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。
6-第六章 面向数据结构的设计方法
第六章面向数据结构的设计方法前面介绍的结构化系统设计,是一种面向数据流的设计方法.本章介绍两种其它的设计方法---Jackson方法与LCP方法.它们都是面向数据结构的独立的系统设计方法.常将它们作为辅助的设计方法,配合SD方法使用.§1 面向数据结构的设计一.面向数据流的设计考虑问题的出发点是:数据流.最终目标:软件的最终SC图.解决问题的焦点:模块的合理划分.最佳适用范围:概要设计中,确定软件的结构.以SD为例,在分析阶段:以数据流图表示软件的逻辑模型;在设计阶段:按照数据流的类型,分别用变换分析或事务分析将它们转换为相应的软件结构.二.面向数据结构的设计基本思想:从问题的数据结构导出它的程序结构.作为独立的系统设计方法主要用于小规模数据处理的开发.考虑问题的出发点是:数据结构.最终目标:得出程序的过程性描述.最佳适用范围:详细设计中,确定部分或全部模块的逻辑过程.三.两种设计方法的共同点1.遵守结构程序设计“由顶向下”逐步细化的原则,并以其为共同的基础;2.均服从“程序结构必须适应问题结构”的基本原则,各自拥有从问题结构(包括数据结构)导出程序结构的一组映射规则.§2 Jackson设计方法一.Jackson图Jackson图是Jackson方法的表达工具.1.Jackson图表达的结构(a)顺序(b)选择(c)重复(a)表示A由B、C两部分顺序组成;(b)表示A可以包含B或C(S代表选择);(c)表示A由B重复任意次(含零次)构成(I代表重复).2.Jackson图的应用(1)表示数据结构(2)表示程序结构例:一教职工名册如下:教职工名册表头表体用Jackson 图表示的数据结构如下用Jackson图表示的程序结构如下(3) Jackson伪代码:为了实现从程序结构到逻辑结构描述的转换,需设计一组相应的伪代码: Jackson伪代码(图解逻辑).下图给出与三种程序结构相对应的Jackson伪代码.其中,带下滑线的字为保留字,cond表示条件.(a)顺序(b)选择(c)重复A seq A select cond1B B A iter condC or cond2 whileend A C Bend A end A二.Jackson设计方法1.Jackson方法设计步骤与SD方法设计步骤图解比较Jackson方法映射数据结构程序结构程序的过程表示(Jackson图(Jackson图) (Jackson伪代码)程序分析程序设计SD方法映射问题结构软件结构各模块的过程描述(DFD图) (SC图) (PDL等工具)概要分析详细设计2．Jackson方法设计步骤(1)分析并确定输入数据和输出数据的逻辑结构,用Jackson图描绘这些数据结构.实质是对求解的问题进行需求分析.用Jackson图表示数据结构时,省略与解题无关的多余信息,仅保留需要用到的数据单元.(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(即有因果关系,在程序中可以同时处理的数据单元) 按照下列映射规则, 导出描绘程序结构的Jackson图.-----为每一对在输入结构和输出结构中有对应关系的单位元画一个处理框;-----为输入数据结构中每一剩余的数据单元画一个处理框;-----为输出数据结构中每一剩余的数据单元画一个处理框;-----所有处理框在程序结构上的位置, 应与由它处理的数据单元在数据结构Jackson图上的位置相对应(程序中具有因果关系).(3)写出程序的过程性表示:列出所有操作和条件，并把它们分配到程序结构图的适当位置 (4)用Jackson 伪代码写出与程序结构图对应的过程性表示. 3.应用举例1输入卡片分析程序.一叠卡片按内容分为K1、K2、K3三类,卡片叠的排列规则是:以K1卡始,以K2卡终.起始卡之前属前置部分,不含K1卡; 起始卡与终了卡之间属分批部分,不含K2卡.如图:...前置部分 起始卡 分批部分 终了卡试用Jackson 方法编一程序,要求依次完成下列分析工作: -----统计起始卡前卡片的张数,存入A; -----打印起始卡的内容;-----统计起始卡后出现的K1卡和K3卡总批数,存入B; -----统计起始卡后出现的K1卡的张数,存入C; -----统计起始卡后出现的K3卡的张数,存入D; -----打印终了卡的内容;-----打印A 、B 、C 、D 四个统计值. 求解步骤:第一步:画数据结构图. 输入卡片文件数据结构图输出文件数据结构图对输入数据与输出数据两图进一步细化：I 2S 3I 4I 5第三步：写出程序的过程性表示：列出所有操作和条件，并把它们分配到程序结构图的适当位置程序结构图中所需的有关操作： 有关条件： ① 打开卡片文件 ⑦ A ：=A+1 I 1：until 出现K1卡。
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。
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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
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精选ppt
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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。
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“传感器监测子系统”
9.2变换分析
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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
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精选pptຫໍສະໝຸດ 17一级分解9.2变换分析
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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。
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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
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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。
第九章 面向数据流的设计方法PPT课件
事务加
T i 工模块
Aj
操作 模块
Dk
细节 模块34
事务流设计举例
总控
A
取A
B E
L
CF
M
动作1 …. 动作n
细节模块1
细节模块2
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G D
N
（操作模块） …. （细节模块）
35
事务型数据流图模型举例
B LE
A I C MFO H
D
G
N
ppt精选版
36
事务流设计举例 (另一种画法)
A
输入 A
• 6）执行“二级分解” (分解SC各分支)
•
自顶向下分解，设计出每个分支的中、下层模块.
