軟件工程與項(xiàng)目管理(第2版) 課件 第6章　軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)

6.1詳細(xì)設(shè)計(jì)的任務(wù)

6.2詳細(xì)設(shè)計(jì)的原則

6.3詳細(xì)設(shè)計(jì)的方法

6.4詳細(xì)設(shè)計(jì)可采用的工具

6.5詳細(xì)設(shè)計(jì)工具的選擇

6.6接口設(shè)計(jì)

6.7詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書6.1詳細(xì)設(shè)計(jì)的任務(wù)詳細(xì)設(shè)計(jì)首先要對系統(tǒng)的模塊做概要性的說明，設(shè)計(jì)詳細(xì)的算法、每個(gè)模塊之間的關(guān)系以及如何實(shí)現(xiàn)算法等。詳細(xì)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)有以下幾點(diǎn)：(1)模塊的算法設(shè)計(jì)。確定每個(gè)模塊采用的算法，選擇適當(dāng)?shù)墓ぞ呙枋鏊惴?，包括公式、邊界和特殊條件，甚至包括參考資料、引用的出處等。(2)確定每個(gè)模塊的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫的物理結(jié)構(gòu)。(3)確定模塊接口的具體細(xì)節(jié)，包括對系統(tǒng)外部的接口和用戶界面，對系統(tǒng)內(nèi)部其他模塊的接口，以及模塊輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)及局部數(shù)據(jù)的全部細(xì)節(jié)。(4)為每個(gè)模塊設(shè)計(jì)一組測試用例，以便在編碼階段對模塊代碼進(jìn)行預(yù)定的測試。模塊的測試用例是軟件測試計(jì)劃的重要組成部分，通常包括輸入數(shù)據(jù)、預(yù)期結(jié)果等內(nèi)容。(5)編寫詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書，參加復(fù)審。6.2詳細(xì)設(shè)計(jì)的原則為了能夠使模塊的邏輯描述清晰準(zhǔn)確，在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段應(yīng)遵循下列原則：(1)將保證程序的清晰度放在首位。由于詳細(xì)設(shè)計(jì)的文檔很重要，因此模塊的邏輯描述要清晰易讀、正確可靠。(2)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)采用逐步細(xì)化的實(shí)現(xiàn)方法，自頂向下逐步細(xì)化。(3)選擇適當(dāng)?shù)谋磉_(dá)工具。6.3詳細(xì)設(shè)計(jì)的方法詳細(xì)設(shè)計(jì)(也叫過程設(shè)計(jì))中采用的典型方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)(SP)方法，最早是由E.W.Dijkstra在20世紀(jì)60年代中期提出的。詳細(xì)設(shè)計(jì)并不是具體地編程序，而是細(xì)化出很容易從中產(chǎn)生程序的圖紙。詳細(xì)設(shè)計(jì)的結(jié)果基本上決定了最終程序的質(zhì)量。為了提高軟件的質(zhì)量，延長軟件的生存期，必須保證軟件具有可測試性和可維護(hù)性。軟件的可測試性、可維護(hù)性與程序的易讀性有很大關(guān)系。詳細(xì)設(shè)計(jì)的目標(biāo)不僅是邏輯上正確地實(shí)現(xiàn)每個(gè)模塊的功能，還應(yīng)使設(shè)計(jì)出的處理過程清晰易讀。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)之一，它指導(dǎo)人們用良好的思想方法開發(fā)易于理解、易于驗(yàn)證的程序。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法有以下幾個(gè)基本要點(diǎn)。1.采用自頂向下、逐步求精的程序設(shè)計(jì)方法在需求分析、總體設(shè)計(jì)中都采用了自頂向下、逐層細(xì)化的方法。在詳細(xì)設(shè)計(jì)中，雖然處于“具體”設(shè)計(jì)階段，但在設(shè)計(jì)某個(gè)模塊內(nèi)部的處理過程時(shí)，仍可以逐步求精，降低處理細(xì)節(jié)的復(fù)雜度。2.使用3種基本控制結(jié)構(gòu)構(gòu)造程序任何程序都可由順序、選擇及循環(huán)3種基本控制結(jié)構(gòu)構(gòu)造。這3種基本結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)是單入口、單出口。它不但能有效地限制使用GOTO語句，還創(chuàng)立了一種新的程序設(shè)計(jì)思想、方法和風(fēng)格，同時(shí)為自頂向下、逐步求精的設(shè)計(jì)方法提供了具體的實(shí)施手段。