軟件工程課件

第6章詳細(xì)設(shè)計(jì)一.軟件設(shè)計(jì)任務(wù)二.人機(jī)界面設(shè)計(jì)三.過(guò)程設(shè)計(jì)四.過(guò)程設(shè)計(jì)的工具五.設(shè)計(jì)中需要處理的其他問(wèn)題六.面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法七.程序復(fù)雜程度的定量度量分析模型設(shè)計(jì)模型設(shè)計(jì)文檔回答Howtodo?可以分為總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)1.總體設(shè)計(jì)（概要設(shè)計(jì)）（1）方案設(shè)計(jì)確定最佳方案；（2）體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)定義軟件所包含的部件及其之間的關(guān)系；（3）數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)將分析階段創(chuàng)建的信息模型轉(zhuǎn)變成實(shí)現(xiàn)軟件所需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；（4）接口設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軟件內(nèi)部各模塊之間、軟件與協(xié)作系統(tǒng)之間以及軟件與人之間的通信方式。2.詳細(xì)設(shè)計(jì)（1）過(guò)程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)軟件體系結(jié)構(gòu)中所包含的每個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)算法。（2）人機(jī)界面設(shè)計(jì)一.軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)PSPEC過(guò)程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)象描述CFDDFDE-RDDCSPEC

接口設(shè)計(jì)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)3.分析與設(shè)計(jì)的關(guān)系（1）范圍描述設(shè)計(jì)工作的整體范圍，其大部分內(nèi)容來(lái)自軟件需求說(shuō)明書(shū)。（2）體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明從需求模型導(dǎo)出的軟件體系結(jié)構(gòu)，包括模塊的層次結(jié)構(gòu)。（3）數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)描述數(shù)據(jù)對(duì)象和形成的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、外部文件和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等；（4）接口設(shè)計(jì)描述人機(jī)界面以及人機(jī)界面的設(shè)計(jì)規(guī)則，外部數(shù)據(jù)、系統(tǒng)或設(shè)備接口，內(nèi)部接口及其設(shè)計(jì)規(guī)則。（5）模塊的過(guò)程設(shè)計(jì)描述每個(gè)模塊的處理說(shuō)明、設(shè)計(jì)語(yǔ)言描述、調(diào)用其他模塊和內(nèi)部設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)等。（6）其他包括測(cè)試的考慮，確保設(shè)計(jì)滿足所有需求，設(shè)計(jì)約束和一些特殊注解等內(nèi)容。軟件設(shè)計(jì)文檔—軟件設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)人機(jī)界面設(shè)計(jì)是接口設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的組成部分。對(duì)于交互式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，人機(jī)界面設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及過(guò)程設(shè)計(jì)一樣重要。1.指導(dǎo)規(guī)則

T.Mandel在《用戶界面設(shè)計(jì)要素》中，提出了3條指導(dǎo)規(guī)則：讓用戶駕馭軟件，不是軟件駕馭用戶減少用戶的記憶保持界面的一致性二.人機(jī)界面設(shè)計(jì)2.應(yīng)該考慮的設(shè)計(jì)問(wèn)題（1）

系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間指從用戶完成某個(gè)控制動(dòng)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(dòng)作)之間的這段時(shí)間。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有兩個(gè)重要屬性，分別是長(zhǎng)度和易變性。系統(tǒng)響應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)度應(yīng)該適當(dāng)，而且應(yīng)該盡量穩(wěn)定。（2）

