软件分析与设计基础幻灯片.ppt

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1、软件分析与设计基础第1页，共143页，编辑于2022年，星期三经验和教训表明经验和教训表明:1)软件开发需要遵循软件工程方法论的指导，软件分析与设软件开发需要遵循软件工程方法论的指导，软件分析与设计质量决定软件产品的质量计质量决定软件产品的质量2)合理的软件分析与设计建立在对软件需求正确理解的基础上，合理的软件分析与设计建立在对软件需求正确理解的基础上，对软件需求的深入理解是软件开发工作获得成功的前提和关对软件需求的深入理解是软件开发工作获得成功的前提和关键键3)要开发出好的软件产品，首先必须知道用户的需求，并要开发出好的软件产品，首先必须知道用户的需求，并在充分了解用户需求的基础上，对用户的

2、业务需求建模，在充分了解用户需求的基础上，对用户的业务需求建模，并进行相应的分析与设计，才能生产出真正符合用户要并进行相应的分析与设计，才能生产出真正符合用户要求且生命周期长的软件产品。求且生命周期长的软件产品。第2页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 传统的软件工程方法：传统的软件工程方法：结构化分析（结构化分析（Structrued AnalysisStructrued Analysis，SASA）结构化设计（结构化设计（Structrued DesignStructrued Design，SDSD）。）。第3页，共143页，编辑于2022年，

3、星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 2.1.12.1.1结构化分析结构化分析 结构化分析是结构化分析是20世纪世纪70年代后期提出的，是一种基于功能年代后期提出的，是一种基于功能分解的需求分析方法，适用于分析大型数据处理系统。与结构分解的需求分析方法，适用于分析大型数据处理系统。与结构化设计化设计(SD)一起联合使用，能较好地实现一个软件系统的研制。一起联合使用，能较好地实现一个软件系统的研制。它是一种面向数据流，自顶向下、逐步求精进行需求分析的方法。它是一种面向数据流，自顶向下、逐步求精进行需求分析的方法。它通常用它通常用数据流图数据流图表达需求表达需求,以以数据字典数据字典表

4、示数据的逻辑定义。表示数据的逻辑定义。第4页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 SASA方法的特点：方法的特点：n核心思想是自顶向下、逐步求精核心思想是自顶向下、逐步求精n基本手段是分解和抽象基本手段是分解和抽象 所谓分解就是把大问题分割成若干小问题，把复杂度降低到人们可所谓分解就是把大问题分割成若干小问题，把复杂度降低到人们可以掌握的程度，然后分别解决。以掌握的程度，然后分别解决。所谓抽象就是把细节略去，先考虑最本质的东西。所谓抽象就是把细节略去，先考虑最本质的东西。使用数据流图、数据字典等规范化工具描述需求。使用数据流图、数据字典等规范化工具描

5、述需求。第5页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计使用使用SASA方法进行软件需求分析的步骤：方法进行软件需求分析的步骤：(1)(1)建立当前系统的具体模型建立当前系统的具体模型 分析当前系统和现实环境，描述当前系统的工作方式，客观地反分析当前系统和现实环境，描述当前系统的工作方式，客观地反映现实世界的实际情况。映现实世界的实际情况。(2)(2)抽象出当前系统的逻辑模型抽象出当前系统的逻辑模型 就是在理解当前系统就是在理解当前系统“怎么做怎么做”的基础上，抽取出的基础上，抽取出“做做什么什么”的本质，从当前系统的具体模型抽象出当前系统的逻的本质，从当

6、前系统的具体模型抽象出当前系统的逻辑模型。辑模型。第6页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计(3)(3)建立目标系统的逻辑模型建立目标系统的逻辑模型 所谓目标系统是指将要开发的由计算机处理的系统。方法所谓目标系统是指将要开发的由计算机处理的系统。方法如下：如下：在数据流图上把目标系统与当前系统在逻辑上不同的部分找出在数据流图上把目标系统与当前系统在逻辑上不同的部分找出来，这部分就是要改变的部分。将要改变部分抽象为一个加工，再来，这部分就是要改变的部分。将要改变部分抽象为一个加工，再进行逐步分解，最后就可获得目标系统的逻辑模型。进行逐步分解，最后就可获