對一個(gè)模塊處理過程細(xì)化時(shí)，開始是模糊的，可以用下面3種方式對模糊過程進(jìn)行分解：(1)用順序方式對過程分解，確定各部分的執(zhí)行順序； (2)用選擇方式對過程分解，確定某個(gè)部分的執(zhí)行條件；(3)用循環(huán)方式對過程分解，確定某個(gè)部分進(jìn)行循環(huán)的開始和結(jié)束的條件。對處理過程仍然模糊的部分反復(fù)使用以上分解方法，最終可將所有細(xì)節(jié)確定下來。3.主程序員的組織形式主程序員的組織形式是指開發(fā)程序的人員應(yīng)以一個(gè)主程序員(負(fù)責(zé)全部技術(shù)活動)、一個(gè)后備程序員(協(xié)調(diào)、支持主程序員)和一個(gè)程序管理員(負(fù)責(zé)事務(wù)性工作，如收集、記錄數(shù)據(jù)，管理文檔資料等)為核心，再加上一些專家(如通信專家、數(shù)據(jù)庫專家)和其他技術(shù)人員組成。這種組織形式突出了主程序員的領(lǐng)導(dǎo)，設(shè)計(jì)責(zé)任集中在少數(shù)人身上，有利于提高軟件質(zhì)量，并且能有效地提高軟件生產(chǎn)率。這種組織形式最先由IBM公司實(shí)施，隨后其他軟件公司也紛紛采用主程序員制的工作方式。6.4詳細(xì)設(shè)計(jì)可采用的工具1.程序流程圖程序流程圖是最早出現(xiàn)且使用較為廣泛的算法表達(dá)工具之一，它能夠有效地描述問題求解過程中的邏輯結(jié)構(gòu)。程序流程圖中的方框表示一個(gè)處理過程，菱形代表一個(gè)邏輯判斷，箭頭代表控制流。程序流程圖中經(jīng)常使用的基本符號見圖6.1。為使程序流程圖支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，限制在程序流程圖中只能使用下列5種基本控制結(jié)構(gòu)。1)順序型順序型由幾個(gè)連續(xù)的處理步驟依次排列構(gòu)成，如圖6.2所示。2)選擇型選擇型是指由某個(gè)邏輯判斷式的取值決定選擇兩個(gè)處理中的哪一個(gè)，如圖6.3所示。3)多分支型選擇結(jié)構(gòu)多分支型選擇結(jié)構(gòu)列舉出多種處理，根據(jù)判定條件的取值，選擇其一執(zhí)行，如圖6.4所示。4)?WHILE型循環(huán)WHILE型循環(huán)(也稱“當(dāng)型”循環(huán))是先判定型循環(huán)，在循環(huán)控制條件成立時(shí)，重復(fù)執(zhí)行特定的處理，如圖6.5所示。5)?UNTIL型循環(huán)UNTIL型循環(huán)(也稱直到型循環(huán))是后判定型循環(huán)，重復(fù)執(zhí)行某些特定的處理，直到控制條件成立為止，如圖6.6所示。程序流程圖的主要優(yōu)點(diǎn)在于對程序的控制流程描述直觀、清晰，使用靈活，便于閱讀和掌握。但隨著程序設(shè)計(jì)方法的發(fā)展，程序流程圖的許多缺點(diǎn)逐漸暴露出來。程序流程圖的主要缺點(diǎn)如下：(1)程序流程圖中可以隨心所欲地使用流程線，容易造成程序控制結(jié)構(gòu)的混亂，與結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的思想相違背。(2)程序流程圖難以描述逐步求精的過程，容易導(dǎo)致程序員過早地考慮程序的控制流程而忽略程序全局結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。(3)程序流程圖難以表示系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。正是由于程序流程圖存在這些缺點(diǎn)，因此越來越多的軟件設(shè)計(jì)人員放棄了對它的使用，而去選擇其他一些更有利于結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的表達(dá)工具，下面所介紹的N-S圖和PAD圖就是其中的兩種圖形工具。2.?N-S圖N-S圖又稱為盒圖，它是為了保證結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)而由Nassi和Shneiderman共同提出的一種圖形工具。在N-S圖中，所有的程序結(jié)構(gòu)均使用矩形框表示，它可以清晰地表示結(jié)構(gòu)中的嵌套及模塊的層次關(guān)系。由于N-S圖中沒有流程線，不可能隨意轉(zhuǎn)移控制，因而表達(dá)出的程序結(jié)構(gòu)必然符合結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的思想，有利于培養(yǎng)軟件設(shè)計(jì)人員的良好設(shè)計(jì)風(fēng)格。但當(dāng)所描述的程序嵌套層次較多時(shí)，N-S圖的內(nèi)層方框會越畫越小，不僅影響可讀性而且不易修改。N-S圖中，為了表示5種基本控制結(jié)構(gòu)，也規(guī)定了5種圖形構(gòu)件。