软件工程教案-4(计算机0301-0304).ppt

《软件工程教案-4(计算机0301-0304).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《软件工程教案-4(计算机0301-0304).ppt（172页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、第四章 系统设计和实现,4.1 设计概述 4.2 模块和模块化4.3 软件结构设计的图形工具 4.4 结构化的设计方法(面向数据流的设计方法)（P65 3.7）4.5 系统人机界面设计 4.6 过程设计和结构化程序设计 4.7 详细设计工具 4.8 面向数据结构的设计方法4.9 程序复杂程度的度量,4.1 设计概述,4.1.1 结构化设计（补充）4.1.2 概要设计步骤（P43）,4.1.1 结构化设计（补充）,概要设计（总体设计）：具体是确定系统的设计方案，进行数据文件设计、软件结构设计、系统接口设计详细设计：进行过程设计,数据字典,数据文件设计,ER图,软件结构设计,DFD图,处理规格说明

2、,系统接口设计,状态转换图,过程设计,结构化分析（SA）,结构化设计（SD）,4.1.2 概要设计步骤（1）,1确定设计方案 2软件结构设计和接口设计3数据文件设计4测试方案设计5编写总体设计文档6审查和复审,4.1.2 概要设计步骤（2）,1确定设计方案1）设想供选择的方案 2）选取合理的方案 3）推荐最佳方案,4.1.2 概要设计步骤（3）,例如：假设一家工厂的采购部每天需要一张定货报表，报表按零件编号排序，表中列出所有需要再次定货的零件。对于每个需要再次定货的零件应该列出下述数据：零件编号、零件名称、定货数量、目前价格、主要供应者和次要供应者。零件入库或出库称为事务，通过放在仓库中的CR

3、T终端把事务报告给定货系统。当某种零件的库存数量少于库存量临界值时就应该再次定货。,采购员员,定货报表,事务,1处理事务,2产生报表,仓库管理员,D2 定货信息,D1 库存清单,4.1.2 概要设计步骤（4）,分解,4.1.2 概要设计步骤（5）,方案1：,采购员,定货报表,事务,1.1接收事务,2产生报表,仓库管理员,D2 定货信息,D1 库存清单,1.2更新库存清单,1.3处理定货,库存信息,D3 事务,4.1.2 概要设计步骤（6）,方案2,4.1.2 概要设计步骤（7）,2软件结构设计和接口设计3数据文件设计4测试方案设计,4.1.2 概要设计步骤（8）,5.编写总体设计文档总体设计说

4、明书（包括系统实现方案和软件模块结构）；测试计划（包括测试策略、测试方案、预测的测试结果、测试进度计划等）；用户手册（根据总体设计阶段的结果，修改初步的用户操作手册）；详细的实现计划；数据库设计结果。6审查和复审,4.2 模块和模块化,4.2.1 模块和模块化概念 4.2.2 模块化可产生的效果 4.2.3 模块分割的评价标准 4.2.4 模块设计准则（P50）,4.2.1 模块和模块化概念,模块（P45）：又称构件，是能够单独命名并独立地完成一定功能，独立地设计、编制、调试、查错、修改和维护的程序语句的集合。例如高级语言中的过程、函数、子程序等都可作为模块。模块化（P45）：把系统按照一定的

5、规则分割成分割成能完成独立功能的模块，明确规定各模块及其输入输出规格，使模块的界面不会产生混乱。,4.2.2 模块化可产生的效果（1）,1.降低复杂度,4.2.2 模块化可产生的效果（2）,2提高软件的可靠性3提高可维护性4有助于软件开发工程的组织管理5有助于信息隐藏和局部化,4.2.3 模块分割的评价标准（1）,评价模块分割的标准有以下几个方面：模块的大小模块之间的联系程度（耦合）模块内的联系程度（内聚）模块信息的隐藏程度。,4.2.3 模块分割的评价标准（2）,模块的大小：模块的大小以模块的功能意义、复杂程度、易于理解、便于控制为标准。,4.2.3 模块分割的评价标准（3）,耦合（coup

6、ling）：软件结构中各个模块之间相互依赖的程度的度量。,4.2.3 模块分割的评价标准（4）,常见的耦合：通过信息连接模块数据耦合 标记耦合控制耦合 通过公用信息连接模块外部耦合公共耦合 内容耦合,4.2.3 模块分割的评价标准（5）,数据耦合：一模块调用另一模块时，被调用模块的输入、输出都是简单的数据。属松散耦合。,4.2.3 模块分割的评价标准（6）,标记耦合：如两个模块通过传递数据结构(不是简单数据，而是记录、数组等)加以联系，或都与一个数据结构有关系,4.2.3 模块分割的评价标准（7）,控制耦合：如果一个模块通过开关量、标志、名字等控制信息，明显地控制另一模块的功能,4.2.3 模