7、得目标系统的逻辑模型。第7页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计1.1.数据流图数据流图 数据流是数据在系统内的传输途径，数据流图从数据传递和加工数据流是数据在系统内的传输途径，数据流图从数据传递和加工的角度，以图形的方式刻画数据流从输入到输出的变换过程。的角度，以图形的方式刻画数据流从输入到输出的变换过程。数据流图是结构化系统分析的主要工具，它去掉了具体数据流图是结构化系统分析的主要工具，它去掉了具体的组织机构、工作场所、物质流等，仅反映信息和数据存储、的组织机构、工作场所、物质流等，仅反映信息和数据存储、流动、使用以及加工的情况。流动、使用以及加

8、工的情况。第8页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 数据流图的基本元素数据流图的基本元素 包包括括数数据据流流、加加工工、数数据据存存取取文文件件、输输入入数数据据的的源源点点和和输输出出数据的汇点数据的汇点4类。常采用如图类。常采用如图2-1所示的图形符号：所示的图形符号：图2-1 数据流图基本图形符号第9页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 绘制数据流图时，应先找出系统的数据源点与汇点及对应的输入绘制数据流图时，应先找出系统的数据源点与汇点及对应的输入数据流与输出数据流，然后从输入数据流数据流与输出

9、数据流，然后从输入数据流(即系统的源点即系统的源点)出发，按出发，按照系统的逻辑需要，逐步画出系列逻辑加工，直到所需的输照系统的逻辑需要，逐步画出系列逻辑加工，直到所需的输出数据流出数据流(即系统的汇点即系统的汇点)。第10页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 数据流在传递过程中，需要一些加工处理。常见的加工数据流在传递过程中，需要一些加工处理。常见的加工关系及对应的图形符号如图关系及对应的图形符号如图2-2所示。所示。图2-2 数据流图加工关系第11页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计数据流图应用举例

10、：数据流图应用举例：取款单信息付款储户核查登录账卡存折存折信息取款信息 银行取款过程的数据流图反馈信息付款信息可取款信息第12页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 分层数据流图分层数据流图 较复杂的实际问题中，仅用一个数据流图很难表达数据处理较复杂的实际问题中，仅用一个数据流图很难表达数据处理过程和数据加工情况，需要采用过程和数据加工情况，需要采用“先全局后局部，先整体后细先全局后局部，先整体后细节，先抽象后具体节，先抽象后具体”的逐步求精原则，按照问题的层次结构逐的逐步求精原则，按照问题的层次结构逐步分解。步分解。首先确定顶层数据流图，把整个数据

11、处理过程抽象为一个加首先确定顶层数据流图，把整个数据处理过程抽象为一个加工，它的输人数据和输出数据实际上反映了系统与外界环境的接工，它的输人数据和输出数据实际上反映了系统与外界环境的接口，这就是顶层数据流图。口，这就是顶层数据流图。然后在上一层数据流图的基础上进一步细化，直到数据流图的加工然后在上一层数据流图的基础上进一步细化，直到数据流图的加工不能再分解为止。不能再分解为止。第13页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 第14页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 画数据流图的步骤和原则画数据流图的步骤和

12、原则 画数据流图的基本步骤是画数据流图的基本步骤是自外向内，自顶向下，逐层细化，完善自外向内，自顶向下，逐层细化，完善求精求精，并且需要遵循以下基本原则：，并且需要遵循以下基本原则：n顶层数据流图上的数据流必须封闭在外部实体之间。顶层数据流图上的数据流必须封闭在外部实体之间。n每个加工至少有一个输入数据流和一个输出数据流。每个加工至少有一个输入数据流和一个输出数据流。n在数据流图中，需按层给加工进行编号。编号应表明该加工处在哪在数据流图中，需按层给加工进行编号。编号应表明该加工处在哪一层，以及与上下层的父图与子图的对应关系。一层，以及与上下层的父图与子图的对应关系。n任何一个数据流子图必须与它

13、上一层的一个加工对应，两者的输入数据任何一个数据流子图必须与它上一层的一个加工对应，两者的输入数据流和输出数据流必须一致，即父图与子图的平衡。流和输出数据流必须一致，即父图与子图的平衡。n图上每个元素都必须有名字，加工的名字应当表明做什么事情。图上每个元素都必须有名字，加工的名字应当表明做什么事情。第15页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 数据流图画法举例：数据流图画法举例：（培训中心管理系统数据流图）培训中心管理系统数据流图）第16页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 第17页，共143页，编辑于2

