軟件工程 第06章 詳細(xì)設(shè)計(jì)

第五章詳細(xì)設(shè)計(jì)

詳細(xì)設(shè)計(jì)階段目標(biāo)：確定應(yīng)該怎樣具體實(shí)現(xiàn)所要求的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出程序的“藍(lán)圖”，即設(shè)計(jì)出模塊的處理過程（在編碼階段將描述轉(zhuǎn)換成程序）關(guān)鍵技術(shù)：結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)技術(shù).§1結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)技術(shù)1965年，E.W.Dijkstra提出“取消GOTO語句”1966年，Bohm和Jacopini證明了只用三種基本結(jié)構(gòu)“順序”、“選擇”和“循環(huán)”就能實(shí)現(xiàn)任何單入口單出口的程序，為結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)1968年Dijkstra再次建議“取消GOTO語句”1972年IBM公司Mills提出，程序應(yīng)該只有一個(gè)入口和一個(gè)出口，補(bǔ)充了結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的規(guī)則.§1結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)技術(shù)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)技術(shù)：是一種設(shè)計(jì)程序的技術(shù)，它采用自頂向下逐步求精的設(shè)計(jì)方法和單入口和單出口的控制結(jié)構(gòu)（取消GOTO語句）逐步求精的方法：對(duì)程序抽象→分解.結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：

①可以提高軟件開發(fā)工程的成功率和生產(chǎn)率②開發(fā)出程序有清晰的層次結(jié)構(gòu)，容易閱讀和理解③程序靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)執(zhí)行結(jié)構(gòu)保持一致，易保持正確，出錯(cuò)易診斷和糾正④程序易測試⑤易重用(Reuse)⑥利于程序的正確性證明.1、用戶界面具備的特性2、用戶特性分析3、用戶界面任務(wù)分配4、界面設(shè)計(jì)的基本類型5、數(shù)據(jù)輸入界面6、數(shù)據(jù)顯示界面§2用戶界面設(shè)計(jì).1．可使用性（1）使用的簡單性（2）用戶界面中所用術(shù)語的標(biāo)準(zhǔn)化和一致性（3）快速的系統(tǒng)響應(yīng)和低的系統(tǒng)成本（4）用戶界面的容錯(cuò)能力：錯(cuò)誤診斷、修正錯(cuò)誤及出錯(cuò)保護(hù)（5）擁有HELP功能2．靈活性（1）考慮到用戶的特點(diǎn)、能力、知識(shí)水平，應(yīng)當(dāng)使用戶界面能滿足不同用戶的要求。（2）用戶可以根據(jù)需要制定和修改界面方式（3）系統(tǒng)能夠按照用戶的希望和需要，提供不同詳細(xì)程度的系統(tǒng)響應(yīng)信息，包括反饋信息、提示信息、幫助信息、出錯(cuò)信息等。一、用戶界面具備的特性.（1）外行型：從未使用過計(jì)算機(jī)（2）初學(xué)型對(duì)計(jì)算機(jī)有一些經(jīng)驗(yàn)，但對(duì)新系統(tǒng)不熟悉的用戶（3）熟練型對(duì)一個(gè)系統(tǒng)有相當(dāng)多的經(jīng)驗(yàn)，能夠熟練操作的用戶。（4）專家型了解系統(tǒng)內(nèi)部的構(gòu)造，專家型要求為他們提供能夠修改和擴(kuò)充系統(tǒng)能力的復(fù)雜界面。

用戶的類型不是一成不變的。

用戶類型—4種二、用戶特性分析.

用戶使用的頻度用戶需要自由選用界面的情況用戶對(duì)計(jì)算機(jī)的熟練程度用戶知識(shí)用戶思維能力用戶特性度量.（1）檢查數(shù)據(jù)流圖，標(biāo)出哪些是單獨(dú)由計(jì)算機(jī)完成的任務(wù)，哪些是單獨(dú)由人完成的任務(wù)，哪些是由兩者共同完成的任務(wù)。（2）對(duì)于共同完成的任務(wù)，將任務(wù)的每一個(gè)動(dòng)作分配給人或計(jì)算機(jī)。（3）計(jì)算機(jī)與人的協(xié)同動(dòng)作，需要再進(jìn)一步細(xì)化以確定人和計(jì)算機(jī)如何交互。三、用戶界面任務(wù)分配.四、界面設(shè)計(jì)的基本類型

