第九章 面向数据流的设计方法
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第9章面向数据流的设计方法
第9章面向数据流的设计方法面向数据流的设计方法是一种将系统设计为数据流动的方式，其中数据是从一个组件流向另一个组件。
这种设计方法主要用于处理大量的数据和实现高效的数据处理流程。
本文将介绍面向数据流的设计方法的概念和一些常见的应用场景。
面向数据流的设计方法可以简化复杂系统的设计和实现过程。
它将系统划分为多个组件，每个组件负责特定的数据处理任务。
数据从一个组件流向另一个组件，直到最终结果被产生出来。
面向数据流的设计方法有助于实现系统的高效运行。
通过将系统分解为多个组件，可以并行处理数据，加快处理速度。
此外，使用数据流的方式可以减少数据的复制和传输，减少了系统开销。
面向数据流的设计方法适用于处理大量的数据。
在许多场景下，系统需要处理大规模的数据集，如数据挖掘、机器学习和科学计算等领域。
面向数据流的设计方法可以将数据流动化，提高系统的处理效率。
其中，数据流引擎是实现面向数据流的设计方法的关键技术。
数据流引擎负责管理数据流，组织组件之间的数据传输和计算。
它可以自动处理数据的传输和计算，提高系统的可维护性和可扩展性。
面向数据流的设计方法在许多领域都有广泛的应用。
在大数据领域，面向数据流的设计方法常用于实现实时数据分析和处理。
例如，在互联网广告领域，系统需要实时处理大量的用户点击数据和广告数据，以实现实时的广告推荐和定向投放。
面向数据流的设计方法可以提供实时的数据处理能力，满足系统的实时性要求。
此外，在物联网领域，面向数据流的设计方法常用于实现传感器数据的处理和分析。
物联网系统通常涉及大量的传感器节点和实时的数据流传输。
面向数据流的设计方法可以实时处理传感器数据，提供实时的监测和预警功能。
总之，面向数据流的设计方法是一种将系统设计为数据流动的方式，主要用于处理大量的数据和实现高效的数据处理流程。
它可以简化复杂系统的设计和实现过程，提供高效的数据处理能力，适用于许多领域，如大数据、物联网等。
使用面向数据流的设计方法，可以实现高性能的数据处理系统，满足系统的实时性和可扩展性要求。
面向数据流的设计方法
面向数据流的设计方法
设计软件结构的顶层和第一层——变换结构。 顶层就是主模块的位置，其功能是完成对所有模块的控制，其名称就是系统名称； 第一层一般至少有输入、变换、输出三种功能模块。
面向数据流的设计方法
设计中、下层模块。对第一层模块自顶向下逐层分解。 输入模块下属模块的设计：为每个输入模块设计两个下属模块，一个接受数据，一个将数据转换成调用模块所需的信息。用类似的方法一直分解下去，直至物理输入端。 输出模块下属模块的设计：为每个输出模块设计两个下属模块，一个将数据转换成下属模块所需的信息，一个发送数据。用类似的方法一直分解下去，直至物理输出端。 变换模块下属模块的设计：根据变换中心的组成情况，按照模块独立性原则，为每个基本加工建立一个功能模块。
面向数据流的设计方法
设计优化：根据优化准则对初始结构进行细化和改进。 根据设计准则，对模块进行合并和调整，为每个物理输入和物理输出设计专门模块，以体现系统的外部接口。
面向数据流的设计方法
1
2
A
物理输入
B
C
D
物理输出
G
变换中心
逻辑输出
逻辑输入
f1
f2
f3
E
F
H
f4
f5
f6
f7
f8
f9
f10
f11
变换型分析设计
202X
面向数据流的设计方法 面向数据流的设计方法，又称结构化设计即SD(Structured Design) 。 结构化设计的目标：将软件设计为多个结构合理、功能单一的模块，建立系统的模块结构图。它的主要表示方法是一种分层次的结构图。
单击添加副标题
面向数据流的设计方法
认为一个程序、一组程序或一个系统，是由一组功能模块来构成的。
设计软件结构的顶层和第一层——变换结构。 顶层就是主模块的位置，其功能是完成对所有模块的控制，其名称就是系统名称； 第一层一般至少有输入、变换、输出三种功能模块。
面向数据流的设计方法
设计中、下层模块。对第一层模块自顶向下逐层分解。 输入模块下属模块的设计：为每个输入模块设计两个下属模块，一个接受数据，一个将数据转换成调用模块所需的信息。用类似的方法一直分解下去，直至物理输入端。 输出模块下属模块的设计：为每个输出模块设计两个下属模块，一个将数据转换成下属模块所需的信息，一个发送数据。用类似的方法一直分解下去，直至物理输出端。 变换模块下属模块的设计：根据变换中心的组成情况，按照模块独立性原则，为每个基本加工建立一个功能模块。
