第六章_模块化程序设计的方法
模块化程序设计
模块化程序设计1.引言1.1 背景1.2 目的1.3 范围2.概述2.1 模块化程序设计概念2.1.1 什么是模块化程序设计2.1.2 为什么要采用模块化程序设计 2.2 模块化程序设计原则2.2.1 单一职责原则2.2.2 开闭原则2.2.3 依赖倒置原则2.2.4 接口隔离原则2.2.5 迪米特法则2.3 模块化程序设计的优势2.3.1 提高代码可维护性 2.3.2 提高代码复用性2.3.3 降低开发和维护成本2.3.4 提高团队合作效率3.模块化程序设计方法3.1 分解系统到模块3.1.1 系统分析3.1.2 模块划分3.2 模块之间的交互3.2.1 模块接口定义3.2.2 模块之间的依赖关系 3.2.3 模块间通信机制3.3 模块化程序设计的实施步骤 3.3.1 模块设计3.3.2 模块开发3.3.3 模块测试3.3.4 模块集成3.3.5 整体测试4.模块化程序设计实践4.1 项目需求分析4.2 模块设计4.2.1 模块功能描述4.2.2 模块接口设计4.2.3 模块内部实现4.3 模块开发4.4 模块测试4.5 模块集成与整体测试5.结论5.1 总结5.2 模块化程序设计的应用前景附件：- 附件1：项目需求文档- 附件2：模块设计图纸- 附件3：模块开发代码法律名词及注释：1.单一职责原则：即一个模块应该只有一个单一的功能或职责，不承担过多的责任，以达到高内聚、低耦合的目的。
2.开闭原则：即一个模块应该对扩展开放，对修改关闭，通过抽象和接口定义，实现模块的可扩展性和灵活性。
3.依赖倒置原则：即依赖于抽象而不是具体实现，实现模块之间的松耦合，提高系统的可维护性和扩展性。
4.接口隔离原则：即客户端不应该依赖它不需要的接口，模块之间的关系应该建立在最小的接口上，尽量减少模块间的相互影响。
5.迪米特法则：即一个模块不应该知道太多关于其他模块的细节，只与那些与它紧密相关的模块发生交互。
模块化程序设计
案例二：模块化设计的硬件项目
总结词
简化维护和升级
详细描述
硬件项目中的各个模块可以独立地进行维护和升级，而 不会影响整个系统的运行。这简化了维护和升级的过程 ，降低了运营成本。
案例三：模块化设计的游戏项目
总结词
提高游戏体验
详细描述
通过将游戏内容拆分成多个模块，如角色、场景、音 效等，游戏开发者可以更加灵活地设计和更新游戏内 容，以满足玩家的需求和提高游戏体验。
模块测试与调试
单元测试
对每个模块进行单元测试， 确保模块的正确性和稳定 性。
调试技巧
掌握调试技巧，以便于快 速定位和解决问题。
集成测试
对多个模块进行集成测试， 确保模块间的协调和交互。
05
模块化设计案例分析
案例一：模块化设计的软件项目
总结词
提高可维护性
VS
详细描述
模块化设计的软件项目可以将复杂的系统 拆分成多个独立的模块，每个模块具有明 确的功能和接口，便于开发和维护。通过 模块化设计，软件项目可以更加灵活地适 应需求变化，降低维护成本。
案例一：模块化设计的软件项目
总结词
提高可扩展性
详细描述
模块化设计的软件项目具有良好的可 扩展性，可以在不影响其他模块的情 况下添加新功能或修改现有功能。这 有助于提高软件的生命周期，满足不 断变化的市场需求。
案例一：模块化设计的软件项目
总结词
提高可重用性
详细描述
通过模块化设计，软件项目中的各个模块可 以独立地开发和测试，并在不同的项目中重 复使用。这有助于提高开发效率，减少代码 冗余和错误。
模块大小
模块的大小应适中，不宜过大或过小，以便于维护和 管理。
模块层级结构
C语言模块化程序设计
C语言模块化程序设计模块化程序设计是一种将程序分解为独立模块的方法，每个模块具有明确定义和特定功能。
使用模块化程序设计可以提高程序的可维护性、可扩展性和可重用性。
本文将介绍C语言中的模块化程序设计的原则、方法和优势。
首先，要进行模块化程序设计，需要遵循以下原则：1.单一职责原则：每个模块应该只负责一个具体的功能或任务。
这样可以使模块的功能更加明确和独立，并且方便后续的维护和测试。