14、022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 第18页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 第19页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计2.2.数据字典数据字典 数据字典是各类数据描述的集合。数据字典是各类数据描述的集合。它通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流、数它通过对数据项和数据结构的定义来描述数据流、数据存储的逻辑内容。据存储的逻辑内容。通常包括数据项、数据结构、数据流、数据存储、处理过通常包括数据项、数据结构、数据流、数据存储、处理过程和外部实体等程和外部实体等6个部分。个部分。第

15、20页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 数据项数据项 数据项是数据的最小组成单位，若干个数据项可以组数据项是数据的最小组成单位，若干个数据项可以组成一个数据结构。对数据项的描述通常包括以下内容。成一个数据结构。对数据项的描述通常包括以下内容。数据项描述数据项描述数据项名，数据项含义说明，别名，数据项名，数据项含义说明，别名，数据类型，长度，取值范围，取值含义，与其他数据项的数据类型，长度，取值范围，取值含义，与其他数据项的逻辑关系逻辑关系第21页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 数据结构数据结构 数

16、据结构反映了数据之间的组合关系。一个数据结构可以由数据结构反映了数据之间的组合关系。一个数据结构可以由若干个数据项组成，也可以由若干个数据结构组成（嵌套数据结若干个数据项组成，也可以由若干个数据结构组成（嵌套数据结构），或由若干个数据项和数据结构混合组成。对数据结构的描构），或由若干个数据项和数据结构混合组成。对数据结构的描述通常包括以下内容。述通常包括以下内容。数据结构数据结构数据结构名，含义说明，组成：数据结构名，含义说明，组成：数据项数据项或数据结构或数据结构第22页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 数据流数据流 数据流是数据结构在系统内的

17、传输路径。对数据流的描数据流是数据结构在系统内的传输路径。对数据流的描述通常包括以下内容。述通常包括以下内容。数据流描述数据流描述数据流名，说明，数据流来源，数据流去数据流名，说明，数据流来源，数据流去向，组成：向，组成：数据结构数据结构，平均流量，高峰期流量，平均流量，高峰期流量 数据存储数据存储 数据存储是数据结构停留或保存的地方。数据存储的数据存储是数据结构停留或保存的地方。数据存储的描述通常包括以下内容。描述通常包括以下内容。数据存储数据存储数据存储名，说明，编号，流入的数据流，流数据存储名，说明，编号，流入的数据流，流出的数据流，组成：出的数据流，组成：数据结构数据结构，数据量，存取

18、方式，数据量，存取方式 第23页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 处理过程处理过程 处理过程应描述处理逻辑的功能，详细地描述其输入输出处理过程应描述处理逻辑的功能，详细地描述其输入输出的数据流以及这些数据的基本转换路径和策略说明性信息，对的数据流以及这些数据的基本转换路径和策略说明性信息，对处理过程的描述通常包括以下内容。处理过程的描述通常包括以下内容。处理过程处理过程处理过程名，编号，说明，输入：处理过程名，编号，说明，输入：数据流数据流，输，输出：出：数据流数据流，处理：，处理：简要说明简要说明 第24页，共143页，编辑于2022年，星期三

19、2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 外部实体外部实体 外部实体是系统的外部实体是系统的“人人-机机”界面，系统的数据流由外部实体界面，系统的数据流由外部实体流入，经过加工处理之后，向外部实体流出。外部实体的描述如流入，经过加工处理之后，向外部实体流出。外部实体的描述如下。下。外部实体外部实体=外部实体的名称，编号，输入：外部实体的名称，编号，输入：数据流数据流，输，输出：出：数据流数据流第25页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计3.3.实例实例-学籍管理分析学籍管理分析 学籍管理涉及的内容比较多，业务逻辑也较复杂。在不失一般性的基学籍管理涉

20、及的内容比较多，业务逻辑也较复杂。在不失一般性的基础上，本实例简化了学籍管理的业务逻辑础上，本实例简化了学籍管理的业务逻辑.（1）需求描述）需求描述 工作内容：工作内容：建立学生的学籍建立学生的学籍 汇总每学期学生的学分汇总每学期学生的学分 学生每门课程的的考试成绩学生每门课程的的考试成绩 学生的平均成绩学生的平均成绩 汇总各分数段的人数汇总各分数段的人数 各种查询各种查询第26页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计涉及人员：涉及人员：管理人员管理人员班主任班主任任课教师任课教师学生学生 系统初步：系统初步：n 系统性质：系统性质：MIS软件。软件。

