軟件工程教程（微課版）課件 第5章 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

第5章結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)本章概述本章學(xué)習(xí)目標(biāo)主要內(nèi)容軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

1隨著軟件工程的不斷發(fā)展，軟件設(shè)計(jì)作為軟件開發(fā)過程中的重要環(huán)節(jié)，其重要性日益凸顯。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)作為一種經(jīng)典且實(shí)用的設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)將軟件劃分為若干個(gè)相互獨(dú)立、功能單一的模塊，并通過接口將這些模塊有機(jī)地組合在一起。這種方法有助于降低軟件開發(fā)的復(fù)雜度，提高軟件的可讀性和可理解性，同時(shí)也有助于提高軟件開發(fā)的效率和質(zhì)量。因此，掌握結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的方法和技巧對(duì)于軟件工程師來說至關(guān)重要。本章將深入探討結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的核心概念和原理，幫助讀者掌握結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)和方法，為后續(xù)的軟件開發(fā)實(shí)踐奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本章概述2軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

本章學(xué)習(xí)目標(biāo)理解結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)化分析的關(guān)系掌握結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的基本概念和相關(guān)原理掌握度量模塊獨(dú)立性的標(biāo)準(zhǔn)理解典型的啟發(fā)式規(guī)則理解體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程，掌握常見的體系結(jié)構(gòu)分類類型及其應(yīng)用掌握接口設(shè)計(jì)的分類和設(shè)計(jì)原則，理解人機(jī)交互頁面理解文件設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的原理掌握過程設(shè)計(jì)的基本步驟和方法掌握面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法的基本思想和圖形表示3軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

主要內(nèi)容5.1概述

5.2結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的概念和原理5.3度量模塊獨(dú)立性的標(biāo)準(zhǔn)5.4啟發(fā)規(guī)則5.5體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.6接口設(shè)計(jì)5.7數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)5.8過程設(shè)計(jì)5.9面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法5.10本章小結(jié)5.11思考和練習(xí)4軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

5結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)技術(shù)為軟件系統(tǒng)的構(gòu)建提供了一種清晰、有序的方法論，使得軟件的開發(fā)、維護(hù)和擴(kuò)展變得更為高效。其基本要點(diǎn)有如下四點(diǎn)：軟件系統(tǒng)由層次化結(jié)構(gòu)的模塊構(gòu)成；模塊是單入口和單出口的；構(gòu)造和聯(lián)結(jié)模塊的基本準(zhǔn)則是模塊獨(dú)立；用圖來描述軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并且使軟件結(jié)構(gòu)與問題結(jié)構(gòu)盡量一致。軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的整體框架圖概述主要內(nèi)容5.1概述 5.2結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的概念和原理5.3度量模塊獨(dú)立性的標(biāo)準(zhǔn)5.4啟發(fā)規(guī)則5.5體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.6接口設(shè)計(jì)5.7數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)5.8過程設(shè)計(jì)5.9面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法5.10本章小結(jié)5.11思考和練習(xí)6軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

逐步求精是人類解決復(fù)雜問題時(shí)采用的一種基本方法，也是許多軟件工程技術(shù)的基礎(chǔ)。信息隱藏原理指出，在設(shè)計(jì)軟件模塊時(shí)應(yīng)該使得一個(gè)模塊內(nèi)包含的信息(過程和數(shù)據(jù))對(duì)于不需要這些信息的模塊來說是不能訪問的。模塊是由邊界元素限定的相鄰程序元素的序列，并通過特定的標(biāo)識(shí)符進(jìn)行標(biāo)識(shí)。抽象是人類在認(rèn)識(shí)復(fù)雜現(xiàn)象、解決復(fù)雜問題的過程中使用的最強(qiáng)有力的思維工具。010203047結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的概念和原理軟件設(shè)計(jì)是指在軟件開發(fā)過程中，根據(jù)需求分析的結(jié)果和系統(tǒng)規(guī)格說明，對(duì)軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、模塊、接口和算法等關(guān)鍵要素進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃的過程。為了能獲得高質(zhì)量的設(shè)計(jì)結(jié)果，在軟件設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該遵循下面一系列原理或準(zhǔn)則：軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

模塊化抽象逐步求精信息隱藏主要內(nèi)容5.1概述 5.2結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的概念和原理5.3度量模塊獨(dú)立性的標(biāo)準(zhǔn)5.4啟發(fā)規(guī)則5.5體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.6接口設(shè)計(jì)5.7數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)5.8過程設(shè)計(jì)5.9面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法5.10本章小結(jié)5.11思考和練習(xí)8軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

9軟件工程實(shí)用教程（微課版）第四章

結(jié)構(gòu)化分析

度量模塊獨(dú)立性的標(biāo)準(zhǔn)模塊的獨(dú)立程度可以由兩個(gè)定性標(biāo)準(zhǔn)來度量，即內(nèi)聚和耦合。內(nèi)聚衡量一個(gè)模塊內(nèi)部各個(gè)元素彼此結(jié)合的緊密程度；耦合衡量不同模塊彼此間互相依賴(連接)的緊密程度。內(nèi)聚的分類耦合的分類主要內(nèi)容5.1概述 5.2結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的概念和原理5.3度量模塊獨(dú)立性的標(biāo)準(zhǔn)5.4啟發(fā)規(guī)則5.5體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.6接口設(shè)計(jì)5.7數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)5.8過程設(shè)計(jì)5.9面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法5.10本章小結(jié)5.11思考和練習(xí)10軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

