软件工程课件之第5.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《软件工程课件之第5.ppt》由用户(罗嗣辉)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 软件工程 课件
- 资源描述:
-
1、第第5章章 总体设计总体设计 5.1 设计过程设计过程 5.2 设计原理设计原理 5.3 启发规则启发规则 5.4 描绘软件结构的图形工具描绘软件结构的图形工具 5.5 面向数据流的设计方法面向数据流的设计方法 软件设计宣言:软件设计宣言:Mitch Kapor n“什么是设计?设计是你站在两个世界什么是设计?设计是你站在两个世界技技 术世界和人类的目标世界术世界和人类的目标世界而你尝试将这两而你尝试将这两 个世界结合在一起个世界结合在一起”。 罗马建筑批评家罗马建筑批评家Vitruvius提出的观念:提出的观念: n“设计良好的建筑应该展示出坚固、适用和令设计良好的建筑应该展示出坚固、适用和
2、令 人赏心悦目人赏心悦目”。 设计阶段:设计阶段: n从工程管理的角度,可以将软件设计分为概要从工程管理的角度,可以将软件设计分为概要 设计阶段和详细设计阶段。设计阶段和详细设计阶段。 n从技术的角度,传统的结构化方法将软件设计从技术的角度,传统的结构化方法将软件设计 划分为体系结构设计、数据设计、接口设计和划分为体系结构设计、数据设计、接口设计和 过程设计过程设计4部分。部分。 n面向对象方法则将软件设计划分为体系结构设面向对象方法则将软件设计划分为体系结构设 计、类设计计、类设计/数据设计、接口设计和构件级设数据设计、接口设计和构件级设 计计4部分。部分。 结构化设计和结构化分析的关系:结
3、构化设计和结构化分析的关系: 5.1 设计过程设计过程 由两个主要阶段组成:由两个主要阶段组成: n系统设计阶段,确定系统的具体实现方案系统设计阶段,确定系统的具体实现方案 q设想供选择的方案设想供选择的方案 q选取合理的方案选取合理的方案 q推荐最佳方案推荐最佳方案 n结构设计阶段,确定软件结构结构设计阶段,确定软件结构 q功能分解功能分解 q设计软件结构设计软件结构 q设计数据库设计数据库 q制定测试计划制定测试计划 q书写文档书写文档 q审查和复审审查和复审 典型的总体设计过程包括下述典型的总体设计过程包括下述9个步骤:个步骤: 1. 设想供选择的方案设想供选择的方案 n根据需求分析阶段
4、得出的数据流图考虑各种可根据需求分析阶段得出的数据流图考虑各种可 能的实现方案,力求从中选出最佳方案。能的实现方案,力求从中选出最佳方案。 2. 选取合理的方案选取合理的方案 n从前一步得到的一系列供选择的方案中选取若从前一步得到的一系列供选择的方案中选取若 干个合理的方案。对每个合理的方案分析员都干个合理的方案。对每个合理的方案分析员都 应该准备下列应该准备下列4份资料:份资料: q系统流程图;系统流程图; q组成系统的物理元素清单;组成系统的物理元素清单; q成本成本/效益分析;效益分析; q实现这个系统的进度计划。实现这个系统的进度计划。 3. 推荐最佳方案推荐最佳方案 n分析员应该综合
5、分析对比各种合理方案的利弊,分析员应该综合分析对比各种合理方案的利弊, 推荐一个最佳的方案,并且为推荐的方案制定推荐一个最佳的方案,并且为推荐的方案制定 详细的实现计划。详细的实现计划。 4. 功能分解功能分解 n首先进行结构设计,然后进行过程设计。首先进行结构设计,然后进行过程设计。 n结构设计确定程序由哪些模块组成,以及这些结构设计确定程序由哪些模块组成,以及这些 模块之间的关系;过程设计确定每个模块的处模块之间的关系;过程设计确定每个模块的处 理过程。理过程。 n结构设计是总体设计阶段的任务,过程设计是结构设计是总体设计阶段的任务,过程设计是 详细设计阶段的任务。详细设计阶段的任务。 5
