决策的的界限;做出容容易的决决策应该该先于困困难的决决策;应当尽尽可能推推迟最容容易导致致错误的的决策;含蓄的的决策应应当避免免,不应有有隐含的的约定存存在;如果一一个决策策易于出出错,应当尽尽早证实实它的正正确性;应当尽尽可能使使决策之之间没有有依赖关关系,使它们们互不相相关。其其局限性性是客观观世界及及其同软软件间关关系的认认识不完完整;软件系系统实现现结构过过于复杂杂;软件说说明结构构的描述述技术不不恰当;JSDD 中并并不包含含诸如选选题,计划管管理,代价P收益分分析等内内容,也不包包含实施施环境问

12、问题的研研究内容容,这在一一定程度度上影响响了它的的推广应应用;JJSD 在实现现阶段所所做的变变换十分分费劲,以致利利用人的的智力进进行变换换难以保保证其有有效性和和可靠性性,且变换换的选择择又过于于复杂,目前仍仍无法用用计算机机自动实实现。35四、问题题分析法法（PAAM）PAM（PProbblemmAnaalyssisMMethhod）是是80年年代末由由日立公公司提出出的一种种软件开开发方法法。PAAM方法法希望能能兼顾YYourrdonn方法、JJackksonn方法和和自底向向上的软软件开发发方法的的优点，而而避免它它们的缺缺陷。它它的基本本思想是是：考虑虑到输入入、输出出数据结结

13、构，指指导系统统的分解解，在系系统分析析指导下下逐步综综合。这这一方法法的具体体步骤是是：从输输入、输输出数据据结构导导出基本本处理框框；分析析这些处处理框之之间的先先后关系系；按先先后关系系逐步综综合处理理框，直直到画出出整个系系统的PPAD图图。从上上述步骤骤中可以以看出，这这一方法法本质上上是综合合的自底底向上的的方法，但但在逐步步综合之之前已进进行了有有目的的的分解，这这个目的的就是充充分考虑虑系统的的输入、输输出数据据结构。PPAM方方法的另另一个优优点是使使用PAAD图。这这是一种种二维树树形结构构图，是是到目前前为止最最好的详详细设计计表示方方法之一一，远远远优于NNS图和和PD

14、LL语言。这这一方法法在日本本较为流流行，软软件开发发的成功功率也很很高。由由于在输输入、输输出数据据结构与与整个系系统之间间同样存存在着鸿鸿沟，这这一方法法仍只适适用于中中小型问问题。五、面向向对象的的软件开开发方法法（OOO）面向对象象方法(Objjectt-Orrienntedd Meethood)是是一种把把面向对对象的思思想应用用于软件件开发过过程中，指指导开发发活动的的系统方方法，简简称OOO(Obbjecct-OOrieenteed)方方法，是是建立在在“对象象”概念念基础上上的方法法学。对对象是由由数据和和容许的的操作组组成的封封装体，与与客观实实体有直直接对应应关系，一一个对

15、象象类定义义了具有有相似性性质的一一组对象象。而每每继承性性是对具具有层次次关系的的类的属属性和操操作进行行共享的的一种方方式。所所谓面向向对象就就是基于于对象概概念，以以对象为为中心，以以类和继继承为构构造机制制，来认认识、理理解、刻刻画客观观世界和和设计、构构建相应应的软件件系统。面面向对象象方法的的具体实实施步骤骤如下:1面向对对象分析析（OOAA(Obbjecct - Orrienntedd Annalyysiss)）：从问问题陈述述入手，分分析和构构造所关关心的显显示世界界问题域域的模型型，并用用相应的的符号系系统表示示。模型型必须是是简洁、明明确地抽抽象目标标系统必必须做的的事，而

16、而不是如如何做。分分析步骤骤为：11)确定问问题域，包包括定义义论域，选选择论域域，根据据需要细细化和增增加论域域;2)区分类类和对象象，包括括定义对对象，定定义类、命命名;33)区分分整体对对象以及及组成部部分，确确定类的的关系以以及结构构;4)定义属属性，包包括确定定属性，安安排属性性;5)定义服服务，包包括确定定对象状状态，确确定所需需服务，确确定消息息联结;6)确确定附加加的系统统约束。2面向对对象设计计（OODD(Obbjecct - orrienntedd Deesiggn)）：面向向对象的的设计与与传统的的以功能能分解为为主的设设计有所所不同。具具体设计计步骤为为：1)应用面面向