2.高内聚，低耦合：模块内部的各个部分应该紧密地关联在一起，形成一个功能完整的整体，同时与其他模块的耦合度应该尽量降低，以减少模块间的相互影响和依赖性。
接下来，我们将介绍几种常见的模块化程序设计的方法：1.函数模块化：将功能相似的代码封装在一个函数中，便于重复使用和集中管理。
函数模块化可以提高程序的可读性和可维护性。
2.文件模块化：将具有相关功能的函数、常量和数据结构定义放在同一个文件中，并通过头文件进行声明和引用。
文件模块化可以使代码结构清晰，提高代码的复用性。
3.类模块化：将相关的函数和数据结构封装在一个类中，并通过类的接口来访问和操作。
类模块化可以提供更高级别的封装和抽象，方便程序的组织和管理。
4.动态链接库和静态链接库：将功能模块封装为独立的动态链接库或静态链接库，以供其他程序调用和使用。
链接库模块化可以提高代码的复用性和可移植性。
以上是常见的模块化程序设计方法，可以根据具体的需求和场景选择适合的方法。
无论使用哪种方法，模块化程序设计都可以带来以下几个优势：1.可维护性：模块化的程序结构使程序的各个部分相互独立，修改和维护一个模块时，不会对其他模块造成影响，降低了维护的难度。
2.可重用性：模块化的程序结构使得代码片段可以在多个地方反复使用，提高了代码的复用性，减少了重复编写代码的工作量。
3.可扩展性：由于模块之间的低耦合性，当需要添加新的功能时，可以通过增加新的模块来实现，而不需要修改已有的模块，降低了扩展的成本和风险。
C语言程序设计教案第6章21-24
【问题】两种排序算法哪一种排序效率更高，高在什么地方？
6.2嵌套与递归设计与应用（0.5学时）
教学内容
（1）函数的嵌套。
（2）函数的递归设计与应用。
讲解思路
（1）函数的嵌套
二维数组作为函数参数：用实例来说明数组传递数据的重要作用。
【实践】编写程序实现（1）中的例题。
5.4模块化设计中程序代码的访问和应用实例（1学时）
教学内容
（1）模块化设计中程序代码的访问。
（2）应用实例。
讲解思路
（1）模块化设计中程序代码的访问举例说明用指针可以访问程序代码。
（2）应用实例。
计算器增加一个连续相加的功能。
(3)教师程序编写：让学生观摩程序的编写、运行及产生结果的过程，与知识点一一对应，加深理解。
(4)学生用手机C语言模拟器编写程序：题目与例题类似，但小有变化，让学生在设计中的错误。
(5)问答：就一些知识点的变化与学生进行问答互动。
(6)就（4）和（5）中同学们的表现给出部分平时分，为了鼓励同学们的参与积极性，答对者加2-3分。
（3）掌握模块间批量数据传递的方法，提高综合应用程序设计的能力。
重点：简单的排序算法、嵌套与递归设计与应用、模块间的批量数据传递。
难点：递归调用、学生成绩管理综合用例。
教学方法及手段
(1)课件：根据本节课程设计的内容及计划安，逐步展现知识点。
(2)板书：针对学生在学习和练习过程中出现的问题，进行补充讲解。调节课堂节奏，给学生思考的时间。
模块化设计中程序代码的访问
应用实例
了解编程中的五个模块化设计方法
了解编程中的五个模块化设计方法模块化是一种将复杂系统划分成独立的、可组合的部分的设计方法。
在编程中，模块化设计方法是将程序划分成多个独立的模块，每个模块实现一个特定的功能或目标，从而达到提高代码的可维护性、复用性和可测试性的目的。
下面介绍五个常用的模块化设计方法。
第一个模块化设计方法是面向对象编程（Object-Oriented Programming, OOP）。
面向对象编程中，将程序设计成由对象组成的集合，每个对象都有自己的属性和方法。
通过将相似功能的代码封装到对象中，可以更好地组织和管理代码。
面向对象编程可以将系统的复杂性分解为多个小的、可重用的对象，从而提高代码的可维护性和复用性。
第二个模块化设计方法是函数式编程（Functional Programming）。
函数式编程中，将程序设计成由一系列的函数组成，每个函数接受输入参数并产生一个输出结果。
函数式编程强调函数的纯粹性和不变性，通过将代码分解为小的、独立的函数，可以实现代码的可复用性和可测试性。