21、n 系统使用者：管理人员、班主任、教师、学生等。系统使用者：管理人员、班主任、教师、学生等。n 系统运行环境：网络运行。系统运行环境：网络运行。第27页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 表表2-1 学籍管理主要功能表学籍管理主要功能表功能名称功能名称 功能说明功能说明 学生管理学生管理 登记学生的基本信息（姓名、性别、班级等），并提供查询功能。登记学生的基本信息（姓名、性别、班级等），并提供查询功能。课程管理课程管理 登记课程基本情况（课程名称、开课学期、课程类型、学分等），登记课程基本情况（课程名称、开课学期、课程类型、学分等），提供查询提供查

22、询 教师管理教师管理 登记教师基本情况（姓名、年龄、性别、学历等），提供查询统计登记教师基本情况（姓名、年龄、性别、学历等），提供查询统计 成绩管理成绩管理 登记学生各门课程的考试成绩、提供查询、统计功能登记学生各门课程的考试成绩、提供查询、统计功能 授课管理授课管理 登记教师讲授课程、授课地点、授课学期，提供查询功能登记教师讲授课程、授课地点、授课学期，提供查询功能 编码维护编码维护 维护系统中使用的编码（如职称编码、学院编码、班级编码等）维护系统中使用的编码（如职称编码、学院编码、班级编码等）第28页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计（2）分析

23、设计顶层）分析设计顶层数据流图数据流图 管理人员、教管理人员、教师、班主任、学师、班主任、学生等是数据输入生等是数据输入的源点和数据输的源点和数据输出的汇点。出的汇点。学生基本信息、学生基本信息、教师信息、课程信教师信息、课程信息、教学计划、考息、教学计划、考试成绩等是数据存试成绩等是数据存储文件。储文件。图2-4 学籍管理顶层数据流图第29页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计（3）逐步细化数）逐步细化数据流图据流图 根据表根据表2-1中列中列出的学籍管理的主出的学籍管理的主要功能，将学籍管要功能，将学籍管理加工细化分解为理加工细化分解为学生管理、

24、课程管学生管理、课程管理、教师管理、成理、教师管理、成绩管理、授课管理绩管理、授课管理和编码维护等子加和编码维护等子加工。工。图2-5 学籍管理1层数据流图第30页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 根据实际业根据实际业务，分析各处理流务，分析各处理流程，直到数据流图程，直到数据流图中出现的每个加工中出现的每个加工处理都不能再分解处理都不能再分解为止。为止。成绩管理可成绩管理可以继续细化为如以继续细化为如图图2-6所示的成绩所示的成绩管理数据流图。管理数据流图。图2-6 成绩管理数据流图第31页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分

25、析与设计面向过程分析与设计 图图2-62-6所所示示的的成成绩绩录录入入和和成成绩绩查查询询都都可可以以继继续续分分解解。例例如如：成成绩绩录录入入加加工工可可以以继继续续细细化化为为增增加加成成绩绩、修修改改成成绩绩、删删除除成成绩绩等等子子加加工工，为为了了方方便便成成绩绩录录入入，还还需需要要班班级级学学生生名名单单查查询询子子过过程程，因因此此图图2-62-6所所示示的的成成绩绩管管理理的的2 2层层数数据据流流图图的的成成绩绩录录入入加加工工可可以以继继续续细细化化分分解解为为图图2-72-7所所示示成成绩绩录录入入的的3 3层层数数据据流流图。图。图2-7 细化后的成绩录入数据流图

26、第32页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计（4）制定整理数据字典）制定整理数据字典 数数据据字字典典是是系系统统中中各各类类数数据据描描述述的的集集合合。通通常常包包括括数数据据项项、数数据据结结构构、数数据据流流、数数据据存存储储、处处理理过过程程和和外外部部实实体体等等6个个部部分。分。数据项的描述数据项的描述 以图以图2-7中的中的“学号学号”数据项为例说明：数据项为例说明：数据项名称：学号数据项名称：学号 含义：唯一标识每个学生含义：唯一标识每个学生 别名：别名：类型：类型：字符型字符型 长度：长度：5 取值范围：取值范围：00000至至9

