(新)第9讲：结构化设计(教学讲解课件).pptx

1、计算机与信息工程学院计算机与信息工程学院 XXXXXX（教学讲解课件）（教学讲解课件）面向过程（结构化）的软件开发方法p一种面向数据流面向数据流的传统软件开发方法p以数据流数据流为中心、构建软件的分析模型和设计模型p分为：结构化分析(Structured Analysis 简称SA)结构化设计(Structuresd Design 简称SD)结构化程序设计(Structured Programmin 简称SP)（教学讲解课件）（教学讲解课件）结构化分析概述主要任务：主要任务：以抽象和分解抽象和分解为主要手段，建立描述软件系统运行过程的分层数据流图分层数据流图2.42.32.22.121431.

2、31.21.1X（教学讲解课件）（教学讲解课件）数据流图：图书订购系统图书库存图书库存入库单入库单 图书代理图书代理商商书库书库管理管理收费收费制作制作财务报财务报表表财务报表财务报表经理经理帐务数据库帐务数据库制作制作发书单发书单图书图书订购订购核准的订核准的订购单购单发书单发书单订购单订购单顾客顾客顾客顾客收费收费数据数据帐单帐单（教学讲解课件）（教学讲解课件）数据流图的各个层次2.42.32.22.121431.31.21.1X0层图：层图：1层图：层图：中间层图：中间层图：（教学讲解课件）（教学讲解课件）考务处理系统0层图考务考务处理系处理系统统考试中心考试中心考生考生不合格报名单不合

3、格报名单阅卷站阅卷站错误成绩清单错误成绩清单成绩清单成绩清单考生名单考生名单合格标准合格标准报名单报名单准考证准考证考生通知单考生通知单统计分析表统计分析表（教学讲解课件）（教学讲解课件）考务处理系统1层图考生名册考生名册1 1考试考试报名报名报名单报名单考生名单考生名单不合格报名单不合格报名单准考证准考证2 2统计统计成绩成绩统计分析表统计分析表合格标准合格标准考生通知单考生通知单错误成绩清单错误成绩清单成绩清单成绩清单（教学讲解课件）（教学讲解课件）考务处理系统加工1子图1.31.3登记登记考生考生考生名单考生名单1.21.2编准考证编准考证号号准考证准考证 正式报名单正式报名单1.11.

4、1检查检查报名单报名单合格报名单合格报名单报名单报名单不合格报名单不合格报名单考生名册考生名册（教学讲解课件）（教学讲解课件）考务处理系统加工2子图2.52.5分析分析试题难度试题难度难度分析表难度分析表2.42.4分类分类统计成绩统计成绩分类统计表分类统计表考生名册考生名册2.32.3制作制作通知单通知单考生通知单考生通知单2.22.2审定审定合格者合格者正式成绩清单正式成绩清单合格标准合格标准试题得分清单试题得分清单2.12.1检查检查成绩清单成绩清单成绩清单成绩清单正确成正确成绩清单绩清单错误成错误成绩清单绩清单（教学讲解课件）（教学讲解课件）分层数据流图的一致性p父图与子图平衡任何一张

5、DFD子图边界上的输入/输出数据流必须与其父图中对应的加工的输入/输出数据流保持一致p数据守恒一个加工所有输出数据流中的数据，必须能从该加工的输入数据流中直接获得，或者能通过该加工的处理而产生p局部文件考虑分层数据流中一个文件应画在哪些DFD中，而不该画在哪些DFD中（教学讲解课件）（教学讲解课件）父图与子图不平衡的实例p加工2的输入数据流有M和N，输出数据流是Tp而子图(右图)边界上的输入数据流是N，输出数据流是S和T123ABCMNT2.12.22.3NPSTQ（教学讲解课件）（教学讲解课件）数据不守恒的实例考生名册2.5分析试题难度难度分析表2.4分类统计成绩分类统计表2.3制作通知单考

6、生通知单2.2审定合格者正式成绩清单合格标准试题得分清单2.1检查成绩清单成绩清单正确成绩清单错误成绩清单 由于由于“正式成绩清单正式成绩清单”中缺少中缺少“考生通知单考生通知单”中的姓名、通信地址中的姓名、通信地址等数据，这些数据也无法由加工等数据，这些数据也无法由加工2.3自己产生，因此，加工自己产生，因此，加工2.3不满足不满足数据守恒的条件数据守恒的条件（教学讲解课件）（教学讲解课件）局部文件示例“试题得分清单”文件是加工2的局部文件，根据抽象原则不应该将这类表示加工细节的局部文件画在其父图(如图c)中，正确的画法是图a和b21(a)父图考生名册(b)子图2.52.42.32.22.1

