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1、课程主讲人：5.1第五章 结构化的设计方法结构化设计方法模块划分的原则模块化设计实现模块化设计的重要指导思想是分解、信息隐藏和模块独立性。 分解分解是人们处理复杂问题时常用的方法。有一种说法，模块化是为了使一个复杂的大型程序能够被人的智力所管理，是软件所应该具备的惟一属性。整个软件被划分成若干单独命名和可编址的部分，称之为模块模块的基本属性模块实现什么功能模块的内部实现逻辑该模块使用时的环境和条件模块化设计信息隐蔽1972年，提出了把系统分解为模块时应该遵守的指导思想，称为信息隐蔽（information hiding）。他认为，模块内部的数据与过程，应该对不需要了解这些数据与过程的模块隐蔽起
2、来。只有那些为了完成软件的总体功能而必须在模块间交换的信息，才允许在模块间进行传递。 模块化设计模块的独立性划分模块的重要目标是提高模块的独立性。度量模块独立性的两个准则是模块间的内聚性和耦合性。好的软件结构应该具有高内聚、低耦合的模块化结构。 内聚性耦合性内聚性是一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度的度量。 耦合性是模块间互相连接的紧密程度的度量。它取决于各个模块之间接口的复杂度、调用方式以及哪些信息通过接口。 模块化设计耦合 耦合是对一个软件结构内不同模块之间互联程度的度量。耦合强弱取决于模块间接口的复杂程度、进入或访问一个模块的点以及通过接口的数据。 在软件设计中应该追求模块间尽可能松
3、散耦合的系统。在这样的系统中可以测试或维护任何一个模块，而不需要对系统中的其他模块有很多的了解。此外，由于模块间联系简单，发生在一处的错误传播到整个系统的可能性就很小。因此，模块间的耦合程度对系统的可理解性、可测试性、可靠性和可维护性有非常大的影响模块化设计模块间的耦合按照模块独立性由高到低的顺序列举如下：(1)非直接耦合(2)数据耦合(3)标记耦合(4)控制耦合(5)外部耦合(6)公共耦合(7)内容耦合模块化设计内聚 内聚标志着一个模块内部各个元素间彼此结合的紧密程度。简单地说，理想内聚的模块只做一件事情。设计时应该力求做到高内聚，通常中等程度的内聚也是可以采用的，而且效果和高内聚相差不多。
4、但是，坚决不要使用低内聚。模块化设计模块内聚按照模块独立性由高到低的顺序叙述如下：(1)功能内聚(2)信息内聚(3)通信内聚(4)过程内聚(5)时间内聚(6)逻辑内聚(7)巧合内聚软件设计工作内容软件设计概要设计将软件需求转化为软件体系结构，确定系统级接口、全局数据结构或数据库模式。 详细设计确立每个模块的实现算法、局部数据结构，用适当方法表示算法和数据结构的细节。 概要设计概要设计的主要目标是把需求转换为软件的体系结构程序的数据结构程序的模块结构软件的体系结构概要设计概要设计过程中，需要完成的工作是：(1)制定规范(2)软件系统结构的总体设计(3)处理方式设计(4)数据结构设计(5)可靠性设
5、计(6)编写概要设计阶段的文档详细设计详细设计中应采用合适的方式来描述模块内问题解决过程的细节，采用结构化的图形设计表示法是人们易于使用、易于理解的方式。 图形设计表示法流程图盒图PAD图详细设计在详细设计过程中，需要完成的工作是：(1)确定软件各个组成部分内的算法以及各部分的内部数据组织。(2)选定某种过程的表达形式来描述各种算法。可选用的过程表达形式有：流程图、盒图、PAD图等。(3)编写详细设计说明书。(4)制定单元测试计划。(5)进行详细设计评审。结构化设计结构化程序设计结构化程序设计 Bohm和Jacopini提出仅用“顺序”、“分支”和“循环”三种基本的控制构件即能构造任何单入口单
6、出口程序，这个结论奠定了结构程序设计的理论基础结构程序设计是程序设计技术，它采用自顶向下逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制构件。 结构化程序基本结构顺序结构选择结构循环结构结构化程序设计图形表示法流程图、结构图是描述过程细节的出色工具。结构化程序设计结构化程序设计判定表当模块中包含复杂的条件组合，并要根据这些条件选择动作时，流程图、N-S结构图及下节将介绍的过程设计语言（PDL）都有一定的缺陷，只有判定表能清晰地表示出复杂的条件组合与各种动作之间的对应关系。结构化程序设计结构化设计方法结构化设计是一种面向数据流的设计（Data Flow-Oriented Design,DFOD）,是与数据
7、流分析对应的软件设计技术。数据流分析得到的是用数据流图和数据字典描述的需求规格说明书，面向数据流的设计得到的则是以数据流图为基础导出的软件模块结构图。 结构化程序设计面向数据流的设计（SD）方法能方便地将数据流图转换为软件结构，其过程分为五步：（1）确定信息流的类型；（2）划定流界；（3）将数据流图映射为程序结构；（4）提取层次控制结构；（5）通过设计复审和使用启发式策略进一步精化所得到的结构。结构化程序设计信息流分为变换流和事务流两种类型 ：变换流。具有较明确的输入、变换（或称主加工）和输出界面的数据流图称为变换型数据流图。事务流。事务型数据流图中存在某个加工，它将其输入分离成若干发散的数据流，形成许多活动路径，并根据输入的值选择其中之一条路径。 结构化程序设计软件总体结构设计：用系统结构图描述 案例-“尚品购书网站”系统结构化设计 设计程序的模块结构设计程序的模块结构程序的模块结构表明了程序各个部件(模块)的组织情况，是软件的过程表示。模块间关系的表示结构图反映程序中模块间的调用关系和模块间信息的传递。结构图的要素包括：(1)模块：模块用矩形框表示，并用模块的名字标记它。(2)模块的调用关系和接口：模块之间用单向箭头联结，箭头从调用模块指向被调用模块，表示调用模块调用了被调用模块。标准流程图符号我国国家标准局批准的国家标准(GB1525-89)流程图符号：程序流程图标准盒图