第5章 详细设计

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3．模块处理过程设计
• 模块处理过程设计则是要对模块内部属性进行设 计，包括对其内部控制流、内部数据组织以及具 体加工的实施和执行过程进行的设计。这些设计 将为将来的编写程序做好更加周密的准备，使得 编写程序更加方便。可以使用某种图形、表格、 语言等工具，对概要设计阶段划分的每个模块进 行过程和算法设计。这些工具有程序流程图、盒 图、PAD图、判定表、判定树和过程设计语言等 。
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2. 输入输出格式设计。输入设计追求的是既实现尽可能 高的输入效率又能尽量地避免错误的发生。这一目标 可以通过以下方法来实现：一是简化输入。对于输入 数据的数量以及输入操作应尽量追求简单，使得输入 更加方便、效率更高。当然，前提是应保证输入的数 据足够充分，满足系统对相关数据的需求。二是提前 进行正确性检查。对输入数据尽量提前进行正确性验 证，提前发现钱误，从而减少错误的发生，同时也减 轻后面设计工作的负担。而对于输出设计，则需特别 注意的是要设计的系统是针对于哪些用户，应针对不 同用户的需求以及使用习惯进行设计，并确保输出的 数据直观、易于理解，让人一目了然。
A
图5.1 用方框代表加工处理步骤
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（2）逻辑条件用菱形来表示，如图5.2所示，其中 B代表逻辑条件的判断表达式，而两个出口箭头 则表示表达式的逻辑值为T或F的两个不同出口。
F
B
T
图5.2 用菱形代表逻辑条件
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（3）控制流向用箭头表示，如图5.1和图5.2所示的 箭头，都是表示程序的控制流向。 为了实现使用程序流程图描述结构化程序，必须 限制程序流程图只使用以下五种基本控制结构。
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（3）确定模块接口的细节，包括对系统外部的接 口和用户界面。对系统内部其他模块的接口，以 及模块输入数据、输出数据和局部数据的全部细 节。 （4）选用某种图形、表格和语言等工具将每个模 块处理过程的详细算法描述表达出来，编写详细 设计说明书。
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5.2 详细设计的工具
5.2.1 程序流程图 • 程序流程图（Program Flow Chart）也称为程序 框图，是程序设计中应用最广泛的算法描述工具 。程序流程图独立于各种程序设计语言，且直观 、清晰，易于学习掌握。从20世纪40年代末到20 世纪70年代中期，程序流程图一直是传统的软件 工程方法的结构化设计技术所使用的经典设计工 具。
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图5.5
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• 为了使得流程图的使用更加规范化，很有必要对 流程图所使用的符号做出确切的规定。国家标准 《信息处理--数据流程图、程序流程图、系统流 程图、程序网络图和系统资源图的文件编制符号 及约定》（GB／T1526-1989）中对程序流程图 的符号做出了规定。图5.6给出了由国际标准化 组织提出的，并由中国国家技术监督局批准的在 程序流程图中使用的部分标准符号。
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3. 人机对话设计。对于一个实时系统，用户与计 算机频繁进行人机对话，因此要进行对话方式 、内容及格式的具体设计。 4. 网络设计。如果设计的软件是一个分布式系统 ，那么还要进行网络拓扑结构设计。
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5.1.4 详细设计的参与者 • 详细设计阶段的参与者主要有软件系统用户、软 件设计师、程序员及详细设计文档复审专家。软 件系统分析师和设计师在前一个阶段进行了概要 设计，确定了软件系统总体框架和模块组织结构 。在详细设计阶段，需要有经验的软件设计人员 担任负责人，在上一阶段设计成果的基础上，将 用户、程序员一起组织起来，进行系统各部分的 详细设计。
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• 详细设计阶段并不具体地编写各个程序的代码， 而是设计出程序的“蓝图”，在编码阶段程序员 将根据这个蓝图写出实际的程序代码。因此，详 细设计的结果在很大程度上决定着最终的程序代 码的质量。
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• 在软件的生存周期中，软件测试方案设计、程序 代码调试和修改时，都需要先读懂程序代码。因 此，衡量程序代码的质量时不仅要看其逻辑是否 正确、性能是否满足要求，更重要的是要看程序 代码是否容易阅读和理解。
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5.多情况(case)型选择。多情况型选择列举了多 个加工处理步骤，程序根据控制变量的值，选择 其中一个加工步骤来执行。如图5.4(b)所示。