7、块分割的评价标准（8）,外部耦合：一组模块访问同一单一类型全局变量或全局数组。,4.2.3 模块分割的评价标准（9）,公共耦合：两个模块都能够存取同一公共数据环境。,慎用公共数据区和全程变量!,4.2.3 模块分割的评价标准（10）,内容耦合：一个模块直接引用另一个模块的内容（数据、语句、标号等）。一般出现在用低级语言编写的程序中。,4.2.3 模块分割的评价标准（11）,为降低模块间的耦合程度的设计原则 在传递信息时应尽量使用数据耦合，少用控制耦合，限制公共耦合的范围，避免使用内容耦合。模块之间相互调用时，传递的参数最好只有1个，最多不超过4个。降低模块接口的复杂程度：,4.2.3 模块分割

8、的评价标准（12）,内聚（cohesion）：一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度。偶然内聚（concidental cohesion）逻辑内聚(logical cohesion)：时间内聚(temporal cohesion)通信内聚（communicational cohesion）顺序内聚(sequential cohesion)功能内聚(functional cohesion),4.2.3 模块分割的评价标准（13）,偶然内聚（concidental cohesion）：一个模块完成多个完全不相关的功能。,4.2.3 模块分割的评价标准（14）,逻辑内聚(logical cohesio

9、n)：一个模块完成的任务在逻辑上属于相同或相似的一类任务。,4.2.3 模块分割的评价标准（15）,4.2.3 模块分割的评价标准（16）,时间内聚(temporal cohesion)：一个模块完成多个具有时间相关性的功能。,4.2.3 模块分割的评价标准（17）,通信内聚（communicational cohesion）：一个模块内包含需多个功能，并且这些功能的完成都依赖于相同的公用数据。各个成分合用同一个数据，或者产生同一个输出数据。,4.2.3 模块分割的评价标准（18）,顺序内聚(sequential cohesion)：一个模块完成多个功能，而每一个功能都有各自的入口点和独立的代

10、码，但功能都依赖于同样的数据结构。各成分顺序执行，前一个成分的输出是后一个成分的输入。功能内聚(functional cohesion)：所有成分共同完成一个单一的功能。容易维护。,4.2.3 模块分割的评价标准（19）,设计目标：力争强内聚、弱耦合。,4.2.3 模块分割的评价标准（20）,模块的信息隐藏 首先列出将来可能发生变化的因素；在划分模块时将这些可能发生变化的因素隐藏在某几个模块内。例如：某程序要求输入K进行合理性检验，然后进行计算，将计算结果存入存储器中。分析可变因素并进行模块划分，画出软件结构图。分析可变因素：1）数据K格式可能变化；2）对K做合理性检验的规则可能变化；3）计算

11、数据的存储设备可能变化。划分模块时将可变因素应分别隐藏在三个模块中，使得任一个变化仅需修改与之相关的一个模块。,4.2.4 模块设计准则（1）,尽力提高模块独立性注意模块的可靠性、通用性、可维护性、简单性模块的大小应适中规模模块的深度、宽度、扇出和扇入应适当,4.2.4 模块设计准则（2）,深度：指软件结构中模块的层数。宽度：指软件结构内同一层次的模块数的最大值。扇出：指一个模块所调用的模块数。扇入：指有多少上级模块调用它,4.2.4 模块设计准则（3）,通常设计得较好的软件结构，顶层扇出高，中间扇出较少，下层调用公用模块。,4.3 软件结构设计的图形工具,4.3.1 层次图和HPIO图 4.

12、3.2 结构图（Structured Chart，SC）,4.3.1 层次图和HPIO图（1）,IBM公司发明的HIPO图：层次图+输入/处理/输出图(H图)+(IPO图)(Hierachy Input Process Output),4.3.1 层次图和HPIO图（2）,层次图,4.3.1 层次图和HPIO图（3）,带编号的层次图(H图),4.3.1 层次图和HPIO图（4）,HPIO图H图中每一方框(模块)均有一张IPO图对应。,4.3.2 结构图（SC）（1）,SD方法在概要设计中的主要表达工具约定,编辑学生记录,读学生记录,学生数据,无此学生,学号,不加区分的数据,数据信息,控制信息,

13、4.3.2 结构图（SC）（2）,SC中的简单调用,B,A,C,x,y,z,z,4.3.2 结构图（SC）（3）,SC中的选择调用,A,C,B,D,A根据内部判断决定是否调用B,A按另一判定结果选择调用C或D,4.3.2 结构图（SC）（4）,SC中的循环调用,A,B,C,A根据内在的循环重复调用B、C等模块,4.3.2 结构图（SC）（5）,结构图(SC)举例见P52招干考试成绩管理系统的结构图。,4.4 结构化的设计方法(面向数据流的设计方法)（P65 3.7）,4.4.1 基本概念 4.4.2 变换分析设计方法 4.4.3 事务分析设计方法 4.4.4 设计优化（补充）,4.4.1 基本