二级分解的任务是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
每个处理模块映射为程序结构中的一个模块。
•
程序结构的模块名称已隐含了模块的功能，但仍
6）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， 采用上述的设计步骤一一导出的。
7）使用启发式设计策略，精化所得的程序结构雏形，改 良软件质量。这个步骤和变换分析法相同。
ppt精选版
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事务分析的映射方法
接收
总控
路径
调度
A路径 B路径 C路径
A路径
XX系统
A
E、F、G
变换控制
E、F、G
输出 E、F、G
B
C E
F
L
M
G D
E、F、 GH
H
N
O 输出H
软件工程第6章面向数据流的设计方法
21
变换分析
输入流 变换流 输出流
A C
B E D F G H
主控模块 输入流 控制模块
变换流 控制模块
输出流 控制模块
图6-5 一级分解
22
变换分析
图6-5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，可能需要多 个模块对应图6-5中一个模块的功能。“一 级分解”总的原则是，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 地减少模块的数量。 “传感器监测子系统”一级分解如图6-6所 示，其中控制模块的名字概括了所有下属 模块的功能。
E
输出流控制模块 G
A
C
F
主控模块
H
输入流控制模块 B A D C
E F
G H
图6-8 结构的优化
31
监控传感器执行者
警报输出控制器 获得响应信息 建立警报条件
产生显示 读传感器
生成警报信号
建立与电话网络的 连接
产生脉冲
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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。
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无效口令
图6-2-1 用户交互子系统的二级数据流图
事务分析
事务分析法可概括为七个步骤：
步骤一、复审基本系统模型； 步骤二、复审并精化软件数据流图； 步骤三、确定数据流图的特征； 步骤四、指出事务中心，确定接收部分和发送部分 的流界； 步骤五、映射出系统上层模块结构； 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。根据流经每一动作路径的数据流特征， 参考前面所述“变换设计” 相关步骤可以逐一导出 这些子结构.
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输入流 外部表示 信息 内部表示 时间 变换流 输出流
划分因人而异， 划分因人而异，在一般情况下有点出入对整个 目标软件系统的影响不是很大
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面向数据流的软件设计方法
划分流界例子
输入流 变换流 输出流
A
B E
F H
基本概念和软件设计过程 变换分析方法 事务分析方法 启发式设计策略 设计优化原则
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面向数据流的软件设计方法
事务分析方法
当数据流具有明显的事务特征时，应该采用 事务流的分析方法 基本步骤
– 步骤1. 复审基本系统模型 1. – 步骤2. 复审和精化数据流图 – 步骤3. 确定数据流图的类型：变换流还是事务 流
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面向数据流的软件设计方法
事务型DFD划分例子
A
接受路径部分
B
事务处 理中心
C
动作路径部分
P
D
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E
Q
R
S
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面向数据流的软件设计方法
步骤5.把事务型DFD映射为软件结构
A 输入控制模块 总控模块
B
事务处 理中心
C
散转
C1 C P D E Q 一条动作路径
变换型数 据流图
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面向数据流的 软件设计方法
软件总体 结构
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面向数据流的软件设计方法
步骤1. 复审基本系统模型
什么是基本系统模型
– 基本系统模型即SRS中的顶级数据流图
为什么需要对基本系统模型进行复审
– 对系统规格说明书和SRS进行评估，以确保系 统的输入和输出数据符合实际
订票员 订票单
输入流
预定 机票
航班
外部表示 信息
航班号
准备 机票 机票
输出流
费用
变换流
帐单
内部表示 航班目录
帐目
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记帐
订票员
记帐数据库
时间
5
面向数据流的软件设计方法
事务型的数据流图
数据沿输入通道到达一个转换，该转换根据 输入流类型和特征在若干动作序列中选择一 条来执行
本讲内容
1. 2. 3. 4. 5.
