软件设计的目标和任务

三. 逐 步 求 精
5.2 设计原理
• 逐步求精： 为了能集中精力解决主要问题而尽量推迟对问 题细节的考虑。
• 逐步求精的思想： 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。
• Miller法则： 一个人在任何时候都只能把注意力集中在 （7+2）个知识块上。
5.2 设计原理
• 抽象的思想：处理复杂系统的惟一有效的方法是用 层次的方式构造和分析它。
• 抽象层次： ✓最高抽象级别——面向问题的语言
✓较低抽象级别——面向问题和实现的语言
• 软✓最件低设抽计象中级的别两—类—抽面象向：实现的语言 ✓ 过程抽象：功能－> 过程、函数 ✓ 数据抽象：数据对象定义、描述－>数据类型名
一. 模 块 化
5.2 设计原理
结论：分而治之，各个击破 ？将模块无限分割下去？
– 单个模块的开发成本小，几乎可忽略不计； – 模块之间接口的开发成本呢？
一. 模 块 化
模块数目与软件成本的关系
5.2 设计原理
模块数目为M时，软件开发成本最小
二. 抽 象
5.2 设计原理
• 抽象：把一定事物、状态或过程中共性的方面集中 和概括起来，暂时忽略它们之间的差异。
总体设计的步骤
• 设想供选择的方案 • 选取合理的方案
– 系统流程图 – 组成系统的物理元素清单 – 成本/效益分析 – 实现这个系统的进度计划
• 推荐最佳方案 • 功能分解 • 设计软件结构（模块化思想）
总体设计的步骤 5测试计划 • 书写文档
– 系统说明 – 用户手册 – 测试计划 – 详细的实现计划 – 数据库设计结果
• 审查和复审
设计原理
• 模块化 • 抽象 • 逐步求精 • 信息隐藏和局部化 • 模块独立
5.2 设计原理
一. 模 块 化
5.2 设计原理
• 模块：模块是由边界元素限定的相邻程序元素（例如，数据说明， 可执行的语句）的序列，而且有一个总体标识符代表它。如： OO的对象、方法。
• 模块化思想：模块化就是把程序划分成独立命名且可独立访问的 模块，每个模块完成一个子功能，把这些模块集成起来构成一个 整体，可以完成指定的功能满足用户的需求。
二. 抽 象
5.2 设计原理
例子：讨论一个在不同抽象级别上的软件设计所具有
CAD图形的软形件式包。可以画 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，图形文件可包含几 何的、正文的和其它各种 设计信息。
抽象1．总体结构层次 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
CLASS Line : PUBLIC Drawing { …… }; CLASS Curve : PUBLIC Line { …… }; CLASS StraightLine : PUBLIC Line { …… };
Curve objCurve1; //objCurve1 is a instance of Curve
软件设计的目标和任务
软件需求：解决“做什么” 软件设计：解决“怎么做” • 软件设计的任务：以软件需求规格说明书
为依据，进行
– 数据设计 – 系统结构设计 – 过程设计
软件设计的目标和任务
• 数据设计侧重于数据结构的定义 • 系统结构设计定义软件系统各主要成分之间的关
系 • 过程设计则是把结构成分转换成软件的过程性描
• “分而治之”是模块化思想的依据：把复杂的问题分解为若干个 易于处理的小问题。
一. 模 块 化
5.2 设计原理
令C(X):问题X的复杂程度，E(X):解决X问题所需 的工作量
• 规律1：若两个问题P1，P2 C(P1) > C(P2)，则E(P1) > E(P2)
• 规律2：某问题P可以分成P1，P2，P＝P1＋P2 则: C(P1+P2) > C(P1)+C(P2) 所以: E(P1+P2) > E(P1)+E(P2)
述。在编码步骤，根据这种过程性描述，生成源 程序代码，然后通过测试最终得到完整有效的软 件。
• 软件设计的重要性：是软件开发时期的第一个步， 最终影响软件实现的成败和软件维护的难易程度。
软件设计的两个阶段
从工程管理的角度来看，软件设计分两 步完成。 • 总体设计：将软件需求转化为数据结构和 软件的系统结构。 • 详细设计：即过程设计。通过对结构表示 进行细化，得到软件的详细的数据结构和 算法。
软件设计的两个阶段
第5章 总体设计
第5章 总体设计
5.1 设计过程 5.2 设计原理 5.3 启发规则 5.4 描绘软件结构的图形工具 5.5 面向数据流的设计方法
5.6 小结 习题
重点和难点
重点： 软件设计过程中应遵循的基本原理 面向数据流设计方法
难点： 变换分析、事务分析法过程和应用
5.51.1设设计计过过程程
END PROCEDURE. 抽象3．实现层次的抽象（程序设计语言描述）
二. 抽 象
5.2 设计原理
STRUCT coordinate { int x; int y };
CCALDAS软S件D中raw的in数g 据抽//p象ar举ent例cla：ss
{ PUBLIC : coordinate startpoint, endpoint; …… };
三. 逐 步 求 精
求精实际上是细化过程 求精要求设计者细化原始陈述，随着每个后续求 精（即细化）步骤的完成而提供越来越多的细节。
抽象与求精是一对互补的概念 抽象使得设计者能够说明过程和数据，同时却忽 略低层细节。事实上，可以把抽象看作是一种通 过忽略多余的细节同时强调有关的细节，而实现 逐步求精的方法。求精则帮助设计者在设计过程 中逐步揭示出低层细节。这两个概念都有助于设 计者在设计演化过程中创造出完整的设计模型。
End 图形软件包
二. 抽 象
5.2 设计原理
抽象2．过程层次的抽象（仅以管理图形文件任务为例） PROCEDURE drawing file management task IF OpenFile THEN input filename； open the file； display the file； ELSE IF SaveFile THEN input save filename； save the file； END IF