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1、第8章 结构化详细设计结构化详细设计的结构和特点结构化详细设计工具人机交互界面设计数据库设计编码实现8.1详细设计详细设计详细设计就是在概要设计的基础上决定如何具体实现各模块的内部细节，直到对系统中的每个模块给出足够详细的过程描述。在编码实现阶段就可以完全按照详细设计的细节过程来映射到代码，最终实现整个系统。一般使用结构化程序设计工具来描述详细设计的基本任务为每个模块进行详细的算法设计为模块内的数据结构进行设计为数据结构进行物理设计，即确定数据库的物理结构其他设计：根据软件系统的类型，还可能要进行以下设计：代码设计输入/输出格式设计人机对话设计编写详细设计文档评审8.2结构化详细设计结构化详细
2、设计结构化详细设计也称为结构化程序设计。结构化程序设计的理念是在20世纪60年代，由Dijkstra等人提出并加以完善的。结构化的程序一般只需要用三种基本的逻辑结构就能实现。这三种基本逻辑结构是顺序结构、选择结构和循环结构。结构化程序设计是一种设计程序的技术，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结构。结构化详细设计的结构结构化详细设计的结构三种基本结构顺序结构选择结构循环结构结构化程序设计优点自顶向下逐步求精的方法符合人类解决复杂问题的普遍规律，因此可以显著提高软件开发工程的成功率和生产率。用先全局后局部、先整体后细节、先抽象后具体的逐步求精过程开发出的程序有清晰的层次结构，因
3、此容易阅读和理解。仅使用单入口单出口的控制结构，使得程序的静态结构和它的动态执行情况比较一致。因此，程序容易阅读和理解，开发时也比较容易保证程序的正确性，即使出现错误也比较容易诊断和改正。控制结构有确定的逻辑模式，编写程序代码只限于使用很少几种直截了当的方式，因此源程序清晰流畅，易读易懂而且容易测试。程序清晰和模块化使得在修改和重新设计一个软件时可以重用的代码量最大。程序的逻辑结构清晰，有利于程序正确性证明。8.3结构化详细设计工具结构化详细设计工具图形工具：把过程的细节表示成一个图的组成部分，在这个图上，逻辑构造用具体的图形来表示。列表工具：用一个表来表示过程的细节，这个表列出了各种操作及其
4、相应的条件。也即，描述了输入、处理和输出信息。语言工具：用类语言来表示过程的细节，这种类语言很接近于编程语言。程序流程图程序流程图又称为程序框图，Goldstine于1946年首先采用。它的主要优点是对控制流程的描绘很直观，便于初学者掌握。程序流程图的主要缺点：程序流程图本质上不是逐步求精的好工具，它诱使程序员过早地考虑程序的控制流程，而不去考虑程序的全局结构；程序流程图中用箭头代表控制流，因此程序员不受任何约束，可以完全不顾结构程序设计的精神，随意转移控制；程序流程图不易表示数据结构。程序流程图符号（a）预处理 （b）选择 （c）多分支 （d）循环上界 （e）循环下界（f）开始/结束（g）准
5、备 （h）注释 （i）虚线（j）省略（k）并行方式（l）控制流盒图盒图是由Nassi和Shneiderman提出的，所以又称为N-S图。每个处理步骤都用一个盒子来表示，这些处理步骤可以是语句或语句序列，在需要时，盒子中还可以嵌套另一个盒子，嵌套深度一般没有限制。盒图具有下述特点：功能域（即，一个特定控制结构的作用域）明确，可以从盒图上一眼就看出来。由于只能从上边进入盒子然后从下面走出盒子，除此之外没有其它的入口和出口，所以盒图限制了任意的控制转移，保证程序有良好的结构。很容易确定局部和全程数据的作用域。很容易表现嵌套关系，也可以表示模块的层次结构。盒图很容易表示程序结构化的层次结构，确定局部和
6、全局数据的作用域。由于没有箭头，因此不允许随意转移控制。盒图符号PAD图PAD是问题分析图（Problem Analysis Diagram）的英文缩写，自1973年由日本日立公司发明。它是由程序流程图演化而来，用二维树形结构的图来表示程序的控制流，将这种图翻译成程序代码比较容易。PAD图的基本原理：采用自顶向下、逐步细化和结构化设计的原则，力求将模糊的问题解的概念逐步转换为确定的和详尽的过程，使之最终可采用计算机直接进行处理。PAD图符号PAD图的主要优点使用表示结构化控制结构的PAD符号设计出来的程序必然是结构化程序。PAD图所描绘的程序结构十分清晰。图中最左边的竖线是程序的主线，即第一层
