人機(jī)詳細(xì)設(shè)計

人機(jī)詳細(xì)設(shè)計第1頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三過程設(shè)計是詳細(xì)設(shè)計階段應(yīng)該完成的主要任務(wù)，它應(yīng)該在數(shù)據(jù)設(shè)計、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計和接口設(shè)計完成之后進(jìn)行。過程設(shè)計的任務(wù)還不是具體地編寫程序，而是要設(shè)計出程序的“藍(lán)圖”，以后程序員將根據(jù)這個藍(lán)圖寫出實(shí)際的程序代碼。因此，過程設(shè)計的結(jié)果基本上決定了最終的程序代碼的質(zhì)量。過程設(shè)計第2頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三6.1結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計技術(shù)是一種設(shè)計程序的技術(shù)，它采用自頂向下逐步求精的設(shè)計方法和單入口單出口的控制結(jié)構(gòu)，并且只包含順序、選擇和循環(huán)三種控制結(jié)構(gòu)。第3頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三6.1結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計圖6.1三種基本的控制結(jié)構(gòu)

第4頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三狹義的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計定義為：如果一個程序的代碼塊僅僅通過順序、選擇和循環(huán)這三種控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，并且每個代碼塊只有一個入口和一個出口，則稱這個程序是結(jié)構(gòu)化的。廣義的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計定義如下：結(jié)構(gòu)程序設(shè)計是盡可能少用GOTO語句的程序設(shè)計方法。最好僅在檢測出錯誤時才使用GOTO語句，而且應(yīng)該總是使用前向GOTO語句。

第5頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三結(jié)構(gòu)程序設(shè)計技術(shù)可具體地劃分為下述3種類型：如果只允許使用順序、IF一THEN—ELSE型分支和DO—WHILE型循環(huán)這3種基本控制結(jié)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)任何單入口單出口的程序,，則稱為經(jīng)典的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計；如果除了上述3種基本控制結(jié)構(gòu)之外，還允許使用DO—CASE型(圖6.2(b))多分支結(jié)構(gòu)和DO—UNTIL型(圖6.2(a))循環(huán)結(jié)構(gòu)，則稱為擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計；如果再加上允許使用LEAVE(或BREAK)結(jié)構(gòu)，則稱為修正的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計。第6頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三圖6.2其他常用的控制結(jié)構(gòu)第7頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三6.2

人機(jī)界面設(shè)計

人機(jī)界面設(shè)計是接口設(shè)計的一個重要的組成部分。對于交互式系統(tǒng)來說，人機(jī)界面設(shè)計和數(shù)據(jù)設(shè)計、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計及過程設(shè)計一樣重要。人機(jī)界面的設(shè)計質(zhì)量，直接影響用戶對軟件產(chǎn)品的評價，從而影響軟件產(chǎn)品的競爭力和使用壽命，因此，必須對人機(jī)界面設(shè)計給予足夠重視。由于對人機(jī)界面的評價，在很大程度上由人的主觀因素決定，因此，使用基于原型的系統(tǒng)化的設(shè)計策略，是成功地設(shè)計人機(jī)界面的關(guān)鍵。