面向数据流的设计方法
设计优化：根据优化准则对初始结构进行细化和改进。 根据设计准则，对模块进行合并和调整，为每个物理输入和物理输出设计专门模块，以体现系统的外部接口。
面向数据流的设计方法
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A
物理输入
B
C
D
物理输出
G
变换中心
逻辑输出
逻辑输入
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f11
变换型分析设计
202X
面向数据流的设计方法 面向数据流的设计方法，又称结构化设计即SD(Structured Design) 。 结构化设计的目标：将软件设计为多个结构合理、功能单一的模块，建立系统的模块结构图。它的主要表示方法是一种分层次的结构图。
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面向数据流的设计方法
认为一个程序、一组程序或一个系统，是由一组功能模块来构成的。
第9章 面向数据流的设计方法
9.1 基本概念——变换流 变换流
变换型数据流图：是一个线性结构，由输入、变 换和输出3部分组成。变换中心。 任意系统中的信息均可用变换流刻画。
逻辑 输出 物 理 流
变换 中心 物理 输出 输入 流
9.1 基本概念——事务流 事务流
事务型数据流图：具有事务处理中心，它完成以 下任务：接收输入数据；分析每个事务以确定它 的类型；根据事务类型选取一条活动通路。
改进软件结构提高模块独立性：通过分解、合并提高内聚、降低耦合。 深度、宽度、扇入、扇出、应适当：扇出一般3-4个。扇入越大，共享该模块 的上层模块越多，不可违背模块独立性原则片面追求高扇入。图9.19 任一模块的作用域应在控制域之内。图9.20 降低接口复杂性：尽量使传递的信息简单并与模块功能一致。 模块功能应可预言，避免对模块施加过多限制。 设计单入口单出口的模块。 把某些软件用包的形式封装起来。 模块规模要适中：在遵守模块独立性准则的前提下，控制在50行以内。
先让它干起来，再让它快起来
9.6 总体设计文档要求
内容：P204 注意参考国标文档
事物处理 中心 加工途 径
输入 流
9.1 概述——设计过程 设计过程
任务：将DFD转换为 软件结构 步骤：
确定信息流类型； 2) 划定流界； 3) DFD-〉程序结构； 4) 提取层次控制结构； 5) 精化结构。
1)
图示：P208 图9.3 参考右图
9.2 变换分析 变换分析——步骤 步骤1 步骤
步骤三. 确定DFD特性。 例 图9.7 特性。 步骤三 确定 特性
主导地位数据流、支流
步骤四. 划定边界，孤立变换中心。 步骤四 划定边界，孤立变换中心。例 图9.7
9.2 变换分析 变换分析——步骤 步骤5 步骤
面向数据流的设计方法
SD措施旳缺陷：对数据构造、文件构造，数据库 构造没有考虑充分；块间联络、块内联络这两个 概念无严格定义。
14
②输出模块旳下属模块旳设计 输出模块旳功能是将调用模块提供旳数据输出。 为每一种输出模块设计两个下层模块：一种是
变换模块，另一种是输出模块。 ③变换模块旳下属模块旳设计
为变换模块设计下属模块没有一定旳规则可循， 此时需研究数据流图中相应加工旳构成情况。
15
§7.3 事务分析 1.事务型程序构造 ⑴构造：
21
⑴找出事务中心和各活动途径 ⑵设计模块构造旳顶层和第一层模块： 首先为事务中心设计一种主模块； 然后为每一条活动途径设计一种事务处理模 块； 最终为输入部分设计一种输入模块，假如各 活动途径是发散旳，则不需设计输出模块， 假如象图中各活动途径又集中到一种加工， 则需设计输出模块。
22
⑶设计中、下层模块 输入模块和输出模块旳下属模块
26
④充分利用多种技巧：扇入和扇出。即扇入越多 越好，而它调用其他旳模块一般不超出7个；模 块旳大小。即相对独立，功能单一，语句不超出 100行；作用范围和控制范围。即要求控制模块 在上层，作用模块在下层且两者不离太远。 ⑤程序构造图：直观清楚，易了解，为后来旳编 程、测试、维护提供了良好旳条件。
3
变换型 ⑴构造：
I
P
O
输入模块I从输入设备或存储器取得数据， 利用处理模块P(加工模块或变换模块)对这些 数据作处理后，最终将成果经过输出模块O 送出到输出设备或存储器。
4
主模块
输入成绩 (五分制)
成绩转换(五分 制→百分制)
输出成绩 (百分制)
5
