第五章 系统设计

练习绘制数据流程图,某仓库管理系统按以下步骤进行信息处理,试画出其数据流程图(1)保管员根据当日的出库单和入库单通过出库处理和入库处理分别将数据输入到”出库流水帐”和”入库流水帐”,并修改”库存台帐”;(2)根据库存台帐由统计打印程序输出库存日报表(3)需要查询时,可利用查询程序在输入查询条件后,到库存台帐去查询,显示查询结果.分析:加工:出库处理入库处理统计打印查询文件:出库流水帐入库流水帐库存台帐数据流:出库单入库单库存日报表查询条件查询结果,仓管员,入库单,出库单,入库处理,出库处理,入库流水帐,出库流水帐,库存台帐,查询处理,查询条件,查询结果,统计,打印,库存日报表,习题数据流程图(DFD),仓管员,习题：加工说明（结构式语言判定树判定表,运费,本省,外省,快件,慢件,25公斤,快件,慢件,8元/公斤,6元/公斤,10元/公斤,8元/公斤,6元/公斤,4元/公斤,判定表,结构式语言,If本省thenIf快件then运费=6元/公斤else运费=4元/公斤endifelseif重量=25公斤thenif快件then运费=8元/公斤else运费=6元/公斤endifelseif快件then运费=10元/公斤else运费=8元/公斤endifendifEndif,第五章系统设计,系统设计的原则效率性可靠性准确性可维护性经济性,系统分析阶段的主要方法:结构化系统设计,结构化系统设计方法:采用模块化方法,进行新系统模块分解设计.把数据流程图表示的系统逻辑模型转变为系统模块层次结构.核心:模块分解设计,结构化设计的主要内容,DFD,DD,模块1,模块2,模块N,借助HIPO等工具,目的:把系统划分为多个大小适当,功能明确,具有一定独立性,并容易实现的模块,从而把复杂系统的设计转变为多个简单模块的设计.,划分系统模块,数据流程图中的每一个加工(处理功能)都可以看作是一个模块，每一个模块都要完成一项功能，而这个模块的功能最终要采用程序语言来实现我们可以由数据流程图推导出系统的模块结构,实现由系统的逻辑模型向系统物理模型的转化.,模块,程序代码,数据流程图,模块结构图,程序代码,逻辑模型,物理模型,加工,系统分析,系统设计,系统实施,第四章第五章系统分析系统设计做什么怎么做逻辑模型物理模型数据流程图模块结构图结构化分析结构化设计,模块,模块含义:组成系统的功能单元.模块的属性:功能/逻辑/状态逻辑模块与物理模块,3.模块结构基本符号及表示法,编辑学生记录,读学生记录,学生数据,无此学生,学号,模块的调用,数据信息,控制信息,模块的三种调用关系,顺序调用选择调用重复调用(循环调用),顺序调用,B,A,C,x,y,z,(a)表示法一,(b)表示法二,z,B,A,C,1,2,入,出,1,2,x,y,z,z,A调用B和C,SC中的选择调用,A,C,B,D,A根据内部判断决定是否调用B,A按另一判定结果选择调用C或D,1,2,选择调用的例子:A():if(条件.)B()elseC():,A,B,C,SC中的循环调用,A,B,C,A根据循环条件重复调用B、C等模块,循环调用的例子:A():while(条件.)B();:;:,A,B,模块层次功能分解图(HIPO图),基本思想:对模块各组成部分进行分解,输入,处理,输出,模块的组成,基本步骤:将模块分解成输入、处理和输出三个部分分解模块的输入部分分解模块的处理部分分解模块的输出部分,处理,输入,输出,入库单,出库单,入库处理,出库处理,入库流水帐,出库流水帐,库存台帐,统计,打印,库存日报表,第1层DFD,给出模块数据流程图,绘制库存管理模块的HIPO图,根据数据流程图把库存管理模块分解成输入、处理和输出三个功能模块画出总体IPO图,输入入库单输入出库单,入库处理出库处理,统计库存日报表打印库存日报表,输入,输出,处理,“库存管理”模块总体IPO图,总体IPO图,对模块横向