11啟發(fā)規(guī)則啟發(fā)式是指在解決問題時(shí)采用的一種常規(guī)方法或者經(jīng)驗(yàn)法則，通常用于快速做出決策或找到解決方案。下面是一些典型的啟發(fā)式規(guī)則：(1)改進(jìn)軟件結(jié)構(gòu)、提高模塊獨(dú)立性；(2)模塊規(guī)模應(yīng)該適中；(3)深度、寬度、扇入和扇出都應(yīng)該適中。深度、寬度、扇入和扇出適中軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

12啟發(fā)規(guī)則(4)模塊的作用域應(yīng)該在控制域之內(nèi)；(5)力爭(zhēng)降低模塊接口的復(fù)雜程度；(6)設(shè)計(jì)單入口、單出口的模塊；(7)模塊功能應(yīng)具備可預(yù)測(cè)性。功能可預(yù)測(cè)軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

主要內(nèi)容5.1概述 5.2結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的概念和原理5.3度量模塊獨(dú)立性的標(biāo)準(zhǔn)5.4啟發(fā)規(guī)則5.5體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.6接口設(shè)計(jì)5.7數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)5.8過程設(shè)計(jì)5.9面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法5.10本章小結(jié)5.11思考和練習(xí)13軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

14體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)典型的數(shù)據(jù)流類型有變換型數(shù)據(jù)流和事務(wù)型數(shù)據(jù)流。由于數(shù)據(jù)流的類型不同，得到的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也會(huì)有所差異。變換型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

典型的數(shù)據(jù)流類型事務(wù)型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖15體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法旨在提供一個(gè)系統(tǒng)化途徑，用于設(shè)計(jì)軟件結(jié)構(gòu)。這種方法定義了一些“映射”規(guī)則，將數(shù)據(jù)流圖變換成軟件結(jié)構(gòu)。基于數(shù)據(jù)流方法的設(shè)計(jì)過程如圖所示?；跀?shù)據(jù)流方法的設(shè)計(jì)過程軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

主要內(nèi)容5.1概述 5.2結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的概念和原理5.3度量模塊獨(dú)立性的標(biāo)準(zhǔn)5.4啟發(fā)規(guī)則5.5體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.6接口設(shè)計(jì)5.7數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)5.8過程設(shè)計(jì)5.9面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法5.10本章小結(jié)5.11思考和練習(xí)16軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

17接口設(shè)計(jì)系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)是由穿過系統(tǒng)邊界的數(shù)據(jù)流定義的。接口設(shè)計(jì)的分類：模塊或軟件構(gòu)件間的接口設(shè)計(jì)軟件與其他軟硬件系統(tǒng)之間的接口設(shè)計(jì)軟件與人（用戶）之間的交互設(shè)計(jì)軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

18人機(jī)交互界面在設(shè)計(jì)階段，必須根據(jù)需求精心構(gòu)建用戶界面的交互細(xì)節(jié)，包括人機(jī)交互所必須的實(shí)際顯示和輸入。設(shè)計(jì)原則如下：一致性減少操作步驟避免“啞播放”提供Undo功能減輕用戶的記憶負(fù)擔(dān)提高學(xué)習(xí)效率軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

主要內(nèi)容5.1概述 5.2結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的概念和原理5.3度量模塊獨(dú)立性的標(biāo)準(zhǔn)5.4啟發(fā)規(guī)則5.5體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.6接口設(shè)計(jì)5.7數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)5.8過程設(shè)計(jì)5.9面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法5.10本章小結(jié)5.11思考和練習(xí)19軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

20數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)文件設(shè)計(jì)的主要工作是根據(jù)使用需求、數(shù)據(jù)處理方式、存儲(chǔ)的信息量、數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)特性以及可用的設(shè)備條件等因素，來確定文件類型，選擇文件媒體，確定文件組織方法，設(shè)計(jì)文件記錄格式，并估算文件的容量。以下情形適合選擇文件存儲(chǔ)：數(shù)據(jù)量較大的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)量大，信息松散的數(shù)據(jù)非關(guān)系層次化數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)的存取速度要求極高的情況臨時(shí)存放的數(shù)據(jù)軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

主要內(nèi)容5.1概述 5.2結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的概念和原理5.3度量模塊獨(dú)立性的標(biāo)準(zhǔn)5.4啟發(fā)規(guī)則5.5體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.6接口設(shè)計(jì)5.7數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)5.8過程設(shè)計(jì)5.9面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法5.10本章小結(jié)5.11思考和練習(xí)21軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