⑵变种 有多种“主变换”，多种输入数
据，多种输出数据，无“主变换”等。
14
②输出模块旳下属模块旳设计 输出模块旳功能是将调用模块提供旳数据输出。 为每一种输出模块设计两个下层模块：一种是
变换模块，另一种是输出模块。 ③变换模块旳下属模块旳设计
为变换模块设计下属模块没有一定旳规则可循， 此时需研究数据流图中相应加工旳构成情况。
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§7.3 事务分析 1.事务型程序构造 ⑴构造：
21
⑴找出事务中心和各活动途径 ⑵设计模块构造旳顶层和第一层模块： 首先为事务中心设计一种主模块； 然后为每一条活动途径设计一种事务处理模 块； 最终为输入部分设计一种输入模块，假如各 活动途径是发散旳，则不需设计输出模块， 假如象图中各活动途径又集中到一种加工， 则需设计输出模块。
22
⑶设计中、下层模块 输入模块和输出模块旳下属模块
26
④充分利用多种技巧：扇入和扇出。即扇入越多 越好，而它调用其他旳模块一般不超出7个；模 块旳大小。即相对独立，功能单一，语句不超出 100行；作用范围和控制范围。即要求控制模块 在上层，作用模块在下层且两者不离太远。 ⑤程序构造图：直观清楚，易了解，为后来旳编 程、测试、维护提供了良好旳条件。
3
变换型 ⑴构造：
I
P
O
输入模块I从输入设备或存储器取得数据， 利用处理模块P(加工模块或变换模块)对这些 数据作处理后，最终将成果经过输出模块O 送出到输出设备或存储器。
4
主模块
输入成绩 (五分制)
成绩转换(五分 制→百分制)
输出成绩 (百分制)
5
⑵变种 有多种“主变换”，多种输入数
据，多种输出数据，无“主变换”等。
第九章 面向数据流的设计方法
• 对于程序结构的雏形，以“模块独立”为 指导思想，对模块合并或分解，旨在追求高内 聚、低耦合，易于实现、易于测试和维护的软 件结构。
• 上述七个步骤的目标是给出软件的一个整 体的描述。一旦有了这样的描述，设计人员就 可以从整体角度评价和精化软件的总体结构， 此时修改所需耗费不多，却能够大大低提高软 件质量。
aa b
Read D
A to B .
传出分支的分解
w,u
ME
w
u
w,u
ME
w
u
W
U Write W Put U
v
uvv
V
(1)
U to V Write V
.
(2)
中心加工分支的分解
MT
ep
r
u,w
c,p r
Q
P
R
.
变换分析设计方法
• 7）采用启发式设计策略，精化所得程序结构 雏形，改良软件质量
变换
输入
输出
图 9.1
(2)事务型数据流图
• 事务型数据流(事务流):由于基本系统呈现变换流，所以任意系 统中的信息均可以用变换流刻画。但是如果数据流如图9.2所示， 则称为事务流。此时，单个数据项(事务)沿传入路径(接受通道) 进入系统,由外部形式变换为内部形式后到达事务中心,事务中心 根据数据项计算结果从若干动作路径中选定一条继续执行.
.
面向数据流方法的设计过程
精化数据流图
“事务” 流类型
区分事务中心 和数据接收路径
“变换”
区分输入和 输出分支
映射成事务结构
映射成变换结构
事务分析 用启发式设计规则精化软件结构
导出接口描述和全程数据结构
提取控制结构
• 上述七个步骤的目标是给出软件的一个整 体的描述。一旦有了这样的描述，设计人员就 可以从整体角度评价和精化软件的总体结构， 此时修改所需耗费不多，却能够大大低提高软 件质量。
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Read D
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传出分支的分解
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中心加工分支的分解
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变换分析设计方法
• 7）采用启发式设计策略，精化所得程序结构 雏形，改良软件质量
变换
输入
输出
图 9.1
(2)事务型数据流图
• 事务型数据流(事务流):由于基本系统呈现变换流，所以任意系 统中的信息均可以用变换流刻画。但是如果数据流如图9.2所示， 则称为事务流。此时，单个数据项(事务)沿传入路径(接受通道) 进入系统,由外部形式变换为内部形式后到达事务中心,事务中心 根据数据项计算结果从若干动作路径中选定一条继续执行.