用戶幫助設(shè)施常見(jiàn)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(kāi)始就設(shè)計(jì)在軟件里面，通常它對(duì)用戶工作內(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(gè)請(qǐng)求幫助。顯然，這可以縮短用戶獲得幫助的時(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，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(cè)。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。(3)出錯(cuò)信息處理一般說(shuō)來(lái)，交互式系統(tǒng)給出的出錯(cuò)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(yǔ)描述問(wèn)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(jiàn)。③信息應(yīng)該指出錯(cuò)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(wèn)題，并在確實(shí)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)解決。④信息應(yīng)該伴隨著聽(tīng)覺(jué)上或視覺(jué)上的提示，例如，在顯示信息時(shí)同時(shí)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(cuò)的顏色顯示。⑤信息不能帶有指責(zé)色彩，也就是說(shuō)，不能責(zé)怪用戶。(4)命令交互命令行現(xiàn)在仍然是許多高級(jí)用戶偏愛(ài)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(guò)鍵盤(pán)命令序列調(diào)用軟件功能。在提供命令交互方式時(shí)，必須考慮下列設(shè)計(jì)問(wèn)題：是否每個(gè)菜單選項(xiàng)都有對(duì)應(yīng)的命令?采用何種命令形式?有3種選擇：控制序列(例如Ctrl+P)，功能鍵和鍵入命令。學(xué)習(xí)和記憶命令的難度有多大?忘記了命令怎么辦?用戶是否可以定制或縮寫(xiě)命令?在理想的情況下，所有應(yīng)用軟件都有一致的命令使用方法。用戶界面設(shè)計(jì)是一個(gè)迭代的過(guò)程，也就是說(shuō)，通常先創(chuàng)建設(shè)計(jì)模型，再用原型實(shí)現(xiàn)這個(gè)設(shè)計(jì)模型，并由用戶試用和評(píng)估，然后根據(jù)用戶意見(jiàn)進(jìn)行修改，直至滿意為止。在創(chuàng)建了用戶界面的設(shè)計(jì)模型之后，可以運(yùn)用下述評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(shuō)明書(shū)的長(zhǎng)度和復(fù)雜程度，預(yù)示了用戶學(xué)習(xí)使用該系統(tǒng)所需要的工作量。(2)命令或動(dòng)作的數(shù)量、命令的平均參數(shù)個(gè)數(shù)或動(dòng)作中單個(gè)操作的個(gè)數(shù)，預(yù)示了系統(tǒng)的交互時(shí)間和總體效率。(3)設(shè)計(jì)模型中包含的動(dòng)作、命令和系統(tǒng)狀態(tài)的數(shù)量，預(yù)示了用戶學(xué)習(xí)使用該系統(tǒng)時(shí)需要記憶的內(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)示了界面的復(fù)雜程度及用戶接受該界面的程度。3.人機(jī)界面設(shè)計(jì)過(guò)程（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)整體控制，因此，這類指南是全局性的，忽略它們將承擔(dān)較大風(fēng)險(xiǎn)。主要的一般交互指南為：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(dòng)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(duì)話、移動(dòng)和思考的效率。允許用戶犯錯(cuò)誤。按功能對(duì)動(dòng)作分類，并據(jù)此設(shè)計(jì)屏幕布局。提供對(duì)用戶工作內(nèi)容敏感的幫助設(shè)施。用簡(jiǎn)單動(dòng)詞或動(dòng)詞短語(yǔ)作為命令名。4.人機(jī)界面設(shè)計(jì)指南（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。用便于用戶迅速吸取信息的方式來(lái)顯示數(shù)據(jù)。使用一致的標(biāo)記、標(biāo)準(zhǔn)的縮寫(xiě)和可預(yù)知的顏色。允許用戶保持可視化的語(yǔ)境。產(chǎn)生有意義的出錯(cuò)信息。使用大小寫(xiě)、縮進(jìn)和文本分組以幫助理解。使用窗口分隔不同類型的信息。使用“模擬”方式顯示信息。高效率地使用顯示屏。4.人機(jī)界面設(shè)計(jì)指南（3）

數(shù)據(jù)輸入指南盡量減少用戶的輸入動(dòng)作。保持信息顯示和數(shù)據(jù)輸入之間的一致性。允許用戶自定義輸入。交互應(yīng)該是靈活的，可調(diào)整成用戶喜歡的輸入方式。使在當(dāng)前動(dòng)作語(yǔ)境中不適用的命令不起作用。讓用戶控制交互流。對(duì)所有輸入動(dòng)作都提供幫助。消除冗余的輸入。4.人機(jī)界面設(shè)計(jì)指南1.過(guò)程設(shè)計(jì)的目的與任務(wù)目的確定模塊采用的算法和塊內(nèi)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用某種選定的表達(dá)工具給出清晰的描述。