14、概念（1）,结构化设计方法(SD)是国际上应用最广，技术上比较完善的系统设计方法。结构化设计方法(SD)是以数据流图为基础的，它定义了把数据流图变换成软件结构的不同映射方法，所以这种方法也称为面向数据流的设计方法。,4.4.1 基本概念（2）,面向数据流的设计要解决的任务：,4.4.1 基本概念（3）,1、数据流图的分类 变换型数据流图事务型数据流图。,4.4.1 基本概念（4）,1）变换型数据流图具有明确的输入、变换(或称主加工)和输出界面的DFD。,4.4.1 基本概念（5）,2）事务型数据流图特征：具有在多种事物中选择执行某类事物的能力。,事务中心,接受路径,动作路径,4.4.1 基本概

15、念（6）,大型系统DFD中,变换型和事务型结构往往共存:,4.4.1 基本概念（7）,2、面向数据流设计方法的设计步骤（P66）,4.4.2 变换分析设计方法（1）,变换结构由输入、输出和变换中心三个部分组成。变换中心的任务：把系统的逻辑输入加工为系统的逻辑输出。逻辑输入：指距离物理输入端（输入始端）最远的但仍可以被视为系统输入的那些数据流。逻辑输出：指距离物理输出端（输出末端）最远的但仍可以被视为系统输出的那些数据流。,4.4.2 变换分析设计方法（2）,具体的设计步骤如下：1、确定输入流和输出流的边界，从而孤立出变换中心，并在数据流图上划分出他们的边界线。,4.4.2 变换分析设计方法（3

16、）,2、进行“第一级分解”(设计顶层和第一层模块),4.4.2 变换分析设计方法（4）,4.4.2 变换分析设计方法（5）,3、进行“第二级分解”(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),4.4.2 变换分析设计方法（6）,1）输入分支的分解(1),输入分支的分解(2),4.4.2 变换分析设计方法（7）,2）输出分支的分解(1),输出分支的分解(2),ME,f8,f9,W,U,f8,f9,V,f10,4.4.2 变换分析设计方法（8）,3）中心加工分支的分解,4.4.3 事务分析设计方法（1）,事务分析的设计步骤1、在DFD上确定事务中心、接收部分和发送部分。2、画出S

17、C框架，把DFD上的三部分分别映射为事务控制模块、接收模块和处理模块。3、分解细化接收分支和处理分支，完成初始SC,4.4.3 事务分析设计方法（2）,练习,对于一个大系统，常常把变换分析和事务分析应用到同一个数据流图的不同部分，由此得到的子结构形成“构件”，可以利用它们构造完整的软件结构。练习：用DFD用变换分析和事务型分析导出初始SC,练习1：招干考试系统的DFD导出初始SC,1登记考生情况,2考前处理,考生,4计算考生成绩总分,6各专业考生按总分排序,7录用,8输出录用通知单,5输出考生成绩单,3输入考生成绩,考生,考生,考生情况文件,9考后考生情况统计,考生,练习2：用DFD用变换分析

18、和事务型分析导出初始SC,C1,C3,D,G,E,J,F,K,L,c1,b1,b2,c3,d,g,f,j,h,e,k,l,m,B1,B2,C2,c2,4.4.4 设计优化（补充）（1）,将初始SC根据模块独立性原则进行精化,对模块进行合并、分解、修改、调整，得到高内聚、低耦合模块，得到易于实现、易于测试和易于维护的软件结构，产生设计文档的最终SC。,4.4.4 设计优化（2）,改进软件结构设计的指导原则：(1)模块功能的完善化(2)消除重复功能(3)作用范围应在控制范围内(4)减少高扇出争取高扇入(5)模块大小适中(6)降低模块接口的复杂性(7)模块功能可预测,4.4.4 设计优化（3）,模块

19、功能的完善化，完整的模块应包括三部分：(1)执行规定功能部分(2)出错处理部分(3)需返回给调用者数据时，返回是否正确结束标志。,4.4.4 设计优化（4）,消除重复功能,C,A,C,B,A,B,C,改进前,改进后,4.4.4 设计优化（5）,作用范围应在控制范围内 模块的控制范围(控制域)：包括模块本身和其下属模块的集合。模块的作用范围(作用域)：指受该模块内一个条件判定影响的所有模块的集合。,4.4.4 设计优化（6）,模块A的控制域为A、B、C、D、E，当A做出的判断影响到B或C时，最符合规则要求。但A的判定影响到D或E时，增加了A、B、D和A、B、E各组模块之间的控制耦合。A的判定影响