菜單、圖標(biāo)(象)、對(duì)話、窗口、按鈕等1．菜單由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置好的，顯示于屏幕上的一組或幾組可供用戶選用的命令（1）按照顯示的形象或樣式分類1）正文菜單---系統(tǒng)命令或者其簡寫形式簡單正文菜單的設(shè)置與選取方式①首字符匹配方式②序號(hào)匹配方式③亮條匹配方式

.例1：通用設(shè)備信息管理系統(tǒng)0—退出1—數(shù)據(jù)編輯2—設(shè)備檢索3—設(shè)備統(tǒng)計(jì)4—報(bào)表打印5—系統(tǒng)維護(hù)請(qǐng)輸入選擇的功能號(hào)[0—5]：.2）圖標(biāo)菜單簡稱圖標(biāo)或圖符如：windows環(huán)境.（2）按照屏幕位置和操作風(fēng)格分類1）固定位置菜單（如：TurbopascalTC）FileEditRunCompileOptionsDebugBreak/Watch

F1—HelpF5—ZoomF6—SwitchF7—TraceF8—StepF9—MakeF10—Menuwatch.2）浮動(dòng)位置菜單3）下拉式菜單4）嵌入式菜單如超文本，超級(jí)鏈接------------------------------------.3．圖象用戶的界面，加入豐富多彩的畫面，形象地為用戶提供有用的信息而達(dá)到可視化的目的。主要處理有：圖象的隱蔽和再現(xiàn)、屏幕滾動(dòng)和圖案顯示，包括動(dòng)畫。（1）圖象的隱蔽和再現(xiàn)菜單顯示時(shí)，將要被遮蓋的區(qū)域中原先的圖象隱蔽起來。（2）屏幕滾動(dòng)物理屏幕僅能容納用戶需要顯示內(nèi)容中的一部分，上卷、下卷（3）圖案顯示將設(shè)計(jì)好的圖象以圖象的方式存放在一個(gè)文件中，必要時(shí)再將其裝入到內(nèi)存并顯示。.4．對(duì)話也稱對(duì)話框三種對(duì)話形式（1）必須回答式（2）無須回答式（3）警告式

