軟件工程詳細設(shè)計

軟件工程詳細設(shè)計6.1結(jié)構(gòu)程序過程來源：取消程序設(shè)計語言中GOTO語句。程序的質(zhì)量與程序中所包含的GOTO語句的數(shù)量成反比。經(jīng)典定義：如果一個程序的代碼塊僅僅通過順序、選擇和循環(huán)這3種基本控制結(jié)構(gòu)進行連接，并且每個代碼塊只有一個入口和一個出口，則稱這個程序是結(jié)構(gòu)化的。結(jié)構(gòu)程序設(shè)計的本質(zhì)：使程序代碼容易閱讀、容易理解；盡可能少用GOTO語句。第2頁,共40頁，2024年2月25日，星期天經(jīng)典的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計

只允許使用順序、IF-THEN-ELSE型分支和DO-WHILE型循環(huán)這3種基本控制結(jié)構(gòu)。第3頁,共40頁，2024年2月25日，星期天擴展的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計

除了上述3種基本控制結(jié)構(gòu)之外，還允許使用DO-CASE型多分支結(jié)構(gòu)和DO-UNTIL型循環(huán)結(jié)構(gòu)。第4頁,共40頁，2024年2月25日，星期天修正的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計在擴展的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計的基礎(chǔ)上，再加上LEAVE(或BREAK)、CONTINUE結(jié)構(gòu)的使用。LEAVE或BREAK結(jié)構(gòu)：用于轉(zhuǎn)移到循環(huán)結(jié)構(gòu)后面的語句，實質(zhì)是受限制的GOTO語句。CONTINUE結(jié)構(gòu)：用于結(jié)束當前循環(huán)的本次循環(huán)體的執(zhí)行，轉(zhuǎn)入當前循環(huán)的下次循環(huán)的判斷或執(zhí)行。第5頁,共40頁，2024年2月25日，星期天6.2人機界面設(shè)計設(shè)計問題設(shè)計過程人機界面設(shè)計指南第6頁,共40頁，2024年2月25日，星期天人機界面設(shè)計問題：系統(tǒng)響應(yīng)時間定義：系統(tǒng)響應(yīng)時間指從用戶完成某個控制動作(例如，按回車鍵或點擊鼠標)，到軟件給出預(yù)期的響應(yīng)(輸出信息或做動作)之間的這段時間。衡量指標：長度易變性：系統(tǒng)響應(yīng)時間相對于平均響應(yīng)時間的偏差。第7頁,共40頁，2024年2月25日，星期天人機界面設(shè)計問題：用戶幫助設(shè)施分類集成的幫助設(shè)施附加的幫助設(shè)施：查詢能力有限的聯(lián)機用戶手冊。設(shè)計問題：交互過程中功能的獲?。禾峁┎糠止δ艿膸椭畔⒑吞峁┤抗δ艿膸椭畔?。請求幫助的方式：幫助菜單，特殊功能鍵、HELP命令。幫助信息的顯示形式：在獨立的窗口中、指出參考某個文檔(不理想)、在屏幕固定位置顯示簡短提示。退出幫助系統(tǒng)、返回到正常的交互方式：屏幕上的返回按鈕、功能鍵。幫助信息的組織形式：平面結(jié)構(gòu)（關(guān)鍵字查詢），信息的層次結(jié)構(gòu)、超文本結(jié)構(gòu)。第8頁,共40頁，2024年2月25日，星期天人機界面設(shè)計問題：出錯信息處理信息應(yīng)該用用戶可以理解的術(shù)語描述問題。信息應(yīng)該提供有助于從錯誤中恢復(fù)的建設(shè)性意見。信息應(yīng)該指出錯誤可能導致哪些負面后果(例如，破壞數(shù)據(jù)文件)，以便用戶檢查是否出現(xiàn)了這些問題，并在確實出現(xiàn)問題時及時解決。