耦合与内聚都是模块独立性的定性标准，都 反映模块独立性的良好程度。 但耦合是直接的主导因素，内聚则辅助耦合 共同对模块独立性进行衡量。 设计要求：低耦合，高内聚
5 .3 启发规则
改进原则 ：高内聚、低耦合 ① 改进软件结构，提高模块独立性 ② 模块规模适中 ③ 深度、宽度、扇出和扇入适中 ④ 将模块的影响限制在控制范围内 ⑤ 降低模块接口的复杂性 ⑥ 设计单入口单出口的模块 ⑦ 模块功能可预测
5 . 4 . 1 层次图和 HIPO 图 描述软件的层次结构。 层次图中，一个方框代表一个模块，方框间 的连线表示调用关系。 HIPO 图=层次图＋ IPO 图
正文加工系统
主控模块
层次图
酒店管理信息系统功能结构图
5.4.2 结构图（SC Structure Chart）
主要成分说明： 一个方框表示一个模块； 一个模块指向另一个模块的箭头或直线，表示前 一模块对后一模块的调用； 调用直线边的小箭头，表示调用时从一个模块传 给另一个模块的数据，也指出了传送方向。
1 、什么是模块独立性（ module independence) 模块只完成系统要求的相对独立的功能 符合信息隐蔽原则 模块间关联和依赖程度尽量小 2 、模块独立的优点 容易开发、测试和维护
3 、衡量模块独立性的两个准则
① 耦合性（ coupling ) ② 内聚性（ cohesion )
① 耦合性（ coupling )
① 什么是抽象？ 认识复杂事物和现象 时，抽出事物本质的 共同特 性而暂不考虑 宜宾学院 它们的细节。 宜宾学院计算机 ② 软件开发中的抽象 学院学生 过程的抽象 宜宾学院计算机 学院08级学生 数据的抽象
抽象
什么是抽象思想?
在认识事物、分析和解决问题的过程中，忽略 那些与当前研究目标不相关的部分, 以便将注 意力集中于与当前目标相关的方面
逐步求精的例子
外表
抽象
形体
衣着
性格
头发 脸形
领带
逐步求精
自顶向下，逐步求精的基本思想
将功能、信息的说明分为多个层次，最高 层也最抽象 ― 仅仅只是概念性地描述功能或 信息，不提供功能的内部工作情况或信息的 内部结构； 设计者从最高层开始，仔细推敲，进行功 能和信息的细化，给出下层实现的细节； 随着每个后续细化逐步的完成，提供越来 越多的细节，最终得出用程序设计语言表达 的程序。
重点和难点
重点: 软件设计过程中应遵循的基本原理； 面向数据流的设计方法 难点: 变换分析、事务分析法的过程和应用
软件设计的目标和任务
软件需求：解决“做什么” 软件设计：解决“怎么做”． 软件设计的任务：以软件需求规格说明书为 依据，着手实现软件的需求，并将设计的结 果反映在“设计规格说明书”文档中。 软件设计的重要性：是软件开发阶段的第一 步，最终影响软件实现的成败和软件维护的 难易程度。
控制耦合举例
去除模块间控制耦合的方法
控制藕合增加了理解和编程的复杂性，调用 模块必须知道被调模块的内部逻辑，增加了 相互依赖。解决方法： ( 1 ）将被调用模块内的判定上移到调用模块 中进行 ( 2 ）被调用模块分解成若干单一功能模块
改控制藕合为数据藕合举例来自特征耦合两个模块通过传递数据结构加以联系，或都 与一个数据结构有关系，则称这两个模块间 存在特征耦合。 可能出现的情况：当把整个数据结构作为参 数传递时，被调用的模块虽然只需要使用其 中的一部分数据元素，但实际可以使用的数 据多于它真正需要的数据，这将导致对数据 访问失去控制，
② 内聚性（ cohesion )
又称块内联系。指一个模块内部各个元素彼 此结合的紧密程度的度量。 若一个模块内各元素（语句之间、程序段之 间）联系的越紧密，则它的内聚性就越． 设计目标：高内聚
巧合内聚（偶然内聚)
块内各组成成份在功能上是互不相关的。
模块 M 中的三个语句没有任何联系。 缺点：可理解性差，可修改性差
软件设计的两个阶段
第一阶段：概要设计（总体设计） 根据软件需求，设计软件系统结构和数据结 构，确定程序的组成模块及模块之间的相互 关系。 回答“概括地说，系统应该如何实现？”。 其重要性是：站在全局高度，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。
SC 中的四种模块
从下属模块 取得数据， 经过处理， 再传入上级 模块
从上级模块 获得数据， 经过处理， 再传送给下 属模块
加工模块。 从上级模块 对所有下属 模块进行协 获得数据， 经过处理， 调和管理的 模块 转换成其他 形式，再送 回上级模块。
软件工程
第五章总体设计
第五章总体设计
5 . 1 设计过程 5 . 2 设计原理 5 . 3 启发规则 5 . 4 描绘软件结构的图形工具 5 . 5 面向数据流的设计方法 5 . 6 小结 习题
学习要求