7、结构。随着程序层次的增加，PAD图逐渐向右延伸，每增加一个层次，图形向右扩展一条竖线。PAD图中竖线的总条数就是程序的层次数。用PAD图表现程序逻辑，易读、易懂、易记。PAD图是二维树形结构的图形，程序从图中最左竖线上端的结点开始执行，自上而下，从左向右顺序执行，遍历所有结点。容易将PAD图转换成高级语言源程序，这种转换可用软件工具自动完成，从而可省去人工编码的工作，有利于提高软件可靠性和软件生产率。既可用于表示程序逻辑，又可用于描绘数据结构。PAD图举例HIPO图HIPO（Hiberarchy Plus Input-Process-Output,层次加输入-处理-输出）图是根据IBM公司研制
8、的软件设计与文件编制技术发展而来的。HIPO图采用功能框图和PDL来描述程序逻辑，它由两部分组成：可视目录表给出程序的层次关系体系框图：又称层次图（H图），是可视目录表的主体，用它表明各个功能的隶属关系图例：图形符号说明描述说明：每一框的补充说明IPO图则为程序各部分提供具体的工作细节盘存销售系统工作流程图层次图说明IPO图详细的IPO图判定表例如：某数据流图中有一个“确定保险类别”的加工，指的是申请汽车驾驶保险时，要根据申请者的情况确定不同的保险类别。加工逻辑为：如果申请者的年龄在21岁以下，要额外收费；如果申请者是21岁以上并是26岁以上的女性，适用于A类保险；如果申请者是26岁以下的已婚
9、男性，或者26岁以上的男性，适用于B类保险；如果申请者是21岁以下的女性或26岁以下的单身男性适用于C类保险；除此之外的其他申请者都适用于A类保险。判定表提取问题中的条件：年龄、性别、婚姻。标出条件的取值条件名条件名取值取值符号符号取值数取值数m年龄年龄2121年龄21未婚C类保险且额外收费已婚B类保险且额外收费未婚C类保险已婚D类保险年龄21C类保险收额外收费A类保险B类保险2126年龄21确保保险类别男性女性过程描述语言PDL过程描述语言（PDL-Procedural Description Language）介于自然语言和形式语言之间的一种半形式化语言，是在自然语言基础上加了一些限定，使
10、用有限的词汇和有限的语句来描述加工逻辑。外层用来描述控制结构，采用顺序、选择、重复三种基本结构。内层一般采用祈使语句的自然语言短语，使用数据字典中的名词和有限的自定义词，其动词含义要具体，尽量不用形容词和副词来修饰。PDL三种结构顺序结构A seq Block1 Block2 Block3A end选择结构A select cond1 Block1A or cond2 Block2A or cond3 Block3A end重复结构A iter until cond Block1A endA iter while cond Block1A end统计单词数目统计空格 seq打开文件读入字符串T
11、otalsum=0程序体 iter until文件结束程序体end印总数seq 印出空格总数印总数end关闭文件停止统计空格end8.4人机界面设计人机界面设计人机界面设计的任务，就是根据对用户在使用交互式系统时的所作所为，或者是用户想象中的所作所为，或者是他人想象中用户的所作所为的抽象，创建或导出一致的表示界面。设计人机界面要充分考虑到人的因素，如用户的特点、用户怎样学会与系统交互工作、用户怎样理解系统产生的输出信息以及用户对系统有什么期望等。考虑界面的风格，可用的软、硬件技术及应用本身产生的影响。交互界面设计原则美学规则置用户于控制之下减少用户的记忆负担保持界面一致人机界面模型软件工程师创
12、建的用户模型软件工程师创建的设计模型最终用户对未来系统的假想系统的实现者创建的实现模型人机交互界面分析人机界面的设计工作应与软件系统的需求分析工作同步进行。它主要包括：通过界面和系统交互的最终用户分析最终用户为完成工作要做的任务分析确定界面的类型任务处理的环境人机交互界面分析过程交互界面设计步骤建立任务的目标和意图；为每个目标和意图制定特定的动作序列；按照在界面上执行的方式对动作序列进行规约；指明系统状态，即执行动作时的界面表现；定义控制机制，即用户可用的改变系统状态的设备和动作；指明控制机制如何影响系统状态；指明用户如何通过界面上的信息解释系统状态；交互界面设计指南交互界面设计指南交互界面的