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• 任何复杂的程序流程图都是由以上五种基本控制 结构嵌套组合而成，如图下图5.5所示，这是一 个结构化程序的流程图，其中包含这上述说明的 几种基本控制结构，P1为选择型的逻辑条件，P2 为后判定型循环的逻辑条件，P3为多情况型选择 的逻辑条件，P4为先判定型循环的逻辑条件。
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• 尽管程序流程图被广泛使用，但是其不够规范、 符号不统一，且使用箭头的过于灵活，容易导致 流程图难以看懂，导致使用程序流程图的程序设 计人员逐渐减少。
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• 程序流程图一般包含三种基 本元素：加工处理步骤、逻 辑条件和控制流方向。 （1）加工处理步骤一般用矩形 框来表示，如图5.1所示，其 中A为该处理框的名字，是表 示该加工处理操作的一个抽 象的名字。
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详细设计过程中一般需要完成以下任务： （1）确定软件各个组成部分内所采用的算法和各 部分的内部数据组织形式，还须对需 求分析、总体设计确定的概念性的数据类型进行确 切的定义。 （2）对数据结构进行物理设计，如确定数据库的 物理结构。物理结构主要指数据的存储记录格式 、存储记录安排和存储方法等。
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5.1.2 详细设计的过程
详细设计的一般过程如下： （1）对概要设计阶段所确定的抽象性的数据类型 进行确切的定义，确定软件各个模块采用的算法 和内部数据组织形式，确定对系统内部和外部模 块的接口细节。 （2）确定每个模块的算法。选择适当的图形、表 格和语言等描述工具表达每个模块算法的执行过 程，写出模块的详细过程性描述。
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（3）为每个模块设计一组测试用例。在详细设计阶段设 计每个模块的测试用例，使编码阶段对具体模块的调试 或测试更加方便。负责详细设计的人员最了解模块的功 能和要求，所以应由他们来完成测试用例的设计。测试 内容通常包括输入数据、期望输出结果等。 （4）编写详细设计说明书。在详细设计结束时，把上述 结果进行整理，编写出详细设计说明书，并经过复审后 ，形成正式文档，作为下一阶段的工作依据。
（5）还要为每一个模块设计出一组测试用例，以 便在编码阶段对模块代码进行预定的测试，模块 的测试用例是软件测试计划的重要组成部分，通 常包括测试输入数据、期望输出结果等内容。 （6）在详细设计结束时，进行详细设计的评审。 把上述结果写入详细设计说明书，并通过复审形 成正式文档，作为下一阶段的工作依据。
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5.1.3 详细设计的内容
• 进行详细设计时，通常要考虑多方面的因素，尽量使得 设计的每一个环节更加有条理、更加标准化，从而最大 限度地提高程序的设计效率。对一个系统进行详细设计 时一般要考虑以下几个方面的内容：
1．数据结构设计 2．数据存储设计 3．模块处理过程设计 4．用户界面设计 5．其他设计
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• 另外，数据存储设计还涉及数据保密方面的内容 ，可以根据实际情况及需要采用适当的加密方法 对数据进行保密。需要指出的是，现在大多数软 件系统都使用成熟的数据库管理系统，由数据库 管理系统解决数据库物理存储问题，不需在详细 设计阶段进行数据物理存储设计。
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12>>பைடு நூலகம்
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1．数据结构设计 • 对前面需求分析、总体设计阶段确定的概念性的 数据类型，给出准确的定义。这一部分的设计内 容一般比较多，所以大多数采用小型数据库辅助 的方法进行。
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2．数据存储设计
• 数据存储设计主要是针对于数据组织存储和数据 库等方面的设计，其目标是设计出数据调用快捷 、方便且使用的资源开销较少的数据存储系统。 这就要求设计时要根据数据的使用要求及用途等 各个方面来决定采用何种存储方式。
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需要指出的是该阶段还不是程序编码阶段，而是 编码前的准备工作，在这个阶段给出每个模块足 够详细的过程性描述，在编码阶段可以方便的将 写着描述直接翻译成某种程序设计语言的代码。
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5.1.1 详细设计的任务
• 详细设计的任务，是对概要设计阶段划分出的每 个模块进行明确的算法描述，即根据概要设计提 供的说明文档，确定每一个模块的数据结构及具 体算法，并选用合适的描述工具，将其清晰准确 地表达出来。
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1.顺序型。顺序型由几个连续的加工处理步骤依 次排列构成，如图5.3(a)所示。