文件名：

確認(rèn)取消

Areyousuretodelete?OKCancel.5．窗口窗口指屏幕上一個(gè)矩形區(qū)域，視圖區(qū)，用戶可以通過窗口顯示、觀察虛擬屏幕，顯示器為物理屏幕。屏幕上有多個(gè)窗口，只有一個(gè)活動(dòng)窗口。窗口上配置部件。（1）菜單區(qū)（2）圖標(biāo)區(qū)（3）標(biāo)題區(qū)（4）移動(dòng)區(qū)（5）大小區(qū)（6）用戶工作區(qū)（7）橫向滾動(dòng)區(qū)（8）縱向滾動(dòng)區(qū)（9）退出區(qū)..五、數(shù)據(jù)輸入界面1．?dāng)?shù)據(jù)輸入的規(guī)則目標(biāo)簡化用戶的工作，盡可能減少輸入的差錯(cuò)，可以通過以下方式減少用戶的輸入的工作量：對(duì)共同的輸入內(nèi)容設(shè)置默認(rèn)值；使用代碼或縮寫自動(dòng)填入已輸過的內(nèi)容或重復(fù)的內(nèi)容；如果輸入的內(nèi)容是一個(gè)有限的備選集，可以采用列表選擇或指點(diǎn)方式。.數(shù)據(jù)輸入對(duì)話設(shè)計(jì)的一般規(guī)則（1）確認(rèn)輸入:只有當(dāng)用戶按下輸入確認(rèn)鍵時(shí),才確認(rèn)輸入；（2）交互動(dòng)作：使用TAB鍵或回車鍵控制表項(xiàng)間移動(dòng)（3）明確取消：輸入數(shù)據(jù)不要立即丟棄（4）確認(rèn)刪除（5）提供反饋：將用戶先前輸入內(nèi)容仍保留在屏幕上（6）允許編輯（7）提供復(fù)原（Undo）（8）自動(dòng)格式化：用戶可以采用格式輸入（9）提示輸入范圍.2．輸入表格設(shè)計(jì)每種信息一個(gè)表項(xiàng)，并帶有一個(gè)標(biāo)題，提示輸入信息內(nèi)容及位置，用移位鍵或功能鍵控制光標(biāo)，在各個(gè)表項(xiàng)上輸入數(shù)據(jù)。日期：姓名：書號(hào)單價(jià)數(shù)量金額合計(jì)操作提示..規(guī)則：（1）數(shù)據(jù)驗(yàn)證要檢查是否所有必需的項(xiàng)目都已填充，類型檢查，數(shù)據(jù)值范圍檢查。三種結(jié)果：致命錯(cuò)誤、警告、建議。驗(yàn)證信息一般顯示在屏幕的某一固定位置，該位置是為出錯(cuò)控制特意保留的。（2）屏幕設(shè)計(jì)通常把屏幕劃分為數(shù)據(jù)輸入、命令與出錯(cuò)處理三個(gè)區(qū)域。（3）信息提示通知用戶出錯(cuò)類型，出錯(cuò)信息不應(yīng)只是顯示語法錯(cuò)或者無效域等，而應(yīng)當(dāng)報(bào)告錯(cuò)誤出在何處，是什么錯(cuò)誤，為什么錯(cuò)了，以及要修改錯(cuò)誤要采取什么措施，提示信息根據(jù)使用對(duì)象用相應(yīng)術(shù)語。.六、數(shù)據(jù)顯示界面1．?dāng)?shù)據(jù)顯示的規(guī)則（1）安排顯示的規(guī)則以一種邏輯方式把數(shù)據(jù)分組，根據(jù)使用頻率、操作順序或功能來分組，取決于用戶需要。（2）屏幕布局時(shí)考慮的規(guī)則1）少用代碼和縮寫，易于用戶理解2）若安排若干個(gè)顯示畫面，最好建立一個(gè)統(tǒng)一的格式。3）提供明了的標(biāo)題、欄題以及其他提示信息4）遵循用戶的習(xí)慣5）采用顏色、字符大小、下劃線或不同的字體等方式來強(qiáng)化重要數(shù)據(jù)，注意體現(xiàn)美觀。.2．字符數(shù)據(jù)的顯示正文、表格（1）純正文的顯示英文正文中應(yīng)避免連續(xù)使用大寫字母，左邊頂格，右邊可參差不齊。（2）列表和表格欄題應(yīng)安排在數(shù)據(jù)列之上，數(shù)據(jù)域應(yīng)左邊對(duì)齊，實(shí)數(shù)按小數(shù)點(diǎn)對(duì)齊，整數(shù)右邊對(duì)齊***************161．6812323．121(3）控制顯示用戶應(yīng)擁有一種獲得不同顯示畫面的靈活手段；出現(xiàn)上下滾動(dòng)、換屏控制顯示時(shí)，前一次顯示的部分內(nèi)容應(yīng)顯示在新顯示畫面的頂部或底部，以使用戶感到連貫。.3．圖形顯示選擇圖形類型和布局設(shè)計(jì)（1）常用二維圖形.（2）三維圖形三維直方圖、三維餅圖.§3.工具1、程序流程圖(ProgramFlowChart)5種基本控制結(jié)構(gòu)為：.(1)順序結(jié)構(gòu)(sequentialstructure)(2)選擇結(jié)構(gòu)(selectivestructure)ABPBAFT(3)先判定型循環(huán)結(jié)構(gòu)(while-loopstructure)(4)后判定型循環(huán)結(jié)構(gòu)(until-loopstructure)TPSFFSTP(5)多情況選擇(casestructure)TA1FP=1TA2FP=2…TAnFP=n§3.工具.§3.工具

任何復(fù)雜的程序流程圖都應(yīng)由以上五種基本結(jié)構(gòu)組合而成。

缺點(diǎn)：本質(zhì)上不具備逐步求精的特點(diǎn)，對(duì)于提高大型系統(tǒng)的可理解性作用甚微；不易表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；隨意轉(zhuǎn)移控制。