第三个模块化设计方法是模块化编程。
模块化编程将程序设计成由多个模块组成的集合，每个模块实现一个特定的功能。
模块化编程中，模块之间通过接口进行通信，对外提供封装好的接口，可以隐藏内部实现细节，提高代码的可维护性和复用性。
第四个模块化设计方法是插件化设计。
插件化设计将程序设计成由核心功能和可插拔的插件组成。
核心功能是基本的、不变的功能，插件是可扩展的、可替换的功能，通过插件可以扩展和定制核心功能。
插件化设计可以使系统更具灵活性和可扩展性，可以根据需求灵活地添加或替换功能。
第五个模块化设计方法是依赖注入（Dependency Injection）。
依赖注入是一种将依赖关系从程序中解耦的方法，通过将依赖对象注入到程序中，可以使程序更加灵活和可测试。
依赖注入可以减少模块之间的紧耦合，提高代码的可维护性和可测试性。
综上所述，以上是编程中常用的五个模块化设计方法。
模块化程序设计
模块化程序设计模块化程序设计什么是模块化程序设计在软件开辟中，模块化程序设计是一种将软件系统划分为独立的模块或者组件的方法。
每一个模块都有自己的功能和责任，可以通过定义模块之间的接口来实现模块之间的通信和协作。
通过模块化程序设计，我们可以更加灵便地开辟、测试和维护软件系统。
为什么需要模块化程序设计1. 提高代码的复用性模块化程序设计可以将功能相似的代码封装在独立的模块中，这样可以使得这部份代码可以被多个程序共享和复用。
通过复用模块，可以减少代码的重复编写，提高开辟效率。
2. 提高代码的可维护性当一个软件系统被划分为多个模块时，每一个模块的功能和责任都较为清晰明确。
这样，当需要修改系统的某个功能时，只需要关注与该功能相关的模块，而不需要修改整个系统的代码。
这样可以提高代码的可维护性，降低修改代码时的风险和工作量。
3. 提高开辟效率将一个复杂的软件系统划分为多个模块后，每一个模块可以由不同的开辟人员独立开辟。
这样可以并行开辟不同模块，提高开辟效率。
同时，不同模块之间的接口定义也可以促进开辟人员之间的协作和沟通，减少开辟冲突。
4. 降低系统的耦合度模块化程序设计可以将系统中的各个模块解耦。
模块之间通过明确定义的接口进行通信，模块之间的依赖关系减少。
这样，当需要修改系统的某个模块时，对其他模块的影响较小，可以降低系统的耦合度，增强系统的灵便性。
实现模块化程序设计的方法1. 使用函数模块化在不少编程语言中，函数是实现模块化程序设计的基本单位。
我们可以将相关功能的代码封装在一个函数中，并通过函数的参数和返回值来实现多个函数之间的通信和协作。
例如，在Python中，我们可以定义一个计算圆面积的函数：pythondef calculate_area(radius):return 3.14 radius 22. 使用类模块化除了函数，类也是一种常用的模块化设计方法。
通过将相关的属性和方法封装在类中，可以更好地组织和管理代码。
c语言程序设计方法
c语言程序设计方法C语言是一种广泛应用于软件开发领域的高级编程语言，其简洁、高效和具有较强的可移植性，使其成为许多程序员首选的编程语言之一。
在进行C语言程序设计时，合理的设计方法能够提高代码的质量和可维护性。
本文将介绍几种常用的C语言程序设计方法，以帮助读者更好地进行程序开发。
一、模块化设计模块化设计是一种将程序拆分成多个独立模块的方法。
每个模块都具有特定的功能，通过模块化设计可以提高代码的可读性和重用性。
在C语言中，可以通过建立函数来实现模块化设计。
一个好的模块化设计应该考虑到函数的功能单一性、接口设计的灵活性以及模块之间的高内聚低耦合原则。
二、注释规范注释是程序开发中不可或缺的一部分，良好的注释规范可以使其他开发人员更好地理解代码的逻辑和意图。
在C语言中，可以使用单行注释（//）和多行注释（/* ... */）来添加注释。
在进行注释时，应尽量避免使用无意义的注释，而要注重对代码中关键逻辑或特殊处理的解释。
三、错误处理在程序开发中，错误处理是非常重要的一环。
良好的错误处理能够提高程序的健壮性和可靠性。