7、试题得分清单考生名册(c)(c)含局部文件的父图含局部文件的父图21试题得分清单考生名册数据字典p数据流图与数据字典是密不可分的，两者结合起来构成软件的逻辑模型(分析模型)p数据字典由字典条目组成，每个条目描述DFD中的一个元素p数据字典条目包括：数据流、文件、数据项(组成数据流和文件的数据)、加工、源或宿（教学讲解课件）（教学讲解课件）数据流条目的描述内容p名称名称：数据流名(可以是中文名或英文名)p别名别名：名称的另一个名字p简述简述：对数据流的简单说明p数据流组成数据流组成：描述数据流由哪些数据项组成p数据流来源数据流来源：描述数据流从哪个加工或源流出p数据流去向数据流去向：描述数据流流

8、入哪个加工或宿p数据量数据量：系统中该数据流的总量如考务处理系统中“报名单”的总量是100000张或者单位时间处理的数据流数量，如80000张/天p峰值峰值：某时段处理的最大数量如每天上午9：00至11：00处理60000张表单p注解注解：对该数据流的其它补充说明（教学讲解课件）（教学讲解课件）数据流组成p数据流组成是数据流条目的核心，它列出组成该数据流的各数据项，例如：培训报名单姓名单位课程运动员报名单队名姓名性别参赛项目p当一个数据流的组成比较复杂时，可以将其分解成几个数据流，例如：课程课程名任课教师教材时间地点时间地点星期几第几节教室3131（教学讲解课件）（教学讲解课件）数据流组成示例

9、(发票)发票单位名称商品名数量单价金额发票单位名称商品名数量单价金额 总金额日期总金额日期(营业员营业员)单位名称商品名商品名数量数量单价单价金额金额总金额总金额日期营业员51（教学讲解课件）（教学讲解课件）数据项条目的描述内容p名称名称：数据项名p别名别名：同数据流条目p简述简述：对数据项的简单描述p数据类型数据类型：描述数据项的类型，如整型、实型、字符串等p计量单位计量单位：指明数据项值的计量单位，如公斤、吨等p取值范围取值范围：描述数据项允许的值域，如1100p编辑方式编辑方式：描述该数据项外部表示的编辑方式，如23,345.67p与其它数据项的关系与其它数据项的关系：描述该数据项与数据

10、字典中其它数据项的关系p注解注解：对数据项的其它补充说明文件条目的描述内容p名称名称：文件名p别名别名：同数据流条目p简述简述：对文件的简单说明p文件组成文件组成：描述文件的记录由哪些数据项组成(与数据流条目中的文件组成描述方法相同)p写文件的加工写文件的加工：描述哪些加工写文件p读文件的加工读文件的加工：描述哪些加工读文件p文件组织文件组织：描述文件的存储方式(顺序、索引)，排序的关键字p使用权限使用权限：描述各类用户对文件读、写、修改的使用权限p数据量数据量：文件的最大记录个数p存取频率存取频率：描述对该文件的读写频率p注解注解：对该文件的其它补充说明（教学讲解课件）（教学讲解课件）加工条

11、目的描述内容p名称名称：加工名p别名别名：同数据流条目p加工号加工号:加工在DFD中的编号p简述简述：对加工的功能的简要说明p输入数据流输入数据流：描述加工的输入数据流，包括读哪些文件名p输出数据流输出数据流：描述加工的输出数据流，包括写哪些文件名p加工逻辑加工逻辑：简要描述加工逻辑，或者对加工规约的索引基本加工的加工逻辑用小说明描述，在加工条目中可填写对加工规约的索引非基本加工分解而成的DFD子图已反映了它的加工逻辑，不必书写小说明p异常处理异常处理：描述加工处理过程中可能出现的异常情况，及其处理方式p加工激发条件加工激发条件：描述执行加工的条件，如，“身份认证正确”，“收到报名单”p执行频

12、率执行频率：描述加工的执行频率，如，每月执行一次，每天0点执行p注解注解：对加工的其它补充说明（教学讲解课件）（教学讲解课件）源或宿条目的描述内容p名称名称：源或宿的名(外部实体名)p别名别名：同数据流条目p简要描述简要描述：对源或宿的简要描述(包括指明该外部实体在DFD中是用作“源”，还是“宿”，还是“既是源又是宿”)p输入数据流输入数据流：描述源向系统提供哪些输入数据流p输出数据流输出数据流：描述系统向宿提供哪些输出数据流p注解注解：对源或宿的其它补充说明（教学讲解课件）（教学讲解课件）加工逻辑的描述方法p结构化语言结构化语言：介于自然语言和形式语言之间的一种半形式语言p判定表判定表：适用

