【正文】 軟件制造工程 第二章 程序設(shè)計(jì) 本章授課內(nèi)容 ? 基礎(chǔ) ? 程序設(shè)計(jì)概述 ? 程序設(shè)計(jì)原理 ? 程序設(shè)計(jì)的啟發(fā)式原則 ? 程序設(shè)計(jì)方法 ? 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) ? 團(tuán)隊(duì) ? 程序設(shè)計(jì)書的構(gòu)成和理解 程序設(shè)計(jì)概述 __程序設(shè)計(jì)在軟件開發(fā)中的位置 軟 件 工 程 管 理 規(guī)劃階段 需求分析 A 開發(fā)階段 內(nèi)部設(shè)計(jì) B 外部設(shè)計(jì) 移植 、 安裝 、 維護(hù) 移植安裝維護(hù) H D 程序設(shè)計(jì) 制造 E 組合測(cè)試 F 系統(tǒng)測(cè)試 G 運(yùn)行測(cè)試 以內(nèi)部設(shè)計(jì)書為基礎(chǔ) ， 對(duì)程序單元內(nèi)的功能模塊進(jìn)行分割和功能模塊的功能處理給予說明 ， 作出程序設(shè)計(jì)書 。 按照程序設(shè)計(jì)書進(jìn)行程序編碼 。 按照程序設(shè)計(jì)書進(jìn)行程序單元測(cè)試 。 C 程序設(shè)計(jì)概述 _概念 ? 概要設(shè)計(jì)又稱為總體設(shè)計(jì)或外部設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)又稱為過程設(shè)計(jì)或內(nèi)部設(shè)計(jì)。 ? 程序設(shè)計(jì) ? 程序設(shè)計(jì)是以 詳細(xì)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ) ，對(duì) 程序單元內(nèi)的功能模塊進(jìn)行細(xì)化 ，對(duì)功能模塊的 功能處理要求和實(shí)現(xiàn)方法給予說明 ，并作出 程序設(shè)計(jì)書 。程序設(shè)計(jì)的結(jié)果將是編程工程和測(cè)試工程的主要依據(jù)。 ? 近年來，由于很多應(yīng)用系統(tǒng)在開發(fā)周期短、開發(fā)成本低的條件下進(jìn)行設(shè)計(jì)，常常把詳細(xì)設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)的階段合為一體 。 程序設(shè)計(jì)概述 _作業(yè)流程及描述 D1 開發(fā)準(zhǔn)備工作 確認(rèn)詳細(xì)設(shè)計(jì)成果物 制定工作計(jì)劃 制定工作計(jì)劃 檢查工作計(jì)劃 檢查工作計(jì)劃 在進(jìn)行程序設(shè)計(jì) 制造作業(yè)之前 ， 要確認(rèn)詳細(xì)設(shè)計(jì)的成果物 。 為了進(jìn)行程序設(shè)計(jì) 制造的進(jìn)度管理和項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)管理 ， 要作出項(xiàng)目開發(fā)體制表和詳細(xì)的日程計(jì)劃表（ 中 、 小日程表 ） 對(duì)于制定的工作計(jì)劃 ， 要進(jìn)行檢查 ，確認(rèn)作業(yè)內(nèi)容 。 程序設(shè)計(jì)概述 _作業(yè)流程及描述 D2 程序設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì) 模塊劃分 模塊功能設(shè)計(jì) 工作區(qū)變量定義 模塊邏輯設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)檢查 程序設(shè)計(jì)檢查 以詳細(xì)設(shè)計(jì)中確認(rèn)的程序單元為基礎(chǔ) ， 對(duì)程序單元內(nèi)的功能模塊進(jìn)行分割處理 。 對(duì)程序功能結(jié)構(gòu)圖中的功能處理給與說明 。 定義程序中使用的公用變量和重要變量 。 設(shè)計(jì)各個(gè)模塊的處理內(nèi)容及其算法 。 