面向数据流的设计方法
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
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。
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
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
第五章面向数据流的软件设计方法
第五章面向数据流的软件设计方法面向数据流的软件设计方法是一种基于数据流和数据转换的软件设计方法。
它将软件系统视为一系列数据流和数据转换的组合，以实现特定的功能。
在这种设计方法中，数据是主要的组织和控制因素，因为它们代表了软件系统中的信息流动。
面向数据流的软件设计方法的核心概念是数据流和数据转换。
数据流是指数据在系统中的传递路径，可以是从外部输入到系统，从系统内部传递到另一个部分，或从系统输出到外部。
数据转换是指对输入数据进行处理、转换和计算的过程，以产生输出数据。
数据转换可以由不同的模块或组件来完成。
在面向数据流的软件设计方法中，一个系统可以被分解成多个子系统或模块，每个子系统或模块负责处理特定的数据流和数据转换。
这种分解使得系统结构清晰，并且易于维护和修改。
同时，面向数据流的设计方法还可以促进软件复用，因为可以将通用的数据流和数据转换模块应用于不同的系统中。
面向数据流的软件设计方法还有一些常用的建模技术和工具，可以帮助设计师更好地理解和描述系统的数据流和数据转换。
其中最常用的技术是数据流图。
数据流图是一种图形表示方法，用于展示数据在系统中的流动和转换过程。
通过使用数据流图，设计师可以清晰地识别系统中的数据流和数据转换，并且可以通过增加、删除或修改数据流和数据转换来改进系统的性能和功能。
面向数据流的软件设计方法在许多领域都得到了应用，特别是在大型和复杂的软件系统中。
它可以帮助设计师更好地理解系统的结构和行为，并且可以帮助他们在系统设计和开发的过程中做出更明智的决策。
此外，面向数据流的设计方法还可以促进软件系统的可维护性和可扩展性，因为不同的子系统或模块可以独立地开发和测试，并且可以随着需求的变化而进行修改和扩展。
总之，面向数据流的软件设计方法是一种基于数据流和数据转换的软件设计方法。
它将数据流和数据转换视为系统的核心组织和控制因素，并且通过使用数据流图等建模技术和工具来帮助设计师更好地理解和描述系统的结构和行为。
面向数据流的设计方法
2021/3/4
精选ppt
20
二级分解
执行“二级分解” 把数据流图中每个处理 框映射成程序结构中一 个适当的模块，二级分 解过程是从变换中心的 边界开始沿输入、输出 通道向外移动，把遇到 的每个处理框映射为程 序结构中的一个模块。
2021/3/4
“传感器监测子系统”
9.2变换分析
2021/3/4
精选ppt
16
变换分析
9.2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；
如图9.8
输出流控制模块，产生输出数据
2021/3/4
精选pptຫໍສະໝຸດ 17一级分解9.2变换分析
2021/3/4
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。
若数据流图所描述的 信息流具有上述特征
则称作变换流。
2021/3/4
精选ppt
5
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
2021/3/4
精选ppt
9.1基本概念和设计过程
6
9.1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。
面向数据流设计方法
面向数据流设计方法面向数据流设计方法是一种软件设计方法，它将系统的功能和数据处理看作是一连串的数据流，通过对数据流的定义、分析和优化，来设计和构建高效可靠的软件系统。
这种设计方法的核心是关注数据流和数据处理的过程，强调对数据流的管理和控制。
在面向数据流设计方法中，系统功能被分解为多个数据流，每个数据流都有一个明确的输入和输出。
设计人员需要通过对数据流的分析，确定数据流之间的依赖关系和处理逻辑，以便实现系统的功能。
在设计过程中，可以利用一些工具和技术，如数据流图、流程图、数据字典等，来帮助描述和分析数据流的流转和处理过程。
面向数据流设计方法的优点之一是能够清晰地描述和分析数据流的过程，使设计人员更容易理解系统的功能和数据处理流程。
通过对数据流的定义和分析，可以发现系统中的潜在问题和瓶颈，并进行针对性的优化和改进。
此外，面向数据流设计方法还可以提高系统的可靠性和可维护性，因为它将数据流和数据处理的过程进行了明确的划分和组织，使得系统的不同部分相互独立，易于维护和扩展。
在实际应用中，面向数据流设计方法可以广泛应用于各种软件系统的设计和开发。
例如，在信息系统中，可以使用面向数据流的方法，对数据的流转和处理进行建模和优化，以提高系统的效率和可靠性。
在嵌入式系统中，面向数据流的设计方法可以帮助设计人员对数据流进行分析和建模，以满足系统对数据处理速度和实时性的要求。
在大数据处理系统中，面向数据流的设计方法可以帮助设计人员优化数据的流转和处理，以提高系统的性能和扩展性。