1)順序型在順序型結(jié)構(gòu)中，先執(zhí)行A，后執(zhí)行B，如圖6.8所示。2)選擇型在選擇型結(jié)構(gòu)中，如果條件成立，則可執(zhí)行T下面A的內(nèi)容，當(dāng)條件不成立時(shí)，則執(zhí)行F下B的內(nèi)容，如圖6.9所示。3)多分支選擇型判斷CASE條件，與值1匹配上，執(zhí)行CASE1部分，與值2匹配上，執(zhí)行CASE2部分，依次類推，如圖6.10所示。4)?WHILE重復(fù)型在WHILE型循環(huán)結(jié)構(gòu)中，先判斷EXP的值，再執(zhí)行S。其中EXP是循環(huán)條件，S是循環(huán)體，如圖6.11所示。5)?UNTIL重復(fù)型在UNTIL型循環(huán)結(jié)構(gòu)中，先執(zhí)行S，后判斷EXP的值，如圖6.12所示。3.?PADPAD是問題分析圖(ProblemAnalysisDiagram)的英文縮寫，是1973年由日本日立公司提出的。PAD是用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想表現(xiàn)程序邏輯結(jié)構(gòu)的圖形工具，現(xiàn)已被ISO認(rèn)可。PAD用二維樹形結(jié)構(gòu)的圖來表示程序的控制流，也設(shè)置了5種基本控制結(jié)構(gòu)的圖示，并允許遞歸使用。(1)順序型。按順序先執(zhí)行A，再執(zhí)行B，如圖6.14所示。(2)選擇型。圖6.15給出了判斷條件為P的選擇型結(jié)構(gòu)。當(dāng)P為真值時(shí)，執(zhí)行上面的S1框中的內(nèi)容；P取假值時(shí)，執(zhí)行下面的S2框中的內(nèi)容。如果這種選擇型結(jié)構(gòu)只有S1框，沒有S2框，則表示該選擇結(jié)構(gòu)中只有THEN后面有可執(zhí)行語句S1，沒有ELSE部分。(3)多分支型選擇結(jié)構(gòu)。如圖6.16所示，多分支選擇型是CASE型結(jié)構(gòu)。當(dāng)判定條件P等于1時(shí)，執(zhí)行A1框的內(nèi)容，P等于2時(shí)，執(zhí)行A2框的內(nèi)容……P等于n時(shí)執(zhí)行An框的內(nèi)容。(4)?WHILE型循環(huán)結(jié)構(gòu)。如圖6.17所示，P是循環(huán)判斷條件，S是循環(huán)體。循環(huán)判斷條件框的右端為雙縱線，表示該矩形域是循環(huán)條件，以區(qū)別于一般的矩形功能域。(5)?UNTIL型循環(huán)結(jié)構(gòu)。如圖6.18所示，P是循環(huán)判斷條件，S是循環(huán)體。循環(huán)判斷條件框的右端為雙縱線，表示該矩形域是循環(huán)條件，以區(qū)別于一般的矩形功能域。隨著程序?qū)哟蔚脑黾?，PAD逐漸向右展開，有時(shí)可能會超過一頁紙。為解決此問題，PAD增加了一種如圖6.19所示的擴(kuò)充形式。當(dāng)模塊A較復(fù)雜時(shí)，可在圖6.19中該模式相應(yīng)位置的矩形框中簡記為“NAMEA”，再在另外一張紙上詳細(xì)描述A的細(xì)節(jié)，格式為def加雙下畫線，意為“定義A”或“對A細(xì)化”。PAD采用了易于使用的樹形結(jié)構(gòu)圖形符號，既利于清晰地表達(dá)程序結(jié)構(gòu)，又利于修改。PAD的主要優(yōu)點(diǎn)如下：(1)使用PAD描述的程序結(jié)構(gòu)層次清晰，邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系直觀、易讀、易記、易修改。使用表示結(jié)構(gòu)化的PAD符號設(shè)計(jì)出來的程序必然是結(jié)構(gòu)化程序。(2)?PAD為多種常用高級語言提供了相應(yīng)的圖形符號，每種控制語句都與一個(gè)專門的圖形符號相對應(yīng)，易于PAD向高級語言源程序轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換可用軟件工具自動完成，從而可省去人工編碼的工作，有利于提高軟件的可靠性和軟件生產(chǎn)率。(3)支持自頂向下、逐步求精的設(shè)計(jì)過程。開始時(shí)設(shè)計(jì)者可以定義一個(gè)抽象的程序，然后隨著設(shè)計(jì)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(jì)。(4)既能夠描述程序的邏輯結(jié)構(gòu)，又能夠描述系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。4.?PDL過程設(shè)計(jì)語言(ProcessDesignLanguage，PDL)是一種用于描述程序算法和定義結(jié)構(gòu)的偽代碼。PDL的構(gòu)成與用于描述加工的結(jié)構(gòu)化語言相似，是一種兼有自然語言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言語法的“混合型”語言。