第8頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三6.2.1設(shè)計問題1.系統(tǒng)響應(yīng)時間一般說來，系統(tǒng)響應(yīng)時間指從用戶完成某個控制動作(例如，按回車鍵或點(diǎn)擊鼠標(biāo))，到軟件給出預(yù)期的響應(yīng)(輸出信息或做動作)之間的這段時間。系統(tǒng)響應(yīng)時間有兩個重要屬性，分別是長度和易變性。第9頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三2.用戶幫助設(shè)施常見的幫助設(shè)施有集成的和附加的兩類。集成的幫助設(shè)施從一開始就設(shè)計在軟件里面，通常它對用戶的工作內(nèi)容是敏感的，因此用戶可以從與剛剛完成的操作有關(guān)的主題中選擇一個請求幫助。顯然，這可以縮短用戶獲得幫助所需的時間，并能增加界面的友好性。附加的幫助設(shè)施是在系統(tǒng)建成后再添加到軟件中的，在多數(shù)情況下，它實(shí)際上是一種查詢能力有限的聯(lián)機(jī)用戶手冊。人們普遍認(rèn)為，集成的幫助設(shè)施優(yōu)于附加的幫助設(shè)施。第10頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三3.出錯信息處理一般說來，交互式系統(tǒng)給出的出錯信息或警告信息，應(yīng)該具有下述屬性。(1)信息應(yīng)該用用戶可以理解的術(shù)語描述問題。(2)信息應(yīng)該提供有助于從錯誤中恢復(fù)的建設(shè)性意見。(3)信息應(yīng)該指出錯誤可能導(dǎo)致哪些負(fù)面后果(例如，破壞數(shù)據(jù)文件)，以便用戶檢查是否出現(xiàn)了這些問題，并在確實(shí)出現(xiàn)問題時及時解決。(4)信息應(yīng)該伴隨著聽覺上或視覺上的提示，例如，在顯示信息時同時發(fā)出警告鈴聲，或者信息用閃爍方式顯示，或者信息用明顯表示出錯的顏色顯示。(5)信息不能帶有指責(zé)色彩，即不能責(zé)怪用戶。第11頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三4.命令交互命令行曾經(jīng)是用戶和系統(tǒng)軟件交互的最常用方式，而且也曾經(jīng)廣泛地用于各種應(yīng)用軟件中?，F(xiàn)在，面向窗口的、點(diǎn)擊和拾取方式的界面已經(jīng)減少了用戶對命令行的依賴，但是，許多高級用戶仍然偏愛面向命令的交互方式。在多數(shù)情況下，用戶既可以從菜單中選擇軟件功能也可以通過鍵盤命令序列調(diào)用軟件功能。第12頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三6.2.2設(shè)計過程用戶界面設(shè)計是一個迭代的過程，也就是說，通常先創(chuàng)建設(shè)計模型，再用原型實(shí)現(xiàn)這個設(shè)計模型，并由用戶試用和評估，然后根據(jù)用戶的意見進(jìn)行修改，直至滿意為止。第13頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三6.2.3人機(jī)界面設(shè)計指南1.一般交互指南2.信息顯示指南3.數(shù)據(jù)輸入指南第14頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三1．一般交互指南一般交互指南涉及信息顯示、數(shù)據(jù)輸入和系統(tǒng)的整體控制，因此，這些指南是全局性的，忽略它們將冒較大風(fēng)險。主要的一般交互指南如下：

·保持一致性。

·提供有意義的反饋。

·在執(zhí)行有較大破壞性的動作之前要求用戶確認(rèn)。

·允許取消絕大多數(shù)操作。

·減少在兩次操作之間必須記憶的信息量。

·提高對話、鼠標(biāo)移動和思考的效率。

·允許用戶犯錯誤。

·按功能對動作分類，并據(jù)此設(shè)計屏幕布局。

·提供對工作內(nèi)容敏感的幫助設(shè)施。

·用簡單動詞或動詞短語作為命令名。第15頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三2．信息顯示指南·只顯示與當(dāng)前工作內(nèi)容有關(guān)的信息?！び帽阌谟脩粞杆俚匚⌒畔⒌姆绞絹盹@示數(shù)據(jù)?！な褂靡恢碌臉?biāo)記、標(biāo)準(zhǔn)的縮寫和可預(yù)知的顏色?！ぴ试S用戶保持可視化的語境。·產(chǎn)生有意義的出錯信息。·使用大小寫、縮進(jìn)和文本分組來幫助理解?！な褂么翱诜指舨煌愋偷男畔?。·使用“模擬”方式顯示信息。．·高效率地使用顯示屏。第16頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三3．?dāng)?shù)據(jù)輸入指南·盡量減少用戶的輸入動作?！け３中畔@示和數(shù)據(jù)輸入之間的一致性?！ぴ试S用戶自定義輸入。·交互應(yīng)該是靈活的，可調(diào)整成用戶喜歡的輸入方式。·使得在當(dāng)前動作語境中不適用的命令不起作用。·讓用戶控制交互流?！λ休斎雱幼鞫继峁椭！は哂嗟妮斎?。

