结构化软件设计全解课件.ppt
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1、BB现实世界现实世界计算机世界计算机世界结结构构化化开开发发方方法法结构化结构化结构化结构化分析分析分析分析SASA结构化结构化结构化结构化设计设计设计设计SDSD结构化结构化结构化结构化编程编程编程编程SPSPOOAOODOOP面面向向对对象象开开发发方方法法B技术观点数据设计数据设计系统结构设计系统结构设计过程设计过程设计详细设计详细设计 概要设计概要设计管理观点软件设计任务软件设计任务B软件设计方法分类软件设计方法分类分 类代 表面向数据流的设计或者过程驱动的设计结构化设计方法面向数据结构的设计或者数据驱动设计LCP,JSP,DSSD面向对象设计Coad,Yourdon结构化设计方法(结
2、构化设计方法(Structured Structured Design,SDDesign,SD)基于模块化、自顶向下逐层细化、结构化程序设计等程序设计技术上发展起来的。B结构化设计结构化设计结构化设计(Structured Design,简称SD)是一种将结构化分析得到的数据流图映射成软件体系结构的设计方法映射映射映射映射DFDDFD(问题结构问题结构问题结构问题结构)软件系统的结构软件系统的结构软件系统的结构软件系统的结构(程序结构程序结构程序结构程序结构)Sc图图B结构化设计结构化设计强调模块化、自顶向下逐步求精、信息隐蔽、高内聚低耦合等设计准则分为概要设计和详细设计两大步骤概要设计概要设
3、计是对软件系统的总体设计,采用结构化设是对软件系统的总体设计,采用结构化设计方法,其任务是:将系统分解成模块,确定每个计方法,其任务是:将系统分解成模块,确定每个模块的功能、接口模块的功能、接口(模块间传递的数据模块间传递的数据)及其调用关系,及其调用关系,并用模块及其对模块的调用来构建软件的体系结构并用模块及其对模块的调用来构建软件的体系结构详细设计详细设计是对模块实现细节的设计,采用结构化程是对模块实现细节的设计,采用结构化程序设计序设计(Structured Programming,简称,简称SP)方法方法SA、SD和SP构成完整的结构化方法体系B结构图(结构图(SC)用结构图(Stru
4、cture Chert)来描述软件系统的体系结构描述一个软件系统由哪些模块组成,以及模块之间的调用关系结构图的基本成分有:模块模块、调用调用和数据数据B模块模块模块(module):指具有一定功能的可以用模块名调用的一组程序语句,如函数、子程序等它们是组成程序的基本单元一个模块具有其外部特征和内部特征外部特征包括:模块的接口外部特征包括:模块的接口(模块名、输入模块名、输入/输出参数、返输出参数、返回值等回值等)和模块的功能和模块的功能内部特征包括:模块的内部数据和完成其功能的程序代码内部特征包括:模块的内部数据和完成其功能的程序代码在SD中,我们只关注模块的外部特征,而忽略其内部特征 B调用
5、和数据调用和数据调用(call):用从一个模块指向另一个模块的箭头来表示,其含义是前者调用了后者为了方便,有时常用直线替代箭头,此时,表示位于上方为了方便,有时常用直线替代箭头,此时,表示位于上方的模块调用位于下方的模块的模块调用位于下方的模块数据(data):模块调用时需传递的参数可通过在调用箭头旁附加一个小箭头和数据名来表示B结构图的几个结构图的几个概念概念深度:程序结构图中控制的层数,例如图中所示的结构图的深度是5宽度:程序结构图中同一层次上模块总数的最大值,例如图中所示的结构图的宽度为7扇出(fan out):该模块直接调用的模块数目。例如,例如图中模块M的扇出是4,模块A的是2,模块
6、B的扇出是1扇入(fan in):能直接调用该模块的模块数目。例如图中模块G的扇入是1,模块I的扇入是2,模块R的扇入是4WBKAEHJDGFILCMNOPQR深度宽度扇入扇出B相关指标的相关指标的含义含义深度和宽度在一定程序上反映了程序的规模和复杂程度相对而言,如果程序结构图的深度和宽度较大,则说明程相对而言,如果程序结构图的深度和宽度较大,则说明程序的规模和复杂程度都较大。序的规模和复杂程度都较大。模块的扇入扇出会影响结构图的深度和宽度,例如减少模模块的扇入扇出会影响结构图的深度和宽度,例如减少模块的扇出,可能导致宽度变小而深度增加块的扇出,可能导致宽度变小而深度增加一个模块的扇出过大通常
