模块数目 用此模块的上 级的模块数目
43
深度 = 分层的层数。过大表示分工过细。 宽度 = 同一层上模块数的最大值。过大表示系统复杂 度大。 44
信息来控制另一个模块
B Flag
Fn ……
F2 ……
A
Flag
F1
接口单一， 但仍然影响 被控模块的 内部逻辑。
数据耦合(Data coupling): 只有数据在模块之间进行
交换
The most desirable.
36
耦合是影响软件复杂程度的一个重要因
素,应采取下述设计原则: 应该尽量使用数据耦合 少用控制耦合 限制公共耦合的范围
9
5.1
设计过程
• 对数据流图进一步细化，进行功能分解
10
5.1
设计过程
5.设计软件结构
• 软件结构反映系统中模块的相互调用关系：顶
层模块调用它的下层模块以实现程序的完整功
能，每个下层模块再调用更下层的模块，最下
层的模块完成最具体的功能。
• 软件结构通过层次图或结构图来描绘，可以直
接从数据流图映射出软件结构。
概括起来，暂时忽略它们之间的差异，这就
是抽象。或者说抽象就是抽出事物的本质特
性而暂时不考虑它们的细节。
20
处理复杂系统：用层次的方式构造和分析。
一个复杂的动态系统首先可以用一些高级的 抽象概念构造和理解，这些高级概念又可以 用一些较低级的概念构造和理解，如此进行 下去，直至最低层次的具体元素。
21
A:
Read inputs
38
from ……
时间内聚（Temporal cohesion）：模块内的功能在
同一时间段内完成
例如：系统的初始化 问题：不同功能混在一个模块中，有时共用部分 编码，使局部功能的修改牵动全局。
中内聚： 过程内聚 （Procedural cohesion）：模块内的处理是相 关的，而且必须以特定顺序执行
完全不用内容耦合。
37
⑵ 内聚 (Cohesion): 一个模块内各元素结合的紧密程度.
Goal: as cohesive as possible.
低内聚：
偶然内聚（Coincidental cohesion）
逻辑内聚（Logical cohesion）
例如：
from disk from tape
内聚度量一个模块内的各 个元素彼此结合的紧密程 度。设计时应该力求做到 高内聚。
41
5.3
启 发 规 则
改进软件结构提高模块独立性 过小的模块开销大于有效操作，而
且模块数目过多将使系统接口复杂。 设计出软件的初步结构以后，应该审 因此过小的模块有时不值得单独存 查分析这个结构，通过模块分解或合并， 在，特别是只有一个模块调用它时， 通常可以把它合并到上级模块中去 力求降低耦合提高内聚。 而不必单独存在。
2、选取合理的方案
• 从上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，通常，考虑的这些方案中至少应包括低成本、 中成本和高成本的三种方案类型。 • 对每个合理方案要提供以下几方面资料： （1）系统流程图； （2）数据字典； （3）成本／效益分析；
（4）实现这个系统的进度计划。
6
5.1
设计过程
图5.1 模块化和软件成本的关系
18
采用模块化原理的优点
使软件结构清晰，容易设计、容易阅读和理解。 使软件容易测试和调试，从而提高软件的可靠性。 能够提高软件的可修改性。 有助于软件开发工程的组织管理。
19
抽象
人们在实践中认识到，在现实世界中一
定事物、状态或过程之间总存在着某些相似
的方面（共性）。把这些相似的方面集中和
Global : V1 V2 Global : V1 V2
公共区可以是：全程数据区、共享通信区、内存公共覆盖 区、任何介质上的文件、物理设备等。
A: ………… ………… A1=V1+V2 ………… …………
B: ………… ………… V1=B1 ………… …………
A: ………… ………… V1++ ………… …………
•
如果A模块读取该项数据，然后调用C模块对该项重新
计算，并进行数据更新。
34
A
D
B
C
全程数 据区
E
（3）公共耦合
• 如果此时C模块错误地更新了该项数据，在往下的处
理中模块E读该数据项时出现错误。 • 表面上看，问题由模块E产生，实际上由模块C引起。
35
控制耦合(Control coupling)：一个模块通过传递控制
8
5.1
设计过程
4.功能分解
为了最终实现目标系统，必须设计出组成这个系统的所 有程序和文件（或数据库）。
对于大型程序的设计，通常分为两个阶段：结构设计和 过程设计。 结构设计：确定程序由哪些模块组成，以及这些模块之 间的相互关系。
过程设计：确定每个模块的处理过程。
其中，结构设计是总体设计阶段的任务，而过程设计则 是详细设计阶段的任务。
设计软件的结构，确定系统中每个程序是由哪些
模块组成的，以及这些模块相互间的关系。