13、设计指南信息显示的设计指南数据输入的设计指南CAD系统界面设计圆弧绘制的基本参数包括圆心（Center）、半径（Radiu）、圆心角（Angle）、弦长（chord of length）、切线方向（direction）、起点（start）和终点（end）。根据参数的不同和次序，绘制圆弧可以有10种方法3点绘制圆弧起点-圆心-终点起点-圆心-圆心角起点-圆心-弦长起点-终点-圆心角起点-终点-切线方向起点-终点-半径圆心-起点-终点圆心-起点-圆心角圆心-起点-弦长绘制圆弧的操作命令序列Command：ARC 或通过菜单或工具选择绘制圆弧命令提示：指定圆弧起点，或圆心：（给定起点）提示：指定圆弧
14、第二点，或圆心/圆弧终点：（给定第二点）提示：指定圆弧的终点：（给定第三点）Command：ARC 或通过菜单或工具选择绘制圆弧命令提示：指定圆弧起点，或圆心：（指定起点）提示：指定圆弧第二点，或圆心/圆弧终点：（指定圆心）提示：指定圆弧的圆心点：（指定圆心点）提示：指定终点，或圆心角/弦长：（指定弦长）提示：指定圆弧的弦长：（给定弦长）8.5 数据库设计数据库设计需求分析概念设计逻辑设计物理设计实施运行与维护8.6编码实现编码语言编码风格编码语言编码语言编码的目的是实现人和计算机的通信，指挥计算机按人的操作意图正确工作。程序设计语言是人和计算机之间进行通信的最基本的工具，其特性会影响人的思维
15、和解决问题的方式。分为两大类：低级语言：这两种语言都依赖于相应的计算机硬件。机器语言属于第一代语言汇编语言属于第二代语言 高级语言：第三代程序设计语言利用类英语的语句和命令，尽量不再指导计算机如何去完成一项操作，如BASIC、COBOL和FORTRAN等。第四代程序设计语言比第三代程序设计语言更像英语但过程更弱，与自然语言非常接近，它兼有过程性和非过程性的两重特性，如数据库查询语言、程序生成器等。编码语言特性编码语言特性心理特性语言的心理特性是指影响程序员心理的语言性能，包括歧义性、简洁性、局限性和顺序性、传统性。工程特性从软件工程的观点，编码语言的特性着重考虑软件开发项目的需要。因此对编码有
16、如下要求：可移植性、开发工具的可利用性、软件的可复用性、可维护性。技术特性语言的技术特性对软件工程各阶段都有影响，特别是当确定了软件需求之后，编码语言的技术特性就显得非常重要了，要根据项目的特性选择相应特性的语言。编码语言的选择编码语言的选择为使程序容易测试和维护以减少软件的总成本，所选用的高级语言应该有理想的模块化机制，以及可读性好的控制结构和数据结构。为便于调试和提高软件可靠性，应该使编译程序能够尽可能多地发现程序中的错误。为降低软件开发和维护的成本，选用的高级语言应该有良好的独立编译机制。实用标准语言自身的特性 软件的应用领域 软件开发的环境 软件开发的方法 算法和数据结构的复杂性 软件
17、可移植性要求 软件开发人员的知识编码风格编码风格良好的程序设计风格对保证程序质量的重要性。良好的程序设计风格对面向对象实现来说尤其重要，不仅能明显减少维护或扩充的开销，而且有助于在新项目中重用已有的程序代码。良好的面向对象程序设计风格，既包括传统的程序设计风格准则，也包括为适应面向对象方法所特有的概念而必须遵循的一些新准则。编码风格指一个人编制程序时所表现出来的特点、习惯、逻辑思路等。良好的编码风格可以减少编码的错误，减少读程序的时间，从而提高软件的开发效率。良好的编码风格体现在源程序文档化、数据说明、语句构造、输入和输出及对效率的追求等几个方面。编码的基本原则编码的基本原则源程序文档化数据说明语句构造满足工程学输入、输出风格效率详细设计文档编写示例面对面结对编程系统小结结构化详细设计，也称为结构化程序设计。结构化详细设计需要用顺序结构、选择结构和循环结构三种基本的逻辑结构就能实现。在详细设计工具中主要有程序流程图、盒图、PAD图、HIPO图、判定表与判定树和PDL语言等。编码实现要根据应用特点考虑编码语言、编码风格等。人机交互界面设计要遵守美学原则进行分析。