软件工程全部课件-第3章软件设计

1．子系统设计
❖ 在定义和设计子系统时，应该遵循以下一些常用的 设计准则。
①子系统应该具有良好定义的接口，通过这些接口可 以与系统的其他部分通信。
②除了极少数的“通信类”外，子系统的所有其他类 都只能与子系统内部的类通信。
③子系统的数目应该尽可能少。 ④子系统内部仍然可以进一步分解成更小的子系统以
2、抽象(Abstraction)：
忽略细节，分层理解问题，自顶向下层层加细。
例：开发一个CAD软件，实现一个二维绘图系统的全 部功能，供低级计算机辅助设计使用。
抽象层次I：用问题所处环境的术语来描述这个软件。 该软件包括一个计算机绘图界面，向绘图 员显示图形，以及一个数字化仪界面，用 以代替绘图板和丁字尺。所有直线、折线、 矩形、圆及曲线的描画、所有的几何计算、 所有的剖面图和辅助视图都可以用这个 CAD软件实现……。
2．事务分析
事务T1
确定 事务 类型
事务T2 ...
事务Tn
编辑 事务T1
编辑好的 事务T1
更新 文件F1
审计信息1
编辑 事务T2
编辑好的 事务T2
...
更新 文件F2
审计信息2 ...
写入 审计 文件
编辑 事务Tn
编辑好的 事务Tn
更新 文件Fn
审计信息n
2．事务分析
2．事务分析
❖ 一般地，一个大型的软件系统是变换型和事 务型的混合结构。所以，在系统设计时，首 先利用变换分析方法把软件系统分为输入、 变换和输出三个部分，然后针对数据流图各 部分的特点，适当用变换分析和事务分析方 法，得到初始系统结构图。
mph
产生 mph 显示
发出 铃声
铃声
mph显示
mpg显示
数字仪表板 控制
接收传感器 信号
数据转换 控制
驱动仪表板
一般问题的 一级分解方 法：
M
I
P
O
第二步：映射
I ：由边界向回溯，将 每个遇到的处理器映 成相应的层模块。
P ：每个处理直接对应 一个下层模块。
O ：由边界向外推，方 法与 I 类似
3.2.3 面向对象的设计方法
❖ 面向对象设计的主要目的则是将分析阶段得 到的需求分析模型转化为“怎么做”的设计 模型，从而为下一阶段的编码阶段提供坚实 的设计指南。
❖ 面向对象中常用的设计顺序：子系统设计、 对象设计、消息设计和方法设计。
1．子系统设计
❖ 在子系统设计中，可以对面向对象分析模型 从数据（对应于对象模型）、行为（对应于 行为模型）和功能（对应于功能模型）三个 方面结合起来进行问题分解，从而定义出若 干个一致的类与对象、关系、行为和功能的 集合，这里的每一个集合就是一个子系统。
第3章 软件设计
内容介绍
❖ 3.1 软件设计概述 ❖ 3.2 概要设计 ❖ 3.3 模块和模块化 ❖ 3.4 详细设计 ❖ 3.5 Jackson程序设计方法 ❖ 3.6 Warnier程序设计方法 ❖ 3.7 用户界面设计 ❖ 3.8 软件设计规格说明书 ❖ 3.9 案例分析 ❖ 3.10 小结
输入模块
变换模块
输出模块
输入转折点
输出转折点
2．事务分析
❖ 面向数据流图的另一种设计方法是事务分析 法。
❖ 对数据流图中存在一个或多个具有事务处理 特征的事务处理中心时（称为事务型数据流 图，形状呈辐射状），对该数据流图或者图 中的一部分应该采用事务分析的方法进行软 件结构设计，从而将代表事务处理特征的数 据流图映射成合适的模块化层次结构。
注：每个模块应附一简要说明描述 ① 进出该模块的信息（接口描述）； ② 模块内部的信息； ③ 过程陈述，包括主要判定点及任务等； ④ 对约束和特殊特点的简短讨论。
… … …
… … …
⑵ 事务分析
I
II
S
A
B
C
M
II
S
I
ABC
3．软件结构的改进
❖ 模块的大小
通常，模块的大小以50～100行为宜，最多不超过500行，可以用 1～2页纸打印。
旋转信号
燃料流 传感器信号
读 旋转 信号
SPS
收集 和求 平均
确定 加/减
速
SPS
Hale Waihona Puke 箭头指示产生 加/减 速显示
上箭头 水平线
读和 校核
燃烧流
计算 gph
SPS
转换
成 转/分
rpm 计算
rpm
里程
计算 mph,超
速值
超速值
英里
下箭头
产生 里程 显示
显示
gph
计算 燃料 消耗
mph mpg
产生
mpg 显示
等。
3、数据库设计 （略）
4、测试计划 （详见第七章）
5、文档、审查
进行系统分析时需要遵循的策略
1. “简单－复杂－简单”。分析经常要经历“简单－ 复杂－简单”的过程，前一个简单表现为分析人 员“认为简单”；随着分析的深入，原以为简单 的问题会越来越复杂；最后，经过概括、消化、 分解，使得需求简单明了。
细节，直至用程序设计语言描述的算法实现为止。
抽象(Abstraction)：
忽略细节，分层理解问题，自顶向下层层加细。
例：开发一个CAD软件，实现一个二维绘图系统的全 部功能，供低级计算机辅助设计使用。
抽象层次I：用问题所处环境的术语来描述这个软件。 该软件包括一个计算机绘图界面，向绘图 员显示图形，以及一个数字化仪界面，用 以代替绘图板和丁字尺。所有直线、折线、 矩形、圆及曲线的描画、所有的几何计算、 所有的剖面图和辅助视图都可以用这个 CAD软件实现……。
END
抽象层次III：程序过程表示。以2-D绘图生成任务
为例：
terminates)
PROCEDURE 2-D drawing creation REPEAT UNTILE (drawing creation task
DO WHILE (digitizer interaction occurs) Digitizer interface task;
keyboard interaction task; PROCESS analysis/computation CASE
View: auxiliary view task; Section: cross sectioning task; …… END； …… END REPETITION；
END PROCEDURE.