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面向数据流方法的设计过程
精化数据流图
“事务” 流类型
区分事务中心 和数据接收路径
“变换”
区分输入和 输出分支
映射成事务结构
映射成变换结构
事务分析 用启发式设计规则精化软件结构
导出接口描述和全程数据结构
提取控制结构
面向数据流的设计方法把
面向数据流的设计方法把在面向数据流的设计方法中，数据是系统的核心。
它们在不同的组件之间流动，通过组件之间的连接和交互来实现系统的功能。
这种设计方法将系统的输入、输出和中间过程都看作是数据流，并通过对这些数据流的定义和分析来进行系统设计。
其主要特征包括以下几个方面：首先，面向数据流的设计方法注重数据的流动和传递。
它将系统看作是一个数据处理的流程，通过对数据的处理和转换来实现系统的功能。
在系统设计过程中，需要明确数据的输入和输出，并定义数据流的传递路径和方式。
其次，面向数据流的设计方法注重数据的分析和处理。
在系统设计的过程中，需要对数据进行分析，划分数据流，确定数据的属性和规则，并通过对数据流的处理和转换来实现对数据的加工和分析。
此外，面向数据流的设计方法强调系统的组件和交互。
系统由一系列组件构成，每个组件负责一部分功能。
这些组件之间通过数据流进行连接和交互，通过输入数据流和输出数据流的交互来实现系统的功能。
最后，面向数据流的设计方法注重系统的可扩展性和灵活性。
通过将系统设计为数据流的方式，可以方便地扩展系统功能和调整系统结构。
新增功能可以通过新增组件和修改数据流来实现，而不需要对系统的整体结构进行大规模的改动。
面向数据流的设计方法在实际系统设计和开发中有着广泛的应用。
它可以用于各种类型的系统，包括数据仓库、大数据分析、物联网等。
面向数据流的设计方法能够提高系统的可维护性和可扩展性，降低系统的复杂性，提高开发效率。
总之，面向数据流的设计方法是一种基于数据流动的系统设计思想，通过对数据流的分析和处理来实现系统的功能。
它注重数据流的传递和处理，强调系统的组件和交互，提供了一种可扩展和灵活的系统设计方法。
在实际系统设计和开发中，面向数据流的设计方法具有重要的价值和应用前景。
5.5面向数据流的设计方法
（6）利用一些启发式原则来改进系统的初始结构图，直到得到符合 要求的结构图为止。
例2：学生成绩管理系统中的“查询” 功能细化后的DFD图如下所示：把他 转换为软件结构图。
图 “查询”细化的DFD
（2）确定数据流图中含有变换型特征还是事务型特征。 （3）识别事务中心和每一条操作路径上的流特征。
事务中心通常位于几条操作路径的起始点上，可以从数据流图上 直接找出来。输入路径必须与其他所有操作路径区分开来。 （4）将数据流图映射为事务型系统结构图。 事务流应映射到包含一个输入分支和一个分类事务处理分支的程 序结构上。输入分支结构的开发与变换流的方法类似。分类事务 处理分支结构包含一个调度模块，它调度和控制下属的操作模块。 本例中所得的软件结构图如下图所示。
面向数据流的设计方法
软件设计的本质是将需求分析阶段所产生 的数据流图转换成软件结构图。结构化设 计（SD）是国际上应用最广，技术上也 较完善的系统设计方法，也是基于数据流 的设计方法。
了解信息流的两种类型 掌握变换分析方法
面向数据流的设计方法
数据流图的类型
SD方法是以数据流图为基础设计系统的模块结 构的。不同类型的数据流图设计的过程以及所导出的 初始的软件结构不同。不管系统的数据流图如何庞大 和复杂，一般均可分为变换型和事务型。
（4）进行一级“因子化”分解，设计顶层和第一层模块。 先设计主模块，用程序名字为它命名，画在与中心变换相对应的位置 上。做为系统的顶层，它调用下层模块，完成系统所要做的各项工作。 系统结构第一层的设计方针是：为每一个逻辑输入设计一个输入模块， 它为主模块提供数据；为每一个逻辑输出设计一个输出模块，它将主 模块提供的数据输出；为中心变换设计一个变换模块，它将逻辑输入 转换成逻辑输出。第一层模块与主模块之间传送的数据应与数据流图 相对应。将上面描述的划分
例2：学生成绩管理系统中的“查询” 功能细化后的DFD图如下所示：把他 转换为软件结构图。
图 “查询”细化的DFD
（2）确定数据流图中含有变换型特征还是事务型特征。 （3）识别事务中心和每一条操作路径上的流特征。
事务中心通常位于几条操作路径的起始点上，可以从数据流图上 直接找出来。输入路径必须与其他所有操作路径区分开来。 （4）将数据流图映射为事务型系统结构图。 事务流应映射到包含一个输入分支和一个分类事务处理分支的程 序结构上。输入分支结构的开发与变换流的方法类似。分类事务 处理分支结构包含一个调度模块，它调度和控制下属的操作模块。 本例中所得的软件结构图如下图所示。
面向数据流的设计方法
软件设计的本质是将需求分析阶段所产生 的数据流图转换成软件结构图。结构化设 计（SD）是国际上应用最广，技术上也 较完善的系统设计方法，也是基于数据流 的设计方法。
了解信息流的两种类型 掌握变换分析方法
面向数据流的设计方法
数据流图的类型
SD方法是以数据流图为基础设计系统的模块结 构的。不同类型的数据流图设计的过程以及所导出的 初始的软件结构不同。不管系统的数据流图如何庞大 和复杂，一般均可分为变换型和事务型。
（4）进行一级“因子化”分解，设计顶层和第一层模块。 先设计主模块，用程序名字为它命名，画在与中心变换相对应的位置 上。做为系统的顶层，它调用下层模块，完成系统所要做的各项工作。 系统结构第一层的设计方针是：为每一个逻辑输入设计一个输入模块， 它为主模块提供数据；为每一个逻辑输出设计一个输出模块，它将主 模块提供的数据输出；为中心变换设计一个变换模块，它将逻辑输入 转换成逻辑输出。第一层模块与主模块之间传送的数据应与数据流图 相对应。将上面描述的划分
软件工程中面向数据流的设计方法