17、对象象分析，对对用其他他方法得得到的系系统分析析的结果果进行改改进和完完善；22)设计计交互过过程和用用户接口口;设计计任务管管理，根根据前一一步骤确确定是否否需要多多重任务务，确定定并发性性，确定定以何种种方式驱驱动任务务，设计计子系统统以及任任务之间间的协调调与通信信方式，确确定优先先级;44)设计计全局资资源，确确定边界界条件，确确定任务务或子系系统的软软、硬件件分配;5)对对象设计计。3面向对对象实现现：使用用面向对对象语言言实现面面向对象象的设计计相对比比较容易易。如果果用非面面向对象象语言实实现面向向对象的的设计时时，特别别需要注注意和规规定保留留程序的的面向对对象结构构。传统统的

18、面向向功能的的方法学学中，强强调的是是确定和和分解系系统功能能，这种种做法虽虽然是目目标的最最直接的的实现方方式，但但是由于于功能是是软件系系统中最最不稳定定、最容容易变化化的方面面，因而而使系统统难以维维护和扩扩展。面面向对象象设计首首先强调调来自域域的对象象，然后后围绕对对象设置置属性和和操作。用用面向对对象设计计，其结结构源于于客观世世界稳定定的对象象结构。因因而与传传统软件件设计方方法相比比，明显显提高了了软件的的生产率率，可靠靠性，易易重用性性、易维维护性等等方面的的效果。OO方法法的主要要优点是是,归纳和和演绎思思想的综综合体现现;问题空空间和解解空间的的同构;继承机机制的引引入,

19、很好的的支持了了重用性性;对象机机制有力力地支持持了信息息隐藏的的概念;多态性性、持久久性和动动态联编编对程序序设计起起到了很很好的作作用。OO方法法从计算算机角度度看有它它巨大的的优势,但OO 方法在在建立客客观系统统模型方方面有不不足之处处。OOOA一开开始就有有很多计计算机方方面的术术语和概概念不容容易被一一般用户户或参与与应用软软件开发发的业务务人员所所了解,即使了了解了,也很难难正确使使用,为真正正掌握这这些概念念需要有有一定的的计算机机背景知知识,所以OOOA 在在应用软软件开发发中,建立客客户系统统的描述述方面不不能被普普遍接受受和推广广使用。6六、形式式化方法法形式化方方法(f

20、formmal metthodds) 是保证证计算机机系统正正确性的的一种重重要手段段。这类类方法用用抽象的的数学手手段刻画画计算机机软硬件件的结构构及其性性质,并通过过形式证证明等途途径来提提高系统统的可靠靠性。在在使用形形式化方方法时,形式化化规格说说明(fformmalsspeccifiicattionn) 起起着重要要的作用用。它的的基本思思想是,对系统统建立一一个数学学模型,研究提提供一种种基于数数学的形形式语义义学的软软件规格格说明语语言,用这种种语言严严格的描描述所开开发的软软件功能能,并由计计算机完完全机械械地将它它转换成成可执行行代码。其其基本步步骤：定义形形式化的的规格说说

21、明语言言;对形式式化的规规格说明明语言进进行实现现转换,即形式式化语言言可由计计算机自自动处理理,可利用用相应的的软件工工具对规规格说明明进行分分析、查查错和验验证。形形式化方方法是以以一定的的数学概概念和理理论作基基础来指指导软件件的开发发的,所以具具有严格格、规范范的优点点。同时时也因为为要有较较强的数数学基础础,不能被被普遍接接受,形式化化规格说说明的理理论和技技术尚处处于研究究阶段,未成熟熟到工程程应用的的程度,因此该该方法不不太实用用。3七、可视视化方法法可视化开开发900年代软软件界最最大的两两个热点点之一。随随着图形用户界界面的兴兴起，用用户界面面在软件件系统中中所占的的比例也也

22、越来越越大，有有的高达达6070。产生生这一问问题的原原因是图图形界面面元素的的生成很很不方便便。为此此Winndowws提供供了应用用程序设设计接口口APII（Apppliicattionn Prrogrrammmingg Innterrfacce），它它包含了了6000多个函函数，极极大地方方便了图图形用户户界面的的开发。但但是在这这批函数数中，大大量的函函数参数数和使用用数量更更多的有有关常量量，使基基于Wiindoows APII的开发发变得相相当困难难。为此此Borrlannd CC+推推出了OObjeectWinndowws编程程。它将将APII的各部部分用对对象类进进行封装装，提

23、供供了大量量预定义义的类，并并为这些些定义了了许多成成员函数数。利用用子类对对父类的的继承性性，以及及实例对对类的函函数的引引用，应应用程序序的开发发可以省省却大量量类的定定义，省省却大量量成员函函数的定定义或只只需作少少量修改改以定义义子类。OObjeect Winndowws还提提供了许许多标准准的缺省省处理，大大大减少少了应用用程序开开发的工工作量。但但要掌握握它们，对对非专业业人员来来说仍是是一个沉沉重的负负担。为为此人们们利用WWinddowss APPI或BBorllandd C+的OObjeect Winndowws开发发了一批批可视开开发工具具。可视视化开发发就是在在可视开开发