C语言提供了多种处理错误的方式，如使用错误码、异常处理等。
在进行错误处理时，首先应该考虑到可能出现的错误情况，然后针对每种情况制定相应的处理策略，以保证程序的正常运行。
四、优化算法在进行C语言程序设计时，算法的优化是一个至关重要的方面。
合理选择和设计算法能够使程序运行效率更高，减少资源的消耗。
在优化算法时，应注意避免过多的嵌套循环和重复计算，尽量使用已有的库函数和数据结构，以提高程序的执行效率。
五、代码风格良好的代码风格能够使程序的阅读和维护更加方便。
在C语言中，可以采用统一的代码缩进、命名规范和注释规范等来确保代码的可读性。
合理选择变量名和函数名，并使用有意义的命名能够提高代码的可理解性。
此外，在书写代码时，要注意代码的排版，以保持整洁美观。
六、调试技巧调试是程序开发中不可避免的一部分。
掌握一些常用的调试技巧能够帮助程序员更快地定位和解决问题。
C语言教案：第6章 函数
1、在主调函数中说明被调函数的类型。 2、几种情况除外： (1)被调函数的返回值是int或char型时 (2)被调函数的定义出现在主调函数之前时
2013-8-6 20
如：
如：
long f()
{ …… }
float a();
main() {………… a(); ………....} float a() {…………}
§6.4函数调用 一、函数调用形式
函数名(实际参数表)
二、函数调用方式 1、作为语句调用 max(a,b); 调用无返回值函数
2、作为表达式调用 c=2*max(a,b);
调用有返回值函数 3、函数参数 m=max(a,max(b,c));
2013-8-6 18
三、对被调函数的说明
例：调用函数求n!。
2、数组元素作函数参数
例： 用数组元素作实参,输出1 ~ 5的平方。
2013-8-6
main() {int a[5],i; for(i=0;i<5,i++) { a[i]=i+1; sq(a[i]);} } sq(int n) {printf("%d\n",n*n); }
10
3、数组名作参数 注意：实参和形参的类型都必须是数组
15
例3： 将一组学生成绩从高分到低分排序。
#difine STUDENT_NUM 10 main() { int score[11]，i; void sort(); 主函数： printf("输入学生的成绩：\n"); for(i=1；i<=STUDENT_NUM；i++) scnaf("%d",&score[i]); sort(score,STUDENT_NUM); printf(“从高到低的排列顺序为：\n"); for(i=1;i<=STUDENT_NUM;i++) printf("%d",score[i]); 2013-8-6 16 }
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程序流程图
初始化算术题 显示题目 输入答案
程序结构图
儿童算术能力测试软件
评判结果
还有题？ true false 评判 结果
初始 化题显ຫໍສະໝຸດ 题目输入 答案显示总分 结束
【拓展案例】儿童算术能力测试软件
程序流程图
初始化算术题 显示题目 输入答案 评判结果
还有题？ true false
主程序(Main函数 函数) 主程序 函数
答对了
答错了
结束
2、模块化程序的修改
方法依然是： 方法依然是：自顶向下、逐步细化。 步骤： 步骤：
（1）修改主程序，简单实现新增的函数 （2）调试完成程序总体框架 （3）逐步细化，详细设计和调试好各个函数 。
【拓展案例】儿童算术能力测试软件
程序功能需求
在屏幕中依次显示五道 五道算术题，儿 五道 童输入答案后，自动评判是否正确。 五道题完成之后，显示总分 显示总分。 显示总分
• 划分好模块之后，如何设计出完整的程序？ • 制造房子的过程？
设计图纸 框架 毛坯房 房子装修
• 模块化程序设计的过程？
算法分析 主程序 简单实现模 块功能 详细实现模 块功能
1、模块化程序设计的方法
方法： 方法：自顶向下、逐步细化。 步骤： 步骤：