的分解,3根据总体IPO图，将输入、处理和输出三个模块再分别进行分解绘制出库存管理的HIPO图,库存管理,处理,输入,输出,输入出库单,输入入库单,入库处理,出库处理,登记入库流水帐,登记出库流水帐,修改库存台帐,修改库存台帐,统计库存台帐,打印库存台帐,分析:,HIPO图是对模块横向和纵向的分解H:要求反映模块的纵向上的层次关系和模块间控制和被控制的关系,是对模块纵向上的分解.IPO:要求反映模块输入、处理和输出的结构,是对模块横向上的分解,在HIPO图的基础上,根据数据字典,绘制各模块的IPO图,作为程序设计的依据.,系统名称:库存管理设计者:张三模块名称:登记入库流水帐日期:04.11.26,上层调用模块:入库处理,可调用的下层模块:无,输入:入库货物编号入库数量入库时间等,输出:更新后的入库流水帐,处理:在入库流水帐中增加一条新的入库记录,分别在该新记录中录入货物编号,入库数量,入库时间等信息,比较:,DFD与DD关系HIPO与底层IPO关系DDDFD底层IPOHIPO,补充说明,补充说明,（三）模块设计的原则模块独立性,系统的可维护性是系统评价的一个重要因素,可维护性,模块的独立性,1.模块的独立性,模块独立的含义：模块完成独立、单一的功能模块间关联和依赖程度尽量小,2.模块独立性的度量,模块独立性取决于模块的内部和外部特性。模块独立性的度量标准：模块自身的聚合性（块内联系）模块之间的耦合性（块间联系）,模块内的联系尽可能多（聚合）模块间的联系尽可能的少（耦合）,目标,4.模块独立性的度量之一：聚合度,衡量一个模块内部各成分之间彼此结合的紧密程度设计目标：高聚合模块的聚合度越高，独立性越强,(1)功能聚合,一个模块内的所有成分的处理动作全部为完成某个功能，且只执行一个功能，缺一不可，称为功能聚合。聚合性最强如：计算实发工资，打印发票等,(2)顺序聚合,一个模块能完成多个操作，前一个操作处理的输出数据是下一个操作处理的输入数据，模块中各成份的工作是有次序的，各成份的关系也较紧密，则称为顺序聚合。,顺序聚合模块例,模块1,模块2,(3)数据聚合,模块内各部分使用相同的输入数据，或产生相同的输出结果,称为数据聚合,数据聚合模块例,产生工资报表,计算平均工资,职工工资记录,职工工资报表,平均工资,产生职工工资报表并计算平均工资模块,数据聚合模块例,开领书单,登记售书,发票,领书单,售书登记表,文件,删除,修改,(4)过程聚合,一个模块内各处理成分的动作各不相同，彼此也没什么关系，但它们都受一个控制流的支配，且决定了它们的执行次序。,过程聚合模块,建立方程组系数矩阵,全部任务纳入一个模块，得到一过程性模块,高斯消去法,回代,高斯消去法解题流程,控制流:计算某线形方程的解,(5)时间聚合,模块完成的功能几乎在同一时间内执行，这些功能只因时间因素关联在一起。例如:初始化系统模块、系统结束模块、紧急故障处理模块等均是时间性聚合模块.,(6)逻辑聚合,把几种相关功能(逻辑上相似的功能)组合在一模块内,每次调用由传给模块的参数确定执行哪种功能。,逻辑聚合模块例,A,B,C,E,F,G,A,B,C,EFG,A1,B1,C1,EFG模块内部逻辑,E、F、G逻辑功能相似，组成新模块EFG,公用代码段,公用代码段,(7)偶然聚合,模块内各部分间无联系,A,B,C,M,MOVEOTORREADFILEFMOVESTOT,模块M中的三个语句没有任何联系缺点：可理解性差，可修改性差,例:,做杂事,模块的聚合性类型：,低偶然聚合内逻辑聚合聚时间聚合性过程聚合数据聚合顺序聚合高功能聚合,模块独立性,弱(功能分散),强(功能单一),在设计中，并不需要精确判定任何两个模块间的联系程度，重要的是应当尽可能作到高度的块内组合，通过修改设计，使每一个模块执行单一的功能，提高模块的块内组合，降低块间的联系，争取获得较高的模块独立性。,3.