采用自然語言使算法的描述靈活自由、清晰易懂，采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言使控制結(jié)構(gòu)的表達(dá)具有固定的形式且符合結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的思想。PDL與結(jié)構(gòu)化語言的主要區(qū)別在于：由于PDL表達(dá)的算法是編碼的直接依據(jù)，因此其語法結(jié)構(gòu)更加嚴(yán)格并且處理過程更加具體詳細(xì)。PDL的主要特點(diǎn)如下：(1)各種定義語句及控制結(jié)構(gòu)的表達(dá)都具有嚴(yán)格的語法形式，使程序結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)說明等更加清晰。(2)提供了數(shù)據(jù)說明機(jī)制，可用于定義簡單及復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(3)提供了模塊的定義和調(diào)用機(jī)制，方便了程序模塊化的表達(dá)。PDL的主要定義語句及基本控制結(jié)構(gòu)的表達(dá)如下：(1)定義語句。①數(shù)據(jù)定義：DECLARE屬性變量名……屬性包括：整型、實(shí)型、雙精度型、字符型、指針、數(shù)組、結(jié)構(gòu)等類型。②模塊定義：PROCEDURE模塊名(參數(shù))RETURNEND(2)基本控制結(jié)構(gòu)。①順序控制結(jié)構(gòu)。順序結(jié)構(gòu)的語句序列采用自然語言進(jìn)行描述：語句序列S1語句序列S2 ?語句序列Sn ?②選擇結(jié)構(gòu)： ?IF…ELSE結(jié)構(gòu)： IF條件IF條件 語句序列Sl或語句序列S ELSEENDIF語句序列S2 ENDIF ?多分支結(jié)構(gòu)：IF條件1語句序列Sl ELSEIF條件2語句序列S2 ?ELSE語句序列SnENDIF ?CASE結(jié)構(gòu)：CASE表達(dá)式OFCASE取值1語句序列S1CASE取值2語句序列S2ELSE語句序列Sn ?ENDCASE③循環(huán)結(jié)構(gòu)。 ?FOR結(jié)構(gòu)：?FOR循環(huán)變量?=?初值TO終值循環(huán)體S?ENDFOR

?WHILE結(jié)構(gòu)：?WHILE條件循環(huán)體S?ENDWHILE ?UNTIL結(jié)構(gòu)：?REPEAT循環(huán)體S?UNTL條件④輸入/輸出語句。 ?輸入語句：?GET(輸入變量表)?輸出語句：?PUT(輸出變量表)⑤模塊調(diào)用語句。?CALL模塊名(參數(shù))6.5詳細(xì)設(shè)計(jì)工具的選擇為滿足過程描述易于理解、復(fù)審和維護(hù)進(jìn)而過程描述能夠自然地轉(zhuǎn)換成代碼，并保證詳細(xì)設(shè)計(jì)與代碼完全一致的原則，要求設(shè)計(jì)工具具有下述屬性。(1)模塊化：支持模塊化軟件的開發(fā)，并提供描述接口的機(jī)制。(2)簡潔：設(shè)計(jì)描述易學(xué)、易用和易讀。(3)便于編輯：支持后續(xù)設(shè)計(jì)和維護(hù)以及在維護(hù)階段對設(shè)計(jì)進(jìn)行的修改。(4)機(jī)器可讀性：設(shè)計(jì)描述能夠直接輸入，并且很容易被計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具識別。(5)可維護(hù)性：詳細(xì)設(shè)計(jì)應(yīng)能夠支持各種軟件配置項(xiàng)的維護(hù)。(6)自動生成報(bào)告：設(shè)計(jì)者通過分析詳細(xì)設(shè)計(jì)的結(jié)果來改進(jìn)設(shè)計(jì)。通過自動處理器產(chǎn)生有關(guān)的分析報(bào)告，進(jìn)而增強(qiáng)設(shè)計(jì)者在這方面的能力。(7)強(qiáng)制結(jié)構(gòu)化：詳細(xì)設(shè)計(jì)工具能夠強(qiáng)制設(shè)計(jì)者采用結(jié)構(gòu)化構(gòu)件，有助于采用優(yōu)秀的設(shè)計(jì)。(8)數(shù)據(jù)表示：詳細(xì)設(shè)計(jì)具備表示局部數(shù)據(jù)和全局?jǐn)?shù)據(jù)的能力。(9)邏輯驗(yàn)證：軟件測試的最高目標(biāo)是能夠自動檢驗(yàn)設(shè)計(jì)邏輯的正確性，所以設(shè)計(jì)描述應(yīng)易于進(jìn)行邏輯驗(yàn)證，進(jìn)而增強(qiáng)可測試性。(10)編碼能力：可編碼能力是一種設(shè)計(jì)描述，研究代碼自動轉(zhuǎn)換技術(shù)可以提高軟件效率和減少出錯(cuò)率。6.6接口設(shè)計(jì)6.6.1用戶界面設(shè)計(jì)的意義及任務(wù)用戶界面也稱為人機(jī)界面，是用戶與計(jì)算機(jī)或手機(jī)等終端設(shè)備交流的媒介。