软件工程详细设计.ppt

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1、软件工程（Software Engineering）第五章第五章 详细设计详细设计详细设计前一页 详细设计详细设计(Procedural Design)的目标是的目标是确定，并具体地实现所要求的系统，从而确定，并具体地实现所要求的系统，从而在编码阶段可以把该实现的描述直接翻译在编码阶段可以把该实现的描述直接翻译成用某种程序设计语言书写的程序。成用某种程序设计语言书写的程序。 详细设计的目标不仅是在逻辑上能够详细设计的目标不仅是在逻辑上能够正确地实现每个模块的功能，还要求设计正确地实现每个模块的功能，还要求设计的处理过程应该尽可能简明易懂。的处理过程应该尽可能简明易懂。 本章主要内容本章主要内容

2、结构化程序设计结构化程序设计 详细设计的工具详细设计的工具 Jackson程序设计方法程序设计方法 Warnier程序设计方法程序设计方法 程序复杂程度的定量度量程序复杂程度的定量度量 前一页结构化程序设计前一页 1965年年最早由最早由E.W.Dijkstra提出：提出：“可以从可以从高级语言中取消高级语言中取消goto语句，程序的质量与程序中语句，程序的质量与程序中所包含的所包含的goto语句的数量成反比语句的数量成反比”。 1966年，年，Bohm和和Jacopini证明了，只用证明了，只用“顺序顺序”(Sequence)、“选择选择”(Condition Select)和和“循环循环”

3、(Repetition)三种基本的控制结构就三种基本的控制结构就能实现任何单入口单出口的程序。能实现任何单入口单出口的程序。 1972年，年，IBM公司的公司的Mills进一步提出，程进一步提出，程序应该只有一个入口和一个出口。序应该只有一个入口和一个出口。 前一页三种基本结构前一页结构化程序设计结构化程序设计 结构化程序设计技术采用自顶向下逐步求精的设计结构化程序设计技术采用自顶向下逐步求精的设计和单入口单出口的控制结构。其优点是：和单入口单出口的控制结构。其优点是： （1）自顶向下逐步求精的方法符合人类解决复杂问题）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，可以显著提高软件开发

4、工程的成功率和生产的普遍规律，可以显著提高软件开发工程的成功率和生产率。率。 （2）用先全局后局部，先整体后细节。先抽象后具体）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的程序有清晰的层次结构，容易阅读的逐步求精过程开发的程序有清晰的层次结构，容易阅读和理解。和理解。 （3）不使用）不使用GOTO语句，仅使用单入口单出口的控制语句，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，结构，使得程序的静态结构和它的动态执行情况比较一致，程序容易阅读和理解，开发时容易保证程序的正确性。程序容易阅读和理解，开发时容易保证程序的正确性。 结构化程序设计结构化程

5、序设计前一页 （4）控制结构有确定的逻辑模式，编写程序代）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。序清晰流畅，易读易懂而且容易测试。 （5）程序清晰和模块化使得在修改和重新设计）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比较大。一个软件时可以重用的代码量比较大。 （6）程序的逻辑结构清晰，有利于程序正确性）程序的逻辑结构清晰，有利于程序正确性的分析和证明。的分析和证明。 结构化程序设计结构化程序设计前一页 结构化程序设计的缺点是：需要的结构化程序设计的缺点是

6、：需要的运行时间和存储容量都有一些增加（估运行时间和存储容量都有一些增加（估计增加计增加10%20%）。由于计算机硬件）。由于计算机硬件技术的飞速发展，上述缺点对系统已没技术的飞速发展，上述缺点对系统已没有什么影响。有什么影响。结构化程序设计结构化程序设计前一页经典的结构程序设计：只允许使用顺序、经典的结构程序设计：只允许使用顺序、IF-THEN-ELSE型分支和型分支和DO-WHIL型循环三种基型循环三种基本控制结构。本控制结构。扩展的结构程序设计：允许使用扩展的结构程序设计：允许使用DO-CASE型多型多分支结构和分支结构和DO-UNTIL型循环结构。型循环结构。修正的结构程序设计：允许使