3
站在全局高度上，花较少成本，从较抽象的层次上 分析对比多种可能的系统实现方案和软件结构，从 中选出最佳方案和最合理的软件结构，从而用较低 成本开发出较高质量的软件系统。
寻找实现目标系统的各种不同的方案
从若干个合理的方案中选取最佳方案
B: ………… ………… V2=B1+V1 ………… …………
问题： 公共部分的改动将影响所有调用它的模块； 公共部分的数据存取无法控制； 复杂程度随耦合模块的个数增加而增加。
33
A B C 全程数 据区
D
E
（3）公共耦合
• 图中存在公共耦合，假设模块A、C、E都存取全程数据
区（如公用一个磁盘文件）中的一个数据项。
23
逐步求精是一项把一个时期内必须解决
的种种问题按优先级排序的技术。它确
保每个问题都将被解决，而且每个问题
都将在适当的时候被解决，但是，在任
何时候一个人都不需要同时处理7个以上
知识块。
24
抽象与求精是一对互补的概念。 抽象使得设计者能够说明过程和数据，同
时却忽略低层细节。
求精则帮助设计者在设计过程中逐步揭示 出低层细节。
统一的功能密切相关，而且这些处理必须顺序执行。 功能内聚（Functional cohesion）：所有元素合力完成一 个单一功能，缺一不可
40
模块独立
耦合
耦合是对一个软件结构内 不同模块之间互连程度的 度量。尽量使用数据耦合 ，少用控制耦合，限制公 共环境耦合的范围，完全 不用内容耦合。
内聚
模块化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。
17
模块化与模块独立
当模块数目增加时每 个模块的规模将减小，开 发单个模块需要的成本 （工作量）确实减少了； 但是，随着模块数目增加， 设计模块间接口所需要的 工作量也将增加。每个程 序都相应地有一个最适当 的模块数目 M ，使得系统 的开发成本最小。
复合耦合
数据耦合 低
高
偶然型 内聚性 弱
逻辑型
时间型
通信型
顺序型
功能型 强
29
⑴ 耦合(Coupling)
耦合表示一个软件结构内各个模块之间的互连程度，应 尽量选用松散耦合的系统
Great deal of dependence Independent
Highly coupled
Loosely coupled
考虑对任何问题的模块化解法时，可以提出 许多抽象的层次。在抽象的最高层次使用问 题环境的语言，以概括的方式叙述问题的解 法；在较低抽象层次采用更过程化的方法， 把面向问题的术语和面向实现的术语结合起 来叙述问题的解法；最后在最低的抽象层次 用可直接实现的方式叙述问题的解法。
22
逐步求精
定义：“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。” Miller法则：一个人在任何时候都只能 把注意力集中在7±2个知识块上 求精要求设计者细化原始陈述，随着每个 后续求精（细化）步骤的完成而提供越来越多 的细节。
有效的模块化（即具有独立性的模块）的软 件比较容易开发出来； 独立的模块比较容易测试和维护。
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模块的独立程度由两个定性标准度量， 分别是耦合和内聚。 耦合：衡量不同模块彼此间互相依赖(连接) 的紧密程度； 内聚：衡量一个模块内部各个元素彼此结合 的紧密程度。
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内容耦合 耦合性
公共耦合
控制耦合
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信息隐藏
问题：“为了得到最好的一组模块，应 该怎样分解软件”。
信息隐藏原理指出：应该这样设计和确 定模块，使得一个模块内包含的信息（过程 和数据）对于不需要这些信息的模块来说， 是不能访问的。 实际上，应该隐藏的不是有关模块的一 切信息，而是模块的实现细节。 26
模块独立
开发具有独立功能而且和其他模块之 间没有过多的相互作用的模块，就可以做 到模块独立。
Uncoupled
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独立性由弱到强（耦合程度由强到弱）排列为：
内容耦合(Content Coupling): 一个模块直接影响另一个
……
例1：A访问C的内部 数据或不通过正 常入口而转入C 的内 goto C1 ………… …………
C
D
C: ………… ………… C1: …… ……
11
5.1
设计过程
数据库的应用越来越广泛，目前大多数的
6.数据库设计 系统都要用到数据库技术。 数据库设计是一项专门的技术，包括模式