20、到G，使判定影响传递路径更长，这样就增加了许多模块间的耦合，效率更低，需要修改。,4.4.4 设计优化（7）,修改方法1：A合并到M中,AM,F,B,C,D,E,G,M,A,F,B,C,D,E,G,修改方法2：F、G下移到A控制域内,4.4.4 设计优化（8）,减少高扇出争取高扇入,深度,扇出,扇入,(一个模块 直接调用 的模块数),(调用一个给定模 块的模块个数),4.4.4 设计优化（9）,模块大小适中模块过大：可理解程度下降模块过小：开销大于有效操作，系统接口复杂,4.4.4 设计优化（10）,降低模块接口的复杂性 接口传递信息应简单且和模块功能一致。,4.4.4 设计优化（11）,例：

21、求一元二次方程的根设求根模块调用形式为：(1)QUADROOT(TBL，X)传递系数的数组 存放根的数组(2)QUADROOT(A,B,C,ROOT1,ROOT2)A,B,C为方程系数 ROOT1,ROOT2是两个根,4.4.4 设计优化（12）,模块功能可预测 模块看成黑盒子，相同输入产生相同输出，其功能为可预测的。模块带有内部状态其功能可能是不可预测的。难理解、难测试、难维护。,4.5 系统人机界面设计,按照以用户中心主义的观点，软件设计应该以使用软件的人为中心，应该是这个软件能够为用户提供什么样的功能和怎样提供这些功能。人机界面设计是接口设计的一个重要的组成部分。,4.5.1 用户界面应

22、具有的特性 4.5.2 用户界面的基本类型4.5.3 用户界面的设计过程（P54）4.5.4 界面设计指南（P54）,4.5.1 用户界面应具有的特性（1）,使用软件的用户特点 用户是懒惰的用户是笨的用户是容易出错的用户是健忘的。用户的注意力很容易涣散用户的脾气不好。,4.5.1 用户界面应具有的特性（2）,用户界面应具有的特性 1、可使用性使用简单、具有HELP功能。用户界面中所用术语的标准化和一致性。快速的系统响应和低的系统成本。具有容错能力。2、灵活性考虑用户的特点、能力、知识水平。提供不同的系统响应信息。提供根据用户需求制定和修改界面。3、界面的复杂性与可靠性,4.5.1 用户界面应具

23、有的特性（3）,用户界面存在的问题1.系统响应时间：长度、易变性2.用户帮助设施：集成和附加 集成的帮助设施从一开始就设计在软件里面，通常它对用户的工作内容是敏感的，因此用户可以从与刚刚完成的操作有关的主题中选择一个请求帮助。附加的帮助设施是在系统建成后再添加到软件中的，在多数情况下，它实际上是一种查询能力有限的联机用户手册。,4.5.1 用户界面应具有的特性（4）,3.出错信息处理：出错信息设计得不好，将向用户提供无用的或误导的信息，反而增加了用户的挫折感。信息应该以用户可以理解的术语描述问题。信息应该提供有助于从错误中恢复的建设性意见。信息应该指出错误可能导致哪些负面后果（例如，破坏数据文

24、件），以便用户检查是否出现了这些问题，并在确实出现问题时予以改正。信息应该伴随着听觉上或视觉上的提示，也就是说，在显示信息时应该同时发出警告声，或者信息用闪烁方式显示，或者信息用明显表示出错的颜色显示。信息不能带有指责色彩，也就是说，不能责怪用户。,4.5.1 用户界面应具有的特性（5）,4.命令交互每个菜单都应有对应的命令；命令形式用控制序列（如Ctrl+P）、功能键、键入命令；便于学习和简化记忆命令的难度，给出忘记了命令采取的办法；用户是否可以定制或缩写命令；命令宏代表一个常用的命令序列；所有应用软件都应有一致的命令使用方法。,4.5.2 用户界面的基本类型（1）,1、菜单（menu）按照

25、显示方式：正文菜单、图标菜单、正文和图标混合菜单，如“开始”菜单。按屏幕位置和操作风格：固定位置、浮动位置（弹出）、下拉式、嵌入式,4.5.2 用户界面的基本类型（2）,2、图 像在用户界面中，加入丰富多彩的画面，将能够更加形象地为用户提供有用的信息，以达到可视化的目的。主要的处理操作有：图像的隐蔽和再现、屏幕滚动和图案显示、动画等。,4.5.2 用户界面的基本类型（3）,3、对话框有三种对话形式：必须回答式无需回答式 警告式,必须回答式对话框,无需回答式对话框,警告式对话框,4.5.2 用户界面的基本类型（4）,4、窗口（window）,标题区,图标区,大小区,退出区,菜单区,滚动区,菜单,

