第5讲软件相关设计基础

1、第5讲软件相关设计基础第5讲软件相关设计基础2本讲内容 软件设计任务和过程 软件设计原则 软件设计结果描述工具 软件设计规格说明书及评审第5讲软件相关设计基础3软件设计的任务依据和基础软件需求规格说明书SRS，描述了欲解决的问题(用户需求)。What? 任务以SRS为基础设计出满足用户需求的软件(软件结构，)，给出软件实现的解决方案，生成软件设计的规格说明书 How?第5讲软件相关设计基础4软件设计的过程总体结构设计设计和定义软件的整体实现框架，模块以及模块间关系“黑盒子”高层抽象、全局角度 过程设计模块内部细节低抽象、局部角度 数据设计信息描述 数据结构数据库，数据文件(配置文件)，网络消息

2、包第5讲软件相关设计基础5 设设计计 编编码码 信信息息描描述述 功功能能描描述述 行行为为描描述述 其其它它需需求求 数数据据设设计计 过过程程设设计计 总总体体结结构构设设计计 软软件件需需求求规规格格说说明明书书 软软件件设设计计规规格格说说明明书书 软件需求分析与软件设计之间的关系第5讲软件相关设计基础6总体结构设计什么是软件总体结构确立了目标软件系统的整体实现框架：那些模块？每个模块的功能？他们间相互控制关系？框架，各个模块是一个“黑盒子”什么是模块结构化：过程、函数什么是模块间的关系结构化：调用关系第5讲软件相关设计基础7软件总体结构示意图 模模块块1 1 模模块块2 2 模模块块

3、3 3 模模块块4 4 模模块块5 5 模模块块6 6 结构化结构化模块模块：过程、函数、关系关系：函数和过程调用第5讲软件相关设计基础8数据设计把需求规格说明书中的各种信息描述转换为计算机可识别和处理的数据结构如表、数组数据设计的内容：数据库设计(如库、表、字段、属性)数据类型(如堆栈、队列等)数据文件的设计(如配置文件)通讯协议(如网络消息包)总体结构设计和数据设计属于概要设计第5讲软件相关设计基础9数据设计示意图数据库数据结构通讯协议数据文件 模模块块1 1 模模块块2 2 模模块块3 3 模模块块4 4 模模块块5 5 模模块块6 6 数数据据库库 数数据据结结构构 数数据据文文件件

4、通通讯讯协协议议 概概要要设设计计 第5讲软件相关设计基础10过程设计任务 描述每个模块内部的具体内容（算法、数据结构） 结构化：过程和函数内部算法属于详细设计第5讲软件相关设计基础11过程设计示意图 内内部部算算法法和和数数据据结结构构 I In nt t n nL Le en n i if f ( (s st tr r 为为空空字字符符串串) ) t th he en n n nL Le en n = =0 0; ; e el ls se e 返返回回n nL Le en n; ; 模模块块1 1 模模块块2 2 模模块块3 3 模模块块4 4 模模块块5 5 模模块块6 6 数数据据库库

5、 数数据据结结构构 数数据据文文件件 通通讯讯协协议议 概概要要设设计计 第5讲软件相关设计基础12本讲内容 软件设计任务和过程 软件设计原则 软件设计结果描述工具 软件设计规格说明书及评审第5讲软件相关设计基础13软件设计的基本原则软件设计原则60年代后陆续提出，指导软件设计决策以开发高质量的软件系统抽象逐步求精模块化信息隐藏第5讲软件相关设计基础14抽象什么是抽象思想?在认识事物、分析和解决问题的过程中，忽略那些与当前研究目标不相关的部分, 以便将注意力集中于与当前目标相关的方面软件开发实际上就是一个从高层次抽象到低层次抽象逐步过渡的过程第5讲软件相关设计基础15形体形体衣着衣着性格性格抽