掌握： 1 、软件设计过程中应遵循的基本原理和相 关概念； 2 、描绘软件结构的图形工具的运用； 3 、面向数据流设计方法概念；变换分析、 事务分析法过程和应用。 理解： 1 、典型的总体设计过程包括的步骤； 2 、设计中的启发式规则；
③ 深度、宽度、扇出和扇入适中
软件结构度量术语
例：避免平铺结构
增加中间层降低扇出
④ 将模块的影响限制在控制范围内
作用域是指受模块内一个判定影响的所有模块的集 合 控制域是指这个模块本身及其所有的下属模块的集 合
A A 受 E 中判 定影响 B C D C A A D
E
F
F
E
B
使任一模块的作用域在其控制域内
软件开发实际上就是一个从高层次抽象到低 层次抽象逐步过渡的过程。 一个复杂的系统先用一些高级的抽象概念构 造和理解，这些高级概念又用较低级的概念 构造和理解，如此进行下去，直到具体元素。
抽象例子
外表 抽象 形体 衣着 性格
5 . 2. 3 逐步求精
逐步求精：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。 可把逐步求精看作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。 逐步求精是一种自顶向下的设计策略，按这 种设计策略，程序的体系结构是通过逐步精 化处理过程的层次而设计出来的。
① 改进软件结构，提高模块独立性
通过模块分解或合并，降低耦合提高内聚
② 模块规模适中
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 在考虑模块的独立性同时，为了增加可 理解性，模块的大小最好在 50 一 150 条语 句左右，可以用 1 一 2 页打印纸打印，便于 人们阅读与研究。
软件设计的两个阶段
第二阶段：详细设计（过程设计） 确定模块内部的算法和数据结构；选定某种 过程的表达形式来描述各种算法；产生精确 描述各模块程序过程的详细文档，并进行评 审。
将需求分析摸型转换为软件设计
软件结构设计以需求分析中得到的数据流图 为基础而进行。
SA与SD的关系
第一个阶段总体设计的任务
也称块间的联系。是对软件系统结构中，各 模块间相互联系紧密程度的一种度量。 设计目标：低耦合
无直接藕合
两个模块没有直接关系，模块独立性最强。
数据耦合
属松散耦合。一模块访问另一模块时，通过 数据参数交换输入、输出信息。
控制藕合
模块之间传递的是控制信息（如开关、标志、 名字等），控制被调用模块的内部逻辑。
模块 C 的控制范围： C、D、E、F、 G、H。 如果模块 C 作出的 决策影响了模块 L ， L超出了 C 的控制 范围
⑤ 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。 模块的接口要简单、清晰、含义明确，便于 理解，易于实现、测试与维护。
⑥ 设计单入口单出口的模块
不要使模块间出现内容耦合。
逻辑内聚
把几种相关功能（逻辑上相似的功能）组合 在一模块内，每次调用由传给模块的参数确 定执行哪种功能。
逻辑内聚模块
时间内聚（经典内聚）
模块完成的功能必须在同一时间内执行，这 些功能只因时间因素关联在一起。 例：初始化系统模块 系统结束模块、 紧急故障处理模块等
过程内聚（顺序性组合）
模块内各处理成分相关，且必须以特定次序 执行。
⑦ 模块功能可预测，但防止模块功 能过分局限
如果一个模块可以当作一个黑盒子，相同输 入产生相同输出，其功能为可预测的。 若模块带有内部“存储器”，其功能可能是 不可预测的，难理解、难测试、难维护。 单一的模块具有高内聚。但模块功能过分局 限，可使用范围将过分狭窄，缺乏灵活性和 扩充性。
5 .4 描绘软件结构的图形具
特征耦合举例
说明： “住户情况”是一个数据结构，图中模块都与此 数据结构有关。 “计算水费”和“计算电费”本无关，由于引用 了此数据结构产生依赖关系，它们之间也是标记偶 合。
将特征耦合修改为数据耦合举例
公共环境耦合
一组模块引用同一个公用数据区（也称全局 数据区、公共数据环境）。 公共数据区指： 全局数据结构。 共享通讯区。 内存公共覆盖区等
③ 模块化与软件成本的关系
接口
④ 模块的基本属性
接口：指模块的输入与输出。 功能：指模块实现什么功能。 模块化好处: 模块化使软件容易测试和调试，因而有助 提高软件的可靠性。 模块化能提高软件的可修改性。 模块化有助于软件开发工程的组织管理。
5.2.2 抽象（ Abstraction )
结合了模块化和逐步细化思想建立的软件结构图
5 . 2.4信息隐蔽和局部化
信息隐蔽：在设计和确定模块时，使得一个 模块内包含的信息（过程或数据），不允许 其它不需要这些信息的模块访问，独立的模 块间仅仅交换为完成系统功能而必须交换的 信息。 局部化：将一些关系密切的软件元素物理地 放得彼此靠近。
5. 2 . 5 模块独立