用戶只能通過顯示屏界面了解并掌控操作運(yùn)行的系統(tǒng)，人機(jī)界面設(shè)計(jì)非常重要。界面設(shè)計(jì)主要包括界面對話設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)輸入界面設(shè)計(jì)、屏幕顯示設(shè)計(jì)、控制界面設(shè)計(jì)等，是計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、視覺藝術(shù)等多門學(xué)科的綜合。用戶界面設(shè)計(jì)的分析設(shè)計(jì)應(yīng)與軟件需求分析同步進(jìn)行。其主要任務(wù)如下：(1)用戶特性分析，主要是建立用戶模型，了解所有用戶的技能和經(jīng)驗(yàn)，針對用戶能力設(shè)計(jì)或更改界面?？蓮膬煞矫娣治觯阂皇怯脩纛愋?，通常分為外行型、初學(xué)型、熟練型、專家型；二是用戶特性度量，與用戶使用模式和用戶群體能力有關(guān)，包括用戶使用頻度、用戶用機(jī)能力、用戶的知識和思維能力等。(2)界面的功能任務(wù)分析。建立任務(wù)模型數(shù)據(jù)流圖(DataFlowDiagram，DFD)，對系統(tǒng)內(nèi)部活動的分解，不僅要進(jìn)行功能分解(用DFD描述)，還要包括與人相關(guān)的活動，每個(gè)加工即一個(gè)功能或任務(wù)。(3)確定用戶界面類型，并根據(jù)其特點(diǎn)借助工具具體進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。6.6.2用戶界面設(shè)計(jì)的主要問題在設(shè)計(jì)用戶界面的過程中，一般經(jīng)常會遇到4個(gè)問題：系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、用戶幫助設(shè)施、出錯(cuò)信息處理和命令交互。但是，許多設(shè)計(jì)者直到設(shè)計(jì)過程后期才開始考慮這些問題，這樣往往導(dǎo)致不必要的反復(fù)、項(xiàng)目延期以及使用戶產(chǎn)生挫折感。最好在設(shè)計(jì)初期就考慮這些問題，這樣易修改，代價(jià)也低。1.系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間一般來說，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間是指從用戶完成某個(gè)控制動作，到軟件給出預(yù)期的響應(yīng)(輸出或做動作)之間的這段時(shí)間。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過長是許多交互式系統(tǒng)用戶常抱怨的問題。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有兩個(gè)重要屬性：長度和易變性。如果系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過長，用戶就會感到緊張和沮喪。但是，當(dāng)用戶的工作速度是由人機(jī)界面決定的時(shí)候，如果系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過短，就會迫使用戶加快操作節(jié)奏，從而可能犯錯(cuò)誤。易變性指系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間相對于平均響應(yīng)時(shí)間的偏差，在許多情況下，這是系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的更重要的屬性。即使系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間較長，響應(yīng)時(shí)間易變性低也有助于用戶建立起穩(wěn)定的工作節(jié)奏。用戶往往比較敏感，他們總是擔(dān)心響應(yīng)時(shí)間的變化暗示系統(tǒng)工作出現(xiàn)異常。2.用戶幫助設(shè)施交互式系統(tǒng)的每個(gè)用戶幾乎都需要幫助，當(dāng)遇到復(fù)雜問題時(shí)甚至需要查看用戶手冊以得到答案。大多數(shù)現(xiàn)代軟件都提供聯(lián)機(jī)幫助設(shè)施，這使得用戶可以不離開用戶界面就解決自己的問題。常見的幫助設(shè)施有兩類：集成的和附加的。集成的幫助設(shè)施從一開始就設(shè)計(jì)在軟件里面，它通常對用戶工作是敏感的，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(gè)，請求幫助。顯然，這可以縮短用戶獲取幫助的時(shí)間，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，大多數(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。事實(shí)表明，集成的幫助設(shè)施優(yōu)于附加的幫助設(shè)施。