6、. 设计软件结构设计软件结构 n通常程序中的一个模块完成一个适当的子功能。通常程序中的一个模块完成一个适当的子功能。 应该把模块组织成良好的层次系统。软件结构应该把模块组织成良好的层次系统。软件结构 可以用层次图或结构图来描绘。可以用层次图或结构图来描绘。 n如果数据流图已经细化到适当的层次,则可以如果数据流图已经细化到适当的层次,则可以 直接从数据流图映射出软件结构,这就是面向直接从数据流图映射出软件结构,这就是面向 数据流的设计方法。数据流的设计方法。 6. 设计数据库设计数据库 n对于需要使用数据库的那些应用系统,软件工对于需要使用数据库的那些应用系统,软件工 程师应该在需求分析阶段所确
7、定的系统数据需程师应该在需求分析阶段所确定的系统数据需 求的基础上,进一步设计数据库。求的基础上,进一步设计数据库。 7. 制定测试计划制定测试计划 n在软件开发的早期阶段考虑测试问题,能促使软件设在软件开发的早期阶段考虑测试问题,能促使软件设 计人员在设计时注意提高软件的可测试性。计人员在设计时注意提高软件的可测试性。 8. 书写文档书写文档 n应该用正式的文档记录总体设计的结果,在这个阶段应该用正式的文档记录总体设计的结果,在这个阶段 应该完成的文档通常有下述几种:应该完成的文档通常有下述几种: (1) 系统说明;系统说明; (2) 用户手册;用户手册;(3) 测试计划;测试计划; (4)
8、 详细的实现计划;详细的实现计划;(5) 数据库设计结果。数据库设计结果。 9. 审查和复审审查和复审 n最后应该对总体设计的结果进行严格的技术审查和管最后应该对总体设计的结果进行严格的技术审查和管 理复审。理复审。 5.2 设计原理设计原理 5.2.1 模块化模块化 n模块:模块:是由边界元素限定的相邻程序元素的序是由边界元素限定的相邻程序元素的序 列,而且有一个总体标识符代表它。列,而且有一个总体标识符代表它。 n模块化:模块化:就是把程序划分成独立命名且可独立就是把程序划分成独立命名且可独立 访问的模块,每个模块完成一个子功能,把这访问的模块,每个模块完成一个子功能,把这 些模块集成起来
9、构成一个整体,可以完成指定些模块集成起来构成一个整体,可以完成指定 的功能满足用户的需求。的功能满足用户的需求。 为什么要模块化?为什么要模块化? n模块化是为了使一个复杂的大型程序能被人的模块化是为了使一个复杂的大型程序能被人的 智力所管理,软件应该具备的惟一属性。智力所管理,软件应该具备的惟一属性。 n如果一个大型程序仅由一个模块组成,它将很如果一个大型程序仅由一个模块组成,它将很 难被人所理解。难被人所理解。 模块化的根据:模块化的根据: n如果如果C(P1)C(P2),显然,显然E(P1)E(P2) n根据人类解决一般问题的经验,根据人类解决一般问题的经验, C(P1+P2)C(P1)
10、+C(P2) n综上所述,得到下面的不等式综上所述,得到下面的不等式 E(P1+P2)E(P1)+E(P2) n每个程序都相每个程序都相 应地有一个最应地有一个最 适当的模块数适当的模块数 目目M,使得系,使得系 统的开发成本统的开发成本 最小。最小。 模块化和软件成本模块化和软件成本 模块化的作用:模块化的作用: n采用模块化原理可以使软件结构清晰,不仅容采用模块化原理可以使软件结构清晰,不仅容 易设计也容易阅读和理解。易设计也容易阅读和理解。 n模块化使软件容易测试和调试,因而有助于提模块化使软件容易测试和调试,因而有助于提 高软件的可靠性。高软件的可靠性。 n模块化能够提高软件的可修改性
