【正文】 表示、邏輯驗(yàn)證、編程能力 詳細(xì)設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)說明書 1. 范圍 （ 1）系統(tǒng)的目標(biāo)和作為系統(tǒng)元素的軟件的作用； （ 2）硬件、軟件與人機(jī)接口； （ 3）主要的軟件功能； （ 4）外部定義的數(shù)據(jù)庫； （ 5）主要的設(shè)計(jì)約束與限制。 ? 一般說來 PDL是一種 “混合”語言，它使用一種語言（通常是某種自然語言）的詞匯，同時(shí)卻使用另一種語言（某種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言）的語法。開始時(shí)設(shè)計(jì)者可以定義一個(gè)抽象的程序，隨著設(shè)計(jì)工作的深入而用 def符號(hào)逐步增加細(xì)節(jié)，直至完成詳細(xì)設(shè)計(jì)。 詳細(xì)設(shè)計(jì) PAD圖的特點(diǎn)： ? 既可以用于表示程序邏輯，也可用于描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 詳細(xì)設(shè)計(jì) PAD圖的特點(diǎn)： ? 用 PAD圖表現(xiàn)程序邏輯，易讀、易懂、易記，PAD圖是二維樹形結(jié)構(gòu)的圖形，程序從圖中最左豎線上端的結(jié)點(diǎn)開始執(zhí)行，自上而下，從左向右順序執(zhí)行，遍歷所有結(jié)點(diǎn)。 詳細(xì)設(shè)計(jì) 第一個(gè)任務(wù) 第二個(gè)任務(wù) 第三個(gè)任務(wù) 條件 F T ELSE 部分 THEN 部分 CASE條件 值 1 值 2 …... 值 n CASE1 部分 A 循環(huán)條件 Do While 部分 Do Until 部分 循環(huán)條件 調(diào)用子程序 A 循環(huán) 順序 IFTHENELSE分支 CASE分支 詳細(xì)設(shè)計(jì) C1 C4 C5 N Y S1 S4 S2 S3 S5 N N Y Y C2 C3 詳細(xì)設(shè)計(jì) PAD圖（ Problem Analysis Diagram） P1 P2 P2 P1 Pn P2 P1 . . . X= L1 L2 Ln C 順序 選擇 CASE型選擇 詳細(xì)設(shè)計(jì) WHILE C UNTIL C P P 循環(huán) 語句標(biāo)號(hào) 定義 def 詳細(xì)設(shè)計(jì) P1 P3 P2 P5 P4 P2 P6 P10 P8 UNTIL C3 P7 UNTIL C2 P9 def C C1 詳細(xì)設(shè)計(jì) WHILE C1 UNTIL C4 S5 S3 S1 S2 S4 C2 C3 C5 詳細(xì)設(shè)計(jì) PAD圖的特點(diǎn)： ? 使用表示結(jié)構(gòu)化控制結(jié)構(gòu)的 PAD符號(hào)所設(shè)計(jì)出的程序必然是結(jié)構(gòu)化程序。 詳細(xì)設(shè)計(jì) 方塊圖（ NS圖） ? 研制方塊圖的目的是：既要制定一種圖形工具，又不允許它違反結(jié)構(gòu)化原則。 ? 流程圖中用箭頭代表控制流，因此程序員不受任何約束，可以完全不顧結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的精神，隨意轉(zhuǎn)移控制。 詳細(xì)設(shè)計(jì) ? 詳細(xì)設(shè)計(jì)是給出軟件結(jié)構(gòu)中各模塊的內(nèi)部過程描述 ? 模塊的內(nèi)部過程描述也就是模塊內(nèi)部的算法設(shè)計(jì) ? 詳細(xì)設(shè)計(jì)也既是要導(dǎo)出一種算法設(shè)計(jì)表示，由此可以直接而簡(jiǎn)單地導(dǎo)出程序代碼 詳細(xì)設(shè)計(jì) 詳細(xì)設(shè)計(jì)的邏輯基礎(chǔ)： ? 使用結(jié)構(gòu)化構(gòu)造（即用順序、選擇和重復(fù)三種程序結(jié)構(gòu)）表示程序過程，降低程序的復(fù)雜性，從而提高可靠性、易測(cè)試性和易維護(hù)性。 