7、意味着该模块比较复杂,然而扇出太少,可能导致深度的增加一般情况,一个模块的扇出以一般情况,一个模块的扇出以39为宜为宜一个模块的扇入表示有多少模块可直接调用它,它反映了该模块的复用(reuse)程度,因此模块的扇入越大越好B软件设计软件设计中的概念中的概念模块化抽象信息局部化模块独立性耦合内聚B模块化模块化模块模块是数据说明、可执行语句等程序对象的集合,模块可以单独被命名,可通过名字访问。例如,过程、函数、子程序、宏等等都可作为模块。模块化模块化就是把程序划分为若干个模块,每个模块具有独立子功能,再把各个模块集成后,实现指定功能,满足问题要求。B抽象化抽象化抽象就是抽出事务的本质特性而暂不考虑
8、细节抽象就是抽出事务的本质特性而暂不考虑细节问题,是人类在认识复杂现象中使用的最强有问题,是人类在认识复杂现象中使用的最强有力工具。力工具。软件工程过程的每一步都是对问题的软件解法软件工程过程的每一步都是对问题的软件解法抽象层次的一次精化。抽象层次的一次精化。逐步求精与抽象是紧密相关的逐步求精与抽象是紧密相关的B模块独立性模块独立性模块独立性模块独立性是软件系统中每个模块只涉及软件要求的具体子功能,而和软件系统中其他的模块接口是简单的。模块独立的概念是模块化、抽象、信息隐蔽和局部化概念的直接结果。重要概念:耦合耦合、内聚内聚B模块独立性的度量模块独立性的度量 模块独立性取决于模块模块独立性取决
9、于模块的内部的内部和外部特征。和外部特征。SD方法提出的定性的度量标准:方法提出的定性的度量标准:模块之间的模块之间的耦合性耦合性 模块自身的模块自身的内聚性内聚性B耦合耦合耦合是对一个软件结构内各个模块之间互连程耦合是对一个软件结构内各个模块之间互连程度的度量。度的度量。耦合强弱取决于模块间耦合强弱取决于模块间接口的复杂程度接口的复杂程度接口的复杂程度接口的复杂程度,调用调用调用调用模块的方式模块的方式模块的方式模块的方式,以及,以及通过接口的信息通过接口的信息通过接口的信息通过接口的信息。根据模块间耦合程度的强弱的标准,划分耦合根据模块间耦合程度的强弱的标准,划分耦合类型,共有七种。类型,
10、共有七种。B无耦合没有依赖关系无耦合没有依赖关系松散耦合有松散耦合有少量依赖关系少量依赖关系紧密耦合有紧密耦合有很多依赖关系很多依赖关系图示图示B耦合类型(高耦合类型(高低)低)内容耦合内容耦合 当一个模块直接修改或操作另一个模块的数据,或者直接转入另一个模块时,就发生了内容耦合。此时,被修改的模块完全依赖于修改它的模块。公共耦合公共耦合两个以上的模块共同引用一个全局数据项就称为公共耦合。控制耦合控制耦合一个模块在界面上传递一个信号(如开关值、标志量等)控制另一个模块,接收信号的模块动作根据信号值进行调整,称为控制耦合。B耦合类型耦合类型标记耦合标记耦合 模块间通过参数传递复杂的内部数据结构,
11、称为标记耦合。此数据结构的变化将使相关的模块发生变化。数据耦合数据耦合 模块间通过参数传递基本类型的数据,称为数据耦合。非直接耦合非直接耦合 模块间没有信息传递时,属于非直接耦合。B内容耦合举例内容耦合举例一模块直接访问一模块直接访问一模块直接访问一模块直接访问另一模块的内部另一模块的内部另一模块的内部另一模块的内部信息信息信息信息 (程序代码程序代码程序代码程序代码或数据)或数据)或数据)或数据)最不好的耦合形式最不好的耦合形式 !AABBAABB模块代码重叠模块代码重叠模块代码重叠模块代码重叠Entry1Entry1 Entry1Entry1 多入口模块多入口模块多入口模块多入口模块B公共