趨勢：停止使用

優(yōu)點(diǎn)：容易掌握，且歷史“悠久”，使用廣泛。

ISO認(rèn)可的規(guī)定符號(hào)：P.115圖6.3.SequentialABPFTABSelectivePFTBDo-WhilePSWhileDo-UntilPSUntilCaseP12nA1A2AnCallsubroutineA§3.工具2、盒圖(BoxDiagram):Nassi&Shneiderman1973年提出，又稱為N-SCharts。Chapin1974年作擴(kuò)充，故也稱為Chapincharts..x4TFDo-Untilx5ighfkx1TFbDo-Untilx6aj§3.工具例：a;{b;

ifx1

then{f;

ifx4

then{I}dountilx5

else{g;h}}

else{callk}}dountilx6j;

.x21cDo-Whilex323dek:Casex21:dowhilex3c2:d3:eEndcase

.§3.工具特點(diǎn)：①?zèng)]有箭頭，不允許隨意轉(zhuǎn)移控制；②每個(gè)矩形框(Case中條件取值例外)都是一個(gè)功能域(即一個(gè)特定結(jié)構(gòu)的作用域)，結(jié)構(gòu)表示明確；③局部及全程數(shù)據(jù)的作用域易見；④易表現(xiàn)嵌套關(guān)系(embeddedstructure)以及模塊的層次結(jié)構(gòu)。.AB順序WhilePSUntilPS循環(huán)PABTHENELSE選擇P=A1A2分支An12n…語句標(biāo)號(hào)def定義§3.工具3、PAD(ProblemAnalysisDiagram):日立公司，1973.x4TFDo-Untilx5ighfkx1TFbDo-Untilx6aj§3.工具例：N-S圖與PAD的轉(zhuǎn)換開始結(jié)束aj

Until

x5i

Until

x6bx1kfx4gh.defkx2de123

While

x3c§3.工具x21cDo-Whilex323dek:.§3.工具特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)清晰，層次分明，易讀；②支持逐步求精的設(shè)計(jì)思想；③容易將PAD自動(dòng)轉(zhuǎn)換為高級(jí)語言源程序。.§3.工具例：P.117航空行李托運(yùn)費(fèi)的算法按規(guī)定：重量不超過30公斤的行李可免費(fèi)托運(yùn)。重量超過30公斤時(shí)，對(duì)超運(yùn)部分，頭等艙國內(nèi)乘客收4元/公斤；其它艙位國內(nèi)乘客收6元/公斤；外國乘客收費(fèi)為國內(nèi)乘客的2倍；殘疾乘客的收費(fèi)為正常乘客的1/2。

4、判定表&判定樹(DecisionTable&Tree)表示復(fù)雜的條件(input)組合與應(yīng)做動(dòng)作(output)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

.RulesRulenumbersConditionrowsActionrows§3.工具.行李費(fèi)算法行李重量W>30行李重量W30免費(fèi)國內(nèi)乘客外國乘客頭等艙其他艙殘疾乘客正常乘客(W-30)2(W-30)4殘疾乘客正常乘客(W-30)3(W-30)6頭等艙其他艙殘疾乘客正常乘客(W-30)4(W-30)8殘疾乘客正常乘客(W-30)6(W-30)12用判定樹表示計(jì)算行李費(fèi)的算法§3.工具.PROCEDUREspell_checkISBEGIN

SplitdocumentintosinglewordsLookupwordsindictionaryDisplaywordswhicharenotindictionaryCreateanewdictionaryENDspell_checkExternalstatementsInternalstatements§3.工具5、PDL(ProgramDesignLanguage)：

又稱偽代碼(Pseudocode).例：.§3.工具應(yīng)具備以下特點(diǎn)：①有固定的關(guān)鍵詞外部語法；

③有數(shù)據(jù)說明，例如：

TYPEnumberISSTRINGLENGTH(12)

