軟件工程中的結構化程序設計

軟件工程中的結構化程序設計軟件工程的基本思想是面對復雜的問題，讓軟件的開發(fā)按照工程的概念、原理、技術和方法模式來實施，有計劃地按照要求分階段實現(xiàn)。針對大型項目開發(fā)，為了保證軟件產(chǎn)品質(zhì)最揭鍬附I發(fā)嫦ffiffifiWH設計、程孑設浪前，必勿洗確定軟(?？傮w結構。軟件總體結構設計的方法主要有結構化設計、而向數(shù)據(jù)結構的設計和面向?qū)ο蟮脑O計，其中結構化設計方法是應用最廣泛的一種，它是建立良好程序結構的方法，提出了衡量模塊質(zhì)量的標準是“高內(nèi)聚、低耦合”。另外結構化設計(structureddesign,SD)方法是一種面向過程的設計方法或面向數(shù)據(jù)流的設計方法，它可以與結構化分析方法、結構化程序設計(structuredprogramming)方法前后呼應，形成了統(tǒng)一、完整的系列化方法。結構化設計方法以需求分析階段獲得的數(shù)據(jù)流圖為基礎，通過一系列映射，把數(shù)據(jù)流圖變換為軟件結構圖。結構化程序設計通常使用自上往下的設計模型，開發(fā)員將整個程序結構映射到單個小部分。己定義的函數(shù)或相似函數(shù)的集合在單個模塊或字模塊中編碼，這意味著，代碼能夠更有效的載入存儲器，模塊能在其它程序中再利用。模塊單獨測試之后，與其它模塊整合起來形成整個程序組織。程序流程遵循簡單的層次化模型，采用“for”、“while”等循環(huán)結構。幾乎任何語言都能使用結構化程序設計技術來避免非結構化語言的通常陷阱。非結構化程序設計必須依賴于開發(fā)人員避免結構問題，從而導致程序組織較差。大多數(shù)現(xiàn)代過程式語言都鼓勵結構化程序設計。結構化設計主要有兩種圖形工具：結構圖和層次圖。結構圖和層次圖基木上是大同小異，都是用來描述軟件結構的圖形工具，圖中設有很多方框，一個方框就代表一個模塊，框內(nèi)注明模塊的名字或主要功能；方框之間的箭頭（或直線）用來表示模塊的調(diào)用關系。二者描述重點不一樣。結構圖結構圖主要描述軟件結構中模塊之間的調(diào)用關系和信息傳遞問題。基木成分有模塊、調(diào)用和數(shù)據(jù)。在通常情況下會在結構圖中用箭頭注釋一下表示模塊在調(diào)用過程中信息的來回傳遞?？梢愿鶕?jù)箭頭的尾部形狀標明某種信息，認定一種形狀作為一種信息符號，自己只要按箭頭形狀就可以區(qū)分傳遞的信息是數(shù)據(jù)還是控制信息了。比如：尾部是空心圓就表示傳遞的是數(shù)據(jù)，實心圓就表示傳遞的是控制信息。結構圖不僅僅只是一些基本符號，其實還有不少附加符號，用來表示模塊的選擇調(diào)用或循環(huán)調(diào)用的。層次圖層次圖主要描述軟件系統(tǒng)的層次結構以及各個功能的隸屬關系，特別適合于自頂向下設計使用。在層次圖里除頂層之外，每個方框里都加編號，記錄它所在的層次及在該層次的位置。一般最上層的模塊含有退出、輸入、處理、輸出、查詢和系統(tǒng)維護模塊。根據(jù)系統(tǒng)的具體要求，下層再將功能進一步細化。層次圖和結構圖對于模塊調(diào)用次序方而要求的并不嚴格。在畫模塊方而，很多人習慣按調(diào)用次序從左到右的方法畫模塊，其實又沒有規(guī)定一定要這樣，出于其他方而的考慮（例如為了減少交叉線），完全可以不按這種次序畫，還有就是在層次圖和結構圖中并不指明什么時候調(diào)用下層模塊。一般情況下上層模塊中除了調(diào)用下層模塊的語句之外還有其他語句，到底是先執(zhí)行調(diào)用下層模塊的語句還是先執(zhí)行其他語句，絲毫不在圖中指明。事實上，層次圖和結構圖往往只表明一個模塊用來調(diào)用哪些模塊，對于一些模塊內(nèi)不含其他成分的根本就不作表示。數(shù)據(jù)流程圖轉換為初始軟件結構圖后，按照高內(nèi)聚低耦合、模塊化、信息隱藏的原則，應該對初始軟件結構圖進行優(yōu)化?？紤]設計優(yōu)化問題時應該記住，“一個不能工作的’最佳設計'的價值是值得懷疑的”。軟件設計人員應該致力于開發(fā)能夠滿足所有功能和性能要求，導出不同的軟件結構，對它們進行評價和比較，力求得到“最佳”的效果，這種優(yōu)化真正的優(yōu)點，就是能夠把軟件結構設計和詳細設計很好地分開。通常，用下述方法對初始化軟件結構進行優(yōu)化是合理的：在不考慮時間因素的前提下開發(fā)并精化軟件結構。在得到初始的功能結構圖之后，如果發(fā)現(xiàn)有幾個模塊有相似之處，可消除重復功能，改善軟件結構；模塊功能的完善化。一個完整的功能模塊，不僅應能完成指定的功能，而且還應當能夠告訴使用者完成任務的狀態(tài)，以及不能完成的原因；模塊的作用范圍應在控制范圍之內(nèi)。模塊的控制范圍包括它木身及其所有的從屬模塊；模塊的作用范圍是指模塊內(nèi)一個判定的作用范圍，凡是受這個判定影響的所有模塊都屬于這個判定的作用范圍；盡可能減少高扇出結構。模塊的扇出過大，將使得系統(tǒng)的模塊結構圖的寬度變大，寬度越大結構圖越復朵。模塊的扇出過小也不好，這樣將使得系統(tǒng)的功能結構圖的深度大大增加，不但增加了模塊接口的復雜度，而且增加了調(diào)用和返回的時間開銷，降低系統(tǒng)的工作效率。比較適當?shù)哪K扇出數(shù)目為25個，最多不要超過9個；模塊的大小要適中。限制模塊的大小是減少復雜性的手段之一，因而要求把模塊的大小限制在一定的范圍之內(nèi)o模塊的大小一般用模塊的源代碼數(shù)量來衡量，通常在設計過程中，將模塊的源代碼數(shù)量限制在50~100行左右，即一頁紙的范圍內(nèi)，這樣閱讀比較方便；設計功能可預測的