软件工程6.详细设计剖析

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1、第六章第六章 详细设计详细设计 n n 结构程序设计结构程序设计 n n 人机界面设计人机界面设计 n n 过程设计的工具过程设计的工具 n n 面向数据结构的设计方法面向数据结构的设计方法 n n 程序复杂程度的定量度量程序复杂程度的定量度量 1 6.1 6.1 结构程序过程结构程序过程 n来源：取消程序设计语言中GO TO 语句 。程序的质量与程序中所包含的GO TO 语句的数量成反比。 n经典定义：如果一个程序的代码块仅仅 通过顺序、选择和循环这3种基本控制 结构进行连接，并且每个代码块只有一 个入口和一个出口，则称这个程序是结 构化的。 n结构程序设计的本质：使程序代码容易 阅读、容易

2、理解；尽可能少用GO TO语 句。 2 经典的结构程序设计经典的结构程序设计 只允许使用顺序、IF-THEN-ELSE型 分支和DO-WHILE型循环这3种基本控制结 构。 3 扩展的结构程序设计扩展的结构程序设计 除了上述3种基本控制结构之外，还允许使 用DO-CASE型多分支结构和DO-UNTIL型循环结构 。 4 修正的结构程序设计修正的结构程序设计 n在扩展的结构程序设计的基础上，再加上 LEAVE(或BREAK)、CONTINUE结构的使用。 nLEAVE或BREAK结构：用于转移到循环结构 后面的语句，实质是受限制的GO TO 语句 。 nCONTINUE结构：用于结束当前循环的本

3、次 循环体的执行，转入当前循环的下次循环 的判断或执行。 5 6.2 6.2 人机界面设计人机界面设计 n n 设计问题设计问题 n n 设计过程设计过程 n n 人机界面设计指南人机界面设计指南 6 人机界面设计问题：人机界面设计问题：系统响应时间系统响应时间 n n 定义：定义：系统响应时间指从用户完成某个 控制动作(例如，按回车键或点击鼠标) ，到软件给出预期的响应(输出信息或 做动作)之间的这段时间。 n n 衡量指标：衡量指标： u长度 u易变性：系统响应时间相对于平均响 应时间的偏差。 7 人机界面设计问题：人机界面设计问题：用户帮助设施用户帮助设施 n n 分类分类 u集成的帮助

4、设施 u附加的帮助设施：查询能力有限的联机用户手册。 n n 设计问题：设计问题： u交互过程中功能的获取：提供部分功能的帮助信息 和提供全部功能的帮助信息。 u请求帮助的方式：帮助菜单，特殊功能键、HELP命 令。 u帮助信息的显示形式：在独立的窗口中、指出参考 某个文档(不理想)、在屏幕固定位置显示简短提示 。 u退出帮助系统、返回到正常的交互方式：屏幕上的 返回按钮、功能键。 u帮助信息的组织形式：平面结构（关键字查询）， 信息的层次结构、超文本结构。 8 人机界面设计问题：人机界面设计问题：出错信息处理出错信息处理 u信息应该用用户可以理解的术语描述问题 。 u信息应该提供有助于从错误

5、中恢复的建设 性意见。 u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 及时解决。 u信息应该伴随着听觉上或视觉上的提示。 u信息不能带有指责色彩。 9 人机界面设计问题：人机界面设计问题：命令交互命令交互 u每个菜单选项是否都需要对应的命令 ？ u采用何种命令形式：控制序列(例如， Ctrl+P)，功能键、键入命令 u学习和记忆命令的难度有多大?忘记了 命令怎么办? u用户是否可以定制或缩写命令？命令宏 机制 u所有应用软件应遵循一致的命令使用方法： 即命令命名相同，功能和操作方式都应该相 同。 10 人机界面设计过程人机