然而，面向数据流设计方法也存在一些挑战和限制。
首先，面向数据流的设计方法需要对系统的功能和数据流进行详细的分析和定义，这需要投入大量的人力和时间。
其次，面向数据流设计方法在处理复杂的系统和大规模数据时，可能会导致数据流的混乱和复杂，难以理解和管理。
此外，面向数据流的设计方法在应对动态和实时数据流时，可能会面临数据处理速度和实时性的挑战，需要采取适当的优化和改进措施。
面向数据流的设计方法把
面向数据流的设计方法把
面向数据流的设计方法是一种重要的软件设计方法，主要用于处理数据流的输入和输出。
该方法基于数据流的概念，将系统视为一系列数据流，每个数据流都有自己的状态和流量控制策略。
该方法的主要优点是可以高效地处理大量数据，提高系统的可靠性和可维护性。
在面向数据流的设计方法中，设计人员需要考虑以下几个方面:
1. 数据流：数据流是系统中最重要的组成部分，表示系统中的数据流动。
数据流可以分为输入、输出、内部数据流等不同类型，每种类型的数据流都有自己的特点和控制策略。
2. 状态：状态表示数据流的当前状态，包括输入、输出、等待、错误等不同类型。
状态可以用来控制数据流的流动，从而实现流量控制和数据校验等功能。
3. 控制策略：控制策略是指数据流在系统中的流动方式。
数据流可以通过阻塞、等待、竞态条件等方式实现流量控制，还可以通过跳转、分支等方式实现数据流的变化。
4. 数据结构：数据结构是系统中的一个组成部分，表示系统中的数据存储方式。
数据结构可以是数组、链表、栈、队列等不同类型的数据结构，每种数据结构都有自己的特点和应用场景。
5. 错误处理：错误处理是系统的一个重要组成部分，用于处理系统中可能出现的错误。
错误处理包括异常处理、错误检测和恢复等功能，可以帮助系统在出现故障时快速恢复，保证系统的可靠性和稳定性。
在面向数据流的设计方法中，设计人员需要根据系统的需求和要求，设计合适的数据流、状态、控制策略、数据结构和错误处理等组成部分，从而实现高效
的数据流处理和系统维护。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
面向数据流的设计方法
结构化设计的优点：
（1）减少设计复杂性。将对大目标的实现转化为一些 小目标来实现。结构化设计是一种减少设计复杂性的技 术。 （2）结构独立。结构化设计将功能性程序划分成多个 相对独立的程序模块。 （3）单一的功能模块，易于进行软件修改，易于开发 和维护。 （4）加强了代码的可重用性。
面向数据流的设计方法
例1：高考录取统分子系统有如下功能：
1）计算标准分：根据考生原始分计算，得到标准分，存入考 生分数文件； 2）计算录取线：根据标准分、招生计划文件中的招生人数， 计算录取线存入录取线文件。
要求：①对以上问题画出数据流图。
②画出该子系统的软件结构图
面向数据流的设计方法
例2：某培训中心要研制一个计算机管理系统。它的业务是：将学
面向数据流的设计方法
2、设计软件结构的顶层和第一层——事务结构。 顶层就是主模块的位置，有两个功能，一是接收数据， 二是根据事务类型调度相应的处理模块。因此事务型软件结 构应包括两个部分，接收分支和发送分支。 ⑴接收分支：负责接收数据，其设计方法与变换型DFD的输 入部分相同。 ⑵发送分支：通常包含一个调度模块，控制管理所有的下层 事务处理模块。 3、设计中、下层模块并优化。 具体过程同变换结构设计。
4、根据优化准则对软件结构求精。 5、描述模块功能、接口及全局数据结构。
6、复查，如有错转向2、修改完善，否则进入详细设计。
面向数据流的设计方法
变换分析设计：
1、确定DFD中的变换中心，逻辑输入、逻辑输出。 通常几股数据流的汇合处就是系统的加工中心，也可 用以下方法确定加工中心：从物理输入（出）端开始，沿 （逆）数据流方向向系统中心寻找，直到有这样的数据流， 它不能再被看作是系统的输入（出）时，则它的前一数据 流就是系统的逻辑输入（出）。介于逻辑输入和逻辑输出 间的加工就是加工中心。
模块间的控制关 系及信息传递
B
C
T1
T2
T3
模块间选择调用
模块间循环调用
面向数据流的设计方法
系统结构图中有4种类型的模块：
1、传入模块：从下属模块取得数据，经过某些处理，再将其 送给上级模块。它传送的数据叫做逻辑输入数据流。 2、传出模块：从上级模块取得数据，进行某些处理后，传送 给下属模块。它传送的数据流叫做逻辑输出数据流。 3、变换模块：从上级模块取得数据，进行特定处理后，送回 原上级模块。它加工的数据流叫做变换数据流。 4、协调模块：对其下属模块进行控制和管理的模块。在一个 好的系统结构图中，协调模块应在较高层出现。
其他设计方法
3）按照一定的映射规则由输入、输出的数据结构导 出用Jackson图表示的程序结构。 4）列出程序中要用到的各个基本操作，并把它们分 配到程序结构的适当位置。 5）用伪码表示程序。
作业
P159
第2题
面向数据流的设计方法
⑴变换型（IPO型）
变换型的数据流图是一个线性结构，由输入、 变换和输出三部分组成。信息沿输入通路进入系统， 同时由外部形式变换成内部形式。进入系统的信息 通过变换中心，经加工处理以后再沿输出通路变换 成外部形式离开软件系统。
面向数据流的设计方法
逻辑输入 物理输 入 逻辑输出
面向数据流的设计方法
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。