13、于加工逻辑包含多个条件，而不同的条件组合需做不同的动作p判定树判定树：判定表的变种，它本质上与判定表是相同的，只是表示形式不同（教学讲解课件）（教学讲解课件）结构化语言p没有严格的语法p加工规约分为若干个段落，每个段落可分为内外两层：外层有严格的语法来描述它的控制结构l如结构化英语中可使用if_then_else、while_do、repeat_until、for_do、case等结构内层可以用自然语言来描述p允许使用嵌套结构“计算信用度”的结构化英语描述Case 1(No BouncedChecks in Customer Record)：Write ExemplaryCustomerCit

14、ation to AnnualSummary.Case 2(One Bouncedcheck)：If YearlyAverageBalance exceeds$1000.Remove BouncedCheck from CustomerRecord.Otherwise.Recuce CreditLimit by 10%.Case 3(Multiple BouncedChecks)：For each BouncedCheck.Recuce CreditLimit by 15%.Set CreditRating to Deadbeat.Write ScathingComment to Annual

15、Summary.Write CustomerNameandAddress to IRSEnemiesList.（教学讲解课件）（教学讲解课件）判定表p判定表的组成元素条件桩条件桩(Condition Stub)：列出各种条件的对象，如发货单金额，赊欠天数等，每行写一个条件对象条件条目条件条目(Conditien entry)：列出各条件对象的取值，条件条目的每一列表示了一个可能的条件组合动作桩动作桩(action stub)：列出所有可能采取的动作，如发出发货单等，每行写一个动作动作条目动作条目(action eutry)：列出各种条件组合下应采取的动作“审批发货单审批发货单”加工的判定表加工

16、的判定表发货单金额发货单金额500500500500赊欠天数赊欠天数60606060发不批准通知发出批准书发出发货单发出赊欠报告（教学讲解课件）（教学讲解课件）判定表的其它形式发货单金额500500赊欠天数606060发不批准通知发出批准书发出发货单发出赊欠报告发货单金额5000011发货单金额5001100赊欠天数600101赊欠天数601010发不批准通知发出批准单发出发货单发出赊欠报告“审批发货单审批发货单”加工的简化判定表加工的简化判定表 “审批发货单审批发货单”加工的另一种判定表加工的另一种判定表 （教学讲解课件）（教学讲解课件）判定树p本质上与判定表是相同的，只是表示形式不同 p例

17、如“审批发货单”加工逻辑的判定树描述入下：（教学讲解课件）（教学讲解课件）课程进度我们现在的我们现在的位置位置2929第九章结构化设计方法模块是指一组程序语句，它包括输入、输出和逻辑处理功能、内部信息及其运行计划。模块指可单独命名单独命名且可通过名字访问的过程函数、子程序或宏调用。模块具有如下4 个基本属性：(1)接口：指模块的输入与输出。(2)功能：指该模块实现什么功能，做什么事情。(3)逻辑：描述模块内部怎么做。(4)状态：该模块使用时的环境和条件。模块模块化模块化：解决一个复杂问题时，自顶向下逐层把软件自顶向下逐层把软件划分成若干模块划分成若干模块的过程目的目的：为了降低软件的复杂性：为

18、了降低软件的复杂性结构化设计：软件的模块化示例：图书订购系统DFD图书库存入库单 图书代理图书代理商商书库书库管理管理收费收费制作制作财务报财务报表表财务报表经理经理帐务数据库制作制作发书单发书单图书图书订购订购核准的订购单发书单订购单顾客顾客顾客顾客收费数据帐单（教学讲解课件）（教学讲解课件）结构化分析：分层数据流图2.42.32.22.121431.31.21.1X0层图：层图：1层图：层图：中间层图：中间层图：（教学讲解课件）（教学讲解课件）考务处理系统0层图考务考务处理系处理系统统考试中心考试中心考生考生不合格报名单不合格报名单阅卷站阅卷站错误成绩清单错误成绩清单成绩清单成绩清单考生名

19、单考生名单合格标准合格标准报名单报名单准考证准考证考生通知单考生通知单统计分析表统计分析表（教学讲解课件）（教学讲解课件）考务处理系统1层图考生名册考生名册1 1考试考试报名报名报名单报名单考生名单考生名单不合格报名单不合格报名单准考证准考证2 2统计统计成绩成绩统计分析表统计分析表合格标准合格标准考生通知单考生通知单错误成绩清单错误成绩清单成绩清单成绩清单（教学讲解课件）（教学讲解课件）考务处理系统加工1子图1.31.3登记登记考生考生考生名单考生名单1.21.2编准考证编准考证号号准考证准考证 正式报名单正式报名单1.11.1检查检查报名单报名单合格报名单合格报名单报名单报名单不合格报名单