概要設(shè)計(jì) 例：輸入一個(gè)文件 FIPT，此文件只包含三種記錄類型 T T2和 T3，現(xiàn)在要對(duì)該文件作如下處理： （ 1）統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)的第一個(gè) T1類型的記錄前的記錄總數(shù)（計(jì)數(shù) A）； （ 2）顯示第一個(gè) T1類型的記錄； （ 3）顯示最后一個(gè)記錄，最后一個(gè)記錄是在第一個(gè) T1類型的記錄后的第一個(gè) T2類型的記錄； （ 4）計(jì)算第一個(gè) T1類型的記錄后的記錄批數(shù)（一批記錄指一串連續(xù)的 T1類型的記錄或一串連續(xù)的 T3類型的記錄（（計(jì)數(shù) B）； （ 5）統(tǒng)計(jì)在第一個(gè) T1類型的記錄后出現(xiàn)的 T1類型記錄的總數(shù) （計(jì)數(shù) C）； （ 6）計(jì)算在第一個(gè) T1類型的記錄后的 T3類型記錄的批數(shù)（計(jì)數(shù) D）。 概要設(shè)計(jì) Jackson方法的基本步驟： （ 4）列出所有操作和條件（包括分支條件和循環(huán)結(jié)束條件），并且把它們分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置。 概要設(shè)計(jì) 零件組 * 卡片 * 發(fā) 收 月報(bào)表 表頭 表體 行 * 輸入文件 概要設(shè)計(jì) 根據(jù)輸入文件產(chǎn)生月報(bào)表 產(chǎn)生表頭 產(chǎn)生表體 從零件組產(chǎn)生行 * 處理文件 產(chǎn)生行 處理卡片 * 處理發(fā) 處理收 概要設(shè)計(jì) Jackson方法的基本步驟： （ 1）分析并確定輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，并用 Jackson圖描述這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； （ 2）找出輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元?！盃顟B(tài)”一項(xiàng)，如果 是教師則印出他的“工齡”，如果是學(xué)生則印出他的年級(jí)。 概要設(shè)計(jì) 建立程序結(jié)構(gòu) 例 1：設(shè)計(jì)一個(gè)打印表格的程序。 A or do D。 A end A select do B。 do D。 概要設(shè)計(jì) Jackson圖（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)符號(hào)）： A A A C D B* C D B B 順序 重復(fù) 選擇 A seq do B。 概要設(shè)計(jì) Jackson方法 ? Jackson方法的精髓在于：應(yīng)該把問題分解成僅用三種結(jié)構(gòu)化形式（順序，選擇和重復(fù)）來表示的層次結(jié)構(gòu)。 ? 第 7步 使用設(shè)計(jì)度量和啟發(fā)式規(guī)則對(duì)得到的軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)一步精化。 概要設(shè)計(jì) 事務(wù)型分析 ? 第 5步 把數(shù)據(jù)流圖映射成一個(gè)適合于事務(wù)處理的軟件結(jié)構(gòu)。 ? 第 3步 確定數(shù)據(jù)流圖具有變換特性還是事務(wù)特性。 概要設(shè)計(jì) B C D A Cm Ca B C A D 概要設(shè)計(jì) 事務(wù)型分析 ? 第 1步 復(fù)查基本系統(tǒng)模型。 把數(shù)據(jù)流圖中的每一個(gè)處理映射成軟件結(jié)構(gòu)中一個(gè)適當(dāng)?shù)哪K：從變換中心的邊界開始沿著輸入通路向外移動(dòng)，把輸入通路中每個(gè)處理映射成軟件結(jié)構(gòu)中 Ca控制下的一個(gè)低層模塊；然后沿輸出通路向外移動(dòng)，把輸出通路中每個(gè)處理映射成直接或間接受Ce控制的一個(gè)低層模塊；最后把變換中心內(nèi)的每個(gè)處理映射成受Ct控制的一個(gè)模塊。 