7、用修正的结构程序设计：允许使用LEAVE（或（或BREAK）结构。）结构。 详细设计的工具详细设计的工具前一页 描述程序处理过程的工具称为描述程序处理过程的工具称为详细设计的工具，分为图形、表格详细设计的工具，分为图形、表格和语言三类。都要求能提供对设计和语言三类。都要求能提供对设计的无歧义（无二义性）的描述。的无歧义（无二义性）的描述。 前一页详细设计的工具详细设计的工具程序流程图程序流程图 盒图（盒图（N-S图）图） PAD图图判定表判定表判定树判定树 过程设计语言（过程设计语言（PDL） 模块开发文件夹模块开发文件夹 主要内容详详细细设设计计的的工工具具前一页程序流程图 程序流程图又称为

8、程序框图，是历史最悠久、程序流程图又称为程序框图，是历史最悠久、使用最广泛、也是用得最混乱的一种描述软件设计使用最广泛、也是用得最混乱的一种描述软件设计的方法。总的趋势是正在逐步被淘汰的方法。总的趋势是正在逐步被淘汰 。 （1）程序流程图在本质上并不是逐步求精的好）程序流程图在本质上并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，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。而不去考虑程序的全局结构。 （2）程序流程图中用箭头代表控制流，因此程）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，可以完全不顾结构化程序设计序员不受任何约束，可以完全不顾结

9、构化程序设计的原则，随意转移控制。的原则，随意转移控制。 （3）程序流程图不便于表示数据结构。）程序流程图不便于表示数据结构。 前一页程序流程图前一页详详细细设设计计的的工工具具盒图（N-S图） Nassi和和Shneiderman提出盒图提出盒图 （1）功能域（一个特定控制结构的作用）功能域（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。域）明确，可以从盒图上一眼就看出来。 （2）不能够随意转移控制。）不能够随意转移控制。 （3）很容易确定局部和全局数据的作用）很容易确定局部和全局数据的作用域。域。 （4）很容易表现嵌套关系，也可以表示）很容易表现嵌套关系，也可以表示模块的层次结

10、构。模块的层次结构。 前一页盒图（N-S图）详详细细设设计计的的工工具具前一页PAD图 PAD是问题分析图（是问题分析图（Problem Analysis Diagram）的英文缩写，自）的英文缩写，自1973年由日本日立公司发明以后，已年由日本日立公司发明以后，已得到一定程度的推广。它用二维树结得到一定程度的推广。它用二维树结构的图来表示程序的控制流，将这种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。图翻译成程序代码比较容易。 详详细细设设计计的的工工具具前一页PAD图优点优点： （1）使用表示结构化控制结构的）使用表示结构化控制结构的PAD符号所符号所设计出来的程序必然是结构

11、化程序。设计出来的程序必然是结构化程序。 （2）PAD图所描绘的程序结构十分清晰。图图所描绘的程序结构十分清晰。图中最左面的竖线是程序的主干线，即第一层结构。中最左面的竖线是程序的主干线，即第一层结构。随着程序层次的增加，随着程序层次的增加，PAD图逐渐向右延伸，每图逐渐向右延伸，每增加一个层次，图形向右扩展一条竖线。增加一个层次，图形向右扩展一条竖线。PAD图图中竖线的总条数就是程序的层次数。中竖线的总条数就是程序的层次数。 前一页详详细细设设计计的的工工具具PAD图 （3）用）用PAD图表现程序逻辑，易读、易懂、易图表现程序逻辑，易读、易懂、易记。记。PAD图是二维树形结构的图形，程序从图

