第6章 详细设计

进一步的简化
Input array A MAX = A[1] DO for I=2 to N IF MAX < A[I] Set MAX = A[I] ENDIF ENDDO Print MAX
6.4 面向数据结构的设计方法
面向数据结构的设计方法是按输入和输出以 及内部存储信息的数据结构进行设计,然后再 把数据结构的描述变换为对软件结构的描述。 Jackson方法和Warnier方法是最著名的两个 面向数据结构的设计方法。
思考： 在一组数种找出其中的最大数
F
I=2
I<N T F
T MAX=A[I]
MAX<A[I]
I=I+1
6.3.2 盒图(N-S图)
一种不允许违背结构程序设计精神的图形工具。 又称为N-S图。它有下述特点： (1) 功能域(作用域)明确，可以从盒图上一眼就 看出来。 (2) 不可能任意转移控制。 (3) 很容易确定局部和全程数据的作用域。 (4) 很容易表现嵌套关系，也可以表示模块的层 次结构。 看图6.4 • •盒图没有箭头，因此不允许随意转移控制。
本章内容
6.1 结构程序设计
6.3 过程设计的工具
6.4 面向数据结构的设计方法 6.5 程序复杂程度的定量度量
6.2 人机界面设计
小结
• 教学目标 掌握常用的详细设计工具、了解人机界 面设计问题、了解Jackson结构程序设计技术。
• 教学重点
各种详细设计工具的使用。 • 教学难点 Jackson结构程序设计技术。
PAD描述的示例
6.3.4 判定表
适于表示复杂的条件组合与应做的动作之间的对 应关系。 一张判定表由以下四部分组成： • (1)左上部列出所有条件。 • (2)左下部是所有可能的动作。 • (3)右上部是表示各种条件组合的一个矩阵。 • (4)右下部是和每种条件组合相对应的动作。
• • 判定表右半部的每一列实际上就是一个规 则，规定了与特定的条件组合相对应的动作。
• 结构程序设计的经典定义：“如果一个程序的代码块仅仅 通过顺序、选择和循环这3种基本控制结构进行连接，并 且每个代码块只有一个入口和一个出口，则称这个程序是 结构化的。”
• 更全面的定义：结构程序设计是尽可能少用GO TO语 句的程序设计方法。仅在检测出错误时才使用GO TO 语句，而且总是使用前向GO TO语句。
2 F
3
4
5
T
T T × ×
F
F F × × ×
以行李托运费的算法为例： 假设某航空公司规定，乘客可以免费托运重量不超过 30kg的行李。 当行李重量超过30kg时， 对头等舱的国内乘客超重部分每公斤收费4元， 对其他舱的国内乘客超重部分每公斤收费6元， 对外国乘客超重部分每公斤收费比国内乘客多一倍， 对残疾乘客超重部分每公斤收费比正常乘客少一半。 用判定表可以清楚地表示与上述每种条件组合相 对应的计算行李费的算法。
示例： 假设某大学要从学生中挑选男子篮球队队员， 基本条件是： 各门课程的平均分在70分以上， 身高超过1．80米， 体重超过75千克。 需要从学生登记表中挑选出符合上述条件的男 同学，并列出他们的姓名和住址，以便进一步 选拔。 用判定表表示上述条件和动作之间的关系。
1 是男同学 条 平均分高于70动 并列出他们的姓名和住址 作 拒绝这个学生 T
3. 重复结构 重复结构的数据：根据使用时的条件由一个数据元素出 现零次或多次构成。
A由B出现N次（N>=0）组 成（注意：在B的右上角 有星号标记）
Jackson图的优点： • 便于表示层次结构,是对结构进行自顶向下分解 的有力工具； • 形象直观,可读性好； • 既能表达程序的结构,也可表达问题的数据结构。
真
m被i整除
假
用break 结束循环
i=i+1 ik+1
假
输出:m”不是素数” 输出:m”是素数”
6.3.3 PAD图
PAD是问题分析图(problem analysis diagram) 。 它用二维树形结构的图来表示程序的控 制流。 图6.5给出PAD图的基本符号。
图6.5 PAD图的基本符号 (a)顺序(先执行P1后执 行P2) (b)选择(IF C THEN P1 ELSE P2) (c)CASE型多分支 (d)WHILE型循环(WHILE C DO P) (e)UNTILE型循环 (REPEAT P UNTIL C) (f)语句标号 (g)定义
顺序
IF_THEN_ELSE型 分支
CASE型多分支
循环
调用子程序A
图6.4 盒图的基本符号
N-S图描述的示例
a
上图对应的数据流图
b
T
X1
F X2=1 T X3 T F
f
T X4 F
F X2=2 F X2=3 T T
c d e
i
F
X5 T
g h
X6 T
F
j
思考： 在一组数种找出其中的最大数
MAX = A[1]