6、象抽象抽象例子外表外表第5讲软件相关设计基础16逐步求精(1/2) 什么是逐步求精思想?对一个事物的认识是一个从高层次抽象向低层次抽象逐步转化和过渡的过程, 首先一般性、抽象的，然后才是具体和详细的第5讲软件相关设计基础17逐步求精逐步求精外表外表形体形体衣着衣着性格性格头发头发脸形脸形领带领带抽象抽象逐步求精的例子第5讲软件相关设计基础18逐步求精(2/2)软件开发的抽象和逐步求精软件的设计过程应当是在不同的抽象级别上, 逐步求精寻求问题基于计算机解的过程计算机软件的二种不同类型的抽象过程抽象(计算)数据抽象(表示)第5讲软件相关设计基础19过程抽象什么是过程抽象把完成一个特定功能的动作序列

7、抽象为一个函数名和参数表(模块)例子: 计算字符串的长度, 比较字符串 int Comare (CString, CString) int GetLength(Cstring ) 第5讲软件相关设计基础20数据抽象什么是数据抽象把诸多数据对象的定义（描述）抽象为一个数据类型名，以后可通过该数据类型名来定义多个具有相同性质的数据对象例子1, 2, 3 Integer软件工程书，人工智能书 书 类第5讲软件相关设计基础21抽象和逐步求精例子(1/3)抽象1.用问题域本身的语言来描述问题及其解CAD图形软件包可画各种直线和曲线，能完成所有几何图形的计算。图形设计的结果存于图形文件中，图形文件可是几何

8、的、正文的和其他各种设计信息第5讲软件相关设计基础22抽象和逐步求精例子(2/3)抽象2.总体结构层次上的抽象图形软件包软件任务图形用户界面创建二维图形任务显示图形任务管理图形文件任务End 图形软件包第5讲软件相关设计基础23抽象和逐步求精例子(3/3)抽象. 过程层次抽象(以管理图形文件任务为例)Procedure 管理图形文件任务If OpenFile Then询问打开的文件名打开文件显示文件内容Else if SaveFile Then询问存储文件名存储文件End if End Procedure第5讲软件相关设计基础24模块化 什么是模块化思想?把软件划分为一组具有相对独立功能的部件

9、，每个部件称为一个模块，当把所有的模块组装一起时，便可获得满足用户需求的软件系统模块化体现了“分而治之”的问题分析和解决方法 模模块块1 1 模模块块2 2 模模块块3 3 模模块块 4 4 模模块块5 5 模模块块6 6 第5讲软件相关设计基础25 模模块块总总数数 最最小小成成本本区区 软软件件总总耗耗费费 用用于于接接口口的的开开销销 成成本本/每每个个模模块块 成成本本或或工工作作量量 软件开发成本与模块间关系示意图如何设计模块使得软件开发成本最小？软件设计准则: 信息隐藏、高内聚度、低耦合度第5讲软件相关设计基础26内聚度什么是内聚度指该模块内各成分间彼此结合的紧密程度内聚度分类偶然

10、性内聚: 模块内各成分为完成一组功能而结合在一起，关系松散逻辑性内聚: 模块完成的诸任务逻辑上相关时间性内聚: 模块内诸任务必须在同一时间段内执行过程性内聚: 模块内各成分相关且必须按特定次序执行通讯性内聚: 模块内各成分对数据结构的同一区域操作顺序性内聚: 模块内各成分与同一功能相关且顺序执行功能性内聚: 模块内各成分是一整体，完成单个功能第5讲软件相关设计基础27耦合度什么是耦合度模块间的相关程度,越低越好耦合度分类非直接耦合: 二个模块都不依赖对方而独立存在数据耦合: 二个模块通过参数交换信息且仅限于数据控制耦合: 二个模块通过参数交换信息包含控制信息特征耦合: 介于数据耦合和控制耦合之

11、间外部耦合: 二个模块与同一外部环境相关联(文件等)公共耦合: 模块间通过全局数据环境相互作用内容耦合: 一个模块使用另一模块内的数据和控制信息，或者直接转移到另一模块内执行第5讲软件相关设计基础28信息隐藏(1/2)什么是信息隐藏模块应该设计得使其所含的信息（过程和数据）对那些不需要这些信息的模块不可访问，模块之间仅仅交换那些为完成系统功能所必需交换的信息例子 int nGetLen(char string) int i, iLen; .第5讲软件相关设计基础29信息隐藏(2/2)优点模块的独立性更好支持模块的并行开发（设计和编码）便于测试和维护，减少错误向外传播便于增加新的功能第5讲软件相