12、中最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，遍历所有结点顺序执行，遍历所有结点 （4）容易将）容易将PAD图转换成高级语言源程序，这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种转换可用软件工具自动完成 （5）PAD图的符号支持自顶向下，逐步求精方图的符号支持自顶向下，逐步求精方法的使用法的使用 。前一页PAD图基本符号前一页用PAD图逐步求精前一页判定表 当算法中包含多重嵌套的条件选择时，当算法中包含多重嵌套的条件选择时，用程序流图、盒图、用程序流图、盒图、PDL等都难以清楚地描等都难以清楚

13、地描述。而判定表和判定树都能清晰地表示复杂述。而判定表和判定树都能清晰地表示复杂的条件组合与操作之间的关系。一张判定表的条件组合与操作之间的关系。一张判定表由四部分组成：由四部分组成： 左上部：所有可能的条件左上部：所有可能的条件 右上部：各种条件的组合右上部：各种条件的组合 左下部：所有可能的操作左下部：所有可能的操作 右下部：每种组合的动作右下部：每种组合的动作详详细细设设计计的的工工具具前一页判定表例：某航空公司规定，乘客可以免费托运不例：某航空公司规定，乘客可以免费托运不超过超过3 30公斤的行李。对超重部分：公斤的行李。对超重部分：头等仓国内乘客头等仓国内乘客4元元/公斤；其他仓国内

14、公斤；其他仓国内乘客乘客6元元/公斤；外国乘客比国内乘客多公斤；外国乘客比国内乘客多收一倍；残疾乘客比正常乘客少收一收一倍；残疾乘客比正常乘客少收一半。半。详详细细设设计计的的工工具具前一页123456789国内乘客TTTTFFFF头等仓TFTFTFTF残疾乘客FFTTFFTT行李W 30TFFFFFFFF免费 (W-30) 2 (W-30) 3 (W-30) 4 (W-30) 6 (W-30) 8 (W-30) 12 用判定表计算行李费前一页判定树 判定树与判定表类似，同样能够清晰地判定树与判定表类似，同样能够清晰地表示复杂的条件组合与操作之间的关系，但表示复杂的条件组合与操作之间的关系，但

15、它的表达形式比判定表更直观清晰。它的表达形式比判定表更直观清晰。详详细细设设计计的的工工具具前一页用判定树计算行李费详详细细设设计计的的工工具具前一页过程设计语言（PDL） PDL也称为伪码，这是一个笼统的名也称为伪码，这是一个笼统的名称，类似于高级语言，现在有许多种不同的称，类似于高级语言，现在有许多种不同的过程设计语言在使用。它是用正文形式数据过程设计语言在使用。它是用正文形式数据和处理过程的设计工具。和处理过程的设计工具。 详详细细设设计计的的工工具具前一页模块开发文件夹 每个开发文件夹中包含一个（或多个）模每个开发文件夹中包含一个（或多个）模块的全部文档，文件夹的封皮上列出工程项目块的

16、全部文档，文件夹的封皮上列出工程项目的名称、模块名字、程序员姓名、完成的日期、的名称、模块名字、程序员姓名、完成的日期、修改的日期、源程序行数、目标代码长度、对修改的日期、源程序行数、目标代码长度、对模块的简要描述、以及设计、编码、单元测试模块的简要描述、以及设计、编码、单元测试和集成测试等阶段的起止时间（预计的时间和和集成测试等阶段的起止时间（预计的时间和实际时间）等等实际时间）等等。 JACKSONJACKSON程序设计方法程序设计方法Jackson图图改进的改进的Jackson图图 Jackson方法方法前一页主要内容JACKSON程程序序设设计计方方法法前一页JACKSON图 虽然程序中实际使用的数据虽然程序中实际使用的数据结构种类繁多，但是数据元素彼结构种类繁多，但是数据元素彼此间的逻辑关系只有顺序、选择此间的逻辑关系只有顺序、选择和重复三类，因此，逻辑数据结和重复三类，因此，逻辑数据结构也只有这三类。构也只有这三类。 前一页JACKSON图1.顺序结构顺序结构 顺序结构的数据由一个或多个数据元素组成，顺序结构的数据由一个或多个数据元素组成，每个元素按确定次序出现一次。每个元