對(duì)于變換流，數(shù)據(jù)圖將被映射成一個(gè)特殊的軟件結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)控制輸入、變換和輸出信息等處理過程：位于軟件結(jié)構(gòu)最頂層的控制模塊 Cm協(xié)調(diào)下述從屬的控制功能： （ 1）輸入信息處理控制模塊 Ca，協(xié)調(diào)對(duì)所有輸入數(shù)據(jù)的接收； （ 2）變換中心控制模塊 Ct，管理對(duì)內(nèi)部形式的數(shù)據(jù)的所有操作； （ 3）輸出信息控制模塊 Ce，協(xié)調(diào)輸出信息的產(chǎn)生過程。 概要設(shè)計(jì) 變換型分析 ? 第 5步 完成“第一級(jí)分解”。 ? 第 3步 確定數(shù)據(jù)流圖具有變換特性還是事務(wù)特性。 概要設(shè)計(jì) T 事務(wù) 事務(wù)中心 活動(dòng)通路 概要設(shè)計(jì) 變換型分析 ? 第 1步 復(fù)查基本系統(tǒng)模型。 概要設(shè)計(jì) 信息 外部表示 內(nèi)部表示 時(shí)間 輸入流 輸出流 變換中心 概要設(shè)計(jì) 事務(wù)流： ? 事務(wù)流的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)沿著接收通路把外部世界的信息轉(zhuǎn)換成一個(gè)事務(wù)項(xiàng)，然后，計(jì)算該事務(wù)項(xiàng)的值，根據(jù)它的值激勵(lì)起多條活動(dòng)通路中的一條數(shù)據(jù)流。 ? 面向數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)方法 面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì) 面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ? 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法 概要設(shè)計(jì) 面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)： ? 面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法把信息流映射成軟件結(jié)構(gòu) ? 信息流的類型決定了映射的方法 ? 信息流有兩種類型： 變換流 事務(wù)流 概要設(shè)計(jì) 變換流： ? 信息沿輸入通路進(jìn)入系統(tǒng)，同時(shí)由外部形式變換成內(nèi)部形式。 ? 模塊的功能應(yīng)該可以預(yù)測(cè) 相同的輸入應(yīng)該有相同的輸出，否則難以理解、測(cè)試和維護(hù)。接口設(shè)計(jì)應(yīng)該使得信息傳遞簡(jiǎn)單并且與模塊的功能一致。 概要設(shè)計(jì) 概要設(shè)計(jì)的啟發(fā)式準(zhǔn)則： ? 模塊的作用范圍保持在該模塊的控制范圍內(nèi) 模塊的作用范圍是指該模塊中一個(gè)判斷所影響的所有其它模塊；模塊的控制范圍指該模塊本身以及所有直接或間接從屬于它的模塊。 ? 盡量減少高扇出結(jié)構(gòu)的數(shù)目，隨著深度的增加爭(zhēng)取更多的扇入 扇出過大意味著模塊過分復(fù)雜，需要控制和協(xié)調(diào)過多的下級(jí)模塊。 ? 內(nèi)容耦合： 1. 一個(gè)模塊訪問另一個(gè)模塊的內(nèi)部數(shù)據(jù)； 2. 兩個(gè)模塊有一部分程序代碼重疊； 3. 一個(gè)模塊不通過正常入口而轉(zhuǎn)移的另一個(gè)的內(nèi)部； 4. 一個(gè)模塊有多個(gè)入口（意味著該模塊有多個(gè)功能）。 ? 控制耦合：兩個(gè)模塊之間傳遞的信息有控制成分（中耦合）。 概要設(shè)計(jì) 耦合分類： ? 無任何連接：兩個(gè)模塊中的每一個(gè)都能獨(dú)立地工作而不需要另一個(gè)的存在（最低耦合）。 概要設(shè)計(jì) 模塊獨(dú)立程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)： ? 耦合性：對(duì)一個(gè)軟件結(jié)構(gòu)內(nèi)不同模塊間互連程度的度量。 概要設(shè)計(jì) 模塊獨(dú)立性： ? 模塊獨(dú)立是指開發(fā)具有獨(dú)立功能而且和其它模塊之間沒有過多的相互作用的模塊。 概要設(shè)計(jì) 模塊化論據(jù)： ? C(x)定義為問題 x的感知復(fù)雜性 ? E(x)定義為解決問題 x所需要的工作量 ? 