任務(wù)：編寫(xiě)軟件的“過(guò)程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)”

為每個(gè)模塊確定采用的算法

(模塊的詳細(xì)過(guò)程性描述)確定每一模塊使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

確定模塊接口的細(xì)節(jié)

(包括對(duì)系統(tǒng)外部的接口和用戶界面，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部其他模塊的接口，以及關(guān)于模塊輸入數(shù)據(jù)、輸出數(shù)據(jù)及局部數(shù)據(jù)的全部細(xì)節(jié)）三.過(guò)程設(shè)計(jì)2.過(guò)程設(shè)計(jì)的原則與方法清晰第一的設(shè)計(jì)風(fēng)格結(jié)構(gòu)化的控制結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的經(jīng)典定義為：“如果一個(gè)程序的代碼塊僅僅通過(guò)順序、選擇和循環(huán)這3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?！苯Y(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)技術(shù)是一種實(shí)現(xiàn)在邏輯上正確描述每個(gè)模塊的功能，并且使設(shè)計(jì)出的處理過(guò)程盡可能簡(jiǎn)明易懂的關(guān)鍵技術(shù)，是過(guò)程設(shè)計(jì)的邏輯基礎(chǔ)。逐步細(xì)化的實(shí)現(xiàn)方法三.過(guò)程設(shè)計(jì)例：在一組數(shù)中找出其中的最大數(shù)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)3種基本的控制結(jié)構(gòu)