模块独立性的度量之二：耦合度,耦合度是模块间的联结关系，衡量不同模块间的相互依赖的紧密程度，耦合的强弱取决于模块间接口的复杂程度；进入或访问一个模块的入口点；以及通过接口的数据。耦合度越高，模块独立性越弱,无耦合没有依赖关系,松散耦合有少量依赖关系,紧密耦合有很多依赖关系,模块耦合度（续）,耦合度强弱的因素：,一模块对另一模块的引用一模块向另一模块传递的数据量一模块施加到另一模块的控制的数量模块间接口的复杂程度,模块间耦合的类型：,低耦数据耦合合性控制耦合高内容耦合,模块独立性,弱,(低耦合),强,(中耦合),(强耦合),(1)数据耦合,一模块调用另一模块时，被调用模块的输入、输出都是简单的数据。属松散耦合。,数据耦合,指两个模块之间的联系是通过数据交换而实现的。是一种理想的耦合，耦合度最低，因为一个模块与其它模块之间的联系全部是数据联系,返回,图：数据耦合,返回,数据耦合举例,开发票,计算水费,单价数量,金额,控制耦合,两个模块之间除了传递数据信息外，还传递控制信息,模块间的这种连结方式称为控制耦合。,返回,例：“无此职工”就是用来表示传送来的职工号有误的控制信息,返回,查职工档案,读人事文件,档案数据,职工号,无此职工,按键或击鼠标,图：控制耦合,返回,(3)内容耦合,一模块直接访问另一模块的内部信息(程序代码或数据)最不好内容耦合形式!,内容耦合,一个模块与另一个模块的内部属性(程序或内部数据)直接发生联系。内容耦合的两个模块间是病态联结,在修改其中一个模块时,将直接影响到另一个模块,产生波动现象,影响整个系统。因此,在系统设计时,应完全避免内容耦合。,返回,模块化设计对耦合度的要求：,耦合是影响系统复杂程度和设计质量的重要因素目标：建立模块间耦合度尽可能松散的系统,如何降低模块间耦合度：,(1)模块必须存在耦合，选择适当的耦合类型原则：尽量使用数据耦合少用控制耦合坚决避免使用内容耦合,5.耦合、聚合与模块独立性关系,耦合与聚合都是模块独立性的定性标准，都反映模块独立性的良好程度。但耦合是直接的主导因素，聚合则辅助耦合共同对模块独立性进行衡量。,聚合与耦合密切相关同其它模块强耦合的模块意味着弱聚合，强聚合模块意味着与其它模块间松散耦合.设计目标：力争强聚合、弱耦合,5.耦合、聚合与模块独立性关系(续),二代码设计,代码，是用来代表事物名称、属性、状态等的符号和记号。以简短的符号形式代替了具体的文字说明。代码设计的任务:设计出一套供管理信息系统开发和运行所需的代码系统。,(二)代码系统具有的特点,唯一性：每个代码都仅代表唯一的实体或属性；标准化：表示采用一有的国家标准通用化码（标准化）；扩展性：当增加新的实体或属性时，直接利用原代码扩充，而不需要变动代码系统；简短性：如果代码太长会影响所占存贮空间，输入输出速度，以及输入时的出错率，应尽量减短；实用性及系统性：代码要有规律，逻辑性强，即便于计算机处理，也便于识别，记忆和人工处理的使用；,(一)代码的作用,提高数据标准化程度便于录入便于计算机识别和处理,1顺序码2区间码3助记码4分组码5密码,(三)编码的分类,1.顺序编码：用连续数字代表编码对象,如：张平的职工号为0001；李立为0002等优点：简单，易追加；缺点：可识别性差，无逻辑性。,2.区间编码：代码分为组，每组具有一定的含义，如某大学的学生代码*，前两位代表入学年份(大分类)，中间两位代表专业及班级编号(中分类)，后两位代表学生在班上的编号(小分类)。优点：逻辑性强,分类明确，每层之间有严格的隶属关系，容量大；缺点：位数多。,3.助记码：用具有特定意义的字母代表某一类项目。如：“TV”：电视，“CM”厘米,GZGL:工资管理优点：可用汉字拼音或英语联想帮助记忆；缺点：位数多，处理不便，易产生重复。,4.分组码：对于一定范围的连续编号进行分组,每组代码表示特定的含义。