第17頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三6.3詳細(xì)設(shè)計工具描述程序處理過程的工具稱為過程設(shè)計的工具，它們可以分為圖形、表格和語言三類。第18頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三6.3.1程序流程圖程序流程圖中常用的符號第19頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三程序流程圖又稱為程序框圖，它是歷史最悠久、使用最廣泛的描述過程設(shè)計的方法，然而它也是用得最混亂的一種方法，它的隨意性和靈活性卻使它不可避免地存在著一些缺點(diǎn)：（1）由于程序流程圖的特點(diǎn)，它本身并不是逐步求精的好工具。因?yàn)樗钩绦騿T容易過早地考慮程序的具體控制流程，而忽略了程序的全局結(jié)構(gòu)；（2）程序流程圖中用箭頭代表控制流，這樣使得程序員不受任何約束，可以完全不顧結(jié)構(gòu)程序設(shè)計的精神，隨意轉(zhuǎn)移控制；（3）程序流程圖在表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面存在不足。第20頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三6.3.2

盒圖（N-S圖）盒圖（N-S圖）的基本符號第21頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三N-S圖有以下一些特點(diǎn)：（1）功能域（即某一個特定控制結(jié)構(gòu)的作用域）有明確的規(guī)定，并且可以很直觀地從N-S圖上看出來；（2）它的控制轉(zhuǎn)移不能任意規(guī)定，必須遵守結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的要求；（3）很容易確定局部數(shù)據(jù)和全局?jǐn)?shù)據(jù)的作用域；（4）很容易表現(xiàn)嵌套關(guān)系，也可以表示模塊的層次結(jié)構(gòu)。

盒圖沒有箭頭，因此不能夠隨意轉(zhuǎn)移控制。堅持使用盒圖作為詳細(xì)設(shè)計的工具，可以使程序員逐步養(yǎng)成用結(jié)構(gòu)化的方式思考問題和解決問題的習(xí)慣。第22頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三6.3.3

PAD圖

PAD是問題分析圖(problemanalysisdiagram)的英文縮寫，它用二維樹形結(jié)構(gòu)的圖來表示程序的控制流，將這種圖翻譯成程序代碼比較容易。

第23頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三PAD圖的基本符號第24頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三PAD圖提供的定義功能

PAD圖的符號支持自頂向下、逐步求精方法的使用。開始時設(shè)計者可以定義一個抽象的程序，隨著設(shè)計工作的深入而使用def符號逐步增加細(xì)節(jié)，直至完成詳細(xì)設(shè)計，如圖6.6所示。圖6.6使用PAD圖提供的定義功能來逐步求精的例子第25頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三過程設(shè)計語言（PDL）也稱為偽碼，這是一個籠統(tǒng)的名稱，現(xiàn)在有許多種不同的過程設(shè)計語言在使用。它是用正文形式表示數(shù)據(jù)和處理過程的設(shè)計工具。PDL具有嚴(yán)格的關(guān)鍵字外部語法，用于定義控制結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；另一方面，PDL表示實(shí)際操作和條件的內(nèi)部語法通常又是靈活自由的，可以適應(yīng)各種工程項(xiàng)目的需要。因此，一般說來PDL是一種“混雜”語言，它使用一種語言(通常是某種自然語言)的詞匯，同時卻使用另一種語言(某種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計語言)的語法。

