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软件设计
内
内聚性 顺序 内聚 通信 内聚
聚
高 功能 内聚 强
低
时间 内聚 逻辑 内聚 弱 偶然 性内 聚
过程 内聚
模块独立性
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2、内聚
内聚：一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度。
低内聚 偶然内聚：一个模块完成一组任务，任务之间的关系很松散。公共语句。 逻辑内聚：若干个逻辑功能类似的任务组成一个模块。 时间内聚：若干个任务必须在同一段时间内执行。如初始化工作。
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模块化和软件成本的关系
软件总成本 最小成本区
M
接口成本
成本或工作量
模块数目
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5.2.2
抽象
我们在考虑问题时，集中考虑和当前问题有关的方 面，而忽略和当前问题无关的方面，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。 5.2.3 逐步求精 逐步求精是人类解决复杂问题时采用的基本技 术，也是许多软件工程技术(例如，规格说明技术，
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5.4 表示软件结构的图形工具
5.4.1 5.4.2 5.4.3 层次图 HIPO图 结构图
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5.4.1
层次图和HIPO图
通常使用层次图描绘软件的层次结构。
1、层次图
层次图用来描绘软件的层次结构，很适于在自顶向下 设计软件的过程中使用。 在层次图中一个矩形框代表一个模块，框间的连线表 示调用关系(位于上方的矩形框所代表的模块调用位于 下方的矩形框所代表的模块)。
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A
M
B (a )
C
T1
T2 (b )
T3
4.3 选择调用和循环调用的表示
(a) 选择调用； (b) 循环调用
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产生最佳解 好输入 解 解
好 输 入
得到好输入
计算最佳解
输出结果
原始输入 原始输入 读输入
编辑结果
1、耦合
1. 2. 3. 非直接耦合 数据耦合 特征耦合 弱耦合
模块A
内容耦合 • 访问其它模块的内部数据 • 直接跳到其他模块内部执行 非直接耦合 模块之间没有信息传递
模块B 数据耦合 通过简单变量 交换数据 模块3
4.
5. 6. 7.
控制耦合
外部耦合 公共耦合 内容耦合
模块1
模块2
中耦合
特征耦合 通过数据结 构交换数据
第八章基于构件的软件工程
第五章系统设计
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4
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 设计过程 设计原理 启发规则 描绘软件结构的图形工具 面向数据流的设计方法
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软件设计
软件设计阶段要解决“怎么做”的问题，是整个 软件开发过程的核心问题，所有的开发工作都将根据 设计的方案进行。系统的总体结构在该阶段决定,因 此软件的总体设计决定了系统的质量。软件设计分为 总体设计和详细设计两个阶段。
数据设计
其他需求
程序模块 过程设计 编码
软件开发阶段的信息流
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总体设计的任务
●任务：确定系统的软件结构，分解模块 ， 确定系统的模块层次关系。 ●目标： 编写软件的 “总体设计说明书” ●工具：采用的工具 数据流图 层次图 HIPO图 软件结构图
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修 需求 说明书 软件 总体 结构 设计 改
修
改
设计说 明书 复审
复审
详细 可接受 设计 模块描述
1、设计阶段结束要交付的文档是设计说明书，根据 设计方法的不同，有不同的设计文档。 2、每个设计步骤完成后，都应进行复审。 3
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软件设计的过程
信息描述 功能描述 设计 行为描述 集成并确 认的软件 测试
详细阐述。
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模块间的耦合
耦合性是程序结构中各个模块之间相互关联的度量 它取决于各个模块之间接口的复杂程度、调用模块的方 式以及那些信息通过接口。
低 非直接 耦合 强 数据 耦合 特征 耦合 耦合性 控制 耦合 模块独立性 外部 耦合 公共 耦合 高 内容 耦合 弱
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数据流图
• 组成系统的物理元素清单 • 成本/效益分析 • 实现系统的进度计划 审查和 复 审
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制订测 试计划