PAD图的主要优点如下： (1)使用PAD符号设计的程序必然是结构化程序。 (2)PAD图所描绘的程序结构十分清晰。 最左面的竖线是程序的主线，即第一层结构。随着程序 层次的增加，PAD图逐渐向右延伸。每增加一个层次， 图形向右扩展一条竖线。图中竖线的总条数就是程序 的层次数。 (3) PAD图表现的程序逻辑，易读、易懂、易记。 程序从图中最左竖线上端的结点开始执行，自上而 下，从左向右顺序执行，遍历所有结点。
PDL的优点： • 可以作为注释直接插在源程序中间。 • 可以使用普通的正文编辑程序或文字处理系统，方 便地完成书写和编辑工作。 • 已经有自动处理程序存在，可以自动生成程序代码。 PDL的缺点： • 是不如图形工具形象直观， • 描述复杂的条件组合与动作间的对应关系时，不如 判定表清晰简单。
求数组的最大值用PDL描述
1. 顺序结构 顺序结构的数据：由一个或多个数据元素组成，每个元 素按确定次序出现一次。
A由B、C、D3个元素顺序 组成（每个元素只出现一 次，出现的次序依次是B、 C和D）
2. 选择结构 选择结构的数据：包含两个或多个数据元素，每次使用 这个数据时按一定条件从这些数据元素中选择一个。
根据条件A是B或C或D中的某 一个（注意：在B、C和D的 右上角有小圆圈做标记）
6.3 过程设计的工具
6.3.1 程序流程图
• 程序流程图（程序框图）：描述过程设计的方法，也是用 得最混乱的一种方法。 优点：对控制流程的描绘很直观，便于初学者掌握。 缺点： • •(1) 不是逐步求精的好工具，它诱使程序员过早地考虑 程序的控制流程，而不去考虑程序的全局结构。 • •(2) 用箭头代表控制流，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) 不易表示数据结构。 使用对策：只用结构程序设计允许的五种图示结构。
6.1 结构程序设计
• C.Bohm和G.Jacopini在数学上证明了只用“顺 序”、“选择”和“循环”这三种基本的控制结 构可以实现任何单入口和单出口的程序。
顺序结构，先执 行A再执行B
IF_THEN_ELSE型 选择结构
图 6.1 3 种 基 本 的 控 制 结 构
DO_WHILE型循环 结构
•
面向数据结构的设计与面向数据流的设计的异同
设计方法 面向数据流的设计 面向数据结构的设计
以数据流图为基础。在分析阶 以数据结构 为基础。从问 工作基础 段用DFD表示软件的逻辑模型， 题的数据结构出发导出它的 在设计阶段按数据流类型，将数 程序结构 。 据流图转换为软件结构。 最终目标 软件的最终结构（SC）图 对程序处理过程的描述。
第六章 详细设计
详细设计的目标： 得出对目标系统的精确描述，从而在编 码阶段可以把这个描述直接翻译成用某种 程序设计语言书写的程序。 •• 对目标系统的精确描述： • 详细的算法 • 数据表示和数据结构 • 实施的功能和使用的数据之间的关系
详细设计的任务： 逻辑上正确地实现每个模块的功能。 设计出的处理过程应该尽可能简明易懂。（更重 要） 结构程序设计技术是实现上述任务的关键技术。
图6.3程序流程图中使用的符号 (a)选择（分支）；(b)注释；(c)预先定义的处理； (d)多分支；(e)开始或停止；(f)准备；(g)循环上 界限；(h)循环下界限；(i)虚线；(j)省略符；(k) 并行方式；(l)处理；(m)输入输出；(n)连接；(o) 换页连接；(p)控制流
MAX=A[1]
例如： if X is not negative then return(square root of X as a real number); else return(square root of -X as an imaginary number); endif 外层语法IF-THEN-ELSE是确定的，内层操作“square root of X ”是不确定的。
(4) 容易将PAD图转换成高级语言源程序，这种转换可 用软件工具自动完成。 (5) 即可表示程序逻辑，也可描绘数据结构。 (6) 支持自顶向下、逐步求精方法的使用。 开始时可以定义一个抽象的程序，随着设计的深入， 使用def符号逐步增加细节，直至完成详细设计，如 图6.6所示。
初始的PAD图
使用def符号细化处理框P2 图6.6 使用PAD图提供的定义功能 来逐步求精的例子
Enter a vector Set Maximum to the value of the first element in the vector DO for each element from the second one to the last IF value of the element is greater than the Maximum value Set Maximum to value of the element ENDIF ENDDO Print the Maximum value