信息應(yīng)該伴隨著聽覺上或視覺上的提示。信息不能帶有指責色彩。第9頁,共40頁，2024年2月25日，星期天人機界面設(shè)計問題：命令交互每個菜單選項是否都需要對應(yīng)的命令？采用何種命令形式：控制序列(例如，Ctrl+P)，功能鍵、鍵入命令學習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命令？命令宏機制所有應(yīng)用軟件應(yīng)遵循一致的命令使用方法：即命令命名相同，功能和操作方式都應(yīng)該相同。第10頁,共40頁，2024年2月25日，星期天人機界面設(shè)計過程創(chuàng)建設(shè)計模型早期復(fù)審設(shè)計模型（可選）原型實現(xiàn)設(shè)計模型用戶試用和評估修改第11頁,共40頁，2024年2月25日，星期天人機界面設(shè)計：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。保持一致性：菜單選擇、命令輸入、數(shù)據(jù)顯示以及眾多的其他功能，使用一致的格式。提供有意義的反饋：視覺的和聽覺的反饋。在執(zhí)行有較大破壞性的動作之前要求用戶確認。允許取消絕大多數(shù)操作：方便地取消已完成的操作。減少在兩次操作之間必須記憶的信息量。提高對話、移動和思考的效率：減少用戶擊鍵的次數(shù)、設(shè)計屏幕布局時考慮盡量減少鼠標移動的距離、避免用戶問“這是什么?”的情況。允許犯錯誤：系統(tǒng)能保護自己不受嚴重錯誤的破壞。按功能對動作分類，并據(jù)此設(shè)計屏幕布局提供對用戶工作內(nèi)容敏感的幫助設(shè)施。用簡單動詞或動詞短語作為命令名。第12頁,共40頁，2024年2月25日，星期天人機界面設(shè)計：信息顯示指南多種方式顯示信息：文字、圖形和聲音；按位置、移動和大小；顏色、分辨率和省略。只顯示與當前工作內(nèi)容有關(guān)的信息。使用方便用戶獲取信息的方式表示數(shù)據(jù)：例如，可以用圖形或圖表來取代龐大的表格。使用一致的標記、標準的縮寫和可預(yù)知的顏色：顯示的含義應(yīng)該非常明確，用戶無須參照其他信息源就能理解。允許用戶保持可視化的語境。如果縮放圖像，原始的圖像應(yīng)該一直顯示著，使用戶知道當前看到的圖像部分在原圖中所處的相對位置。產(chǎn)生有意義的出錯信息。使用大小寫、縮進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”顯示方式表示現(xiàn)實信息：例如，可用溫度計的形式來表示壓力，用垂直移動和顏色變化來指示危險的壓力狀況。高效率地使用顯示屏。多窗口時，應(yīng)該有足夠的空間使得每個窗口至少都能顯示出一部分。此外，屏幕大小應(yīng)該選得和應(yīng)用系統(tǒng)的類型相配套。第13頁,共40頁，2024年2月25日，星期天人機界面設(shè)計：數(shù)據(jù)輸入指南盡量減少用戶的輸入動作。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。交互方式是可選的，可調(diào)整成用戶最喜歡的輸入方式。使在當前動作語境中不適用的命令不起作用。讓用戶控制交互流：用戶能夠跳過不必要的動作，改變所需做的動作的順序(在應(yīng)用環(huán)境允許的前提下)，以及在不退出程序的情況下從錯誤狀態(tài)中恢復(fù)正常。對所有輸入動作都提供幫助。消除冗余的輸入：一般不要求用戶指定輸入數(shù)據(jù)的計量單位；盡可能提供默認值；絕對不要用戶提供程序可以自動獲得或計算出來的信息。第14頁,共40頁，2024年2月25日，星期天6.3過程設(shè)計的工具程序流程圖盒圖（N-S圖）PAD圖判定表判定樹過程設(shè)計語言第15頁,共40頁，2024年2月25日，星期天程序流程圖(一)