27、9999 取值含义：前取值含义：前2位标别该学生所在年级，后位标别该学生所在年级，后3位为顺序位为顺序编号。编号。第33页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 数据流的描述数据流的描述 以以“学生名单学生名单”数据流为例。数据流为例。数据流名称：学生名单数据流名称：学生名单 说明：某班全部学生的名单说明：某班全部学生的名单 数据流来源：班级学生名单查询数据流来源：班级学生名单查询 数据流去向：班级学生名单显示数据流去向：班级学生名单显示 组成（包含的数据项）：班级、学号、姓名组成（包含的数据项）：班级、学号、姓名 平均流量：平均流量：高峰期流量：高峰

28、期流量：第34页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 数据存储的描述数据存储的描述 以数据存储以数据存储“考试成绩考试成绩”为例。为例。数据存储：考试成绩数据存储：考试成绩 说明：保存学生各门课的考试成绩说明：保存学生各门课的考试成绩 流入数据流：新增的成绩、修改后的成绩流入数据流：新增的成绩、修改后的成绩 流出数据流：原成绩流出数据流：原成绩 组成：学号、姓名、成绩组成：学号、姓名、成绩 数据量：数据量：3000（学生）（学生）*15（课程）（课程）存取方式：随机存取存取方式：随机存取第35页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析

29、与设计面向过程分析与设计 处理过程的描述处理过程的描述以处理过程以处理过程“增加成绩增加成绩”为例。为例。处理过程：增加成绩处理过程：增加成绩说明：录入一个或一批学生某门课程的考试成绩说明：录入一个或一批学生某门课程的考试成绩输入：添加成绩要求输入：添加成绩要求输出：新增的成绩输出：新增的成绩处理：在考试成绩数据存储中增加一个或一批学生的处理：在考试成绩数据存储中增加一个或一批学生的考试成绩。考试成绩。第36页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计2.1.22.1.2结构化设计结构化设计 通常把设计工作划分为通常把设计工作划分为概要设计和详细设计概要设

30、计和详细设计两个阶段。两个阶段。概概要要设设计计阶阶段段的的主主要要任任务务是是，通通过过仔仔细细分分析析需需求求规规格格说说明明，对对软软件件进进行行功功能能分分解解，从从而而把把软软件件划划分分为为模模块块，并并且且设设计计出出完完成成预预定定功功能的模块结构。能的模块结构。详详细细设设计计阶阶段段的的主主要要任任务务是是，详详细细地地设设计计每每个个模模块块，确确定定完完成成每每个个模模块块功能所需要的算法和数据结构。功能所需要的算法和数据结构。第37页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计结构化设计的主要原则如下：结构化设计的主要原则如下：n抽

31、象抽象 就是把事物本质的共同特性提取出来而不考虑其他细节。就是把事物本质的共同特性提取出来而不考虑其他细节。软件设计中考虑模块化解决方案时，可以定出多个抽象级别。软件设计中考虑模块化解决方案时，可以定出多个抽象级别。抽象的层次从概要设计到详细设计逐步降低。抽象的层次从概要设计到详细设计逐步降低。n模块化模块化 模块是指把一个待开发的软件分解成若干小的简单的部分。每模块是指把一个待开发的软件分解成若干小的简单的部分。每个模块可以完成一个特定的子功能，各个模块可以按一定的方法个模块可以完成一个特定的子功能，各个模块可以按一定的方法组装起来成为一个整体，从而实现整个系统的功能。组装起来成为一个整体，

32、从而实现整个系统的功能。第38页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计n信息隐蔽信息隐蔽 指在一个模块内包含的信息（过程或数据），对于不需要这些指在一个模块内包含的信息（过程或数据），对于不需要这些信息的其他模块来说是不能访问的。信息的其他模块来说是不能访问的。n模块独立性模块独立性 模块独立性是指每个模块只完成系统要求的独立的子功能，并且模块独立性是指每个模块只完成系统要求的独立的子功能，并且与其他模块的联系最少且接口简单。衡量软件的模块独立性使用耦合与其他模块的联系最少且接口简单。衡量软件的模块独立性使用耦合性和内聚性两个定性的度量标准。性和内聚性