数据库 设 计 • 系统说明 • 用户手册 • 测试计划 • 详细的实现计划 • 数据库设计结果
书写 文档
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5.2 系统设计的基本原则
5.2.1 模块化
5.2.2 抽象 5.2.3 信息隐蔽 5.2.4 模块独立性
过程、函数、子程序和宏等，都可作为模块。 面向对象范型中的对象是模块，对象内的方法也是 模块。模块是构成程序的基本构件。
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3、模块化原理
有两个函数：C(x)表示问题x的复杂程度；E(x)表示解决 问题x所需要的工作量（时间）。 对于两个问题P1和P2，如果：C(P1)＞C(P2) 则：E(P1)＞E(P2) 另一个有趣的特性是：C(P1＋P2)＞C(P1)＋C(P2) 根据前面的结论，我们可以得出下面的不等式： E(P1＋P2)＞E(P1)＋E(P2) 这个不等式表明：单独解决问题P1和P2所需的工作量之和， 比把P1和P2合起来作为一个问题来解决时所需的工作量要少。
尾部是空心圆表示传递的是数据 实心圆表示传递的是控制信息
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描绘软件结构的图形工具
结构图的组成 有6种类型的模块：传入模块、传出模块、变换模块、协调模 块，如下图所示，还有两种： 源模块：不调用其它模块的传 入模块，只适用于传入部分的始端。最初的输入； 漏模块： 不调用其它模块的传出模块，只适用于传出部分的末端。最后 的输出。
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5.2.5 模块独立
模块独立概念是模块化、抽象、逐步求精和信息
隐藏等概念的直接结果，也是完成有效的模块设计
的基本标准。 模块的独立程度可以由两个定性标准来度量，这 两个标准分别称为内聚和耦合。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。以下分别
强耦合
模块4 控制耦合 模块之间传递 的是控制信息
模块A
模块L 模块1
模块B
模块C
模块D
模块N
T 全 局 性简单变量 外部耦合 S1 Flag=1? F S2
全局性数据结构 公共耦合 17
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设计原则：尽量使用数据耦合， 少用控制耦合，限制公共环境耦合， 完全不用内容耦合。
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软件设计的目标
结构化设计（SD）技术
1、确定系统的软件结构，分解模块 ，确定系统 的模块层次关系 2、确定每个模块功能的算法、数据结构 数据流图的特征 分层的DFD图
启发式规则
最终的结构图 优化 确定每个模块功能的算 法、数据结构
初始的结构图
（层次图表示）
转换
（事务型、变换型（特征） ）
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尾部是空心圆表示传递的是数据 实心圆表示传递的是控制信息
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5.4.1 结构图
结构图和层次图类似也是描绘软件结构的图形工具。 结构图的基本符号 方框代表模块，框内注明模块的名字或主要功能；
箭头表示模块的调用关系，为了简单起见，可以只 用直线而不用箭头表示模块间的调用关系。
设计和实现技术、测试和集成技术)的基础。逐步
求精定义为：“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。”
1隐蔽和局部化
信息隐蔽指：是指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)，对于不需要这些 信息的其他模块来说， 是不能访问的；即将那些自 身的实现细节与数据“隐藏”起来。 信息局部化指：局部化是指把一些关系密切的软件 元素物理地放得彼此靠近。在模块中使用局部数据 元素是局部化的一个例子。 信息隐蔽 局部和的关系？
描绘软件结构的图形工具
在层次图（H图）里除了最顶层的方框之外，每个方框都加编 号。编号规则和数据流图的编号规则相同，例如，图加了编号后 得到图0。像这样带编号的层次图称为HIPO图（层次图加输入/ 处理/输出图的英文缩写）。
图学生成绩管理系统HIPO图
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图4.6
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IPO图的一个例子
TOP TOP TOP
A
B
A
B
A
B
C
D
C
D
C
D
E ( a)
F
E (b)
F
E ( c)
F
图 模块的判定作用范围
(a) 差的结构图； (b) 不理想的结构图； (c) 理想的结构图
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5.力争降低模块接口的复杂程度。 模块接口复杂是软件发生错误的一个主要 原因。 6．设计单入口单出口的模块，避免“病态 连接” 7．模块功能应该可以预测 。 防止模块功能过分局限
5.1 设计过程
软件设计分为： 结构设计 总体设计（概要设计） 过程设计 详细设计 总体设计过程分两个阶段： 系统设计阶段：确定系统的具体设计方案； 结构设计阶段：确定软件结构(划分模块）。