9.4.1 Βιβλιοθήκη 发式设计策略5．模块功能应该可预言，避免对模块施加 过多限制。 模块功能可预言指，只要模块的输入数 据相同，其运行产生的输出必然相同， 也就是可以依据其输入数据预测模块的 输出结果。此外，如果设计时对模块中 局部数据的体积，控制流程的选择及外 部接口方式等诸因素限制过多，则以后 为去掉这些限制要增加维护开销。
描述接口和全局 数据结构
复审 通过 详细设计
图9-1-4 面向数据流 的设计
9.2 变换分析
步骤一、复审基本系统模型 基本系统模型指顶级DFD和所有由外部提 供的信息。这一设计步骤是对系统规格说明 书和软件需求规格说明书进行评估。这两个 文档描述软件界面上信息的流程和结构。
9.2 变换分析
步骤二、复审和精化软件数据流图 这一步主要是对软件需求规格说明书中的分析 模型进行精化，直至获得足够详细的DFD。
辅助文档
获得程序结构后，必须开发一系列辅助 文档，作为软件总体设计的组成部分。 主要工作包括： 1）陈述每个模块的处理过程； 2）描述每个模块的界面； 3）根据数据字典定义数据结构； 4）综述设计中所有限制和约束； 5）对概要设计进行复审； 6）对设计进行优化。
9.4.2 设计优化原则
我们努力追求的设计应该是既满足功能和性能 的要求，又符合一般软件设计原理和上述种种 启发式设计原则。 对软件结构的修改越早越好。必要时，可以并 行地开发若干个软件结构，通过评比，求得 “最佳”结果。 简洁的程序结构容易测试、容易维护，应该使 用尽可能少的模块；只要满足信息要求，应该 使用尽可能简单的数据结构。 结构优化是一个精益求精的过程。优化过程可 以在设计的早期，甚至要延续到详细设计乃至 编码阶段。
软件工程
第9章 面向数据流的设计方法
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2013-7-14 6
9.1基本概念和设计过程
基本概念和设计过程
在大系统的ＤＦＤ中，变换流与事务流往往交织在 一起。 在基于事务流的系统中，当信息沿动作路径流动时 可能呈现变换流的特征，变换分析法与事物分析法需 要交叉使用。
任何设计过程都不应该也不可能完全机械化，人的 判断力和创造性往往起决定作用。
2013-7-14 24
9.2变换分析
传感器监测子系统输出流部分的程序结构
2013-7-14
25
9.2变换分析
传感器监测子系统的程序结构“雏形”
2013-7-14
26
9.2变换分析
变换分析
步骤七 采用启发式设计策略，精化所得程序结构雏形，改 良软件质量。
对于程序结构的雏形，以“模块独立”为指导思想， 对模块或合或拆，旨在追求高内聚、低耦合，易实现、 易测试、易维护的软件结构。
2013-7-14
10
9.2变换分析
“家庭保安系统”的顶级数据流图
家庭保安系统－传 感器监测子系统的 变换分析步骤。
2013-7-14
11
9.2变换分析
变换分析
步骤二 复审和精化软件数据流图 精化软件需求规格说明书中的分析模型，直至获得足够详细 的ＤＦＤ。 如，由“传感器监测子系统”的第一级（图9.５的局部）和第 二级（图9.６）ＤＦＤ进 一步推导出第三级数据流图（图9. ７）。 每个变换对应一个独立的功能，可望用一 个具有较高内聚 度的模块实现，至此已有足够的信息用于设计“传感器监测子 系统”的程序结构，精化过程亦可结束。
2013-7-14
40
9.4启发式设计策略
启发块独立性的角度，对程序结构雏形的模 块进行分解或合并，力求降低耦合度，提高内聚度。
(２）改造程序结构，减少高扇出，在增加程序深度 的前提下追求高扇入。
2013-7-14
41
9.4启发式设计策略
典型的程序结构
设计良好的软件结构通常顶层扇出比较高，中层扇出较少， 底层又高扇入到公共的实用模块中去。
2013-7-14
若数据流图所描述的 信息流具有上述特征 则称作变换流。
5
9.1基本概念和设计过程
基本概念和设计过程
事务流 由于基本系统模型呈变 换流，故任意系统中的信 息均可用变换流刻画。 若数据流具有如图9.２所 示形状，称“事务流”。 单个数据项称为事务 （transaction）沿传入 路径（接受通道）进入系 统，由外部形式变换为内 部形式后到达事务中心， 事务中心根据数据项计值 结果从若干动作路径中选 定一条继续执行。
2013-7-14 2
第九章 面向数据流的设计方法
面向数据流的设计方法
本章所述技术用于软件的概要设计描述 ，包括模块、界面 和数据结构的定义，这是后续开发的基础。 每种软件设计方法都有长处和不足，选用哪种方法应考虑适 用的范围。 任何软件系统都可以用数据流图表示，面向数据流的设计方 法可用于任一种软件系统的开发。 该方法对那些顺序处理信息且不含层次数据结构的系统最为 有效，如，过程控制、复杂的数值分析过程、以及科学与工程 方面的应用等等。 当ＳＤ方法用于完全的数据处理时，即使系统中使用层次数 据同样行之有效。
2013-7-14
15
9.2变换分析
变换分析
步骤四 划定输入流和输出流边界孤立变换中心。 输入、输出流边界的划分可能因人而异，不同的设 计人员可能把边界沿着数据通道向前推进或后退一个 处理框，这对最后的软件结构影响不大。
“传感器监测子系统”的流界在图9.７中用虚线表示。
2013-7-14
16
9.2变换分析
2013-7-14
4
9.1基本概念和设计过程
基本概念和设计过程
变换流
在基本系统模型（即顶级数据 流图）中信息通常以“外部 世界”所具有的形式进入系 统，经过处理后又以这种形 式离开系统。 输入信息流沿传入路径进入系 统，同时由外部形式变换为 内部形式，经系统变换中心 加工、处理，作为输出信息 流又沿传出路径离开系统， 并还原为外部形式。
2013-7-14 12
9.2变换分析
“传感器监测子系统”的第二级DFD
2013-7-14
13
9.2变换分析
“传感器监测子系统”的第三级DF
2013-7-14
14
9.2变换分析
变换分析
步骤三 确定ＤＦＤ为变换流还是事务流。 系统内部的信息流总可以用变换流表示，倘若具有明显的事 务特性，还应该采用针对事务流的映射方法。设计人员首先要 判定ＤＦＤ中占主导地位的信息流，并确定其特性，然后孤立 出具有变换特性或事务特性的支流，这些支流将用于精化由主 导数据流推出的程序结构。 以图9.7所示ＤＦＤ为例，数据沿一个传入路径进来，沿三个传 出路径离开，无明显的事务中心，该信息流应属变换流。