具體設(shè)計(jì)幫助設(shè)施時(shí)，必須解決以下問題：(1)在用戶與系統(tǒng)交互期間，是否在任何時(shí)間都能獲得關(guān)于系統(tǒng)任何功能的幫助信息。它有兩種選擇：提供部分功能的幫助信息和提供全部功能的幫助信息。(2)用戶怎樣請求幫助，有3種選擇：幫助菜單、特殊功能鍵和Help命令。(3)怎樣顯示幫助信息，有3種選擇：在獨(dú)立的窗口中顯示、指出參考某個(gè)文檔(不理想)和在屏幕固定位置顯示簡短提示。(4)用戶怎樣返回到正常的交互方式，有兩種選擇：屏幕上的返回按鈕和功能鍵。(5)怎樣組織幫助信息，有3種選擇：平面結(jié)構(gòu)(所有信息都通過關(guān)鍵字訪問)、信息的層次結(jié)構(gòu)(用戶可在該結(jié)構(gòu)中查到更詳細(xì)的信息)和超文本結(jié)構(gòu)。3.出錯(cuò)信息處理出錯(cuò)信息和警告信息是出現(xiàn)問題時(shí)交互式系統(tǒng)給出的“壞消息”。出錯(cuò)信息設(shè)計(jì)得不好，將向用戶提供無用的或誤導(dǎo)的信息，反而會增加用戶的挫折感。一般來說，交互式系統(tǒng)給出的出錯(cuò)信息或警告信息應(yīng)該具有以下屬性：(1)信息應(yīng)該以用戶可以理解的術(shù)語描述問題。(2)信息應(yīng)該提供有助于從錯(cuò)誤中恢復(fù)的建設(shè)性意見。(3)信息應(yīng)該指出錯(cuò)誤可能導(dǎo)致哪些負(fù)面后果，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(shí)予以改正。(4)信息應(yīng)該伴隨著聽覺上或視覺上的提示，即在顯示信息時(shí)應(yīng)該同時(shí)發(fā)出警告聲，或者用閃爍方式顯示，或者用明顯表示出錯(cuò)的顏色顯示。(5)信息不能帶有指責(zé)色彩，即不能指責(zé)用戶。當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，有效的出錯(cuò)信息能夠提高交互式系統(tǒng)的質(zhì)量，減少用戶的挫折感。4.命令交互命令行曾是用戶和系統(tǒng)軟件交互的最常用方式，而且也曾廣泛地用于各種應(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，但許多高級用戶仍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，也可通過鍵盤命令序列調(diào)用軟件功能。在提供命令交互方式時(shí)，必須考慮以下設(shè)計(jì)問題：(1)是否每個(gè)菜單選項(xiàng)都有對應(yīng)的命令。(2)采用何種命令形式，共有3種選擇：快捷鍵(如Ctrl?+?P)、功能鍵和鍵入命令。(3)學(xué)習(xí)和記憶命令的難度有多大，忘記了命令怎么辦？(4)用戶是否可以定制或縮寫命令。在越來越多的應(yīng)用軟件中，界面設(shè)計(jì)者都提供了“命令宏機(jī)制”，使用這種機(jī)制用戶可以用自己定義的名字代表一個(gè)常用的命令序列。需要使用這個(gè)命令序列時(shí)，用戶無須依次鍵入每個(gè)命令，只需輸入命令宏的名字就可以順序執(zhí)行它所代表的全部命令。在理想情況下，所有應(yīng)用軟件都有一致的命令使用方法。如果在一個(gè)應(yīng)用軟件中，命令Ctrl?+?D表示復(fù)制一個(gè)圖形對象，而在另一個(gè)應(yīng)用軟件中Ctrl?+?D命令的含義是刪除一個(gè)圖形對象，則用戶會感到困惑，并往往導(dǎo)致錯(cuò)誤。一般情況下，在常用的應(yīng)用軟件中采用了一致的快捷鍵來完成相同的功能，如用Ctrl?+?C表示復(fù)制，用Ctrl?+?V表示粘貼，用Ctrl?+?S表示保存，用Ctrl?+?O表示打開。因此，所設(shè)計(jì)的軟件就不要?jiǎng)e出心裁，另搞一套，這樣會使用戶感到無所適從。6.6.3用戶界面需求分析用戶界面需求分析應(yīng)以用戶為中心。深受用戶歡迎的界面設(shè)計(jì)，應(yīng)在需求分析階段就被重視和開始。用戶界面設(shè)計(jì)主要是為了滿足用戶需求，首先要弄清將要使用這個(gè)界面的用戶類型。用戶界面不同于功能需求分析，其需求具有很大的主觀性。不同的用戶對軟件界面有不同的要求，表達(dá)需求的方式也不盡相同，而且界面要求通常不如業(yè)務(wù)功能需求那樣容易明確。調(diào)查用戶的界面需求，必須先從調(diào)查用戶自身特征開始，將不同特征用戶群體的要求進(jìn)行綜合處理，并有針對性地分析其界面需求。建立用戶界面的原型是一種有效的方法。利用界面原型可以將界面需求調(diào)查的周期盡量縮短，并盡可能滿足用戶的要求。利用可供用戶選擇的界面原型模板等，用戶可以直觀并感性地認(rèn)識到未來系統(tǒng)的界面風(fēng)格、特點(diǎn)結(jié)構(gòu)、操作方式等，從而迅速地判斷軟件系統(tǒng)是否符合感官期望、操作習(xí)慣、工作的需要。需求分析人員利用界面原型，引導(dǎo)用戶修正自己的理想系統(tǒng)，提出新的界面要求。