20、不合格报名单考生名册考生名册考务处理系统加工2子图2.52.5分析分析试题难度试题难度难度分析表难度分析表2.42.4分类分类统计成绩统计成绩分类统计表分类统计表考生名册考生名册2.32.3制作制作通知单通知单考生通知单考生通知单2.22.2审定审定合格者合格者正式成绩清单正式成绩清单合格标准合格标准试题得分清单试题得分清单2.12.1检查检查成绩清单成绩清单成绩清单成绩清单正确成正确成绩清单绩清单错误成错误成绩清单绩清单（教学讲解课件）（教学讲解课件）某互联网公司为了对当前软件市场上软件所具有的功能特征进行统计分析，欲开发一个文本特征提取系统，其功能大致描述如下：(1)该系统首先能从互联网上

21、自动爬取指定软件市场上关于软件功能的文本描述。(2)基于所爬取的软件功能描述文本，该系统要进行预处理，包括分句、分词、判断词性、去停用词分句、分词、判断词性、去停用词。分句是将软件的文本描述分割为一个个自然句子；分词是将每句话分割为不同的词组；判断词性是根据一定的语法规则来判别不同词组所具有的词性；去停用词是去除句子中那些含义有限的介词、连词等词。一个例子（教学讲解课件）（教学讲解课件）（3）对文本预处理完成之后，软件文本描述的每个句子就转化成一个词向量。基于该词向量，该系统根据频繁项集挖掘方法提取支持度大于提取支持度大于K的频繁词的频繁词组组。支持度是需要用户设定的表明词组是否频繁的一个阈值

22、，而频繁词组则指的是频繁一起出现的一组词。针对所挖掘的频繁词组，该系统进一步判断进一步判断词组之间的关系词组之间的关系，去除那些包含于其它词组的词组去除那些包含于其它词组的词组。最终所剩下的词组即为潜在的该类别软件所具有的功能特征。一个例子（续）（教学讲解课件）（教学讲解课件）结构化分析：分层数据流图0层图：层图：（教学讲解课件）（教学讲解课件）结构化分析：分层数据流图1层图：层图：结构化分析：分层数据流图2层图：层图：（教学讲解课件）（教学讲解课件）（教学讲解课件）（教学讲解课件）结构化分析：分层数据流图2层图：层图：（教学讲解课件）（教学讲解课件）结构化设计：系统结构图系统结构图：系统结构

23、图：模块模块（教学讲解课件）（教学讲解课件）p提出时间：提出时间：由Yourdon 和Constantine 等于1974 年提出的p目标：目标：与结构化分析相衔接，根据需求阶段结构化分析相衔接，根据需求阶段对数据流的分析设计软件结构对数据流的分析设计软件结构结构化设计方法概述（教学讲解课件）（教学讲解课件）结构化设计：系统结构图系统结构图：系统结构图：模块模块p概要设计概要设计设计软件系统的体系结构（也即软件系统的模块结构）与接口主要任务是将将数据流数据流图映射为软件系统结构图图映射为软件系统结构图p详细设计：详细设计：对概要设计的每一个模块进行数据设计和过程设每一个模块进行数据设计和过程设

24、计计结构化设计的主要内容结构化设计：系统结构图系统结构图：系统结构图：模块模块p用矩形框来表示模块矩形框来表示模块p用带箭头的连线箭头的连线表表示模块间的调用关系系统结构图：表现形式p简单调用简单调用p选择调用选择调用p循环调用循环调用系统结构图：模块间调用关系p变换型数据流图变换型数据流图p事务型数据流图事务型数据流图两种典型的数据流及其设计p特征：特征：信息沿输入通路进入系统，同时由外部形式变换成内部形式，进入系统的信息通过变换中心，经加工处理以后再沿输出通路变换成外部形式离开软件系统。p组成：组成：由输入、变换中心和输出三部分组成两种数据流类型变换型（教学讲解课件）（教学讲解课件）（教学