TYPE

table

IS

INSTANCEOF

symbol_table④有子程序定義與調(diào)用機(jī)制，例如：

PROCEDURE<子程序名><屬性：內(nèi)部\外部，編程語言等等>INTERFACE<參數(shù)表：I\O等等>

pseudocodelines

END調(diào)用時(shí)可用：PERFORM<子程序名>USING<參數(shù)表>②內(nèi)部語法用自然語言描述；抽象類型.優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)由PDL到源代碼的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。缺點(diǎn)：不夠直觀?！?.工具6、文件夾：記錄模塊開發(fā)過程的文檔。建議各組建立自己的文件夾。.項(xiàng)目名稱：模塊名稱：開發(fā)人員：完成日期：模塊簡述：§3.工具.§4.面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法與SD的由DFD導(dǎo)出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同，JSD是以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(datastructure)為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)每個(gè)模塊的處理過程。1、Jackson圖(JacksonDiagram):注意：H中的方框表示模塊，而JD中的方框代表幾個(gè)語句構(gòu)成的簡單操作；H表現(xiàn)調(diào)用關(guān)系，而JD表現(xiàn)組成關(guān)系。BCA=A=SCBA=BAB*ABCAABoCoAo.ABCDABoCoDoABo—oAB*S(i)I(i)S(i)(1)加上判斷條件(2)斜線改直線改進(jìn)的Jackson圖§4.面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法.§4.面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法2、Jackson方法：第一為每對(duì)有對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元，在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次上畫一個(gè)處理框第二為輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中剩余的數(shù)據(jù)單元在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次分別畫上對(duì)應(yīng)的處理框第三為輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中剩余的數(shù)據(jù)單元在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次分別畫上對(duì)應(yīng)的處理框?qū)?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)的次序和重復(fù)的次數(shù)相同才可能有對(duì)應(yīng)的關(guān)系）1.分析輸入/輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并用Jackson圖表示2.找出輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之間的有對(duì)應(yīng)關(guān)系的單元3.用下述三條規(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：4.列出所有操作，并分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置5.用偽碼表示程序.ABCDAseqBCDAendAselectcond1BAorcond2CAorcond3DAendAiteruntil(或while)condBAendABoCoDoS(i)ABoI(i)偽碼表示.

例：(P.123)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)。Youarestudents.Iamateacher.

輸入數(shù)據(jù)Youarestudents.2Iamateacher.35輸出數(shù)據(jù)§4.面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法.第1步：用Jackson圖描述I\O的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)正文文件I字符串*字符*空格O非空格OIS輸入輸出表格表格體串信息*字符串空格數(shù)I輸出空格總數(shù)第2步：在兩個(gè)圖中指出有直接因果關(guān)系(causality)、可以同時(shí)處理的單元（重復(fù)的次序，次數(shù)均相同）§4.面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法.正文文件I字符串*字符*空格O非空格OIS輸入輸出表格表格體串信息*字符串空格數(shù)I輸出空格總數(shù)??經(jīng)過程序處理由正文文件得到輸出表格。每處理輸入中一個(gè)字符串后就得到輸出中一個(gè)串信息，二者重復(fù)次序和次數(shù)均相同。

字符不與多字符組成的字符串對(duì)應(yīng)。單個(gè)空格不能決定空格數(shù)。.正文文件I字符串*字符*空格O非空格OIS輸入輸出表格表格體串信息*字符串空格數(shù)I輸出空格總數(shù)統(tǒng)計(jì)空格處理字符串*I程序體印總數(shù)印字符串印空格數(shù)分析字符*分析字符*I分析字符串處理空格o處理非空格oS注：順序執(zhí)行的處理中不允許混有重復(fù)執(zhí)行或選擇執(zhí)行的處理。第3步：Datastructure

Programstructure把有對(duì)應(yīng)關(guān)系的單元合為一個(gè)處理框，畫在相應(yīng)的層次中（不同層以低層為準(zhǔn)）.第4步：列出所有操作條件，并分配到上幅程序結(jié)構(gòu)圖中統(tǒng)計(jì)空格處理字符串*I(1)程序體印總數(shù)印字符串印空格數(shù)分析字符*I分析字符串處理空格o處理非空格oS23145例:(部分列舉，詳見P.125）⑴打開文件⑵讀入字符串⑶空格總數(shù)totalsum=0⑷關(guān)閉文件⑸停止I⑴文件結(jié)束第5步：用Pseudocode表示程序。（詳見P.125-126）.§5.程序復(fù)雜程度的定量度量

(MeasuringProgramComplexity)1、McCabe’sTheory(ThomasMcCabe,1976)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。

通常使用流圖(也稱為程序圖)流圖