DO-UNTIL和DO-CASE控制結(jié)構(gòu)的流程圖分別是：1.程序流程圖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(guò)程設(shè)計(jì)的方法，然而它也是用得最混亂的一種方法。圖6.3（見(jiàn)書(shū)115頁(yè)）中列出了程序流程圖中使用的各種符號(hào)。程序流程圖的主要優(yōu)點(diǎn)：對(duì)控制流程的描繪很直觀，便于初學(xué)者掌握。程序流程圖的主要缺點(diǎn)如下：(1)程序流程圖本質(zhì)上不是逐步求精的好工具，它誘使程序員過(guò)早地考慮程序的控制流程，而不去考慮程序的全局結(jié)構(gòu)。(2)程序流程圖中用箭頭代表控制流，因此程序員不受任何約束，可以完全不顧結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的精神，隨意轉(zhuǎn)移控制。(3)程序流程圖不易表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。四.過(guò)程設(shè)計(jì)的工具N-S圖有下述特點(diǎn)：(1)功能域(即，一個(gè)特定控制結(jié)構(gòu)的作用域)明確，可以從盒圖上一眼就看出來(lái)。(2)不可能任意轉(zhuǎn)移控制。(3)很容易確定局部和全程數(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)。2.盒圖(N-S圖)PAD是問(wèn)題分析圖(problemanalysisdiagram)的英文縮寫(xiě)，它用二維樹(shù)形結(jié)構(gòu)的圖來(lái)表示程序的控制流，將這種圖翻譯成程序代碼比較容易。PAD圖的主要優(yōu)點(diǎn)如下：(1)使用表示結(jié)構(gòu)化控制結(jié)構(gòu)的PAD符號(hào)所設(shè)計(jì)出來(lái)的程序必然是結(jié)構(gòu)化程序。(2)PAD圖所描繪的程序結(jié)構(gòu)十分清晰。(3)用PAD圖表現(xiàn)程序邏輯，易讀、易懂、易記。(4)可用軟件工具自動(dòng)將PAD圖轉(zhuǎn)換成高級(jí)語(yǔ)言源程序，有利于提高軟件可靠性和軟件生產(chǎn)率。(5)即可用于表示程序邏輯，也可用于描繪數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(6)PAD圖的符號(hào)支持自頂向下、逐步求精方法的使用。3.PAD圖使用PAD圖提供的定義功能來(lái)逐步求精的例子判定表能夠清晰地表示復(fù)雜的條件組合與應(yīng)做的動(dòng)作之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。4.判定表例：某公司為推銷人員制定了獎(jiǎng)勵(lì)辦法，把獎(jiǎng)金與推銷金額及預(yù)收貨款的數(shù)額掛鉤。凡每周推銷金額不超過(guò)10000元，按預(yù)收貨款是否超過(guò)50%，分別獎(jiǎng)勵(lì)推銷額的6%或4%；若推銷金額超過(guò)10000元，則按預(yù)收貨款是否超過(guò)50%分別獎(jiǎng)勵(lì)推銷額的8%或5%。對(duì)于月薪低于1000元的推銷員，分別另發(fā)鼓勵(lì)獎(jiǎng)300、200和500、300元。試用判定表描述上述問(wèn)題。例：假設(shè)某航空公司規(guī)定，乘客可以免費(fèi)托運(yùn)重量不超過(guò)30kg的行李。當(dāng)行李重量超過(guò)30kg時(shí)，對(duì)頭等艙的國(guó)內(nèi)乘客超重部分每公斤收費(fèi)4元，對(duì)其他艙的國(guó)內(nèi)乘客超重部分每公斤收費(fèi)6元，對(duì)外國(guó)乘客超重部分每公斤收費(fèi)比國(guó)內(nèi)乘客多一倍，對(duì)殘疾乘客超重部分每公斤收費(fèi)比正常乘客少一半。用判定表表示與上述每種條件組合相對(duì)應(yīng)的計(jì)算行李費(fèi)的算法。（P.118）5.