對(duì)程序設(shè)計(jì)說明書進(jìn)行檢查 ， 作出程序設(shè)計(jì)檢查結(jié)果報(bào)告 。 程序設(shè)計(jì)概述 –作業(yè)流程及描述 D3 程序編碼 程序編碼 程序編碼 編譯連接 程序代碼檢查 程序代碼檢查 以程序設(shè)計(jì)說明書為基礎(chǔ) ， 按照選定的語言和編碼規(guī)則 ， 進(jìn)行各個(gè)程序單元 （ 模塊 ） 的代碼編制 。 對(duì)程序代碼進(jìn)行編譯 ， 修改語法錯(cuò)誤 ，生成可以執(zhí)行的目標(biāo)程序 。 進(jìn)行程序邏輯和規(guī)范化檢查 。 程序設(shè)計(jì)概述 –作業(yè)流程及描述 D4 程序單元測(cè)試 程序單元測(cè)試的準(zhǔn)備 設(shè)定測(cè)試項(xiàng)目 按照程序設(shè)計(jì)說明書寫出程序測(cè)試項(xiàng)目表 （ PCL） ， 對(duì)設(shè)定的測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行檢查 ， 填寫質(zhì)量匯總數(shù)據(jù)表 。 作出測(cè)試數(shù)據(jù) 按照程序測(cè)試項(xiàng)目表 ， 做出要使用的測(cè)試數(shù)據(jù) ， 設(shè)定好相關(guān)的數(shù)據(jù)庫表及其文件中的數(shù)據(jù) 。 組合測(cè)試環(huán)境的確認(rèn) 程序單元測(cè)試 實(shí)施程序單元測(cè)試過程中發(fā)生問題時(shí) ，要填寫 B票 （ 問題處理表 ） ， 如果問題的原因是由于設(shè)計(jì)書所產(chǎn)生的情況下 ， 要通知修改程序設(shè)計(jì)說明書 。 測(cè)試項(xiàng)目檢查 為進(jìn)入下一個(gè)測(cè)試工程階段 ， 而對(duì)組合測(cè)試環(huán)境再度確認(rèn) ， 以做好組合測(cè)試準(zhǔn)備 。 程序設(shè)計(jì)概述 –作業(yè)流程及描述 D5開發(fā)結(jié)束工作 程序單元測(cè)試報(bào)告 把各種反映程序質(zhì)量的數(shù)據(jù)收集起來 ， 填寫到質(zhì)量數(shù)據(jù)匯總表中 ， 作為能否轉(zhuǎn)入下一個(gè)測(cè)試工程進(jìn)行測(cè)試的依據(jù) 。 程序設(shè)計(jì)概述 _工作用表 質(zhì)量數(shù)據(jù)匯總表 D5開發(fā)結(jié)束工作 問題處理票（ B票） 簡(jiǎn)單問題處理票 質(zhì)量數(shù)據(jù)匯總表（程序單元） 程序單元測(cè)試項(xiàng)目表 (矩陣型 ) 程序單元測(cè)試項(xiàng)目表 D4 程序單元測(cè)試 問題記錄一覽表 檢查記錄表 模塊功能的定義說明書 工作緩沖區(qū)格式定義表 程序追加處理說明書 程序功能結(jié)構(gòu)圖 D2 程序設(shè)計(jì) 問題記錄一覽表 檢查記錄表 開發(fā)體制表 工作計(jì)劃表 (小日程表 ) 工作計(jì)劃表 (中日程表 ) 基本 /詳細(xì)設(shè)計(jì)作業(yè)內(nèi)容檢查表（確認(rèn)基本 /詳細(xì)設(shè)計(jì)的成果物） D1`開發(fā)準(zhǔn)備工作 工作用表名稱 作業(yè)階段 程序設(shè)計(jì)原理 ? 設(shè)計(jì)的原則： （ l）分解 — 協(xié)調(diào)的原則 。 （ 2）信息隱蔽，抽象的原則 ，即上層模塊只規(guī)定下層模塊做什么和所屬模塊間的協(xié)調(diào)關(guān)系，但不規(guī)定怎么做，以保證模塊的相對(duì)獨(dú)立性和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的合理性，使得模塊與模塊之間層次分明，易于理解，易于實(shí)施，易于維護(hù)。 程序設(shè)計(jì)原理 ? 設(shè)計(jì)的原則： （ 3）自頂向下原則 ：首先抓住總的功能目標(biāo)，然后逐層分解，即先確定上層模塊的功能，再確定下層模塊的功能。 （ 4）一致性原則 ：要保證整個(gè)軟件設(shè)計(jì)過程中具有統(tǒng)一的規(guī)范，統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一的文件模式等等。 （ 5）面向用戶的原則 ，每個(gè)模塊必須功能明確，接口明確，堅(jiān)決消除多重功能和無用接口。 ? 程序設(shè)計(jì)的一個(gè) 重要課題 就是 模塊劃分和模塊設(shè)計(jì) ，把開發(fā)的軟件系統(tǒng)按功能逐次分割成層次結(jié)構(gòu)，使每一部分完成簡(jiǎn)單的功能且各個(gè)部分之間又保持一定的聯(lián)系，這種功能設(shè)計(jì)所包括的內(nèi)容有： ? 采用某種設(shè)計(jì)原理和方法，將一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)按功能劃分為成模塊的層次結(jié)構(gòu)； ? 確定每個(gè)模塊的功能，建立與已確定的軟件需求的對(duì)應(yīng)關(guān)系； ? 確定模塊間的調(diào)用關(guān)系； ? 確定模塊間的接口，設(shè)計(jì)接口的信息結(jié)構(gòu)； ? 評(píng)估模塊劃分的質(zhì)量及導(dǎo)出模塊結(jié)構(gòu)的規(guī)則。 程序設(shè)計(jì)原理 模塊化 ? 模塊的概念 在軟件的體系結(jié)構(gòu)中， 模塊 是 可組合、分解和更換的單元 。程序設(shè)計(jì)單元都被看成為“模塊”，所謂 模塊就是程序?qū)ο蟮挠忻值募?，例如，過程、函數(shù)、子程序、宏等。 ? 模塊化 ? 模塊化 是把程序劃分成若干個(gè)獨(dú)立的模塊，每個(gè)模塊完成一個(gè)特定的子功能。 程序設(shè)計(jì)原理 ? 模塊具有以下 幾種基本屬性 ： ? 接口 ：指模塊的輸入與輸出； ? 功能 ：指模塊實(shí)現(xiàn)什么功能； ? 邏輯 ：描述內(nèi)部如何實(shí)現(xiàn)要求的功能所需的數(shù)據(jù)和處理流程； ? 狀態(tài) ：指該模塊的運(yùn)行環(huán)境，即模塊的調(diào)用與被調(diào)用關(guān)系。 ? 功能、狀態(tài)與接口反映模塊的外部特性，邏輯反映它的內(nèi)部特性。 程序設(shè)計(jì)原理 ? 模塊的概念 ? 一個(gè)模塊的規(guī)模應(yīng)當(dāng)取決于它的功能和用途。 ? 應(yīng)減少接口的代價(jià)，提高模塊的獨(dú)立性。 ? 模塊的獨(dú)立性可以由兩個(gè)定性標(biāo)準(zhǔn)度量，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別稱為聚合和耦合。 程序設(shè)計(jì)原理 成本 (工作量 ) 軟件成本 接口成本 最小區(qū)域 成本 /模塊 模塊數(shù) M 程序設(shè)計(jì)原理 抽象與逐步求精 ? 抽象 是認(rèn)識(shí)復(fù)雜現(xiàn)象過程中使用的思維工具，即抽出事物本質(zhì)的共同的特性而暫不考慮它的細(xì)節(jié)，不考慮其他因素。通過抽象，可以確定組成軟件的過程實(shí)體。 程序設(shè)計(jì)原理 抽象 ?軟件系統(tǒng)進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)時(shí)，可有不同的抽象層次。 ?在最高的抽象層次上，可以使用問題所處環(huán)境的語言概括地描述問題的解法。 ?在較低的抽象層次上，則采用過程化的方法。 ?在從概要設(shè)計(jì)到詳細(xì)設(shè)計(jì)的過程中，抽象化的層次逐次降低。當(dāng)產(chǎn)生源程序時(shí)到達(dá)最低抽象層次。 程序設(shè)計(jì)原理 抽象與逐步求精 ? 逐步求精 是一種先總體，后局部的思維原則，先抓住主要問題并給予解決，然后分階段逐步深入考慮問題的細(xì)節(jié)，也就是逐層分解，分而治之的方法。 程序設(shè)計(jì)原理 信息隱蔽 “為了得到最好的一組模塊，應(yīng)該怎樣分解軟件呢？” ? 信息隱蔽 指在設(shè)計(jì)和確定模塊時(shí)，使得一個(gè)模塊內(nèi)包含的信息（過程和數(shù)據(jù)）對(duì)于不需要這些信息的模塊來說，是不能訪問的。通過信息隱蔽，可以定義和實(shí)施對(duì)模塊的過程細(xì)節(jié)和