33、两个定性的度量标准。第39页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计1.概要设计概要设计 概要设计的基本任务是：概要设计的基本任务是：（1）设计软件系统结构）设计软件系统结构 在需求分析阶段，已经把系统分解成层次结构，而在概要设在需求分析阶段，已经把系统分解成层次结构，而在概要设计阶段，需要进一步分解，划分为模块以及模块的层次结构。计阶段，需要进一步分解，划分为模块以及模块的层次结构。划分的具体过程是：划分的具体过程是：将一个复杂的系统按功能划分成模块；将一个复杂的系统按功能划分成模块；确定每个模块的功能；确定每个模块的功能；确定模块之间的调用关系；确定

34、模块之间的调用关系；确定模块之间的接口，即模块之间传递的信息；确定模块之间的接口，即模块之间传递的信息；评价模块结构的质量。评价模块结构的质量。第47页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计（2）数据结构及数据设计数据结构及数据设计 数据设计是实现需求定义和规格说明过程中提出的数据对象的逻数据设计是实现需求定义和规格说明过程中提出的数据对象的逻辑表示。辑表示。数据设计的具体任务是：数据设计的具体任务是：确定输入、输出文件的详细数据结构；确定输入、输出文件的详细数据结构；结合算法设计，确定算法所必需的逻辑数据结构及其操作；结合算法设计，确定算法所必需的逻

35、辑数据结构及其操作；确定对逻辑数据结构所必须的那些操作的程序模块，限制和确定确定对逻辑数据结构所必须的那些操作的程序模块，限制和确定各个数据设计决策的影响范围；各个数据设计决策的影响范围；需要与操作系统或调度程序接口所必需的控制表进行数需要与操作系统或调度程序接口所必需的控制表进行数据交换时，确定其详细的数据结构和使用规则；据交换时，确定其详细的数据结构和使用规则；数据的保护性设计；数据的保护性设计；防卫性、一致性、冗余性设计。防卫性、一致性、冗余性设计。第48页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计（3）编写概要设计文档。）编写概要设计文档。概要设计

36、说明书概要设计说明书 数据库设计说明书数据库设计说明书 集成测试计划等。集成测试计划等。（4）概要设计文档评审。）概要设计文档评审。对设计部分是否完整地实现了需求中规定的功能、性能等要求，对设计部分是否完整地实现了需求中规定的功能、性能等要求，设计方案的可行性，关键的处理及内外部接口定义正确性、有效设计方案的可行性，关键的处理及内外部接口定义正确性、有效性，各部分之间的一致性等都要进行评审。性，各部分之间的一致性等都要进行评审。第49页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 概要设计的设计过程为：概要设计的设计过程为：(1)(1)分析数据流图，弄清楚数

37、据流加工的过程；分析数据流图，弄清楚数据流加工的过程；(2)(2)根据数据流图确定数据流图的类型；根据数据流图确定数据流图的类型；(3)(3)从数据流图导出系统的初始软件结构图；从数据流图导出系统的初始软件结构图；(4)(4)改进软件结构图，直到符合要求为止；改进软件结构图，直到符合要求为止；(5)(5)复查。复查。第50页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计 好的设计准则：好的设计准则：模块独立性高。模块独立性高。模块规模适中。模块规模适中。深度、宽度适度深度、宽度适度 作用域在控制域内。作用域在控制域内。接口和界面简单。接口和界面简单。模块的出口

38、、入口为单入口、单出口。模块的出口、入口为单入口、单出口。功能可预测。功能可预测。第64页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计2.详细设计详细设计 详细设计的任务是为软件结构图中的每个模块确定实现算详细设计的任务是为软件结构图中的每个模块确定实现算法和局部数据结构，用某种选定的表达工具表示算法和数据结法和局部数据结构，用某种选定的表达工具表示算法和数据结构的细节。构的细节。常见设计工具有：常见设计工具有：图形工具：程序流程图，图形工具：程序流程图，N-S（方框图），（方框图），PAD（问题分析（问题分析图）；图）；表格工具：判定表；表格工具：判定表；

39、语言工具：语言工具：PDL（伪码）。（伪码）。第65页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1 结构化开发方法结构化开发方法第66页，共143页，编辑于2022年，星期三第67页，共143页，编辑于2022年，星期三第68页，共143页，编辑于2022年，星期三n方框图（方框图（N-S图）。图）。2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计第69页，共143页，编辑于2022年，星期三2.1面向过程分析与设计面向过程分析与设计第70页，共143页，编辑于2022年，星期三2.2 面向对象分析与设计面向对象分析与设计 面向对象方法和技术是自面向对象方法和技术是自20世纪世纪80年代以来逐渐形成