11、。模块化能够提高软件的可修改性。 n模块化也有助于软件开发工程的组织管理。模块化也有助于软件开发工程的组织管理。 5.2.2 抽象抽象 n抽象:抽象:现实世界中一定事物、状态或过程之间现实世界中一定事物、状态或过程之间 总存在着某些相似的方面总存在着某些相似的方面(共性共性)。把这些相似。把这些相似 的方面集中和概括起来,暂时忽略它们之间的的方面集中和概括起来,暂时忽略它们之间的 差异,这就是抽象。差异,这就是抽象。 n抽象就是抽出事物本质特性而暂时不考虑细节。抽象就是抽出事物本质特性而暂时不考虑细节。 n“抽象是人类处理复杂问题的基本方法之抽象是人类处理复杂问题的基本方法之 一。一。” Gr
12、ady Boach 一般抽象过程:一般抽象过程: n处理复杂系统的惟一有效的方法是用层次的方处理复杂系统的惟一有效的方法是用层次的方 式构造和分析它。式构造和分析它。 软件工程抽象过程:软件工程抽象过程: n软件工程过程的每一步都是对软件解法的抽象软件工程过程的每一步都是对软件解法的抽象 层次的一次精化。层次的一次精化。 n在可行性研究阶段,软件作为系统的一个完整在可行性研究阶段,软件作为系统的一个完整 部件;部件; n在需求分析期间,软件解法是使用在问题环境在需求分析期间,软件解法是使用在问题环境 内熟悉的方式描述的;内熟悉的方式描述的; n当由总体设计向详细设计过渡时,抽象的程度当由总体设
13、计向详细设计过渡时,抽象的程度 也就随之减少了;也就随之减少了; n最后,当源程序写出来以后,也就达到了抽象最后,当源程序写出来以后,也就达到了抽象 的最低层。的最低层。 5.2.3 逐步求精逐步求精 n逐步求精:逐步求精:为了能集中精力解决主要问题而尽为了能集中精力解决主要问题而尽 量推迟对问题细节的考虑。逐步求精是人类解量推迟对问题细节的考虑。逐步求精是人类解 决复杂问题时采用的基本方法,也是许多软件决复杂问题时采用的基本方法,也是许多软件 工程技术的基础。工程技术的基础。 nMiller法则:一个人在任何时候都只能把注意法则:一个人在任何时候都只能把注意 力集中在(力集中在(72)个知识
14、块上。)个知识块上。 例:例:用筛选法求用筛选法求100以内的素数。所谓的筛选法,就是以内的素数。所谓的筛选法,就是 从从2到到100中去掉中去掉2,3,5,7的倍数,剩下的就是的倍数,剩下的就是100 以内的素数。以内的素数。 n首先按程序功能写出一个框架首先按程序功能写出一个框架 main() 建立建立2到到100的数组的数组A ,其中,其中Aii;.1 建立建立2到到10的素数表的素数表B ,存放,存放2到到10以内的素数;以内的素数;.2 若若Aii是是 B 中任一数的倍数,则剔除中任一数的倍数,则剔除Ai;.3 输出输出A 中所有没有被剔除的数;中所有没有被剔除的数;.4 n上述框架
15、中每一个加工语句都可进一步细化上述框架中每一个加工语句都可进一步细化 nmain() /*建立建立2到到100的数组的数组A ,其中,其中Aii*/ .1 for (i = 2;i = 100;i+)Ai = i; /* 建立建立2到到10的素数表的素数表B ,存放,存放2到到10以内的素数以内的素数*/ .2 B1 =2; B2 = 3; B3 = 5; B4 = 7; /*若若Aii是是B 中任一数的倍数,则剔除中任一数的倍数,则剔除Ai*/ .3 for (j = 1; j = 4; j+) 检查检查A所有数能否被所有数能否被Bj整除并将其从整除并将其从A剔除;剔除;.3.1 /*输出输