6、界面设计过程 n n 创建设计模型创建设计模型 n n 早期复审设计模型（早期复审设计模型（可选可选） n n 原型实现设计模型原型实现设计模型 n n 用户试用和评估用户试用和评估 n n 修改修改 11 人机界面设计：人机界面设计：一般交互指南一般交互指南 n涉及信息显示、数据输入和系统整体控制。 u保持一致性：菜单选择、命令输入、数据显示以 及众多的其他功能，使用一致的格式。 u提供有意义的反馈：视觉的和听觉的反馈。 u在执行有较大破坏性的动作之前要求用户确认。 u允许取消绝大多数操作：方便地取消已完成的操 作。 u减少在两次操作之间必须记忆的信息量。 u提高对话、移动和思考的效率：减少

7、用户击键的 次数、设计屏幕布局时考虑尽量减少鼠标移动的 距离、避免用户问“这是什么?”的情况。 u允许犯错误：系统能保护自己不受严重错误的破 坏。 u按功能对动作分类，并据此设计屏幕布局 u提供对用户工作内容敏感的帮助设施。 u用简单动词或动词短语作为命令名。 12 人机界面设计：人机界面设计：信息显示指南信息显示指南 u多种方式显示信息：文字、图形和声音；按位置、移动和大小 ；颜色、分辨率和省略。 u只显示与当前工作内容有关的信息。 u使用方便用户获取信息的方式表示数据：例如，可以用图形或 图表来取代庞大的表格。 u使用一致的标记、标准的缩写和可预知的颜色：显示的含义应 该非常明确，用户无须

8、参照其他信息源就能理解。 u允许用户保持可视化的语境。如果缩放图像，原始的图像应该 一直显示着，使用户知道当前看到的图像部分在原图中所处的 相对位置。 u产生有意义的出错信息。 u使用大小写、缩进和文本分组以帮助理解。 u使用窗口分隔不同类型的信息。 u使用“模拟”显示方式表示现实信息：例如，可用温度计的形 式来表示压力，用垂直移动和颜色变化来指示危险的压力状况 。 u高效率地使用显示屏。多窗口时，应该有足够的空间使得每个 窗口至少都能显示出一部分。此外，屏幕大小应该选得和应用 系统的类型相配套。 13 人机界面设计：人机界面设计：数据输入指南数据输入指南 u尽量减少用户的输入动作。 u保持信

9、息显示和数据输入之间的一致性。 u允许用户自定义输入。 u交互方式是可选的，可调整成用户最喜欢的输入 方式。 u使在当前动作语境中不适用的命令不起作用。 u让用户控制交互流：用户能够跳过不必要的动作 ，改变所需做的动作的顺序(在应用环境允许的前 提下)，以及在不退出程序的情况下从错误状态中 恢复正常。 u对所有输入动作都提供帮助。 u消除冗余的输入：一般不要求用户指定输入数据 的计量单位；尽可能提供默认值；绝对不要用户 提供程序可以自动获得或计算出来的信息。 14 6.3 6.3 过程设计的工具过程设计的工具 n n 程序流程图程序流程图 n n 盒图（盒图（N-SN-S图）图） n n PA

10、DPAD图图 n n 判定表判定表 n n 判定树判定树 n n 过程设计语言过程设计语言 15 程序流程图程序流程图( (一一) ) 图图6.3 6.3 程序流程图中的符号程序流程图中的符号 16 程序流程图（二）程序流程图（二） n n 优点：优点：直观的描绘控制流程。直观的描绘控制流程。 n n 缺点：缺点： uu诱导程序员过早考虑程序的控制诱导程序员过早考虑程序的控制 流程，而忽略程序的全局结构；流程，而忽略程序的全局结构； uu使用箭头描绘的控制流缺乏相应使用箭头描绘的控制流缺乏相应 的约束条件，程序员转移控制的的约束条件，程序员转移控制的 随意性大；随意性大； uu不易表示数据结构

11、。不易表示数据结构。 17 盒图（一）盒图（一） n n 特点特点 u功能域明确（特定控制结构的作用 域），容易识别； u没有箭头，不可能任意转移控制； u容易确定局部和全局数据的作用域 ； u容易描述嵌套关系，模块的层次结 构。 18 盒图盒图 （二）（二） 图6.4 盒图的基本符号 19 PADPAD图图（一一） n特点：使用二维树形结构图表示程序的控制流。 图6.5给出PAD图的基本符号 20 PADPAD图图（二）（二） n n 特点特点 u面向结构化程序设计； u清晰的描绘程序结构：最左面的竖线是程序的 主线；PAD图向右延伸扩展一条竖线，即增加一 个层次。即：竖线的总条数就是程序的