12、耦合举例公共耦合举例公共数据区公共数据区C CB B模块模块模块模块A AA A、B BB B、C CC C间存在错综复杂的联系间存在错综复杂的联系间存在错综复杂的联系间存在错综复杂的联系B控制耦合举例控制耦合举例A A计算平均分计算平均分或最高分或最高分B B平均平均/最高最高(控制信号控制信号)成绩成绩读入分数读入分数输出结果输出结果计算平均分计算平均分计算最高分计算最高分平均平均/最高最高?B BB数据耦合举例数据耦合举例开发票开发票计算水费计算水费单价单价数量数量金额金额B标记耦合举例标记耦合举例计算水电费计算水费计算电费住户情况水费电费住户情况“住户情况”是一个数据结构,图中模块都与
13、此数据结构有关.“计算水费”和“计算电费”本无关,由于引用了此数据结构产生依赖关系,它们之间也是标记偶合.B耦合强弱排序原则:如果模块间必须存在耦合,尽量使用数据耦合,少用控制耦合,限制公共环境耦合的范围,完全不用内容耦合。B内聚内聚内聚标志一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度。它是信息隐蔽和局部化概念的自然扩展。简单地说,理想内聚的模块只做一件事情。根据各个模块之间的内聚程度不同,分为七个类型的内聚B内聚类型内聚类型偶然内聚偶然内聚 如果一个模块的各成分之间毫无关系,则称为偶然内聚。逻辑内聚逻辑内聚 几个逻辑上相关的功能被放在同一模块中,则称为逻辑内聚。如一个模块读取各种不同类型外设的输入。
14、尽管逻辑内聚比偶然内聚合理一些,但逻辑内聚的模块各成分在功能上并无关系,即使局部功能的修改有时也会影响全局,因此这类模块的修改也比较困难。B内聚类型内聚类型时间内聚时间内聚 如果一个模块完成的功能必须在同一时间内执行(如系统初始化),但这些功能只是因为时间因素关联在一起,则称为时间内聚。过程内聚过程内聚 如果一个模块内部的处理成分相关,必须以特定的次序执行,则称为过程内聚。通信内聚通信内聚 如果一个模块的所有成分操作同一数据集或生成同一数据集,则称为通信内聚。B内聚类型内聚类型顺序内聚顺序内聚 如果一个模块的各个成分和同一个功能密切相关,而且一个成分的输出作为另一个成分的输入,则称为顺序内聚。
15、功能内聚功能内聚 模块的所有成分对于完成单一的功能都是必须的,则称为功能内聚。B偶然内聚偶然内聚(巧合内聚巧合内聚)模块内各部分间无联系模块内各部分间无联系ABCMMOVE O TO RREAD FILE FMOVE S TO T模块模块M中的三个语句没有任何联系中的三个语句没有任何联系缺点:可理解性差,缺点:可理解性差,可修改性差可修改性差例例:B逻辑内聚模块ABCEFGABCEFGA1B1C1EFGEFG模块内部逻辑模块内部逻辑E E、F F、G G逻辑逻辑功能相似,组功能相似,组成新模块成新模块EFGEFG缺点缺点缺点缺点:增强了耦合程度增强了耦合程度增强了耦合程度增强了耦合程度(控制耦
16、合控制耦合控制耦合控制耦合)不易修改,效率低不易修改,效率低不易修改,效率低不易修改,效率低公用代码段公用代码段公用代码段公用代码段B过程内聚模块读入读入成绩单成绩单审查审查成绩单成绩单统计统计成绩成绩打印打印成绩成绩读入并审查读入并审查读入并审查读入并审查成绩单成绩单成绩单成绩单统计并打印统计并打印统计并打印统计并打印成绩单成绩单成绩单成绩单B通信内聚模块例产生工产生工资报表资报表计算平计算平均工资均工资职工工职工工资记录资记录职工工职工工资报表资报表平均平均平均平均工资工资工资工资产生职工工资报表并计算平均工资模块产生职工工资报表并计算平均工资模块产生职工工资报表并计算平均工资模块产生职工
17、工资报表并计算平均工资模块B内聚强弱排序设计时力争做到高内聚。B耦合和内聚的关系耦合和内聚的关系聚和耦合是密切相关的,与其它模块存在强耦合的模块通常意味着弱内聚,而强内聚的模块通常意味着与其它模块之间存在弱耦合。模块设计追求强内聚,弱耦合强内聚,弱耦合。片面明确耦合程度和内聚程度是没有任何实际意义的,我们重要的是借助耦合和内聚的概念帮助我们设计模块。B设计策略设计策略-1按照模块化设计原则,相应的启发式设计策略如下:改造程序结构图,降低耦合度,提高内聚度避免高扇出,并随着深度的增加,力求高扇入避免如图避免如图a那样的那样的“平铺平铺”形态,较好的结构图形态是形态,较好的结构图形态是如图如图b那
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