16、出A 中所有没有被剔除的数中所有没有被剔除的数*/ .4 for (i = 2; i 25) module_3(); else module_4(); 评价:评价: n与结构化编程矛盾,生成的代码完全不可读。与结构化编程矛盾,生成的代码完全不可读。 n如果在一个模块中对一个全局变量的声明进行修改,如果在一个模块中对一个全局变量的声明进行修改, 必须修改能够访问该全局变量的每一个模块。必须修改能够访问该全局变量的每一个模块。 n公共环境耦合的模块难于重用,必须提供一个全局变公共环境耦合的模块难于重用,必须提供一个全局变 量的清单。量的清单。 n即使模块本身不改变,它和产品中其他模块之间公共即使模
17、块本身不改变,它和产品中其他模块之间公共 环境耦合的实例数也会变化非常大。环境耦合的实例数也会变化非常大。 n潜在危险很大。模块暴露出必需要更多的数据,难以潜在危险很大。模块暴露出必需要更多的数据,难以 控制数据存取,而且会导致计算机犯罪。控制数据存取,而且会导致计算机犯罪。 n有些情况下公共环境耦合更好。有些情况下公共环境耦合更好。 (6) 内容耦合内容耦合(content coupling) n最高程度的耦合是内容耦合。如果出现下列最高程度的耦合是内容耦合。如果出现下列 情况之一,两个模块间就发生了内容耦合:情况之一,两个模块间就发生了内容耦合: q一个模块访问另一个模块的内部数据;一个模
18、块访问另一个模块的内部数据; q一个模块不通过正常入口转到另一个模块的内部;一个模块不通过正常入口转到另一个模块的内部; q两个模块有一部分程序代码重叠;两个模块有一部分程序代码重叠; q一个模块有多个入口。一个模块有多个入口。 n耦合是影响软件复杂程度的一个重要因素。耦合是影响软件复杂程度的一个重要因素。 n应该采取下述设计原则:应该采取下述设计原则: 尽量使用数据耦合,尽量使用数据耦合, 少用控制耦合和特征耦合,少用控制耦合和特征耦合, 限制公共环境耦合的范围,限制公共环境耦合的范围, 完全不用内容耦合。完全不用内容耦合。 2. 内聚内聚 n内聚:内聚:标志一个模块内各个元素彼此结合的紧标
19、志一个模块内各个元素彼此结合的紧 密程度,它是信息隐藏和局部化概念的自然扩密程度,它是信息隐藏和局部化概念的自然扩 展。简单地说,理想内聚的模块只做一件事情。展。简单地说,理想内聚的模块只做一件事情。 n要求:要求:设计时应该力求做到高内聚,通常中等设计时应该力求做到高内聚,通常中等 程度的内聚也是可以采用的,而且效果和高内程度的内聚也是可以采用的,而且效果和高内 聚相差不多;但是,低内聚不要使用。聚相差不多;但是,低内聚不要使用。 n内聚和耦合是密切相关的,模块内的高内聚往内聚和耦合是密切相关的,模块内的高内聚往 往意味着模块间的松耦合。实践表明内聚更重往意味着模块间的松耦合。实践表明内聚更
20、重 要,应该把更多注意力集中到提高模块的内聚要,应该把更多注意力集中到提高模块的内聚 程度上。程度上。 内聚程度的度量:内聚程度的度量: (1) 偶然内聚偶然内聚(coincidental cohesion) n如果一个模块完成一组任务,这些任务彼此间如果一个模块完成一组任务,这些任务彼此间 即使有关系,关系也是很松散的,就叫做偶然即使有关系,关系也是很松散的,就叫做偶然 内聚。内聚。 M A=B+C GET CHER IF R=5 THEN S=1 评价:评价: n模块内各元素之间没有实质性联系,很可能在模块内各元素之间没有实质性联系,很可能在 一种应用场合需要修改这个模块,在另一种应一种应