如:宠物市场共有两类动物,宠物猫和宠物狗,现为两类动物进行编号,采用分组码方式:对于11000,将其分成两组,其中1500表示宠物猫,5011000表示宠物狗,5密码,发现错误种类,抄写错误，如：1写成7；易位错误，如：1234写成1324；双易位错误，如：26913写成21963；随机错误，如：包括以上两种或三种综合性错误或其他错误。,返回,校验码,校验：为了保证关键代码输入的准确性、减少输入错误，有意识地在编码设计的基础上，通过事先规定的某种数学方法，计算出校验码，附加在编码之后，作为编码的一部分。输入时与代码一起输入，此时计算机会用同种数学方法，输入代码进行数学计算，并与所输入的代码进行比较，以校验是否正确，并发现错误。,1将代码(Ci)各位乘以权因子(Pi)，求出各位的积:C1P1，C2P2，.CnPn2求出加权和:S=C1P1+C2P2+.+CnPn3以称为模的常数M除和，求出余数R即R=SmodM4把模M减去余数R作为校验位,J=M-R,确定校验位的方法,校验码例子,原代码1238，权因子为11、7、5、3，模M=10，以J=MR为校验码，设计出其校验码。,2.S=11+14+15+24=64,原编码：1238权因子：1175311141524,1.,R=SMODM=64MOD10=4,4.J=MR=10-4=6,原代码加校验码：12386,思考,原代码12345，权因子为：2，4，6，8，10，模M=9，以J=MR为校验码，写出校验码的设计过程。,第四节数据存储设计,文件的分类,（一）按用途分类1、主文件2、业务文件3、输入文件4、输出文件5、工作文件6、转贮文件,（二）按存储介质分类1、卡片文件2、打印文件3、磁带文件4、磁盘文件,（三）按组织结构和存取方式分类顺序存取:严格按照记录的先后次序随机存取:可以不按照记录的先后次序,二、文件设计的步骤1了解已有的或可提供的计算机系统功能2确定文件设计的基本指标3确定合适的文件组织方式、存取方法和介质4编写文件设计说明书,（一）了解已有的或可提供的计算机系统功能1、外存配备：2、终端和其他外设的配备：3、系统所能提供的文件组织方式和存取方法等。,（二）确定文件设计的基本指标通常，一个新系统的文件数量从几个到几十个，对于每一个文件有以下各种基本指标：1、与其他文件的接口：2、文件的数据量：3、文件的逻辑结构：4、文件处理方式；5、文件的更新情况：6、文件的使用率：7、文件存取时间：8、文件的保密性：,（三）确定合适的文件组织方式、存取方法和介质文件的组织方式、存取方法和介质的确定应该考虑文件用途和使用频率等情况。,（四）编写文件设计说明书,数据库设计,1用户要求分析2数据库的概念结构设计3数据库逻辑结构的设计4数据库的物理结构设计,基本思想,如何去组织系统内部大量的数据，使它们有序的存储在数据库当中方便我们的检索和修改.数据库中的数据以表文件的形式存储各数据类之间存在着一定的关系3数据库设计的关键是理清各数据类之间的关系,对表文件进行设计数据库就是由大量相互关联着的数据文件组成的.,用E-R图来描述现实世界的概念模型。E-R图提供了表示实体型、属性和联系的方法：实体(E)：用矩形表示，矩形框内写明实体名。属性：用椭圆形表示，并用无向边将其与相应的实体连接起来。联系(R)：用菱形表示，菱形框内写明联系名，并用无向边分别与有关实体连接起来，同时在无向边旁标上联系的类型（1:1、1:n或m:n）。,数据库概念结构设计-ER图,例某工厂生产多种产品，每种产品由不同的零件组装而成，有的零件可用在不同的产品上。产品有产品号和产品名两个属性，零件有零件号和零件名两个属性。根据语义设计ER模型,零件,产品,组装,m,n,零件号,零件名,产品号,产品名,步骤1请为学生选课系统设计数据库的概念模型,学生选课系统数据流图,数据库概念结构设计-ER图,说明数据库管理系统的基本概念。现有如下实体：（1）学生：学号，单位，姓名，选修课程名；（2）课程：编号，