26、工作区,4.5.3 用户界面的设计过程（1）,用户界面设计是一个迭代的过程,4.5.3 用户界面的设计过程（2）,1、分析所要完成的软件任务特性和用户特性 软件任务特性实时型任务，对每一项响应都有时间限制；监察型任务，那么就要给用户提供方便的、易于观察的显示输出；可中断的任务，比如用WORD打字，那么就要有两次启动之间的衔接问题；对可靠性要求很高的任务，是不可错的，那么就要在容错设计上多下工夫。,4.5.3 用户界面的设计过程（3）,用户特性用户类型 通常分为：外行型、初学型、熟练型、专家型。用户特性度量 与用户使用模式和用户群体能力有关。包括：用户使用频度、用户用机能力、用户的知识、思维能力

27、等。,4.5.3 用户界面的设计过程（4）,2、创建设计模型、实现模型用户界面原型3、用户试用并评估该模型，向设计者提出对界面的评价4、设计者根据用户的意见修改设计并实现下一级界面原型,4.5.4 用户界面的设计指南（1）,1.一般交互指南提供有意义的反馈。保持一致性。在执行有较大破坏性的动作之前要求用户确认。允许取消绝大多数操作。减少在两次操作之间必须记忆的信息量。提高对话、移动和思考的效率。允许犯错误。系统应该保护自己不受致命错误的破坏。按功能对动作分类，并据此设计屏幕布局。提供对工作内容敏感的帮助设施用简单动词或动词短语作为命令名。,4.5.4 用户界面的设计指南（2）,2.信息显示指南

28、只显示与当前工作内容有关的信息。不要用数据淹没用户，应该用便于用户迅速地吸取信息的方式来表示数据。使用一致的标记、标准的缩写和可预知的颜色。允许用户保持可视化的语境。产生有意义的出错信息使用大小写、缩进和文本分组以帮助理解。使用窗口分隔不同类型的信息。使用“模拟”显示方式表示信息，以使信息更容易被用户吸取。高效率地使用显示屏。,4.5.4 用户界面的设计指南（3）,3.数据输入指南尽量减少用户的输入动作。保持信息显示和数据输入之间的一致性。允许用户自定义输入。交互应该是灵活的，并且可调整成用户最喜欢的输入方式。使在当前动作语境中不适用的命令不起作用。让用户控制交互流。对所有输入动作都提供帮助消

29、除冗余的输入。,4.6 详细设计和结构化程序设计,4.6.1 详细设计和结构化程序设计技术的形成 4.6.2 程序设计语言的选择（P68）4.6.3 程序设计风格（P69）,4.6.1详细设计和结构化程序设计技术的形成（1）,一、详细设计的具体任务 基本任务：具体地设计所要求的系统，得出新系统得软件详细规格。1、算法过程的设计：2、数据结构的设计：3、数据库物理设计：4、信息编码设计：唯一性、灵活性、简洁性、一致性、实用性、稳定性 5、测试用例的设计：6、其他设计：网络系统的设计、输入/输出格式设计、人机对话设计、系统配置设计等7、编写“详细设计说明书”,4.6.1详细设计和结构化程序设计技术

30、的形成（2）,二、结构化程序设计技术的形成和特点,结构程序设计的概念最早是由E.W.Dijkstra提出来的，是为了解决程序可读性差的问题，创立一种新的程序设计思想、方法和风格，以显著提高软件生产率和质量。结构化程序的详细设计技术从对“取消GOTO语句”的争论而逐步形成。,4.6.1详细设计和结构化程序设计技术的形成（3）,究竟什么是结构化程序设计?（P56）结构化程序设计是一种程序设计技术，它采用自顶而下，逐步求精的设计方法，程序的代码仅仅通过顺序、选择和循环3种控制结构进行连接，并且每个代码块只有一个入口和一个出口。,4.6.1详细设计和结构化程序设计技术的形成（4）,主要特点：自顶而下，

31、逐步求精。结构化的程序是由且仅由顺序、选择、循环三种基本控制结构组成。,4.6.1详细设计和结构化程序设计技术的形成（5）,例：要求用筛选法求100 以内的素数。筛选法为：从2到100中去掉2，3，9，10的倍数，剩下的就是100以内的素数。,main()建立2到100的数组A，其中Ai=i；_1建立2到10的素数表B，其中存放2到10以内的素数；_2 Ai=i 是B 中的任一数的倍数，则剔除Ai；_3输出A 中所没有被剔除的数；_4,4.6.1详细设计和结构化程序设计技术的形成（6）,main()/*建立2到100的数组A，其中Ai=i*/_1 for(i=2;i=100;i+)Ai=i;/