21、用场合需要修改这个模块,在另一种应 用场合又不允许这种修改,从而陷入困境;用场合又不允许这种修改,从而陷入困境; n可理解性差,可维护性产生退化;可理解性差,可维护性产生退化; n模块是不可重用的。模块是不可重用的。 解决方案:解决方案: n将模块分成更小的模块,每个小模块执行一个将模块分成更小的模块,每个小模块执行一个 操作。操作。 (2) 逻辑内聚逻辑内聚(logical cohesion) n如果一个模块完成的任务在逻辑上属于相同如果一个模块完成的任务在逻辑上属于相同 或相似的一类,则称为逻辑内聚。或相似的一类,则称为逻辑内聚。 new_operation function_code=7
22、; new_operation(function_code,dummy1,dummy2,dummy3); /dummy1、dummy2和和dummy3是伪变量,是伪变量, /如果如果function_code=7则不使用它们则不使用它们 评价:评价: n接口难以理解,造成整体上不易理解;接口难以理解,造成整体上不易理解; n完成多个操作的代码互相纠缠在一起,即使局完成多个操作的代码互相纠缠在一起,即使局 部功能的修改有时也会影响全局,导致严重的部功能的修改有时也会影响全局,导致严重的 维护问题;维护问题; n难以重用。难以重用。 解决方案:解决方案: n模块分解。模块分解。 (3) 时间内聚时
23、间内聚(temporal cohesion) n如果一个模块包含的任务必须在同一段时间如果一个模块包含的任务必须在同一段时间 内执行,就叫时间内聚。内执行,就叫时间内聚。 执行初始化执行初始化 打开旧主文件、新主文件、事务文件和打印文件;打开旧主文件、新主文件、事务文件和打印文件; 初始化销售地区表;初始化销售地区表; 读第一条事务记录和第一条旧主文件记录;读第一条事务记录和第一条旧主文件记录; 评价:评价: n时间关系在一定程度上反映了程序某些实质,时间关系在一定程度上反映了程序某些实质, 所以时间内聚比逻辑内聚好一些。所以时间内聚比逻辑内聚好一些。 n模块内操作之间的关系很弱,与其他模块的
24、操模块内操作之间的关系很弱,与其他模块的操 作却有很强的关联。作却有很强的关联。 n时间内聚的模块不太可能重用。时间内聚的模块不太可能重用。 (4) 过程内聚过程内聚(procedural cohesion) n如果一个模块内的处理元素是相关的,而且必如果一个模块内的处理元素是相关的,而且必 须以特定次序执行,则称为过程内聚。须以特定次序执行,则称为过程内聚。 n使用程序流程图作为工具设计软件使用程序流程图作为工具设计软件时,常常通时,常常通 过研究流程图确定模块的划分,这样得到的往过研究流程图确定模块的划分,这样得到的往 往是过程内聚的模块。往是过程内聚的模块。 评价:评价: n比时间内聚好
25、,至少操作之间是过程关联的。比时间内聚好,至少操作之间是过程关联的。 n仍是弱连接,不太可能重用模块。仍是弱连接,不太可能重用模块。 解决方案:解决方案: n分割为单独的模块,每个模块执行一个操作。分割为单独的模块,每个模块执行一个操作。 (5) 通信内聚通信内聚(communicational cohesion) n如果模块中所有元素都使用同一个输入数据如果模块中所有元素都使用同一个输入数据 和和(或或)产生同一个输出数据,则称为通信内产生同一个输出数据,则称为通信内 聚。即在同一个数据结构上操作。聚。即在同一个数据结构上操作。 评价:评价: n模块中各操作紧密相连,比过程内聚更好。模块中各
展开阅读全文