2013-7-14
28
9.2变换分析
“传感器监测子系统”的程序结构
2013-7-14
29
9.2变换分析
变换分析
上述七个设计步骤的目标是给出软件的一个整体 描述。 一旦有了这样一个描述，设计人员即可从整体角度评 价和精化软件的总体结构，此时修改所需耗费不多， 却能大大提高软件质量。 比较上述设计过程与一般直接编码过程可知，如 果源代码是软件唯一的表现形式，设计人员很难从整 体的观点评价和精化软件。
2013-7-14
18
9.2变换分析
变换分析
一级分解 图9.８展示的是一个简单三叉结构，实际处理大 型系统的复杂数据流时，可能需要两个甚至多个模块 对应上述一个模块的功能。 “一级分解”的原则 在完成控制功能并保持低耦合度、高内聚度的前 提下尽可能减少模块数。
2013-7-14
19
9.2变换分析
2013-7-14
38
9.3事务分析
用户交互子系统的程序结构雏形
2013-7-14
39
第九章 面向数据流的设计方法
9.４启发式设计策略
变换分析和事务分析的最后一个步骤都是运用启发 式策略对程序结构雏形进行优化，以提高软件设计的 整体质量。
启发式设计策略是人们从长期的大量软件开发过程 中积累总结的经验。
2013-7-14
27
9.2变换分析
变换分析
修改“传感器监测子系统”的程序结构雏形 (１）因只存在唯一一条传入路径，故输入控制模块可删除； (２）由变换中心产生的整个子结构可归并为“建立警报条件” 一个模块（选择电话号码的功能纳入其中），变换控制模块不 再需要； (３）“格式化显示”和“生成显示”两个模块归并为“产生 显示”一个模块。
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第九章 面向数据流的设计方法
9.3 事务分析
当数据流具有明显的事务特征时，即能找到一个事务（亦称触 发数据项）和一个 事务中心，采用事务分析法更为适宜。 下面以“家庭保安系统”中“用户交互子系统”为例，说明事 务分析法。 该子系统的第一级数据流图如图9.５所示，精化后得到如图9. １４所示第二级 数据流图。图中“用户命令数据”流入系统 后，沿三条动作路径之一离 开系统，若将数据项“命令类型” 看作事务，该子系统的信息流具有明显的事务 特征。 事务分析法的步骤与变换分析方法基本类似，主要差别在于从 数据流图到程序 结构的映射。
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第九章 面向数据流的设计方法
9.1基本概念和设计过程
用ＳＤ方法将数据流图转换为软件结构 (１）确定信息流的类型； (２）划定流界； (３）将数据流图映射为程序结构； (４）提取层次控制结构； (５）通过设计复审和启发式策略精化结构。 第三步所用映射方法涉及信息流的类型。 信息流分为变换流和事务流两种类型。
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9.3事务分析
事务流映射
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9.3事务分析
事务分析
用户交互子系统的一级分解
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9.3事务分析
事务分析
步骤六 分解并精化事务结构以及每条动作路径所对应的结构。 这些子结构是根据流经每一动作路径的数据流特征，采用本 节或上节所述设计步骤导出的。 图9.１８给出了各条动作路径映射后的程序结构。 步骤七 使用启发式设计策略，精化所得程序结构雏形，改良软件质 量。 这一步骤与变换分析法相同。
“传感器监测子系统”
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9.2变换分析
变换分析
步骤五 执行“一级分解”导出具有三个层次的程序结构。 顶层为总控模块； 底层模块执行输入、计算和输出功能； 中层模块控制、协调底层的工作。 如图9.８所示，主控模块负责协调下面几个中层控制模块： 输入流控制模块，接收所有输入数据； 变换流控制模块，对内部形式数据进行加工、处理； 输出流控制模块，产生输出数据
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9.3事务分析
确定流界
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9.3事务分析
事务分析
步骤五 把数据流图映射为事务处理型的程序结构。 事务处理型的程序结构由“ 输入”和“散转”两部分组成， 输入部分的构成方法如变换分析法，即从事 务处理中心开始， 沿输入通路向外推进，每个处理框映射为一个模块。 “ 散转 ”部分顶层为一“散转”模块，它总控所有对应于每 一动作路径的控制模块，每条动作路径都根据它的信息流特征 映射为一个程序子结构。
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9.1基本概念和设计过程
面向数据流的设计
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第九章 面向数据流的设计方法
9.2 变换分析
变换分析由一系列设计步骤组成，经过这些步骤就 能把具有变换流特点的数据流图，按预先确定的模式 映射成软件结构。
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9.2变换分析
9.1基本概念和设计过程
基本概念和设计过程
在大系统的ＤＦＤ中，变换流与事务流往往交织在 一起。 在基于事务流的系统中，当信息沿动作路径流动时 可能呈现变换流的特征，变换分析法与事物分析法需 要交叉使用。