6.3.4

過程設(shè)計語言第26頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三6.3.5

判定表

當(dāng)算法中包含多重嵌套的條件選擇時，用判定表能夠清晰地表示復(fù)雜的條件組合與應(yīng)做的動作之間的對應(yīng)關(guān)系。一張判定表由四部分組成：（1）左上部列出所有條件；（2）左下部是所有可能做的動作；（3）右上部是表示各種條件組合的一個矩陣，包含各種可能組合條件，其中每一列表示一種可能組合；（4）右下部是和每種條件組合相對應(yīng)的動作，每一列是和每一種條件組合所對應(yīng)的應(yīng)做的工作。判定表右半部的每一列實(shí)質(zhì)上是一條規(guī)則，規(guī)定了與特定的條件組合相對應(yīng)的動作。第27頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三6.3.6

判定樹

判定樹是判定表的變種，也能清晰地表示復(fù)雜的條件組合與應(yīng)做的動作之間的對應(yīng)關(guān)系。第28頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三6.3.6

判定樹

圖6.7用判定樹表示計算行李費(fèi)的算法第29頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三6.4.1Jackson圖Jackson圖表示方法順序結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)由一個或多個數(shù)據(jù)元素組成，每個元素按確定次序出現(xiàn)一次。選擇結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)包含兩個或多個數(shù)據(jù)元素，每次使用這個數(shù)據(jù)時按一定條件從這些數(shù)據(jù)元素中選擇一個。重復(fù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，根據(jù)使用時的條件由一個數(shù)據(jù)元素出現(xiàn)零次或多次構(gòu)成。6.4面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法第30頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三Jackson圖的優(yōu)點(diǎn)：（1）Jackson圖不僅便于表示層次結(jié)構(gòu)，而且也有利于對結(jié)構(gòu)自頂向下分解；（2）Jackson圖形象直觀，可讀性好；（3）Jackson圖不僅能表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也能表示程序結(jié)構(gòu)（因?yàn)槌绦蚪Y(jié)構(gòu)也可由上述3種基本結(jié)構(gòu)組成）。Jackson圖的缺點(diǎn)：在選擇結(jié)構(gòu)和重復(fù)結(jié)構(gòu)中，選擇條件或循環(huán)結(jié)束條件不能直接在Jackson圖中表示出來。這樣就影響了圖形的表達(dá)能力，也不利于直接把圖翻譯成程序。第31頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三改進(jìn)的Jackson圖6.4.2改進(jìn)的Jackson圖第32頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三例：高考后將考生的基本情況文件（簡稱考生基本情況文件）和考生高考成績文件（簡稱考分文件）合并成一個新文件（簡稱考生新文件）?？忌厩闆r文件和考分文件都是由考生記錄組成的。為簡便起見，考生基本情況文件中的考生記錄的內(nèi)容包括：準(zhǔn)考證號、姓名、通訊地址?？挤治募械目忌涗浀膬?nèi)容包括：準(zhǔn)考證號和各門考分。合并后的考生新文件自然也是由考生記錄組成，內(nèi)容包括：準(zhǔn)考證號、姓名、通訊地址和各門考分。Jackson程序設(shè)計方法由五個步驟組成：6.4.3Jackson程序設(shè)計方法第33頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三第一步數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示對要求解的問題進(jìn)行分析，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)。第34頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三第二步找出輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系找出輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元，即有直接因果關(guān)系、在程序中可以同時處理的數(shù)據(jù)單元。需要注意的是，對于重復(fù)的數(shù)據(jù)單元，必須是重復(fù)的次序、次數(shù)都相同才有可能有對應(yīng)關(guān)系。第35頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三第三步確定程序結(jié)構(gòu)圖根據(jù)下述三規(guī)則，由Jackson圖導(dǎo)出相應(yīng)的程序結(jié)構(gòu)圖：（1）為每對有對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元，按照它們在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖中所處的層次，在程序結(jié)構(gòu)圖中的相應(yīng)層次畫一個處理框。