判定樹(shù)判定樹(shù)是判定表的圖形表示，也能清晰地表示復(fù)雜的條件組合與應(yīng)做的動(dòng)作之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。判定樹(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于，它的形式簡(jiǎn)單到不需任何說(shuō)明，一眼就可以看出其含義，因此易于掌握和使用。用判定樹(shù)表示計(jì)算行李費(fèi)的算法過(guò)程設(shè)計(jì)語(yǔ)言（PDL）也稱為偽代碼，它是用正文形式表示數(shù)據(jù)和處理過(guò)程的設(shè)計(jì)工具。PDL具有嚴(yán)格的關(guān)鍵字外部語(yǔ)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(yǔ)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(shuō)來(lái)，PDL是一種“混雜”語(yǔ)言，它使用一種語(yǔ)言(通常是某種自然語(yǔ)言)的詞匯，同時(shí)卻使用另一種語(yǔ)言(某種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言)的語(yǔ)法。6.過(guò)程設(shè)計(jì)語(yǔ)言協(xié)同設(shè)計(jì)誰(shuí)最合適設(shè)計(jì)系統(tǒng)的某一方面？如何使組內(nèi)成員相互了解別人的設(shè)計(jì)？如何協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)組件使整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)一？并發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)并發(fā)處理是一種允許兩個(gè)活動(dòng)同時(shí)發(fā)生而不互相干擾的方法。它的最大問(wèn)題是：怎樣確保同時(shí)執(zhí)行的組件間對(duì)共享數(shù)據(jù)的一致性五.設(shè)計(jì)中需要處理的其他問(wèn)題例如，假設(shè)有一個(gè)棧X，組件1和組件2均使用X的元素。每個(gè)組件先檢查X是否為空，如果非空就執(zhí)行出棧操作。則當(dāng)下列事件順序執(zhí)行時(shí)，便會(huì)發(fā)生矛盾：1、組件1查詢X是否為空。2、組件1被告知X不為空。3、組件2查詢X是否為空。4、組件2被告知X不為空。5、組件1執(zhí)行出棧，刪除最后一個(gè)元素。6、組件2想執(zhí)行出棧，但X已為空，系統(tǒng)進(jìn)入非法狀態(tài)。在上述實(shí)例中使用互斥原則，可對(duì)事件作以下修改：1、組件1詢問(wèn)棧X是否為空。2、組件1被告知棧X不為空。3、組件2詢問(wèn)棧X是否為空。4、組件2被告知棧X不為空。5、組件1執(zhí)行出棧，刪去最后一個(gè)元素，并鎖住棧X。6、組件2想執(zhí)行出棧，但被告知X已上鎖。7、另一個(gè)組件加了一個(gè)元素到棧X中。8、組件2被告知X已開(kāi)鎖（由于外部進(jìn)程或者因?yàn)榻M件2再次嘗試）9、組件2執(zhí)行出棧。一般地說(shuō)，如果兩個(gè)操作可能影響同一個(gè)共享對(duì)象的狀態(tài)，它們就應(yīng)該執(zhí)行互斥機(jī)制。一類側(cè)重從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面去分析和表達(dá)軟件需求，進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)的方法。該方法從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)入手，分析信息結(jié)構(gòu)，并用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖來(lái)表示，再在此基礎(chǔ)上進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，進(jìn)而導(dǎo)出軟件的結(jié)構(gòu)。