4、模块独立性(Module independence) 好设计的关键：每个模块完成一个相对独立的 子功能，并且与其它模块间的接口简单。
3.2.2 面向数据流图的设计方法
❖ 面向数据流图的设计方法是基于抽象和功能 分解进行软件结构设计的一种结构化设计方 法。
❖ 有两种面向数据流图的设计方法：数据流分 析和事务分析。
❖ 模块的扇入与扇出
模块的扇入是指共有多少其他模块直接调用本模块。模块的扇出指 本模块直接调用了多少其他模块，也称为控制宽度。
①一个模块的扇出不要超过7个（7±2原则）。 ②良好的软件结构图往往上层有较高的扇出，底层有较高的扇入，呈清真
寺状。
❖ 模块的作用域与控制域
模块的作用域是指模块中判定的影响范围。 模块的控制域是指模块本身及其直接或间接调用的模块。
1．抽象与求精 2．模块化和信息隐藏 3．模块独立性
1．抽象与求精
❖ 抽象是一种思考和解决问题的形式，它集中注意事物某个一 般性级别上的问题，避开不必要的低层细节。抽象可以分成 若干级别，级别越高，细节就越少。
❖ 抽象过程是指具有特定功能的一个命令的指令序列。 ❖ 抽象数据则是描述数据对象的一个命名的数据集合。 ❖ 求精的主要思想是将某个宏观功能不断分解，逐步确立过程
3.1 软件设计概述
3.1.1 软件设计概念与重要性 3.1.2 软件设计的任务与策略 3.1.3 软件设计基本原则
3.1.1 软件设计概念与重要性
❖ 软件设计就是根据软件需求分析阶段产生的 数据和功能需求，采用某种设计方法进行概 要设计（体系结构设计、数据设计/数据库设 计）、详细设计（模块设计、过程设计、用 户界面设计），生成所要构造的实体过程， 是软件工程的技术核心。
❖ 概括地说，概要设计进行数据设计/数据库设计和系统体系 结构设计。
❖ 概要设计主要完成以下任务：
❖ 制定规范； ❖ 软件系统结构的总体设计； ❖ 数据设计； ❖ 概要设计评审。
开始考虑“How”，但仍属高层设计（确定黑盒关系） §1. 过程 1、确定最佳方案：
从DFD出发进行任务分解，不同的划分方法即对应
❖ 理论上，只要需求规格说明是用数据流图表 示，就可以使用数据流分析方法进行软件结 构设计。
1．数据流分析
❖ 数据流分析，又称变换分析，是一种将数据 流图转换成软件结构图的系统设计方法。
❖ 计算机系统都有一个从“输入”到“变换” 到“输出”的过程。
1．数据流分析
❖ 对数据流进行分析的关键问题是要找出从外 部信息转换成内部数据的转折点（称为输入 转折点）以及内部数据转换成外部信息的转 折点（称为输出转折点）。
DETERMINE drawing request CASE Line: line drawing task; Rectangle: rectangle drawing task; Circle: circle drawing task; ……
END； DO WHILE (keyboard interaction occurs)
在这个抽象层次上，给出了初步的过程表示， 所用的术语都已面向软件，而且模块化的工作已 经开始显露。
3、信息隐蔽(Information hiding)
The clients of a module know about its services only through its interface; the implementation is hidden from them (hence may change without affecting the clients).