基本概念和软件设计过程 变换分析方法 事务分析方法 启发式设计策略 设计优化原则
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11
面向数据流的软件设计方法
变换分析方法
基本思想
– 通过一系列的设计步骤，将变换型的数据流图 映射为软件结构 – 输入：SRS(数据流图、数据字典、小说明) – 输出：软件总体结构
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面向数据流的软件设计方法
步骤2. 复审和精化数据流图
为什么需要复审和精化数据流图
– 确保DFD给出目标系统正确的逻辑模型 – 以获得足够详细的DFD – 确保DFD中每个转换代表一个规模适中、相对 独立的子功能
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面向数据流的软件设计方法
减少扇出，追求高扇入 减少扇出，
一个好的软件结构通常顶层扇出较高，中间 层扇出较低，底层又高扇入到公共模块中去
……
应避免的结构 期望结构
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面向数据流的软件设计方法
使任一模块的作用域在其控制域内
22
输入流 A B E C D
变换流 F H G I
输出流
J
主控模块
输入流控制模块
变换流控制模块
输出流控制模块
B
D
E
I
A
C
F
G
J
H
输入流 A B E C D
变换流 F H G I
输出流
J
主控模块
输入流控制模块
变换流控制模块
I
B
D
E
J
A
C
F
G
H
面向数据流的软件设计方法
本讲内容
1. 2. 3. 4. 5.
Cn
R
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面向数据流的软件设计方法
步骤6.分解精化事务结构以及每个动 作路径
总控模块 A 输入控制 B C
事务处 理中心
B
C1
C A P D E Q Q R P
一条动作路径
R
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面向数据流的软件设计方法
步骤7. 精化初步软件结构
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面向数据流的软件设计方法
步骤4.识别事务流各个组成部分
把整个事务型DFD划分为以下三个部分
– 接受路径部分：接受事务的输入 – 事务处理中心 – 动作路径部分
判定在每一条动作路径上数据流的特征：变 换流或者事务流
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面向数据流的软件设计方法
设计优化原则
在先不考虑时间复杂度的情况下设计并精化软件结 构 借用CASE工具模拟分析运行性能，定位低效率的 部分 详细设计时对耗时的模块进行仔细的推敲，以减少 模块的运行开销 用高级语言编写 对大量占用CPU资源的模块必要时用低级语言重新 进行编码，以提高效率
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面向数据流的软件设计方法
本讲小结
1. 2. 3. 4. 5.
基本概念和软件设计过程 变换分析方法 事务分析方法 启发式设计策略 设计优化原则
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面向数据流的软件设计方法
思考题
你觉得在进行软件设计时，除了上述启发式 设计策略和优化原则之外，还应考虑那些问 题？
输入流 A B E C D
变换流 F H G I
输出流
J
主控模块
输入流控制模块
变换流控制模块
输出流控制模块
B
D
E
I
A
C
F
G
J
H
面向数据流的软件设计方法
步骤7. 精化软件结构改良软件质量
以“模块化”的思想，对软件结构中的模块 进行拆并，以追求高内聚、低耦合、易实现、 易测试、易维护的软件结构
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面向数据流的软件设计方法
An Introduction to Software Engineering
Q&A
Practice, Practice, and Practice
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作用域是指受模块内部判定影响的所有模块 控制域是指其所有的下属模块
A 受 E 中判 定影响 A
B
C
D
C
D
E
F
F
E
B
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面向数据流的软件设计方法
其他启发式设计策略
降低模块接口复杂度和冗余度，提高协调性
– 模块接口应尽可能简单并与模块功能相一致如： – Sort(Data; Number) ---- Sort(Data)
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面向数据流的软件设计方法
混合型数据流图
a
b
事务处理中心
c
p
d
e
q r s
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面向数据流的软件设计方法
面向数据流的软件设计过程
面向数据流的设计方法的主要过程
– – – – 确定数据流的类型：变换流还是事务流 划定流界 将数据流图转换为软件结构 通过设计复审和启发式策略精化所得到软件结 构
面向数据流的软件设计方法
本讲内容
1. 2. 3. 4. 5.
基本概念和软件设计过程 变换分析方法 事务分析方法 启发式设计策略 设计优化原则
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面向数据流的软件设计方法
启发式设计策略
改造软件结构，降低耦合度，提高内聚度
– 如果在几个模块中发现共有的子功能，一般应 该将该子功能独立出来作为一个模块，以提高 模块的独立性 – 合并那些具有较多的控制信息传递的模块以降 低模块之间的耦合度
模块功能可预测，避免对模块施加过多限制
– 模块的功能可预测是指输入恒定，则输出恒定
追求单入口、单出口的模块 为满足设计和可移植性要求，把某些软件用 包 封装起来
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面向数据流的软件设计方法
本讲内容
1. 2. 3. 4. 5.
基本概念和软件设计过程 变换分析方法 事务分析方法 启发式设计策略 设计优化原则
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J
C
D
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面向数据流的软件设计方法
步骤5. 执行一级分解
任务: 导出三个层次结构的软件结构
– 底层模块：用于输入、输出和计算等基本功能 – 中间层模块：协调、控制底层模块的工作 – 高层模块：用于协调和控制所有的从属模块
原则
– 在确保完成系统功能并保持低耦合度、高内聚度的情况 下尽可能的减少模块数目