6.6.4用戶界面的特性及設(shè)計(jì)原則1.用戶界面應(yīng)具有的特性用戶界面設(shè)計(jì)的類型，從用戶角度出發(fā)主要有菜單、對話框、窗口、問題描述語言、數(shù)據(jù)表格、圖形與圖標(biāo)等。每一種類型都有不同的特點(diǎn)和性能，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。通常，用戶界面設(shè)計(jì)完成后可借助工具實(shí)現(xiàn)。界面設(shè)計(jì)需要考慮3個(gè)特性。(1)可使用性。它主要包括這幾個(gè)方面：使用簡單，用戶界面中所用術(shù)語的標(biāo)準(zhǔn)化及一致性，具有幫助功能、快速的系統(tǒng)響應(yīng)、低系統(tǒng)成本和較好的容錯(cuò)能力。(2)靈活性。它主要指3個(gè)方面：考慮用戶的特點(diǎn)、能力和知識水平，提供不同的系統(tǒng)響應(yīng)信息，能根據(jù)用戶需求制定和修改界面。(3)界面的復(fù)雜性與可靠性。復(fù)雜性指界面規(guī)模及組織的復(fù)雜程度，應(yīng)該越簡單越好?？煽啃允侵笩o故障使用的時(shí)間間隔。用戶界面應(yīng)該能夠保證用戶正確、可靠地使用系統(tǒng)，以及系統(tǒng)和數(shù)據(jù)的安全。2.用戶界面設(shè)計(jì)的原則通常，用戶界面設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下4項(xiàng)基本原則：(1)界面的合適性。界面的合適性是界面設(shè)計(jì)的首要因素，在實(shí)現(xiàn)界面功能特點(diǎn)的情況下，不要片面追求外觀而導(dǎo)致華而不實(shí)。界面的合適性既提倡外美內(nèi)秀，又強(qiáng)調(diào)恰如其分。(2)簡便易操作。界面設(shè)計(jì)盡量簡潔，便于操作，減少用戶記憶，并能減少用戶發(fā)生錯(cuò)誤的可能性。應(yīng)考慮人腦處理信息的限度，如屏幕劃分的合理性，多種窗口的設(shè)計(jì)方式，可移動、縮放、重疊和分離的設(shè)計(jì)，有序整齊的界面會給用戶帶來方便。(3)便于交互控制。交互常會跨越邊界進(jìn)入信息顯示、數(shù)據(jù)輸入和整體系統(tǒng)控制，應(yīng)提供視覺和聽覺的反饋，在用戶和界面間建立雙向聯(lián)系。對用戶操作做出反應(yīng)及信息提示，幫助處理問題，并允許交互式應(yīng)用進(jìn)行“恢復(fù)”操作。(4)媒體組合恰當(dāng)。文本、圖形、動畫、視頻影像、語音等媒體都有其優(yōu)勢及特定范圍，媒體資源也并非愈多愈好，媒體的選擇應(yīng)注意結(jié)合與互補(bǔ)，恰當(dāng)選用。6.6.5人機(jī)界面設(shè)計(jì)過程用戶界面設(shè)計(jì)是一個(gè)迭代的過程，如圖6.21所示。通常先創(chuàng)建設(shè)計(jì)模型，再用原型實(shí)現(xiàn)這個(gè)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，如此反復(fù)直至最后完成界面設(shè)計(jì)。1.任務(wù)分析與創(chuàng)建設(shè)計(jì)模型在人機(jī)界面設(shè)計(jì)過程中先后涉及4個(gè)模型：設(shè)計(jì)者創(chuàng)建的設(shè)計(jì)模型、用戶模型、終端用戶對系統(tǒng)的假想和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后的系統(tǒng)映像。這4個(gè)模型之間存在較多差異，設(shè)計(jì)界面時(shí)必須充分協(xié)調(diào)，導(dǎo)出一致的界面。建立設(shè)計(jì)模型應(yīng)充分考慮用戶模型中給出的信息，如用戶的年齡、性別、心理情況、所受教育、文化、種族背景、動機(jī)、目的、個(gè)性等；系統(tǒng)映像盡量與系統(tǒng)假想相吻合，還必須準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的語法和語義信息。設(shè)計(jì)模型源于設(shè)計(jì)者對人機(jī)界面設(shè)計(jì)任務(wù)的分析。逐步求精和面向?qū)ο蟮姆治黾夹g(shù)亦適用于人機(jī)界面設(shè)計(jì)的任務(wù)分析。逐步求精技術(shù)可把任務(wù)不斷劃分為子任務(wù)，直至對每個(gè)任務(wù)的要求都十分清楚；而面向?qū)ο蠓治隹勺R別出與應(yīng)用有關(guān)的所有客觀的對象以及與對象關(guān)聯(lián)的動作。一旦每個(gè)任務(wù)或動作定義清楚，界面設(shè)計(jì)即可開始。界面設(shè)計(jì)首先要完成下列工作：(1)確定任務(wù)的目標(biāo)和含義。(2)將每個(gè)目標(biāo)/含義映射為一系列特定動作。(3)說明這些動作將來在界面上執(zhí)行的順序。(4)指明各個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)，即上述各動作序列中每個(gè)動作在界面上執(zhí)行時(shí)界面所呈現(xiàn)的形式。