圖6.3程序流程圖中的符號第16頁,共40頁，2024年2月25日，星期天程序流程圖（二）優(yōu)點：直觀的描繪控制流程。缺點：誘導程序員過早考慮程序的控制流程，而忽略程序的全局結(jié)構(gòu)；使用箭頭描繪的控制流缺乏相應(yīng)的約束條件，程序員轉(zhuǎn)移控制的隨意性大；不易表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第17頁,共40頁，2024年2月25日，星期天盒圖（一）特點功能域明確（特定控制結(jié)構(gòu)的作用域），容易識別；沒有箭頭，不可能任意轉(zhuǎn)移控制；容易確定局部和全局數(shù)據(jù)的作用域；容易描述嵌套關(guān)系，模塊的層次結(jié)構(gòu)。第18頁,共40頁，2024年2月25日，星期天盒圖（二）圖6.4盒圖的基本符號第19頁,共40頁，2024年2月25日，星期天PAD圖（一）特點：使用二維樹形結(jié)構(gòu)圖表示程序的控制流。

圖6.5給出PAD圖的基本符號第20頁,共40頁，2024年2月25日，星期天PAD圖（二）特點面向結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計；清晰的描繪程序結(jié)構(gòu)：最左面的豎線是程序的主線；PAD圖向右延伸擴展一條豎線，即增加一個層次。即：豎線的總條數(shù)就是程序的層次數(shù)；描繪的程序邏輯，易讀、易懂、易記：PAD圖是二維樹形結(jié)構(gòu)的圖形，程序從圖中最左豎線上端的結(jié)點開始執(zhí)行，自上而下，從左向右順序執(zhí)行，遍歷所有結(jié)點；容易轉(zhuǎn)換成高級語言源程序；可描繪程序邏輯，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。PAD圖支持自頂向下、逐步求精的定義方法。第21頁,共40頁，2024年2月25日，星期天圖6.6PAD圖提供的定義功能第22頁,共40頁，2024年2月25日，星期天判定表表示復(fù)雜的條件組合與動作之間的對應(yīng)關(guān)系；一張判定表由4部分組成：左上部：所有條件；左下部：所有可能做的動作；右上部：表示各種條件組合的一個矩陣；右下部：與每種條件組合相對應(yīng)的動作。示例說明：P118表6.1乘客可免費托運重量不超過30kg的行李；對頭等艙的國內(nèi)乘客超重部分每公斤收費4元；對其他艙的國內(nèi)乘客超重部分每公斤收費6元；對外國乘客超重部分每公斤收費比國內(nèi)乘客多一倍；對殘疾乘客超重部分每公斤收費比正常乘客少一半。優(yōu)點：簡潔地描述處理規(guī)則；缺點：非通用設(shè)計工具，不能清晰地表示順序和重復(fù)等處理特性。第23頁,共40頁，2024年2月25日，星期天判定樹判定表的變種；優(yōu)點：形式簡單，易于掌握與使用。圖6.7判定樹標識的計算行李費的算法第24頁,共40頁，2024年2月25日，星期天過程設(shè)計語言特點：關(guān)鍵字描述的固定語法：提供結(jié)構(gòu)化控制結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)說明和模塊化的特點。自然語言的自由語法：描述處理特點。說明數(shù)據(jù)的多種方式：整數(shù)/數(shù)組/鏈表等模塊定義和調(diào)用時說明接口的模式優(yōu)點：作為注釋直接插在源程序中間；容易實現(xiàn)和完成PDL的書寫和編輯工作；自動由PDL生成程序代碼。缺點：不如圖形工具形象直觀；描述復(fù)雜的條件組合與動作間的對應(yīng)關(guān)系時，不如判定表清晰簡單。第25頁,共40頁，2024年2月25日，星期天6.4面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法概述Jackson圖改進的Jackson圖

Jackson方法第26頁,共40頁，2024年2月25日，星期天面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法概述1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):數(shù)據(jù)元素彼此間的邏輯關(guān)系影響程序的結(jié)構(gòu)影響程序的處理過程2.應(yīng)用：確定軟件結(jié)構(gòu)之后，使用面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法設(shè)計每個模塊的處理過程。

3.目的：獲得對程序處理過程的描述4.方法：分析－>確定－>描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Jackson

Warnier第27頁,共40頁，2024年2月25日，星期天Jackson圖：順序結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)由一個或多個數(shù)據(jù)元素組成，每個元素按確定次序出現(xiàn)一次。圖6.8A由B、C、D3個元素順序組成第28頁,共40頁，2024年2月25日，星期天Jackson圖：選擇結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)包含兩個或多個數(shù)據(jù)元素，每次使用這個數(shù)據(jù)時按一定條件從這些數(shù)據(jù)元素中選擇一個。圖6.9根據(jù)條件A是B或C或D中的某一個第29頁,共40頁，2024年2月25日，星期天Jackson圖：循環(huán)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)根據(jù)使用時的條件由一個數(shù)據(jù)元素出現(xiàn)零次或多次構(gòu)成。圖6.10A由B出現(xiàn)N次(N≥0)組成第30頁,共40頁，2024年2月25日，星期天Jackson圖的優(yōu)點、缺點優(yōu)點形象、直觀、可讀性好；便于表示層次結(jié)構(gòu)，是對結(jié)構(gòu)進行自頂向下分解的有力工具；能夠有效地表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序結(jié)構(gòu)。缺點選擇條件或循環(huán)結(jié)束條件不能直接表示在圖上；影響直接把圖翻譯成程序。第31頁,共40頁，2024年2月25日，星期天圖6.11改進的Jackson圖第32頁,共40頁，2024年2月25日，星期天偽碼表示方式

順序結(jié)構(gòu)

A seq B C D A end

選擇結(jié)構(gòu)A selectcond1 BA or cond2 CA or cond3 DA end

循環(huán)結(jié)構(gòu)A iteruntil/whilecond BA end第33頁,共40頁，2024年2月25日，星期天Jackson方法分析并確定輸入/輸出數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，并用Jackson圖描繪；確定輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中存在對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元；（對應(yīng)關(guān)系是指彼此之間存在直接的因果關(guān)系）從描繪數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的Jackson圖導出描繪程序結(jié)構(gòu)的Jackson圖：存在對應(yīng)關(guān)系的每對數(shù)據(jù)單元，按照它們在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖中的層次在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次畫一個處理框；根據(jù)輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中剩余的每個數(shù)據(jù)單元所處的層次，在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次分別為它們畫上對應(yīng)的處理框；根據(jù)輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中剩余的每個數(shù)據(jù)單元所處的層次，在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次分別為它們畫上對應(yīng)的處理框。確定所有的操作和條件，并在程序結(jié)構(gòu)圖的適當位置描述；用偽碼表示程序。第34頁,共40頁，2024年2月25日，星期天McCabeHalstead6.5程序復(fù)雜程度的定量度量第35頁,共40頁，2024年2月25日，星期天McCabe方法（一）原則：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。度量的結(jié)果稱為程序的環(huán)形復(fù)雜度。工具：流圖定義：僅僅描繪程序的控