12、层次数； u描绘的程序逻辑，易读、易懂、易记：PAD图是 二维树形结构的图形，程序从图中最左竖线上端 的结点开始执行，自上而下，从左向右顺序执行 ，遍历所有结点； u容易转换成高级语言源程序； u可描绘程序逻辑，数据结构。 uPAD图支持自顶向下、逐步求精的定义方法。 21 图6.6 PAD图提供的定义功能 22 判定表判定表 n表示复杂的条件组合与动作之间的对应关系； n一张判定表由4部分组成： u左上部：所有条件； u左下部：所有可能做的动作； u右上部：表示各种条件组合的一个矩阵； u右下部：与每种条件组合相对应的动作。 n示例说明：P118 表6.1 u乘客可免费托运重量不超过30kg

13、的行李； u对头等舱的国内乘客超重部分每公斤收费4元； u对其他舱的国内乘客超重部分每公斤收费6元； u对外国乘客超重部分每公斤收费比国内乘客多一倍； u对残疾乘客超重部分每公斤收费比正常乘客少一半。 n优点：简洁地描述处理规则； n缺点：非通用设计工具，不能清晰地表示顺序和重复 等处理特性。 23 判定树判定树 n n 判定表的变种；判定表的变种； n n 优点：形式简单，易于掌握与使用。优点：形式简单，易于掌握与使用。 图图6.76.7判定树标识的计算行李费的算法判定树标识的计算行李费的算法 24 过程设计语言过程设计语言 n n 特点：特点： u关键字描述的固定语法：提供结构化控制结构、

14、数 据说明和模块化的特点。 u自然语言的自由语法：描述处理特点。 u说明数据的多种方式：整数/数组/链表等 u模块定义和调用时说明接口的模式 n n 优点：优点： u作为注释直接插在源程序中间； u容易实现和完成PDL的书写和编辑工作； u自动由PDL生成程序代码。 n n 缺点：缺点： u不如图形工具形象直观； u描述复杂的条件组合与动作间的对应关系时，不如 判定表清晰简单。 25 6.4 6.4 面向数据结构的设计方法面向数据结构的设计方法 u面向数据结构的设计方法概述 uJackson图 uu改进的改进的JacksonJackson图图 uJackson方法 26 面向数据结构的设计方法

15、概述面向数据结构的设计方法概述 1.1.数据结构数据结构: :数据元素彼此间的逻辑关系 u影响程序的结构 u影响程序的处理过程 2. 2. 应用：应用：确定软件结构之后，使用面向数据 结构的方法设计每个模块的处理过程。 3. 3. 目的：目的：获得对程序处理过程的描述 4. 4. 方法：方法：分析确定描述数据结构 uuJacksonJackson uWarnier 27 JacksonJackson图：图：顺序结构顺序结构 数据由一个或多个数据元素组成，每 个元素按确定次序出现一次。 图6.8 A由B、C、D 3个元素顺序组成 28 JacksonJackson图：图：选择结构选择结构 数据包

16、含两个或多个数据元素，每次使用这 个数据时按一定条件从这些数据元素中选择一个 。 图6.9 根据条件A是B或C或D中的某一个 29 JacksonJackson图：图：循环结构循环结构 数据根据使用时的条件由一个数据元素出现 零次或多次构成。 图6.10 A由B出现N次(N0)组成 30 JacksonJackson图的优点、缺点图的优点、缺点 n n 优点优点 u形象、直观、可读性好； u便于表示层次结构，是对结构进行自顶 向下分解的有力工具； u能够有效地表示数据结构、程序结构。 n n 缺点缺点 u选择条件或循环结束条件不能直接表示 在图上； u影响直接把图翻译成程序。 31 图图6.11 6.11 改进的改进的JacksonJackson图图 32 伪码表示方式伪码表示方式 顺序结构 A seq B C D A end 选择结