32、*建立2到10的素数表B，其中存放2到10以内的素数*/_2 B1=2;B2=3;B3=5;B4=7;/*若Ai=i 是B 中的任一数的倍数，则剔除Ai*/_3 for(j=1;j=4;j+)检查A 所有的数能否被Bj整除，并将能被整除的数从A 中剔除；_3.1/*输出A 中所有没有被剔除的数*/_4 for(i=2;i=100;i+)若Ai没有被剔除，则输出之；_4.1,前述框架中每一个加工语句都可进一步细化成一个循环语句。,4.6.1详细设计和结构化程序设计技术的形成（7）,自顶向下，逐步求精方法的优点：此法符合人们解决复杂问题的普遍规律，可提高软件开发的成功率和生产率。用先全局后局部、先

33、整体后细节、先抽象后具体的逐步求精过程，开发出来的程序具有清晰的层次结构，因此程序容易阅读和理解。,4.6.2 程序设计语言的选择（1）,程序设计语言的分类 根据语言级别，分为以下几类：机器语言：汇编语言高级语言,4.6.2 程序设计语言的选择（2）,例：用某台计算机指令系统编写计算D=A+B*C的程序。设分配给A、B、C、D的地址分别为：200、202、204、206。机器语言程序如下：003 0003 000202 把B的值送到006 0003 000204 把C的值与3号寄存器中的值相乘，结果放在3号寄存器004 0003 000200 把A的值与3号寄存器中的值相加，结果放在3号寄存器

34、002 0003 000206 把3号寄存器中的值送入内存中D的存储单元。,4.6.2 程序设计语言的选择（3）,汇编语言程序：LOG REG3 CMUL REG3 BADD REG3 ASTR REG3 D 高级语言程序：D=A+B*C,4.6.2 程序设计语言的选择（4）,程序设计语言的分类 从应用范围的角度来分：通用语言：专用语言：从语言内在特点的角度来分系统实现语言：静态高级语言：块结构高级语言：动态高级语言：从描述客观系统的角度来分面向过程语言：数据结构+算法面向对象语言：,4.6.2 程序设计语言的选择（5）,选择汇编语言的情况：软件系统对程序执行时间和使用空间都有严格的限制；系统

35、硬件是特殊的微处理机，不能使用高级程序设计语言大型系统中某一部分的执行时间非常关键，或直接依赖于硬件。,4.6.2 程序设计语言的选择（6）,一般情况下，我们采用高级语言来编程。选择具体高级语言类型的原则：系统用户的要求运行环境可得到的软件工具程序员的知识水平软件的可移植性要求产品的应用领域,4.6.3 程序设计风格（1）,一、程序内部的文档书写规则程序内部的文档包括：恰当的标识符（变量和标号）的名字；适当的注释；程序的视觉组织。,4.6.3 程序设计风格（2）,标识符的命名名字的选取应含义鲜明，能正确地提示程序对象所代表的实体。这对于帮助阅读者理解程序是很重要的。例如，表示次数用times，

36、表示总量用total等。名字的长度不应限制，但也不宜过长，太长了容易出错，应选择精炼且意义明确的名字，这样才能简化程序语句，改善对程序功能的理解。如果名字使用缩写，那么缩写规则应该一致，并且应该给每个名字加上注解，以方便阅读。,4.6.3 程序设计风格（3）,程序的注释程序的注释分为两种：序言性注释和功能性注释。序言性注释通常安排在每个程序模块的起始部分，它是对程序的整体说明，对于理解程序本身具有引导作用，格式如下：有关本模块功能说明；主要算法；接口描述：有关数据描述：模块位置：开发简历：,4.6.3 程序设计风格（4）,功能性注释嵌入在源程序体内，用以描述其后的语句或程序段的处理功能。例如，

37、对于“ave=toal/num”的注释应该是：“总量除以人数求得均值”，而不应该是“toal除以num得ave”。书写功能性注释，注意以下几点：描述的对象是一段程序，而不是每一个语句；适当使用缩进和空行，使程序与注释容易区别；注释一定要准确。不精确的甚至是错误的注释不仅对理解程序毫无帮助，反而会妨碍对程序的理解。,4.6.3 程序设计风格（5）,程序的视觉组织用分层缩进的写法显示嵌套结构层次；在注释段周围加上边框；注释段与程序段、以及不同的程序段之间插入空行；每行只写一条语句；书写表达式时适当使用空格或圆括号作隔离符。,4.6.3 程序设计风格（6）,二、数据说明数据说明的次序应当规范化。当多