25、讲解课件）（教学讲解课件）p特征特征：数据沿输入通路到达一个加工T，这个加工根据输入数据的类型在若干个动作序列中选出一个来执行。p加工T 称为事务中心事务中心，它完成以下任务：(1)接收输入数据(输入数据又称为事务)。(2)分析每个事务以确定它的类型。(3)根据事务类型选取一条动作路径。两种数据流类型事务型（教学讲解课件）（教学讲解课件）（教学讲解课件）（教学讲解课件）p变换分析是一系列设计步骤的总称，经过这些步骤把具有变换流特点的数据流图映射成为一个预定义的程序结构模板。p变换分析的步骤：1.对DFD 图的分析和划分2.进行第一级分解，设计顶层和第一层模块3.第二级分解，设计中、下层模块变换

26、型数据流对应的设计：变化分析一个例子p顶层都只有一个用于控制的主模块。p第一层一般包括输入、输出和变换3 个模块输入模块输入模块：其功能是向主模块提供数据；输出模块输出模块：其功能是把主模块提供的数据输出；变换模块变换模块：其功能是把逻辑输入变换成逻辑输出。进行第一级分解，设计顶层和第一层模块（1/2）1 1，第一层分解，设计顶，第一层分解，设计顶层和第一层层和第一层p第二级分解就是第二级分解就是把数据流图中的把数据流图中的每个每个加工加工映射映射成成软件结构中的一个适当的模块软件结构中的一个适当的模块。第二级分解，设计中、下层模块（1/2）（教学讲解课件）（教学讲解课件）1 1，第一层分解，

27、设计顶，第一层分解，设计顶层和第一层层和第一层2 2，第二层分解，第二层分解（教学讲解课件）（教学讲解课件）1 1，第一层分解，设计顶，第一层分解，设计顶层和第一层层和第一层2 2，第二层分解，第二层分解（教学讲解课件）（教学讲解课件）1 1，第一层分解，设计顶，第一层分解，设计顶层和第一层层和第一层2 2，第二层分解，第二层分解（教学讲解课件）（教学讲解课件）p事务分析事务分析：由事务型数据流图映射为软件结构的过程。事务型数据流对应的设计：事务分析一个例子p1.改进软件结构以提高模块独立性p2.模块的大小要适当p3.深度、宽度、扇出和扇入都应适当p4.模块的作用域应在控制域之内p5.力争降低

28、模块接口的复杂程度p6.设计单入口单出口的模块p7.模块功能应该可预测，避免对模块施加过多限制模块分解中的启发式规则经验表明，一个模块的规模不应过大，通常规定其语句经验表明，一个模块的规模不应过大，通常规定其语句行数为行数为5050100 100 行，最多不超过行，最多不超过500 500 行。行。p1.改进软件结构以提高模块独立性p2.模块的大小要适当p3.深度、宽度、扇出和扇入都应适当p4.模块的作用域应在控制域之内模块分解中的启发式规则模块的作用域模块的作用域定义为受该模块内一个判定影响的所有模定义为受该模块内一个判定影响的所有模块的集合。块的集合。模块的控制域模块的控制域是指这个模块本

29、身以及所有直接或间接从是指这个模块本身以及所有直接或间接从属于它的模块的集合。属于它的模块的集合。（教学讲解课件）（教学讲解课件）p1.改进软件结构以提高模块独立性p2.模块的大小要适当p3.深度、宽度、扇出和扇入都应适当p4.模块的作用域应在控制域之内p5.力争降低模块接口的复杂程度p6.设计单入口单出口的模块p7.模块功能应该可预测，避免对模块施加过多限制模块分解中的启发式规则（教学讲解课件）（教学讲解课件）p详细设计就要对软件结构中的每一个模块每一个模块确定使用的算法算法或块内数据结构内数据结构，并用某种选定的表达工具给出清晰的描述。p详细设计的表达工具程序流程图盒图PAD 图PDLHI

30、PO 图详 细 设 计（教学讲解课件）（教学讲解课件）pPDL(Program Design Language)，又被称为伪程序或伪码PROCEDURE spellcheck IS /查找拼错的单词 BEGIN xxxxxx /具体的查找过程 END spellcheck详细设计的表达工具：PDL（教学讲解课件）（教学讲解课件）（教学讲解课件）（教学讲解课件）小 结p结构化设计主要解决如何将需求分析阶段的结构化设计主要解决如何将需求分析阶段的DFD 图推导为软件系统结构图推导为软件系统结构，并用它提供的，并用它提供的结构图描述之。结构图描述之。p系统设计时要遵循系统设计时要遵循模块化模块化、自顶向下逐步求精自顶向下逐步求精的基本思想。的基本思想。p详细设计着重对详细设计着重对各个模块的逻辑各个模块的逻辑进行详细设计。进行详细设计。（教学讲解课件）（教学讲解课件）