（1）设计主程序，简单实现各个函数 （2）调试完成程序总体框架 （3）逐步细化，详细设计和调试好各个函数 。
模块化划分常见的问题
• 不可将一个功能放在多个模块中实现，也 就是不要划分太细（例子1） • 不可将多个功能放在一个模块中实现，也 就是不要划分太粗（例子2） • 不同功能尽可能模块化(尤其主程序)，不可 图方便直接写代码混杂在一起，这样条例 不清不方便修改（例子3）
作业
• 对这个儿童算术能力测试软件继续进行修改： （1）必做题： • 实现每道题目的得分数各不相同。 • 实现每道题目不是固定题目，是自动产生100以内的随 机数的随机加、减、乘、除法。 （2）选做题： • 将测试题保存在文件中，测试时从文件中读取题目和答 案。 思考： • 这些修改是否只需要修改函数，而不需要修改主程序？ 这对多人合作进行开发有何意义？ 延展学习：
6.1模块化程序设计的方法
主要内容： 主要内容：
• 设计、修改模块化程序的方法
重点： 重点：
• 掌握模块化程序设计的步骤
难点： 难点：
• 掌握“自顶向下、逐步细化”的开发方法
教学方法： 教学方法：
• 项目教学法：项目->拓展项目.
知识回顾
• 为什么引入函数？
• 解决程序规模太大问题。 • 通过函数来支持模块化的程序设计方法。
主程序(Main函数 函数) 主程序 函数
//初始化算术题 string question = "2+3=?"; string rightAnswer = "5"; //显示题目 DispalyQuestion(question); //输入答案 string childAnswer=GetAnswer(); //评判结果 ShowResult(childAnswer,rightAnswer);
员工信息管理系统
录 入
查 询
修 改
删 除
如何进行模块化程序设计
②划分模块（函数）的两个原则 划分模块（函数）
• 功能单一 • 规模适中
一个函数只完成一个功能（体现 设计的内聚性，即问题函数内部 解决，对外只有接口）
过大过小均影响模块的粒度（太 大函数太复杂，太小接口太多系 统结构太复杂）
引入问题
string question , rightAnswer; int score = 0; for (int num=1; num<=5; num++) { //初始化题目 GetQuestion(num,out question,out rightAnswer); //显示题目 DispalyQuestion(question); //输入答案 string childAnswer = GetAnswer(); //评判结果 score += ShowResult(childAnswer, rightAnswer); } Console.WriteLine("您的总分为：{0}", score);
• 函数的定义和使用方法？
static <返回值类型 <函数名 类型 变量名 类型 变量名 返回值类型> 函数名>(类型 变量名[, 变量名....]) 返回值类型 函数名 {
<函数体 函数体>; 函数体
}
模块化程序设计
①什么是模块化程序设计
• 把程序划分为若干模块，然后将模块组装为程序。 • 模块结构可以用结构图来表示。
【例】儿童算术能力测试软件
程序功能需求
在屏幕中显示一道算术题，儿童 输入答案后，自动评判是否正确。
程序流程图
显示题目 输入答案
程序结构图
儿童算术能力测试软件
正确？
true
false
答对了
答错了
显示 题目
输入 答案
评判 结果
结束
【例】儿童算术能力测试软件
程序流程图
显示题目 输入答案 正确？
true false
显示总分 结束
小结
（1）模块化程序设计的方法： • 自顶向下 • 逐步细化。 （2）模块化程序设计的好处 •程序结构清晰，易理解、易调试、易修改。 •方便实现团队按模块分工，合作开发。 （3）模块化程序设计带来的问题和挑战
•接口（模块的输入和输出）复杂性(应注意模块注释) •多人合作的沟通和协作问题