任何设计过程都不应该也不可能完全机械化，人的 判断力和创造性往往起决定作用。
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9.2变换分析
传感器监测子系统输出流部分的程序结构
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9.2变换分析
传感器监测子系统的程序结构“雏形”
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9.2变换分析
变换分析
步骤七 采用启发式设计策略，精化所得程序结构雏形，改 良软件质量。
对于程序结构的雏形，以“模块独立”为指导思想， 对模块或合或拆，旨在追求高内聚、低耦合，易实现、 易测试、易维护的软件结构。
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9.2变换分析
“家庭保安系统”的顶级数据流图
家庭保安系统－传 感器监测子系统的 变换分析步骤。
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9.2变换分析
变换分析
步骤二 复审和精化软件数据流图 精化软件需求规格说明书中的分析模型，直至获得足够详细 的ＤＦＤ。 如，由“传感器监测子系统”的第一级（图9.５的局部）和第 二级（图9.６）ＤＦＤ进 一步推导出第三级数据流图（图9. ７）。 每个变换对应一个独立的功能，可望用一 个具有较高内聚 度的模块实现，至此已有足够的信息用于设计“传感器监测子 系统”的程序结构，精化过程亦可结束。
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9.4启发式设计策略
启发块独立性的角度，对程序结构雏形的模 块进行分解或合并，力求降低耦合度，提高内聚度。
(２）改造程序结构，减少高扇出，在增加程序深度 的前提下追求高扇入。
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9.4启发式设计策略
典型的程序结构
设计良好的软件结构通常顶层扇出比较高，中层扇出较少， 底层又高扇入到公共的实用模块中去。
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若数据流图所描述的 信息流具有上述特征 则称作变换流。
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9.1基本概念和设计过程
基本概念和设计过程
事务流 由于基本系统模型呈变 换流，故任意系统中的信 息均可用变换流刻画。 若数据流具有如图9.２所 示形状，称“事务流”。 单个数据项称为事务 （transaction）沿传入 路径（接受通道）进入系 统，由外部形式变换为内 部形式后到达事务中心， 事务中心根据数据项计值 结果从若干动作路径中选 定一条继续执行。
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第九章 面向数据流的设计方法
面向数据流的设计方法
本章所述技术用于软件的概要设计描述 ，包括模块、界面 和数据结构的定义，这是后续开发的基础。 每种软件设计方法都有长处和不足，选用哪种方法应考虑适 用的范围。 任何软件系统都可以用数据流图表示，面向数据流的设计方 法可用于任一种软件系统的开发。 该方法对那些顺序处理信息且不含层次数据结构的系统最为 有效，如，过程控制、复杂的数值分析过程、以及科学与工程 方面的应用等等。 当ＳＤ方法用于完全的数据处理时，即使系统中使用层次数 据同样行之有效。
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9.2变换分析
变换分析
步骤四 划定输入流和输出流边界孤立变换中心。 输入、输出流边界的划分可能因人而异，不同的设 计人员可能把边界沿着数据通道向前推进或后退一个 处理框，这对最后的软件结构影响不大。
“传感器监测子系统”的流界在图9.７中用虚线表示。
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9.2变换分析
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9.1基本概念和设计过程
基本概念和设计过程
变换流
在基本系统模型（即顶级数据 流图）中信息通常以“外部 世界”所具有的形式进入系 统，经过处理后又以这种形 式离开系统。 输入信息流沿传入路径进入系 统，同时由外部形式变换为 内部形式，经系统变换中心 加工、处理，作为输出信息 流又沿传出路径离开系统， 并还原为外部形式。
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9.2变换分析
“传感器监测子系统”的第二级DFD
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9.2变换分析
“传感器监测子系统”的第三级DF
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9.2变换分析
变换分析
步骤三 确定ＤＦＤ为变换流还是事务流。 系统内部的信息流总可以用变换流表示，倘若具有明显的事 务特性，还应该采用针对事务流的映射方法。设计人员首先要 判定ＤＦＤ中占主导地位的信息流，并确定其特性，然后孤立 出具有变换特性或事务特性的支流，这些支流将用于精化由主 导数据流推出的程序结构。 以图9.7所示ＤＦＤ为例，数据沿一个传入路径进来，沿三个传 出路径离开，无明显的事务中心，该信息流应属变换流。
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9.2变换分析
“传感器监测子系统”的程序结构