對(duì) p1和 p2兩個(gè)問題， 若 C(p1) C(p2)，則 E(p1) E(p2) ? C(p1 + p2) C(p1) + C(p2) ? E(p1 + p2) E(p1) + E(p2) 概要設(shè)計(jì) 軟件總成本 集成成本 成本 /模塊 模塊數(shù)量 成本或工作量 最小成本區(qū)域 M 概要設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)模塊化的手段： ? 抽象：抽出事物的本質(zhì)特性而暫時(shí)不考慮它們的細(xì)節(jié)。 概要設(shè)計(jì) 模塊： ? 模塊是數(shù)據(jù)說明、可執(zhí)行語句等程序?qū)ο蟮募?，是單?dú)命名的并且可以通過名字來訪問，例如過程、函數(shù)、子程序、宏、 modula等。 ? 扇入數(shù)：指有多少個(gè)模塊直接控制一個(gè)給定的模塊。 ? 寬度：表示控制（同一層次）總跨度。 ? 用戶可以審查一個(gè)明確描述人機(jī)接口的實(shí)際文件。可以規(guī)定某些信息種類或信息量是重復(fù)性的，也可以說明在某一種類中信息是有條件出現(xiàn)的。在該圖的最低一層，每個(gè)框包含單獨(dú)的數(shù)據(jù)實(shí)體。在結(jié)構(gòu)的頂層，用一個(gè)方框代表整個(gè)結(jié)構(gòu)。 ? 典型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括標(biāo)量項(xiàng)、順序向量、n維空間、鏈接表等。 需求分析 信息結(jié)構(gòu) ? 信息結(jié)構(gòu)是各個(gè)數(shù)據(jù)成分之間邏輯關(guān)系的一種表示方法。對(duì)數(shù)據(jù)的這一系列嚴(yán)密一致的定義也有助于改進(jìn)在不同的開發(fā)人員之間或者不同開發(fā)小組之間的通信。 ? 數(shù)據(jù)字典最重要的用途是作為分析階段的工具。 需求分析 例：病員監(jiān)視系統(tǒng) 病員 監(jiān)視 系統(tǒng) 病員 護(hù)士 護(hù)士 病員病歷 基本模型 病情信號(hào) 報(bào)告 警告信號(hào) 病歷數(shù)據(jù) 請(qǐng)求提出報(bào)告 需求分析 本地 監(jiān)視 中央 監(jiān)視 報(bào)告 產(chǎn)生 更新 病歷 護(hù)士 護(hù)士 病員 病員病歷 病員的病情界限 警告信號(hào) 病員數(shù)據(jù) 請(qǐng)求報(bào)告 經(jīng)過整理后的病員數(shù)據(jù) 病情信號(hào) 需求分析 分解 病情信號(hào) 整理病員 數(shù)據(jù) 檢查是 否超出 界限 產(chǎn)生警告 信號(hào) 時(shí)鐘 整理后的病員 數(shù)據(jù) 日期時(shí)間 病員病情界限 體溫 血壓 脈搏 病員數(shù)據(jù) 警告信號(hào) 需求分析 推導(dǎo)數(shù)據(jù)流程圖的簡(jiǎn)單準(zhǔn)則： ? 第一層數(shù)據(jù)流程圖應(yīng)當(dāng)是基本的系統(tǒng)模型； ? 應(yīng)當(dāng)仔細(xì)說明原始的輸入 /輸出文件； ? 所有箭頭和圓圈均應(yīng)當(dāng)加上標(biāo)注（使用有意義的名字）； ? 必須保持信息的連續(xù)性； ? 每次只加工一個(gè)圓圈。 ? 表示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，代表系統(tǒng)加工的數(shù)據(jù)所存儲(chǔ)的地方。 ? 表示加工，代表接收輸入，經(jīng)過變換，繼而產(chǎn)生輸出的處理過程。 ? SA方法采用“分解”的方式來理解一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，“分解”需要有描述手段，數(shù)據(jù)流程圖就是作為描述信息流程和分解的手段而引入的。 需求分析 軟件需求分析人員應(yīng)該具備的特征： ? 善于領(lǐng)會(huì)一些抽象的概念，重新整理使之成為各種邏輯成分，并根據(jù)各種邏輯成分綜合出問題的解決辦法； ? 善于從各種相互沖突或混淆的原始資料中吸取恰當(dāng)?shù)恼摀?jù)； ? 能夠理解用戶的環(huán)境及領(lǐng)域知識(shí)； 需求分析 軟件需求分析人員應(yīng)該具備的特征： ? 具備把