38、个变量名在一个语句中说明时，应该按字母顺序排列这些变量。如果设计时使用了一个复杂的数据结构，则应注解说明用程序设计语言实现这个数据结构的方法和特点。变量说明不要遗漏，变量的类型、长度、存储及初始化要正确。,4.6.3 程序设计风格（7）,三、语句构造应遵循简单明了的原则使用标准的控制结构在编码阶段，要遵循模块逻辑中采用单入口、单出口标准结构的原则，以确保源程序清晰可读。在尽量使用标准结构的同时，还要避免使用容易引起混淆的结构和语句；避免使用空的ELSE语句和IF THEN IF 的语句。不要为了节省空间而把多个语句写在同一行尽可能使用库函数尽量用公共过程或子程序去代替重复的功能代码段。要注意，

39、这段代码应具有一个独立的功能；,4.6.3 程序设计风格（8）,首先应当考虑可读性比较两个程序段：,例1：FOR I：=1 TO N DO FOR j：=1 TO N DO VI，j：=（I DIV J）*（J DIV I）；,显然，该程序段构思巧妙，但易读性差，程序段的功能是要建立一个NN的单位矩阵V。,4.6.3 程序设计风格（9）,例2：程序段功能是交换元素aj和aj+1。为少一个变量程序的易读性差。aj：=aj+aj+1；aj+1：=aj-aj+1；aj：=aj-aj+1；,为了改善程序的易读性，应采用直截了当的描述方式。,4.6.3 程序设计风格（10）,注意GOTO语句的使用其它规

40、则：用空格或可读的符号使语句的内容更加清晰；尽量避免复杂的条件测试；尽量避免使用“非”条件的条件语句；避免过多使用循环嵌套和条件嵌套，用逻辑表达式代替分支嵌套；利用括号使逻辑表达式或算术表达式的运算次序清晰直观；尽量减少使用“否定”条件的条件语句；让编译程序作简单的优化。,4.6.3 程序设计风格（11）,四、输入/输出语句对所有输入数据都进行校验，以保证每个数据的有效性；检查重要的输入项组合的合法性使得输入的步骤和操作尽可能简单，并保持简单的输入格式；输入一批数据时，使用输入结束指示符，不要要求用户说明输入项数；在以交互式输入输出方式进行输入时，要指明可以使用的选择值或界限值；应允许缺省值；

41、当程序设计语言对输入输出格式有严格要求时，应保持输入格式与输入语句的要求一致；给所有的输出加注释，并设计输出报表格式。,4.6.3 程序设计风格（12）,五、程序效率效率是一个性能要求，因而应该在需求分析阶段确定代码效率方面的要求；通过好的设计可以提高效率；程序的效率和程序的简明程度是一致的，不应该为了提高代码效率而牺牲程序的清晰性和可读性。,4.6.3 程序设计风格（12）,代码效率在编码之前，先化简算术表达式和逻辑表达式；特别注意嵌套的循环，以确定是否有语句可以从循环内层移到循环外层；尽量避免使用多维数组和复杂的表格；尽量使用执行时间短的算术运算；尽量避免混合使用不同数据类型的量；尽量使用

42、整型算术表达式和逻辑表达式。有些编译程序具有自动优化的功能，在强调效率的应用领域，尽量使用有这样的编译程序，以自动生成高效的目标代码。,4.6.3 程序设计风格（13）,存储效率主存储器的容量曾经很大程度上制约了程序的效率。目前，在大型计算机中，由于操作系统页式调度的特点，一般来说，代码局部性和通过结构化构造来维护功能是提高效率的有效方法。在微处理机中，如果能利用的存储容量很小，就要考虑高级语言的编译程序在存储压缩方面的功能，有时则必须选择使用汇编语言。,4.6.3 程序设计风格（14）,输入输出的效率所有的输入输出都应该有缓冲，以降低用于通信的开销；对辅助存储器（如磁盘）的访问，应选用最简单

43、最直接的方式；涉及到辅助存储器的输入输出时，应该以块为单位进行传送；,4.7 详细设计工具（P56）,4.7.1 程序流程图 4.7.2 盒图（N-S图）4.7.3 PAD图（Problem Analysis Diagram）4.7.4 判定表 4.7.5 判定树4.7.6 PDL（过程设计语言）,4.7.1 程序流程图（1）,国家标准GB1526-1989程序流程图中常用的符号,4.7.1 程序流程图（2）,例子,a,b,X1,X2,X7,X6,X4,X3,X5,h,i,g,f,e,d,c,j,F,T,F,F,F,T,T,T,多分支选择结构,先判定型循环结构,选择结构,后判定型循环结构,流程

44、图,4.7.1 程序流程图（3）,缺点：它本身并不是逐步求精的好工具。程序流程图中用箭头代表控制流，这样使得程序员不受任何约束，可以完全不顾结构程序设计的精神，随意转移控制；程序流程图在表示数据结构方面存在不足。,后判定型循环结构,流程图,4.7.1 程序流程图（4）,4.7.2 盒图（N-S图）（1）,N-S图由而且仅由顺序、选择、循环三种基本结构组成。基本图例如下：,NS图,4.7.2 盒图（N-S图）（2）,N-S图举例,4.7.2 盒图（N-S图）（3）,N-S图有以下一些特点：功能域有明确的规定，并且可以很直观地从N-S图上看出来；它的控制转移不能任意规定，必须遵守结构化程序设计的要