40、的一年代以来逐渐形成的一种分析问题和解决问题的新方法，它的基本出发点是尽可能种分析问题和解决问题的新方法，它的基本出发点是尽可能按照人类认识世界的方法和思维方式来分析和解决问题。按照人类认识世界的方法和思维方式来分析和解决问题。面向对象方法不把程序看作是面向对象方法不把程序看作是工作在数据上的一系列过程或工作在数据上的一系列过程或函数的集合函数的集合，而是把程序看作是，而是把程序看作是相互协作而又彼此独立的对象相互协作而又彼此独立的对象的集合的集合。第71页，共143页，编辑于2022年，星期三2.2 面向对象分析与设计面向对象分析与设计2.2.12.2.1传统软传统软件分析件分析设计设计的的

41、问题问题 (1)传统的软件分析技术难以应对需求的不断变化传统的软件分析技术难以应对需求的不断变化 (2)传统软件开发方法无法实现高效的软件复用传统软件开发方法无法实现高效的软件复用 (3)传统软件设计方法难以实现从分析到设计的直接过渡传统软件设计方法难以实现从分析到设计的直接过渡 第73页，共143页，编辑于2022年，星期三2.2 面向对象分析与设计面向对象分析与设计2.2.22.2.2面向面向对对象分析与象分析与设计设计的主要特点的主要特点 (1)按照人类习惯的思维方法，对软件开发过程所有阶段进行综合考虑按照人类习惯的思维方法，对软件开发过程所有阶段进行综合考虑 传统的面向过程的设计方法以

42、算法为核心，将传统的面向过程的设计方法以算法为核心，将数据和过程数据和过程作为作为相互独立的部分，程序代码用于处理这些数据相互独立的部分，程序代码用于处理这些数据 面向对象的方法以对象为核心，强调模拟现实世界中的概念面向对象的方法以对象为核心，强调模拟现实世界中的概念而不是算法，尽量用符合而不是算法，尽量用符合人类认识世界的思维方式人类认识世界的思维方式来渐进地分析、来渐进地分析、解决问题解决问题 第74页，共143页，编辑于2022年，星期三2.2 面向对象分析与设计面向对象分析与设计（2）软件生存期各阶段所使用的方法、技术具有高度的连续性）软件生存期各阶段所使用的方法、技术具有高度的连续性

43、 传统的软件开发过程把一个充满回溯的软件开发过程硬性地传统的软件开发过程把一个充满回溯的软件开发过程硬性地分割为几个阶段，而且各个阶段所使用的模型、描述方法不相同。分割为几个阶段，而且各个阶段所使用的模型、描述方法不相同。面向对象的方法使用喷泉模型作为其工作模型，软件生存期各阶段面向对象的方法使用喷泉模型作为其工作模型，软件生存期各阶段没有明显的界限，开发过程回溯重叠，使用相同的描述方法和模型，没有明显的界限，开发过程回溯重叠，使用相同的描述方法和模型，使得软件生存期各阶段所使用的方法、技术具有高度的连续性。使得软件生存期各阶段所使用的方法、技术具有高度的连续性。第75页，共143页，编辑于2

44、022年，星期三2.2 面向对象分析与设计面向对象分析与设计(3)软件开发各阶段有机集成，有利于系统的稳定性软件开发各阶段有机集成，有利于系统的稳定性 OOA、OOD与与OOP有机地集成在一起，使开发过程始终围绕着有机地集成在一起，使开发过程始终围绕着建立问题领域的对象建立问题领域的对象(类类)模型进行，且各阶段解决的问题又各有侧模型进行，且各阶段解决的问题又各有侧重。重。(4)具有良好的重用性具有良好的重用性 由于对象具有的封装性和信息隐蔽，使得对象的内部实现与外界隔由于对象具有的封装性和信息隐蔽，使得对象的内部实现与外界隔离，具有较强的独立性，因此，对象类提供了较理想的可重用的软件离，具有