Jackson方法實(shí)體動(dòng)作實(shí)體結(jié)構(gòu)初始建模系統(tǒng)功能系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)六.面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法雖然程序中實(shí)際使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)種類繁多，但是它們的數(shù)據(jù)元素彼此間的邏輯關(guān)系卻只有順序、選擇和重復(fù)3類，因此，邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也只有這3類。Jackson表示法包括圖形描述（Jackson圖）和文本描述（Jackson偽代碼）兩種表示方法。1.Jackson表示法(1)Jackson圖①順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)由一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)元素組成，每個(gè)元素按確定次序出現(xiàn)一次。例如A由B、C、D3個(gè)元素順序組成(2)Jackson偽代碼①順序結(jié)構(gòu)

A seq B C D A end其中‘seq’、‘end’是關(guān)鍵字。(1)Jackson圖②選擇結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)包含兩個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)元素，每次使用這個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)按一定條件從這些數(shù)據(jù)元素中選擇一個(gè)。③重復(fù)結(jié)構(gòu)重復(fù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，根據(jù)使用時(shí)的條件由一個(gè)數(shù)據(jù)元素出現(xiàn)零次或多次構(gòu)成。(2)Jackson偽代碼

②選擇結(jié)構(gòu) Aselectcond1 B Aor cond2 C Aor cond3 D Aend③重復(fù)結(jié)構(gòu) Aiteruntil(或while)cond B Aend其中‘select’、‘or’、‘iter’、‘until’、‘while’、‘end’是關(guān)鍵字，cond是條件。Jackson圖的缺點(diǎn)是，用這種圖形工具表示選擇或重復(fù)結(jié)構(gòu)時(shí)，選擇條件或循環(huán)結(jié)束條件不能直接在圖上表示出來(lái)，影響了圖的表達(dá)能力，也不易直接把圖翻譯成程序，此外，框間連線為斜線，不易在行式打印機(jī)上輸出。（3）改進(jìn)的Jackson圖改進(jìn)的Jackson圖Jackson結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法基本上由下述5個(gè)步驟組成：(1)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圖描繪這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(2)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。所謂有對(duì)應(yīng)關(guān)系是指有直接的因果關(guān)系，在程序中可以同時(shí)處理的數(shù)據(jù)單元(對(duì)于重復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)單元必須重復(fù)的次序和次數(shù)都相同才可能有對(duì)應(yīng)關(guān)系)。2.Jackson方法的設(shè)計(jì)步驟(3)用下述3條規(guī)則從描繪數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的Jackson圖導(dǎo)出描繪程序結(jié)構(gòu)的Jackson圖：第一，為每對(duì)有對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元，按照它們?cè)跀?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖中的層次在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次畫(huà)一個(gè)處理框；第二，為輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中剩余的每個(gè)數(shù)據(jù)單元畫(huà)一個(gè)對(duì)應(yīng)的處理框；第三，為輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中剩余的每個(gè)數(shù)據(jù)單元畫(huà)一個(gè)對(duì)應(yīng)的處理框。(4)列出所有操作和條件(包括分支條件和循環(huán)結(jié)束條件)，并且把它們分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置。(5)用偽碼表示程序。［例］一個(gè)正文文件由若干個(gè)記錄組成，每個(gè)記錄是一個(gè)字符串。要求統(tǒng)計(jì)每個(gè)記錄中空格字符的個(gè)數(shù)，以及文件中空格字符的總個(gè)數(shù)。要求的輸出數(shù)據(jù)格式是，每復(fù)制一行輸入字符串之后，另起一行印出這個(gè)字符串中的空格數(shù)，最后印出文件中空格的總個(gè)數(shù)。用Jackson圖描繪的輸入輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：統(tǒng)計(jì)空格程序結(jié)構(gòu)的Jackson圖把操作和條件分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置［例2］信用卡購(gòu)物季報(bào)程序。某商店為了開(kāi)展“信用卡購(gòu)物”業(yè)務(wù)，建立了兩種帳冊(cè)：顧客總帳和付款帳。付款帳記錄每一顧客在本季度內(nèi)每次付款的日期和金額，由顧客帳號(hào)、日期和付款額組成；顧客總帳登記顧客在扣除本季度購(gòu)物款后的余額，由顧客帳號(hào)和余額組成。余額為正值表示顧客有積余，為負(fù)值表示積欠。每季度末，要根據(jù)“顧客總帳”和“付款帳”產(chǎn)生一份會(huì)計(jì)報(bào)表，報(bào)表包含帳號(hào)、日期、付款額、舊余額和新余額。試用Jackson方法開(kāi)發(fā)此程序。Jackson方法和SD方法Jackson方法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

映射

程序結(jié)構(gòu)

程序的過(guò)程性表示

(Jackson圖)

(Jackson圖)

(Jackson偽代碼)

程序分析

程序設(shè)計(jì)

SD方法

問(wèn)題結(jié)構(gòu)

映射

軟件結(jié)構(gòu)

各模塊的過(guò)程描述

(DFD圖)

(SC圖)

(PDL等工具)

概要設(shè)計(jì)

過(guò)程設(shè)計(jì)