45、求；很容易确定局部数据和全局数据的作用域；很容易表现嵌套关系，也可以表示模块的层次结构。,PAD图（1）,其基本控制结构如下：,4.7.3 PAD图（2）,例：对数组X进行排序。“自顶而下，逐步求精”,1、循环一次，排好一个Xh,2、细化,(a),(b),(b),(a),3、连接各图，构成完整的PAD图,4.7.3 PAD图（3）,例2,BEGIN FIRST:=K1;SECOND:=0;,ELSE SECOND:=KI END END END.,FOR I:=2 TO N DO,BEGIN IF K1SECOND THEN,BEGIN IF KIFIRST THEN,BEGIN SECOND

46、:=FIRST;FIRST:=KI END,4.7.4 判定表（1）,一张判定表由四部分组成：,列出所有条件,所有可能做的动作,各种可能组合条件,对应的应做的工作,4.7.4 判定表（2）,例：某校制定了教师的讲课课时津贴标准。对于各种性质的讲座，无论教师是什么职称，每课时津贴费一律是50元；而对于一般的授课，则根据教师的职称来决定每课时津贴费：教授30元，副教授25元，讲师20元，助教15元。,4.7.5 判定树,4.7.6 PDL（过程设计语言）,PDL语言具有下述特点：（1）PDL虽然不是程序设计语言，但是它与高级程序设计语言非常类似，只要对PDL描述稍加变换就可变成源程序代码。因此，它

47、是详细设计阶段很受欢迎的表达工具。（2）用PDL写出的程序，既可以很抽象，又可以很具体。因此，容易实现自顶向下逐步求精的设计原则。（3）PDL描述同自然语言很接近，易于理解。（4）PDL描述可以直接作为注释插在源程序中，成为程序的内部文档。这对提高程序的可读性是非常有益的。（5）PDL描述与程序结构相似，因此自动产生程序比较容易。PDL的缺点是不如图形描述形象直观，因此人们常常将PDL描述与一种图形描述结合起来使用。,4.8 面向数据结构的设计方法,4.8.1 Jackson图 4.8.2 Jackson程序设计方法,4.8.1 Jackson图(1),JACKSON方法中数据结构通常表示为树

48、型结构，有顺序、选择和循环三种基本结构,A,B,C,D,顺序结构,A,B,C,D,选择结构,。,A,B,*,循环结构,。,。,4.8.1 Jackson图(2),Jackson图的优点：（1）Jackson图不仅便于表示层次结构，而且也有利于对结构自顶向下分解；（2）Jackson图形象直观，可读性好；（3）Jackson图不仅能表示数据结构，也能表示程序结构（因为程序结构也可以由上述3种基本结构组成）。Jackson图的缺点：在选择结构和重复结构中，选择条件或循环结束条件不能直接在Jackson图中表示出来。这样就影响了图形的表达能力，也不利于直接把图翻译成程序。,4.8.1 Jackson

49、图(3),改进的Jackson图,4.8.2 Jackson程序设计方法（1）,第一步 数据结构表示 第二步 找出输入数据结构和输出数据结构的对应关系 第三步 确定程序结构图 第四步 列出并分配所有操作和条件 第五步 用伪码表示程序,4.8.2 Jackson程序设计方法（2）,例1P17 招干考试成绩管理系统。例2 高考后将考生的基本情况文件（简称考生基本情况文件）和考生高考成绩文件（简称考分文件）合并成一个新文件（简称考生新文件）。考生基本情况文件和考分文件都是由考生记录组成的。为简便起见，考生基本情况文件中的考生记录的内容包括：准考证号、姓名、通讯地址。考分文件中的考生记录的内容包括：准

50、考证号和各门考分。合并后的考生新文件自然也是由考生记录组成，内容包括：准考证号、姓名、通讯地址和各门考分。,4.8.2 Jackson程序设计方法（3）,第一步 数据结构表示,考生新文件,考生记录,准考证号,姓名,通讯地址,考分,考生情况文件,考生记录,*,准考证号,姓名,通讯地址,考分文件,考生记录,准考证号,考分,I,I,(a),输入数据结构,(,b,),输出数据结构,I,*,*,4.8.2 Jackson程序设计方法（4）,第二步 找出输入数据结构和输出数据结构的对应关系,考生情况文件,考生记录,*,考生记录,*,考生新文件,考分文件,考生记录,*,I,I,I,4.8.2 Jackson