3.3 结构化设计方法

　　1、软件设计的基础

　　*：需求分析主要解决“做什么”的问题，而软件设计主要解决“怎么做”的问题。

　　从技术观点来看，软件设计包括软件结构设计、数据设计、接口设计、过程设计。

　　结构设计：定义软件系统各主要部件之间的关系。

　　数据设计：将分析时创建的模型转化为数据结构的定义。

　　接口设计：描述软件内部、软件和协作系统之间以及软件与人之间如何通信。

　　过程设计：把系统结构部件转换成软件的过程性描述。

　　从工程角度来看，软件设计分两步完成，即概要设计和详细设计。

　　概要设计：又称结构设计，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：确定每个模块的实现算法和局部数据结构，用适当方法表示算法和数据结构的细节。

　　软件设计的基本原理包括：抽象、模块化、信息隐蔽和模块独立性。

　　1）抽象。抽象是一种思维工具，就是把事物本质的共同特性提取出来而不考虑其他细节。

　　2）模块化。解决一个复杂问题时自顶向下逐步把软件系统划分成一个个较小的、相对独立但又不相互关联的模块的过程。

　　3）信息隐蔽。每个模块的实施细节对于其他模块来说是隐蔽的。

　　4）模块独立性。软件系统中每个模块只涉及软件要求的具体的子功能，而和软件系统中其他的模块的接口是简单的。

　　*：模块分解的主要指导思想是信息隐蔽和模块独立性。

　　模块的耦合性和内聚性是衡量软件的模块独立性的两个定性指标。

　　内聚性：是一个模块内部各个元素间彼此结合的紧密程度的度量。

　　*：按内聚性由弱到强排列，内聚可以分为以下几种：偶然内聚、逻辑内聚、时间内聚、过程内聚、通信内聚、顺序内聚及功能内聚。

　　耦合性：是模块间互相连接的紧密程度的度量。

　　*：按耦合性由高到低排列，耦合可以分为以下几种：内容耦合、公共耦合、外部耦合、控制耦合、标记耦合、数据耦合以及非直接耦合。

　　一个设计良好的软件系统应具有高内聚、低耦合的特征。

　　在结构化程序设计中，模块划分的原则是：模块内具有高内聚度，模块间具有低耦合度。

　　2、总体设计（概要设计）和详细设计

　　（1）总体设计（概要设计）

　　软件概要设计的基本任务是：1）设计软件系统结构；2）数据结构及数据库设计；3）编写概要设计文档；4）概要设计文档评审。

　　常用的软件结构设计工具是结构图，也称程序结构图。程序结构图的基本图符：

　　模块用一个矩形表示，箭头表示模块间的调用关系。在结构图中还可以用带注释的箭头表示模块调用过程中来回传递的信息。还可用带实心圆的箭头表示传递的是控制信息，空心圆箭心表示传递的是数据信息。

　　经常使用的结构图有四种模块类型：传入模块、传出模块、变换模块和协调模块。其表示形式如下图：

　　它们的含义分别是：

　　传入模块：从下属模块取得数据，经处理再将其传送给上级模块。

　　传出模块：从上级模块取得数据，经处理再将其传送给下属模块。

　　变换模块：从上级模块取得数据，进行特定的处理，转换成其他形式，再传送给上级模块。

　　协调模块：对所有下属模块进行协调和管理的模块。

　　程序结构图的例图及有关术语列举如下：

　　深度：表示控制的层数。

　　上级模块、从属模块：上、下两层模块a和b，且有a调用b，则a是上级模块，b是从属模块。

　　宽度：整体控制跨度（最大模块数的层）的表示。

　　扇入：调用一个给定模块的模块个数。

　　扇出：一个模块直接调用的其他模块数。

　　原子模块：树中位于叶子结点的模块。

　　面向数据流的设计方法定义了一些不同的映射方法，利用这些方法可以把数据流图变换成结构图表示软件的结构。

　　数据流的类型：大体可以分为两种类型，变换型和事务型。

　　A、变换型：变换型数据处理问题的工作过程大致分为三步，即取得数据、变换数据和输出数据。变换型系统结构图由输入、中心变换、输出三部分组成。

　　B、事务型：事务型数据处理问题的工作机理是接受一项事务，根据事务处理的特点和性质，选择分派一个适当的处理单元（注释1），然后给出结果。

　　（2）详细设计

　　详细设计是为软件结构图中的每一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构的细节。

　　*：详细设计的任务是确定实现算法和局部数据结构，不同于编码或编程。

　　常用的过程设计（即详细设计）工具有以下几种：

　　图形工具：程序流程图、N-S（方盒图）、PAD（问题分析图）和HIPO（层次图+输入/处理/输出图）。

　　表格工具：判定表。

　　语言工具：PDL（伪码）（注释2）

　　注释1：单元是程序中最小的部分，由可以隐含的三部分组成：数据输入、加工和数据输出。

　　注释2：PDL（伪码） ：过程设计语言，它是用正文形式表示数据和处理过程的设计工具。