面向数据流的设计方法
SD设计方法的主要思想：
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。
其他设计方法
(2) Jackson图
A A A
B
顺序
C
B0 选择
C0
B* 重复
Jackson图表示的三种基本结构，由方框、连线和一些附 加标记组成。标记“o”代表选择，标记“*”代表重复。连线 可以理解为“包含”或“由……组成”。
其他设计方法
Jackson方法的步骤
一般可以归纳为五个步骤：
1）分析并确定输入数据和输出数据的逻辑结构，并 用Jackson结构图表示这些数据结构。 2）找出输入数据结构和输出数据结构中有对应关系 的数据单元 。
面向数据流的设计方法
描述工具：
结构化设计方法提出了一种图形工具——结构图。 结构图是精确表达程序结构的图形表示方法。它作 为软件文档的一部分，清楚地反映出程序中模块之间的 层次调用关系和联系。它不仅严格地定义了各个模块的 名字、功能和接口，而且还集中反映了设计思想。
面向数据流的设计方法
结构图的主要内容：
面向数据流的设计方法
2、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
3、设计中、下层模块。对第一层模块自顶向下逐层分解。 ⑴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。 ⑵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。 ⑶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
4、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
逻辑输入 逻辑输出
f4
E f6 f7 D f8 G f10
物理输入
f1
A
f2
B
f3
C f5
F
f9
物理输出H f11 Nhomakorabea物理输出
输入流
变换中心
输出流
变换型DFD图
面向数据流的设计方法
⑵ 事务型
事务型的数据流图中，数据沿输入通路到达一个 加工处理（如下图中的C），这个处理将输入分为许 多相互平行的加工路径，并根据输入数据的类型，选 择某一加工路径。其中C为事务处理中心，其任务是 得到输入数据(输入数据又称为事务)、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。
员发来的信件收集分类后，按几种不同情况处理： 1）如果是报名的，则将报名数据负责给报名事务的职员，他们将 查阅课程文件，检查该课程是否额满，然后在学生文件、课程文件 上登记，并开出报名单交财务部门，财务人员开出发票给学生。 2）如果是想注销原来已选修的课程，则由注销人员在课程文件、 学生文件和帐目文件上做相应的修改，并给学生注销单。
f10
Put f8
f5 C
f10
f11 f11 Put f8
变换型分析设计
面向数据流的设计方法
事务分析设计：
1、确定DFD中的事物中心和加工路径。
通常当DFD中的某个加工具有明显的将一个输入数 据流分解成多个发散的输出数据流时，该加工就是系统 的事务中心，从事务中心辐射出去的数据流就是各个加 工路径。
其他设计方法
Jackson方法 (1) Jackson方法思想
面向数据结构的设计是根据某些过程，从一些数据结构 中导出程序结构，着重于问题域数据结构到问题解的程序结 构之间的转换，而不强调模块定义。
①首先要充分了解所涉及的数据结构，而且用工具清晰 地描述数据结构; ②然后按一定的步骤根据数据结构，导出解决问题的程 序结构，完成设计。
面向数据流的设计方法
B
f1
输入流
A
C
D
事务处理中心
加工路径
事务分析设计
面向数据流的设计方法
接 收 分 支 主模块 f1 Get f1 f1 调度 发 送 分 支
B
C
D
动作层 细节层
事务分析设计
事务分析 举例
举 例
面向数据流的设计方法
结构图的形态特征：
深度表示控制的层数。 宽度表示控制的总分布。 扇出是对由某一模块直接控制的模块数目的度量。
1、模块：方框表示，并用名字标识该模块。
2、模块的调用关系：用单向箭头或直线连接模 块间的控制关系。
3、模块间的信息传递：用带注释的短箭头表示 模块间传递的信息。 4、两个附加符号：弧形线表示循环调用，菱形 表示选择调用。
面向数据流的设计方法
查询成绩 A
学 号 查 询 标 志 记 录 地 址
M
学生记录
软件设计文档
1、概要设计说明书（参考标准文档） 2、详细设计说明书（参考标准文档）
其他设计方法
面向数据结构的设计方法是根据数据结构设计
程序处理过程的方法。
目前比较成熟的有 M．A．Jackson提出的Jackson 系统开发方法（JSD，Jackson System Development） 和J．D．warnier提出的程序逻辑构造方法 LCP( Logical Construction of Programs )。
面向数据流的设计方法
系统结构图中主要有4种类型的模块：
A
D B C
协调模块
X X Y Y
传入模块
A
传出模块
D
变换模块
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、事务型和变换/事务 混合型。