如果這對數(shù)據(jù)單元在輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖中所處的層次不同，那么應(yīng)以它們在輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖中層次較低的那個層次作為它們在程序結(jié)構(gòu)圖中的處理框所處的層次；（2）對于輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中剩余的數(shù)據(jù)單元，根據(jù)它們所處的層次，在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次為每個數(shù)據(jù)單元畫上相應(yīng)的處理框；（3）對于輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中剩余的數(shù)據(jù)單元，根據(jù)它們所處的層次，在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次為每個數(shù)據(jù)單元畫上相應(yīng)的處理框。第36頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三實(shí)際上，這一步是一個綜合的過程：每對有對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元合畫一個處理框，沒有對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元則各畫一個處理框。第37頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三第四步列出并分配所有操作和條件列出所有操作和條件（包括分支條件和循環(huán)結(jié)束條件），并把它們分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置。操作：（1）停止；（2）打開兩個輸入文件；（3）建立輸出文件。（4）從輸入文件中各讀一條記錄。（5）生成一條新記錄。（6）將新記錄寫入輸出文件。（7）關(guān)閉全部文件。條件：I（1）文件結(jié)束。第38頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三把操作和條件分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置（5）生成一條新記錄。（6）將新記錄寫入輸出文件。（7）關(guān)閉全部文件。條件：I（1）文件結(jié)束。操作：（1）停止；（2）打開兩個輸入文件；（3）建立輸出文件。（4）從輸入文件中各讀一條記錄。第39頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三第五步用偽碼表示程序（1）順序結(jié)構(gòu)AseqBCDAend其中‘seq’和‘end’是關(guān)鍵字Jackson方法中使用的偽碼與Jackson圖是完全對應(yīng)的。針對三種基本程序結(jié)構(gòu)，有相對應(yīng)的Jackson偽碼。第40頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三（2）選擇結(jié)構(gòu)Aselectcondition1BAorcondition2CAorcondition3DAend其中‘select’、‘or’和‘end’是關(guān)鍵字，cond1、cond2和cond3分別是執(zhí)行B、C或D的條件第41頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三（3）重復(fù)結(jié)構(gòu)Aiteruntil（或while）conditionBAend其中‘iter’、‘until’、‘while’和‘end’是關(guān)鍵字，cond是條件第42頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三用Jackson偽碼描述的程序：產(chǎn)生新文件seq打開兩個輸入文件從輸入文件中各讀一條記錄分析考生記錄iteruntil文件結(jié)束處理考生記錄seq產(chǎn)生準(zhǔn)考證號產(chǎn)生姓名產(chǎn)生通訊地址產(chǎn)生考分生成一條新記錄將新記錄寫入輸出文件從輸入文件中各讀一條記錄處理考生記錄end關(guān)閉全部文件停止產(chǎn)生新文件end第43頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三McCabe方法根據(jù)程序控制流的復(fù)雜程度定量度量程序的復(fù)雜程度，這樣度量出的結(jié)果稱為程序的環(huán)形復(fù)雜度。1.流圖為了突出表示程序的控制流，人們通常使用流圖(也稱為程序圖)。所謂流圖實(shí)質(zhì)上是“退化了的”程序流程圖，它僅僅描繪程序的控制流程，完全不表現(xiàn)對數(shù)據(jù)的具體操作以及分支或循環(huán)的具體條件。在流圖中用圓表示結(jié)點(diǎn)，一個圓代表一條或多條語句。程序流程圖中的一個順序的處理框序列和一個菱形判定框，可以映射成流圖中的一個結(jié)點(diǎn)。6.5.1McCabe方法6.5程序復(fù)雜程度的定量度量第44頁，共47頁，2023年，2月20日，星期三流圖中的箭頭線稱為邊，它和程序流程圖中的箭頭線類似，代表控制流。在流圖中一條邊必須終