(5)定義控制機(jī)制，即便于用戶修改系統(tǒng)狀態(tài)的一些設(shè)置和操作。(6)說明控制機(jī)制怎樣作用于系統(tǒng)狀態(tài)。(7)指明用戶應(yīng)怎樣根據(jù)界面上反映出的信息解釋系統(tǒng)的狀態(tài)。2.利用工具構(gòu)造原型確定了界面設(shè)計(jì)模型，就可利用原型開發(fā)工具創(chuàng)建原型。這些工具被稱為用戶界面工具箱或用戶界面開發(fā)系統(tǒng)(UIDS)，它們?yōu)楹喕翱?、菜單、設(shè)備交互、出錯(cuò)信息、命令及交互環(huán)境的許多其他元素的創(chuàng)建提供了各種例程或?qū)ο?。這些工具所提供的功能既可以用基于語言的方式來實(shí)現(xiàn)，也可以用基于圖形的方式來實(shí)現(xiàn)。3.用戶試用與評估一旦建立了界面原型，就可交由用戶試用和評估，以確定是否滿足用戶需求。評估可以是非正式的和正式的。當(dāng)然，也可在創(chuàng)建原型前就對用戶界面設(shè)計(jì)的質(zhì)量進(jìn)行初步評估。若能及早發(fā)現(xiàn)和改正潛在問題，就可減少界面設(shè)計(jì)迭代的次數(shù)，從而縮短軟件的開發(fā)時(shí)間。在創(chuàng)建了界面設(shè)計(jì)模型后，可以運(yùn)用下列評估標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)計(jì)進(jìn)行早期復(fù)審：(1)系統(tǒng)及其界面的規(guī)格說明的長度和復(fù)雜程度，預(yù)示用戶學(xué)習(xí)使用該系統(tǒng)所需要的工作量。(2)命令或動作的數(shù)量、命令的平均參數(shù)個(gè)數(shù)或動作中單個(gè)操作的個(gè)數(shù)，預(yù)示系統(tǒng)的交互時(shí)間和總體效率。(3)設(shè)計(jì)模型中給出的動作、命令和系統(tǒng)狀態(tài)的數(shù)量，預(yù)示用戶學(xué)習(xí)使用系統(tǒng)時(shí)需記憶內(nèi)容的多少。(4)界面風(fēng)格、幫助設(shè)施和出錯(cuò)處理協(xié)議，預(yù)示界面的復(fù)雜程度和用戶接受該界面的程度。4.完成界面設(shè)計(jì)完成初步設(shè)計(jì)后就創(chuàng)建第一級原型；用戶試用并評估該原型，直接向設(shè)計(jì)者提出對界面的評價(jià)；設(shè)計(jì)者根據(jù)用戶意見修改設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)下一級原型。上述評估過程不斷進(jìn)行下去，直到用戶感到滿意，完成界面設(shè)計(jì)。6.6.6人機(jī)界面設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)原則用戶界面的設(shè)計(jì)依賴設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)。綜合眾多設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)，可從一般可交互性、信息顯示和數(shù)據(jù)輸入3個(gè)方面描述。1.一般可交互性一般可交互性涉及信息顯示、數(shù)據(jù)輸入和整體系統(tǒng)控制，忽略它將承擔(dān)較大風(fēng)險(xiǎn)。提高交互性的措施如下：(1)保持一致性。對人機(jī)界面的菜單選擇、命令輸入、數(shù)據(jù)顯示和眾多其他功能，使用一致的格式。(2)提供有意義的反饋信息。向用戶提供視覺和聽覺上的反饋，以保證在用戶和界面之間建立雙向通信。(3)在執(zhí)行較大破壞動作之前要求用戶確認(rèn)。(4)允許撤銷絕大多數(shù)操作，如UNDO或REVERSE功能。(5)盡量減少用戶兩次操作間的記憶量。不應(yīng)期望用戶記住一大串?dāng)?shù)字或名字，以便后面的操作中使用。(6)提高對話、移動和思考的效率。應(yīng)盡量減少出鍵的次數(shù)，減少鼠標(biāo)移動的距離，盡量避免用戶出現(xiàn)“這是什么意思？”的狀況。(7)寬容用戶所犯錯(cuò)誤。系統(tǒng)應(yīng)能保護(hù)自己不受致命錯(cuò)誤的破壞。(8)按功能對動作分類，并依此設(shè)計(jì)屏幕布局。(9)提供對工作內(nèi)容的敏感幫助設(shè)施。(10)用簡單的動詞和動詞短語作為命令名。2.信息顯示如果人機(jī)界面顯示的信息是不完整、含糊或難以理解的，則應(yīng)用軟件顯然不能滿足用戶需求。可以用多種不同方式顯示信息：用文字、圖片和聲音；按位置、位移和大?。皇褂妙伾?、分辨率和省略。信息顯示的設(shè)計(jì)指南如下：(1)只顯示與當(dāng)前工作內(nèi)容有關(guān)的信息。(2)用戶在獲得有關(guān)系統(tǒng)的特定功能的信息時(shí)，不必看到與之無關(guān)的數(shù)據(jù)、菜單和圖形。(3)不要用數(shù)