24、工具具提供的的图形用用户界面面上，通通过操作作界面元元素，诸诸如菜单单、按钮钮、对话话框、编编辑框、单单选框、复复选框、列列表框和和滚动条条等，由由可视开开发工具具自动生生成应用用软件。这这类应用用软件的的工作方方式是事事件驱动动。对每每一事件件，由系系统产生生相应的的消息，再再传递给给相应的的消息响响应函数数。这些些消息响响应函数数是由可可视开发发工具在在生成软软件时自自动装入入的。八、软件件重用方方法软件重用用（Sooftwwaree Reeusee，又称称软件复复用或软软件再用用）的概概念对于于大家并并不陌生生。早在在19668年的的NATTO软件件工程会会议上就就已经提提出可复复用库的

25、的思想。软软件重用用的定义义也很多多，比较较权威和和通用的的一种是是：软件件重用是是利用事事先建立立好的软软部品创创建新软软件系统统的过程程。这个个定义蕴蕴含着软软件重用用所必须须包含的的两个方方面：11）系统地地开发可可重用的的软部品品。这些些软部品品可以是是代码，但但不应该该仅仅局局限在代代码。我我们必须须从更广广泛和更更高层次次来理解解，这样样才会带带来更大大的重用用收益。比比如软部部品还可可以是：分析，设设计，测测试数据据，原型型，计划划，文档档，模板板，框架架等等。22）系统地地使用这这些软部部品作为为构筑模模块，来来建立新新的系统统。软件重用用的好处处 能提提高软件件生成率率：缩短

26、开开发周期期 。降低软软件开发发和维护护费用。生产更加标准化的软件。 提高软件开发质量。 增强软件系统的互操作性。减少软件开发人员数量。使开发人员能比较容易的适应不同性质的项目开发。随着OOO方法理理论体系系的完善善,软件复复用的研研究已经经逐渐集集中到了了软件构构件技术术上。构构件技术术是一种种更高层层次的对对象技术术,它是独独立于语语言和面面向应用用程序,它只规规定构件件的外在在表现形形式,而不关关心其内内部实现现方法,它即可可用OOO 编程程语言实实现,也可用用非OOO 的过过程语言言实现。只只要遵循循构件技技术的规规范,各个软软件开发发商就可可以用自自己方便便的语言言去实现现可被重重用

27、的构构件。构构件技术术改变了了软件生生产方式式,将软件件生产划划分为构构件生产产和构件件集成两两个方面面。开发发者专心心于构件件的生产产,集成者者充分利利用构件件,专心于于应用。这这样的生生产模式式具有如如下优点点4:(1) 有利于于更合理理地组织织和使用用人力和和财力资资源;(2) 考虑到到跨越软软件开发发组织的的资源和和信息共共享;(3) 提高了了软件复复用程度度,从而提提高软件件生产率率和软件件质量。软构件技技术给软软件业带带来很大大的影响响。系统统集成商商不再向向以前那那样大量量的做程程序的编编码工作作,主要工工作将是是评估和和选定现现有的软软构件,组装成成所需的的系统。在未来新应用程

28、序将会由构筑模块（building blocks）构成，这些构筑模块（如软构件和应用程序框架）加快了产品的开发速度和企业的应变能力。以设计模式，框架和商业构件形势出现的软部品可以通过重用显著的提升开发品质和生产力，重用反过来也可以显著的降低成本和缩短软件开发周期。未来应用程序的开发依存于一个开放的，便利构件选择和装配的综合体系结构。信息系统组织必须为基于构件开发制定一项战略。这样有助于形成明确分工又全球共享的开放式软件社会。软构件代表了新一代软件技术的发展方向。参考文献献1 史济民民、顾春春华、李李昌武、范范荣.软软件工程程原理理、方法法与应用用.M.高等教教育出版版社.220022年第二二版2 潘锦平平.软软件开发发技术.M.上海科学出版社.1985年3 李炜.论解解决软件件危机的的几种常常用软件件设计方方法.J.安徽徽建筑工工业学院院学报(自然科科学版).20004年年第二期期4刘刘宗田等等.基于于构件复复用的社社会化软软件工程程模式.J.计算算机工程程与设计计.19999年第第20期期5 顾明.软件件工程中中几种常常用的软软件开发发方法的的概述和和比较.J.计算算机科学学.19999年年第266期6 杨继赢赢.浅浅谈现代代软件工工程中两两种常用用开发方方法.J.科技技广场.20008年第第5期