12、关设计基础30本讲内容 软件设计任务和过程 软件设计原则 软件设计结果描述工具 软件设计规格说明书及评审第5讲软件相关设计基础31软件总体设计软件总体设计的任务耦合度和内聚度是判断总体设计好坏主要标准结构化软件总体结构的表示工具 层次图 HIPO图 结构图面向对象软件总体结构的表示工具类图第5讲软件相关设计基础32软件结构的层次图第5讲软件相关设计基础33 书名书名 I 根据书名查根据书名查询书的详细询书的详细信息信息 P 书的详细书的详细信息信息 O 根据书名查询书的详细信息根据书名查询书的详细信息 软件结构的HIPO图HIPO图 = 层次图 + 输入/处理/输出采用IPO图方式说明层次图中

13、各模块的处理功能第5讲软件相关设计基础34软件结构的结构图结构图 层次图 调用信息第5讲软件相关设计基础35数据设计为SRS中定义的数据对象进行组织和设计数据的组织外部数据库的设计相关文件的安排数据类型的设计第5讲软件相关设计基础36数据设计的例子1一个配置文件的设计(acd.ini)SystemSocketPortNo = 800; /the port no of the listening socketDSN = data; /the data source nameLog = system.log; /the system log 第5讲软件相关设计基础37数据设计的例子2 数据库中读者

14、信息表的设计(TReader) Id char10 key unique not null name char10 not null type int not null department int not null1. birthdate date第5讲软件相关设计基础38过程设计过程设计的任务涉及二个方面的问题：如何进行过程设计技术和原则如何描述过程设计的内容-表示方法或者描述语言第5讲软件相关设计基础39过程设计技术结构化过程设计结构化过程设计主要思想自顶向下、逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制结构结构化设计的基本控制结构: 顺序，分枝，循环用三种基本结构可构造任何单入口单出口程序优

15、点确保软件具有良好的结构第5讲软件相关设计基础40 a b x 1 x 2 d c e X 3 0 tr u e tr u e tr u e f a ls e f a ls e f a ls e 表示工具流程图第5讲软件相关设计基础41 循循环环条条件件 do-while 部部分分 Repeat 部部分分 循循环环条条件件 任任务务 任任务务 任任务务 顺顺序序 F 条条件件 T Else then 部部分分 部部分分 选选择择 循循环环 盒图第5讲软件相关设计基础42 a b F X1 T F X2 T e d c X3 盒图例子第5讲软件相关设计基础43判定表第5讲软件相关设计基础44过程

16、设计语言(PDL)(1/2)以正文形式表示软件设计信息的表示工具关键字语法:定义模块内部控制结构和数据结构自然语言的形式:灵活自由表示模块内工作流程数据结构的说明手段：说明简单和复杂的数据结构模块的定义和调用描述：接口描述优点可作为注释插入到源程序中, 简便,易于自动处理第5讲软件相关设计基础45过程设计语言(2/2)Integer nGetLen(char s1)int nLen;if s1为空 then nLen = 0end if返回nLen;第5讲软件相关设计基础46各种表示工具比较表示工具的好坏主要看：表示能力强弱、简便、易于理解等模块化：支持模块化的软件开发并提供接口描述机制整体简洁：易学、易用、易于理解便于编辑, 机器可读性可维护性强制结构化：有助于得到好的软件设计自动产生报告数据结构的表示第5讲软件相关设计基础47本讲内容 软件设计任务和过程 软件设计原则 软件设计结果描述工具 软件设计规格说明书及评审第5讲软件相关设计基础48软件设计规格说明书软件设计规格说明书的主要内容1. 软件总体结构描述2. 模块描述 处理过程描述, 接口描述, 数据描述3. 数据设计描述 全局数据, 全局数据库 , 外部文