第六讲 软件工程详细设计方法

第六讲软件工程详细设计 什么是详细设计 决定各个模块的实现算法 设计出必要的过程细节 并给予清晰的表示 使之成为编码的工具 是否需要详细设计 什么时候需要详细设计 一 详细设计的基本任务 处理方式设计物理设计可靠性设计其它设计 包括代码设计 输入 输出格式设计 人机对话设计 二 详细设计的方法 采用自顶向下 逐步求精的程序设计方法使用三种基本控制结构构造程序 顺序 选择 重复 主程序员的组织形式结构化程序设计技术是一种设计程序的技术 它采用自顶向下逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制结构 并且只包含顺序 选择和循环三种控制结构 详细设计的方法 使用结构程序设计技术的好处 1 提高软件开发工程的成功率和生产率 2 系统有清晰的层次结构 容易阅读理解 3 单入口单出口的控制结构 容易诊断纠正 4 模块化可以使得软件可以重用 5 程序逻辑结构清晰 有利于程序正确性证明 详细设计的方法 经典的结构程序设计 只允许使用顺序 IF THEN ELSE选择和DO WHILE循环 扩展的结构程序设计 除了三种基本控制结构 还使用DO CASE和DO UNTIL循环 修正的结构程序设计 除了三种基本控制结构和两种扩充结构 还使用BREAK等结构 1 程序流程图 是最为熟悉 应用最为广泛的算法表示工具 可以比较好的描绘出算法思路 程序流程图的基本结构 程序流程图的基本结构 程序流程图标准常用符号 书上实例p187 程序流程图 程序流程图虽然比较直观 灵活 并且比较容易掌握 但是它的随意性和灵活性却使它不可避免地存在着一些缺点 1 由于程序流程图的特点 它本身并不是逐步求精的好工具 因为它使程序员容易过早地考虑程序的具体控制流程 而忽略了程序的全局结构 2 程序流程图中用箭头代表控制流 这样使得程序员不受任何约束 可以完全不顾结构程序设计的精神 随意转移控制 3 程序流程图在表示数据结构方面存在不足 2 N S图 N S图是由Nassi和Shneiderman提出的一种符合结构化程序设计原则的图形描述工具 也叫盒图 N S图 N S图特点 1 功能域 即某一个特定控制结构的作用域 有明确的规定 并且可以很直观地从N S图上看出来 2 它的控制转移不能任意规定 必须遵守结构化程序设计的要求 3 很容易确定局部数据和全局数据的作用域 4 很容易表现嵌套关系 也可以表示模块的层次结构 N S图 N S图与流程图的相互转换 书上实例p190 3 PAD图 PAD图是日本日立公司提出 由程序流程图演化来的 用结构化程序设计思想表现程序逻辑结构的图形工具 为ISO认可 PAD图的符号 PAD图的符号 PAD图的例子 PAD图 PAD图的实例见p191页特点 结构清晰 支持结构化的程序设计方法 有利于自动生成程序 例子 输入三个正整数作为边长 判断该三条边构成的三角形是等边 等腰还是一般三角形 请画出该程序的流程图 N S图 PAD图 例子 例子 例子 思考 在数据A 1 A n 中求最大数和次大数 在数据A 1 A n 中求前m个最大的数 4 判定表 当算法中包含多重条件选择时 用程序流程图 N S图或PAD都不能清晰地描述 用判定表确可以清晰表达复杂条件与应做动作之间的关系 判定表 例 某校制定了教师的讲课课时津贴标准 对于各种性质的讲座 无论教师是什么职称 每课时津贴费一律是50元 而对于一般的授课 则根据教师的职称来决定每课时津贴费 教授30元 副教授25元 讲师20元 助教15元 判定表 一张判定表由四部分组成 左上部列出所有条件 左下部是所有可能的动作 右上部是表示各种条件组合的一个矩阵 右下部是和每种条件组合相对应的动作 判定表 某航空公司规定 重量不超过30公斤的行李可免费托运 重量超过30公斤时 对超运部分 头等舱国内乘客收4元 公斤 其它舱位国内乘客收6元 公斤 外国乘客收费为国内乘客的2倍 残疾乘客的收费为正常乘客的1 2 判定表 5 PDL语言 PDL是一种用于描述功能模块的算法设计和加工细则的语言 它是一种伪码 PDL不同于一般的 结构化语言 PDL更接近于自然语言 容易看懂 PDL语言 PDL语言具有下述特点 1 PDL虽然不是程序设计语言 但是它与高级程序设计语言非常类似 只要对PDL描述稍加变换就可变成源程序代码 因此 它是详细设计阶段很受欢迎的表达工具 2 用PDL写出的程序 既可以很抽象 又可以很具体 因此 容易实现自顶向下逐步求精的设计原则 3 PDL描述同自然语言很接近 易于理解 4 PDL描述可以直接作为注释插在源程序中 成为程序的内部文档 这对提高程序的可读性是非常有益的 5 PDL描述与程序结构相似 因此自动产生程序比较容易 PDL的缺点是不如图形描述形象直观 程序复杂度的定量度量 定量度量程序复杂度的作用 1 可估算软件中错误的数量及软件开发工作量 2 度量的结果可用来比较不同设计或不同算法的优劣 3 程序的复杂度可作为模块规模的限度 程序复杂度的定量度量 流图 退化 的程序流程图 仅描绘程序的控制流程 不表现对数据的具体操作及循环 选择的条件 1 McCabe方法 程序复杂度的定量度量 一个圆代表一条或多条语句 一个顺序结构可以合并成一个结点 汇点也是结点 一个顺序处理框序列和一个判断框可映射成一个结点 程序复杂度的定量度量 复合条件 包含了一个或多个布尔运算符 OR AND NOR等 应把复合条件分解为简单条件 每个条件对应一个结点 程序复杂度的定量度量 计算环形复杂度的方法 1 环形复杂度V G 等于流图中的区域数 2 环形复杂度V G E N 2 其中E是流图中边的条数 N是结点数 3 环形复杂度V G P 1 其中P为流图中判定结点的数目 程序复杂度的定量度量 例 计算下列程序图的程序复杂度 程序复杂度的定量度量 解 方法一 程序图把平面分为4个区域 程序复杂度V G 4 方法二 边的条数E 11 结点数N 9 程序复杂度V G E N 2 4 方法三 判定结点为1 2 4点 数目为P 3个 所以V G P 1 4 程序复杂度的定量度量 环形复杂度的用途对测试难度的一种定量度量 也能对软件最终的可靠性给出某种预测 实践表明 模块规模以V G 10为宜 程序复杂度的定量度量 根据程序中运算符和操作数的总数来度量程序复杂度 N N1 N2其中 N定义为程序长度 N1为程序中运算符出现的总次数 N2为操作数出现的总次数 2 Halstead方法 程序复杂度的定量度量 Halstead给出预测程序长度的公式为 H n1log2n1 n2log2n2其中