22過程設(shè)計(jì)在完成概要設(shè)計(jì)的任務(wù)后，就進(jìn)入詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，也就是過程設(shè)計(jì)階段。過程描述工具作為表達(dá)過程規(guī)格說明的重要載體，可細(xì)分為以下三類：圖形工具表格工具語言工具軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

23過程設(shè)計(jì)如果一個(gè)程序的代碼塊僅通過順序、選擇和循環(huán)這三種基本控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，并且每個(gè)代碼塊只有一個(gè)入口和一個(gè)出口，則稱這個(gè)程序是結(jié)構(gòu)化的。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的主要原則如下：使用語言中的順序、選擇和重復(fù)等有限的基本控制結(jié)構(gòu)表示程序邏輯選用的控制結(jié)構(gòu)只準(zhǔn)許有一個(gè)入口和一個(gè)出口程序語句組成易于識(shí)別的塊(Block)復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)該用基本控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合嵌套來實(shí)現(xiàn)當(dāng)語言中缺少某些控制結(jié)構(gòu)時(shí)，可以使用一段等價(jià)的程序段進(jìn)行模擬嚴(yán)格控制GOTO語句在程序設(shè)計(jì)過程中，盡量采用自頂向下、逐步細(xì)化的原則軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言與偽代碼24程序流程圖，也稱為程序框圖，是軟件開發(fā)者最熟悉的算法表達(dá)工具，也是歷史最悠久、使用最廣泛的描述過程設(shè)計(jì)的方法。程序流程圖的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)如圖所示。程序流程圖的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

過程設(shè)計(jì)25程序流程圖的基本控制結(jié)構(gòu)主要包括五種類型，如圖所示：程序流程圖的基本控制結(jié)構(gòu)軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

過程設(shè)計(jì)26盒圖（N-S圖），考慮到需要一種能夠嚴(yán)格遵守結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的圖形工具，Nassi和Shneiderman提出了一種符合結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)原則的圖形描述工具，稱為盒圖(box-diagram)，亦稱為N-S圖。N-S圖的基本控制結(jié)構(gòu)如圖所示。N-S圖的基本控制結(jié)構(gòu)軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

過程設(shè)計(jì)27PAD圖，由程序流程圖演化來的，用二維樹狀結(jié)構(gòu)圖來表示程序的控制流，這種圖形結(jié)構(gòu)能夠較為容易地轉(zhuǎn)換為程序代碼。N-S圖的基本控制結(jié)構(gòu)如圖所示。PAD圖的基本控制結(jié)構(gòu)軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

過程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容5.1概述 5.2結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的概念和原理5.3度量模塊獨(dú)立性的標(biāo)準(zhǔn)5.4啟發(fā)規(guī)則5.5體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.6接口設(shè)計(jì)5.7數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)5.8過程設(shè)計(jì)5.9面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法5.10本章小結(jié)5.11思考和練習(xí)28軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

29面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法Jackson方法是一種面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的軟件設(shè)計(jì)方法，一般通過以下五個(gè)步驟來完成：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結(jié)構(gòu)圖來表示這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。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(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元。按一定的規(guī)則由輸入、輸出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)導(dǎo)出程序結(jié)構(gòu)。列出基本操作與條件，并把它們分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置。用偽碼寫出程序。軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

Jackson方法30面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法Jackson圖作為一種可視化的工具，有助于我們深入理解和分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。以下是Jackson圖的幾種主要結(jié)構(gòu)：軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

Jackson圖順序結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)重復(fù)結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容5.1概述 5.2結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的概念和原理5.3度量模塊獨(dú)立性的標(biāo)準(zhǔn)5.4啟發(fā)規(guī)則5.5體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.6接口設(shè)計(jì)5.7數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)5.8過程設(shè)計(jì)5.9面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法5.10本章小結(jié)5.11思考和練習(xí)31軟件工程實(shí)用教程（微課版）第一章

軟件工程概述

軟件工程實(shí)用教程（微課版）第五章

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)

本章小節(jié)本章節(jié)深入探討了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的框架內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法，為軟件工程的實(shí)踐者提供了清晰的設(shè)計(jì)思路和實(shí)現(xiàn)方法。首先，介紹了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)化分析之間的緊密聯(lián)系。接著，介紹了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的概念和原理。在度量模塊獨(dú)立性的標(biāo)準(zhǔn)方面，詳細(xì)闡述了耦合度和內(nèi)聚性的概念及其重要性。此外，還介紹了啟發(fā)規(guī)則在軟件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。在體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分，討論了常見的體系結(jié)構(gòu)的分類類型及其設(shè)計(jì)方法。接口設(shè)計(jì)是軟件設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，強(qiáng)調(diào)了接口設(shè)計(jì)的原則和方法。數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)是軟件設(shè)計(jì)中不可或缺的一部分，討論了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇和數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)等關(guān)鍵內(nèi)容。過程設(shè)計(jì)則關(guān)注于算法的選擇和流程圖的繪制等方面。最后，介紹了面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法—Jackson方法。這種方法強(qiáng)調(diào)以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為中心來設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，通過優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組織和操作來提高軟件的性能