定量度量程序復(fù)雜程度的價(jià)值在于：把程序的復(fù)雜程度乘以適當(dāng)常數(shù)即可估算出軟件中錯(cuò)誤的數(shù)量以及軟件開(kāi)發(fā)需要用的工作量。定量度量的結(jié)果可以用來(lái)比較兩個(gè)不同的設(shè)計(jì)或兩個(gè)不同算法的優(yōu)劣；程序的定量的復(fù)雜程度可以作為模塊規(guī)模的精確限度。七.程序復(fù)雜程度的定量度量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(duì)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)，程序流程圖中的一個(gè)順序的處理框序列或一個(gè)菱形判定框，可以映射成流圖中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)。流圖中的箭頭線稱為邊，代表控制流。在流圖中一條邊必須終止于一個(gè)結(jié)點(diǎn)，即使這個(gè)結(jié)點(diǎn)并不代表任何語(yǔ)句(實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)空語(yǔ)句)。由邊和結(jié)點(diǎn)圍成的面積稱為區(qū)域，當(dāng)計(jì)算區(qū)域數(shù)時(shí)應(yīng)該包括圖外部未被圍起來(lái)的那個(gè)區(qū)域。1.McCabe方法由PDL翻譯成的流圖7b:當(dāng)過(guò)程設(shè)計(jì)中包含復(fù)合條件時(shí)，應(yīng)該把復(fù)合條件分解為若干個(gè)簡(jiǎn)單條件，每個(gè)簡(jiǎn)單條件對(duì)應(yīng)流圖中一個(gè)結(jié)點(diǎn)。(2)計(jì)算環(huán)形復(fù)雜度的方法①環(huán)形復(fù)雜度等于流圖中的區(qū)域數(shù)。②流圖G的環(huán)形復(fù)雜度V(G)=E-N+2,其中，E是流圖中邊的條數(shù)，N是結(jié)點(diǎn)數(shù)。③流圖G的環(huán)形復(fù)雜度V(G)=P+1，其中，P是流圖中判定結(jié)點(diǎn)的數(shù)目。在源代碼中，IF語(yǔ)句、WHILE循環(huán)或FOR循環(huán)都相當(dāng)于1個(gè)判斷，而CASE語(yǔ)句或其他多分支語(yǔ)句相當(dāng)?shù)呐袛鄶?shù)等于可能的分支數(shù)減1。3.環(huán)形復(fù)雜度的用途程序的環(huán)形復(fù)雜度取決于程序控制流的復(fù)雜程度，也即是取決于程序結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。當(dāng)程序內(nèi)分支數(shù)或循環(huán)個(gè)數(shù)增加時(shí)，環(huán)形復(fù)雜度也隨之增加，因此它是對(duì)測(cè)試難度的一種定量度量，也能對(duì)軟件最終的可靠性給出某種預(yù)測(cè)。McCabe研究大量程序后發(fā)現(xiàn)，環(huán)形復(fù)雜度高的程序往往是最困難、最容易出問(wèn)題的程序。實(shí)踐表明，模塊規(guī)模以V(G)≤10為宜，也就是說(shuō)，V(G)=10是模塊規(guī)模的一個(gè)更科學(xué)更精確的上限。Halstead方法根據(jù)程序中運(yùn)算符和操作數(shù)的總數(shù)來(lái)度量程序的復(fù)雜程度。令N1為程序中運(yùn)算符出現(xiàn)的總次數(shù)，N2為操作數(shù)出現(xiàn)的總次數(shù)，程序長(zhǎng)度N定義為：N=N1+N2若詳細(xì)設(shè)計(jì)結(jié)果中使用的不同運(yùn)算符(包括關(guān)鍵字)的個(gè)數(shù)為n1，不同操作數(shù)(變量和常數(shù))的個(gè)數(shù)為n2，則Halstead方法預(yù)測(cè)程序長(zhǎng)度為：H=n1log2n1+n2log2n2實(shí)踐表明，預(yù)測(cè)的長(zhǎng)度H比較接近實(shí)際長(zhǎng)度N。2.Halstead方法Halstead還給出了預(yù)測(cè)程序中包含錯(cuò)誤的個(gè)數(shù)的公式如下：E=Nlog2(n1+n2)/3000有人曾對(duì)從300條到12000條語(yǔ)句范圍內(nèi)的程序核實(shí)了上述公式，發(fā)現(xiàn)預(yù)測(cè)的錯(cuò)誤數(shù)與實(shí)際錯(cuò)誤數(shù)相比誤差在8%之內(nèi)。詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的關(guān)鍵任務(wù)是確定怎樣具體地實(shí)現(xiàn)用戶需要的軟件系統(tǒng)。除了應(yīng)該保證軟件的可靠性之外，使將來(lái)編寫(xiě)出的程序可讀性好、容易理解、容易測(cè)試、容易修改和維護(hù)，是詳細(xì)設(shè)計(jì)階段最重要的目標(biāo)。結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的基本保證，是進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)的邏輯基礎(chǔ)。人機(jī)界面設(shè)計(jì)是接口設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的組成部分。人機(jī)界面的質(zhì)量直接影響用戶對(duì)軟件產(chǎn)品的接受程度。在設(shè)計(jì)人機(jī)界面的過(guò)程中，必須充分重視并認(rèn)真處理好系統(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等4個(gè)設(shè)計(jì)問(wèn)題。6.6小結(jié)過(guò)程設(shè)計(jì)應(yīng)該在數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和接口設(shè)計(jì)完成之后進(jìn)行，它的任務(wù)是設(shè)計(jì)解題的詳細(xì)步驟(即算法)