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9.2变换分析
变换分析
上述七个设计步骤的目标是给出软件的一个整体 描述。 一旦有了这样一个描述，设计人员即可从整体角度评 价和精化软件的总体结构，此时修改所需耗费不多， 却能大大提高软件质量。 比较上述设计过程与一般直接编码过程可知，如 果源代码是软件唯一的表现形式，设计人员很难从整 体的观点评价和精化软件。
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9.2变换分析
变换分析
一级分解 图9.８展示的是一个简单三叉结构，实际处理大 型系统的复杂数据流时，可能需要两个甚至多个模块 对应上述一个模块的功能。 “一级分解”的原则 在完成控制功能并保持低耦合度、高内聚度的前 提下尽可能减少模块数。
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9.2变换分析
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9.3事务分析
用户交互子系统的程序结构雏形
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第九章 面向数据流的设计方法
9.４启发式设计策略
变换分析和事务分析的最后一个步骤都是运用启发 式策略对程序结构雏形进行优化，以提高软件设计的 整体质量。
启发式设计策略是人们从长期的大量软件开发过程 中积累总结的经验。
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9.2变换分析
变换分析
修改“传感器监测子系统”的程序结构雏形 (１）因只存在唯一一条传入路径，故输入控制模块可删除； (２）由变换中心产生的整个子结构可归并为“建立警报条件” 一个模块（选择电话号码的功能纳入其中），变换控制模块不 再需要； (３）“格式化显示”和“生成显示”两个模块归并为“产生 显示”一个模块。
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第九章 面向数据流的设计方法
9.3 事务分析
当数据流具有明显的事务特征时，即能找到一个事务（亦称触 发数据项）和一个 事务中心，采用事务分析法更为适宜。 下面以“家庭保安系统”中“用户交互子系统”为例，说明事 务分析法。 该子系统的第一级数据流图如图9.５所示，精化后得到如图9. １４所示第二级 数据流图。图中“用户命令数据”流入系统 后，沿三条动作路径之一离 开系统，若将数据项“命令类型” 看作事务，该子系统的信息流具有明显的事务 特征。 事务分析法的步骤与变换分析方法基本类似，主要差别在于从 数据流图到程序 结构的映射。
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第九章 面向数据流的设计方法
9.1基本概念和设计过程
用ＳＤ方法将数据流图转换为软件结构 (１）确定信息流的类型； (２）划定流界； (３）将数据流图映射为程序结构； (４）提取层次控制结构； (５）通过设计复审和启发式策略精化结构。 第三步所用映射方法涉及信息流的类型。 信息流分为变换流和事务流两种类型。
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事务流映射
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9.3事务分析
事务分析
用户交互子系统的一级分解
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9.3事务分析
事务分析
步骤六 分解并精化事务结构以及每条动作路径所对应的结构。 这些子结构是根据流经每一动作路径的数据流特征，采用本 节或上节所述设计步骤导出的。 图9.１８给出了各条动作路径映射后的程序结构。 步骤七 使用启发式设计策略，精化所得程序结构雏形，改良软件质 量。 这一步骤与变换分析法相同。
“传感器监测子系统”
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9.2变换分析
变换分析
步骤五 执行“一级分解”导出具有三个层次的程序结构。 顶层为总控模块； 底层模块执行输入、计算和输出功能； 中层模块控制、协调底层的工作。 如图9.８所示，主控模块负责协调下面几个中层控制模块： 输入流控制模块，接收所有输入数据； 变换流控制模块，对内部形式数据进行加工、处理； 输出流控制模块，产生输出数据
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9.3事务分析
确定流界
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9.3事务分析
事务分析
步骤五 把数据流图映射为事务处理型的程序结构。 事务处理型的程序结构由“ 输入”和“散转”两部分组成， 输入部分的构成方法如变换分析法，即从事 务处理中心开始， 沿输入通路向外推进，每个处理框映射为一个模块。 “ 散转 ”部分顶层为一“散转”模块，它总控所有对应于每 一动作路径的控制模块，每条动作路径都根据它的信息流特征 映射为一个程序子结构。
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9.1基本概念和设计过程
面向数据流的设计
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第九章 面向数据流的设计方法
9.2 变换分析
变换分析由一系列设计步骤组成，经过这些步骤就 能把具有变换流特点的数据流图，按预先确定的模式 映射成软件结构。
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