45、较强的独立性，因此，对象类提供了较理想的可重用的软件成分。成分。第76页，共143页，编辑于2022年，星期三2.2 面向对象分析与设计面向对象分析与设计2.2.3 2.2.3 面向面向对对象建模象建模 面向对象分析与设计从面向对象分析与设计从3种角度建立模型：种角度建立模型：1)使用对象模型描述系统数据结构使用对象模型描述系统数据结构 定义了做事情的实体定义了做事情的实体 2)使用动态模型描述系统动态的协作及控制结构使用动态模型描述系统动态的协作及控制结构 规定了什么时候做规定了什么时候做 3)使用功能模型描述系统功能使用功能模型描述系统功能 系统应该系统应该“做什么做什么”第77页，共14

46、3页，编辑于2022年，星期三2.2 面向对象分析与设计面向对象分析与设计准准备备知知识识：(1)对象。对象。对象是人们要进行研究的任何事物，从最简单的整数到复杂对象是人们要进行研究的任何事物，从最简单的整数到复杂的飞机等均可看作对象，它不仅能表示具体的事物，还能表示抽象的飞机等均可看作对象，它不仅能表示具体的事物，还能表示抽象的规则、计划或事件。的规则、计划或事件。(2)对象的状态和行为。对象的状态和行为。对象具有状态，一个对象用数据值来描述它的状态。对象具有状态，一个对象用数据值来描述它的状态。对象还有操作，用于改变对象的状态，对象及其操作就是对象的行对象还有操作，用于改变对象的状态，对象

47、及其操作就是对象的行为。为。对象实现了数据和操作的结合，使数据和操作封装于对象的统对象实现了数据和操作的结合，使数据和操作封装于对象的统一体中。一体中。第78页，共143页，编辑于2022年，星期三2.2 面向对象分析与设计面向对象分析与设计 （3）类）类 具有相同或相似性质的对象的抽象就是类。因此，对象的抽具有相同或相似性质的对象的抽象就是类。因此，对象的抽象是类，类的具体化就是对象，也可以说类的实例是对象。象是类，类的具体化就是对象，也可以说类的实例是对象。类具有属性，它是对象的状态的抽象，用数据结构来描述类类具有属性，它是对象的状态的抽象，用数据结构来描述类的属性。的属性。类具有操作，它

48、是对象的行为的抽象，用操作名和实现该操作的方类具有操作，它是对象的行为的抽象，用操作名和实现该操作的方法来描述。法来描述。第79页，共143页，编辑于2022年，星期三2.2 面向对象分析与设计面向对象分析与设计（4）消息和方法）消息和方法 对象之间进行通信的结构叫做消息。对象之间进行通信的结构叫做消息。在对象的操作中，当一个消息发送给某个对象时，消息包含在对象的操作中，当一个消息发送给某个对象时，消息包含接收对象去执行某种操作的信息。接收对象去执行某种操作的信息。发送一条消息至少要包括说明接受消息的对象名、发送发送一条消息至少要包括说明接受消息的对象名、发送给该对象的消息名（即对象名、方法名

49、）。一般还要对参数给该对象的消息名（即对象名、方法名）。一般还要对参数加以说明，参数可以是认识该消息的对象所知道的变量名，加以说明，参数可以是认识该消息的对象所知道的变量名，或者是所有对象都知道的全局变量名。或者是所有对象都知道的全局变量名。类中操作的实现过程叫做方法，一个方法有方法名、参数、类中操作的实现过程叫做方法，一个方法有方法名、参数、方法体。方法体。第80页，共143页，编辑于2022年，星期三2.2 面向对象分析与设计面向对象分析与设计（5）面向对象的特征）面向对象的特征 封装性：将对象的特性（属性）和行为（方法）包装在一起。封装性：将对象的特性（属性）和行为（方法）包装在一起。它

50、实现了信息的隐蔽作用，使我们通过类的方法来操作该类的它实现了信息的隐蔽作用，使我们通过类的方法来操作该类的对象，而不必关心其内部实现。对象，而不必关心其内部实现。抽象性：将具有一致的数据结构（属性）和行为（操作）的对抽象性：将具有一致的数据结构（属性）和行为（操作）的对象抽象成类。象抽象成类。继承性：是子类自动共享父类数据结构和方法的机制，这是类继承性：是子类自动共享父类数据结构和方法的机制，这是类之间的一种关系。之间的一种关系。第81页，共143页，编辑于2022年，星期三2.2 面向对象分析与设计面向对象分析与设计 多态性：描述的是面向对象里同一方法名的多种实现。多态性：描述的是面向对象里