[计算机软件及应用]软件工程概论_6_详细设计

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1、1,第六章 详细设计,2,详细设计的目标与任务,详细设计的目的: 为软件结构图 (SC) 中的每一个模块确定采用的算法和模块内 数据结构，用某种选定的表达工具给出清 晰的描述。,详细设计阶段的主要任务: 编写软件 的 “详细设计说明书”,3,4,详细设计阶段的主要任务,详细设计的主要任务,5,结构程序设计的定义,结构程序设计是一种设计程序的技术，它采用自顶向下逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制结构。 在总体设计阶段采用自顶向下逐步求精的方法：把一个复杂问题的解法分解和细化成一个由许多模块组成的层次结构的软件系统。 详细设计或编码阶段采用自顶向下逐步求精的方法：可以把一个模块的功能逐步分解细

2、化为一系列具体的处理步骤或某种高级语言的语句。,6,结构程序设计的优点,可以显著提高软件开发工程的成功率和生产率 。 程序有清晰的层次结构，因此容易阅读和理解。 开发时比较容易保证程序的正确性，即使出现错误也比较容易诊断和纠正。 源程序清晰流畅，易读易懂而且容易测试。 程序清晰和模块化使得在修改和重新设计一个软件时可以重用的代码量最大。 程序的逻辑结构清晰，有利于程序正确性证明。,7,三种基本的控制结构,顺序结构，先执行A再执行B IF_THEN_ELSE型选择（分支）结构 DO_WHILE型循环结构： 在循环控制条件成立时，重复执行特定的加工。 实际上用顺序结构和循环结构（又称DO_WHIL

3、E结构）完全可以实现选择结构（又称IF_THEN_ELSE结构），因此，理论上最基本的控制结构只有两种。,8,三种基本的控制结构,9,扩充的控制结构,为了实际使用方便起见，常常还允许使用DO_CASE型多分支结构和DO_UNTIL型循环结构。 有时需要立即从循环（甚至嵌套的循环）中转移出来，如果允许使用LEAVE（或BREAK）结构，则不仅方便而且会使效率提高很多。,10,扩充的控制结构,11,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型循环这三种基本控制结构。 扩展的结构程序设计： 还允许使用DO_CASE型多分支结构和DO_UNTI

4、L型循环结构。 修正的结构程序设计： 再加上允许使用LEAVE（或BREAK）结构。,12,6.2 人机界面设计,人机界面设计是接口设计的一个重要的组成部分 。 人机界面的设计质量，直接影响用户对软件产品的评价，从而影响软件产品的竞争力和寿命，因此，必须对人机界面设计给予足够重视。,13,621 设计问题,在设计人机界面的过程中，几乎总会遇到下述4个问题：系统响应时间、用户帮助设施、出错信息处理和命令交互。 许多设计者直到设计过程后期才开始考虑这些问题，这样做往往导致出现不必要的设计反复、项目延期和用户产生挫折感。最好在设计初期就把这些问题作为重要的设计问题来考虑，这时修改比较容易，代价也低。

5、,14,1系统响应时间,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。,15,系统响应时间有两个重要属性，分别是长度和易变性： a、长度：如果系统响应时间过长，用户就会感到紧张和沮丧。系统响应时间过短也不好，这会迫使用户加快操作节奏，从而可能会犯错误。 b、易变性指系统响应时间相对于平均响应时间的偏差。即使系统响应时间较长，响应时间易变性低也有助于用户建立起稳定的工作节奏。,16,2用户帮助设施,常见的帮助设施可分为集成的和附加的两类 。 1、集成的帮助设施从一开始就设计在软件里面，通常，它对用户工作内容是敏感的

6、，因此用户可以从与刚刚完成的操作有关的主题中选择一个请求帮助。显然，这可以缩短用户获得帮助的时间，增加界面的友好性。 2、附加的帮助设施是在系统建成后再添加到软件中的，在多数情况下它实际上是一种查询能力有限的联机用户手册。,17,具体设计帮助设施时，必须解决下述的一系列问题 (1)在用户与系统交互期间，是否在任何时候都能获得关于系统任何功能的帮助信息?有两种选择；提供部分功能的帮助信息和提供全部功能的帮助信息。 (2)用户怎样请求帮助?有3种选择：帮助菜单，特殊功能键和HELP命令。,18,(3)怎样显示帮助信息?有3种选择，在独立的窗口中，指出参考某个文档(不理想)和在屏幕固定位置显示简短提

7、示。 (4)用户怎样返回到正常的交互方式中?有两种选择：屏幕上的返回按钮和功能键。 (5)怎样组织帮助信息?有3种选择：平面结构(所有信息都通过关键字访问)，信息的层次结构(用户可在该结构中查到更详细的信息)和超文本结构。,19,3出错信息处理,出错信息和警告信息，是出现问题时交互式系统给出的“坏消息”。出错信息设计得不好，将向用户提供无用的甚至误导的信息，反而会加重用户的挫折感。 应该具有下述属性 (1)信息应该用用户可以理解的术语描述问题。 (2)信息应该提供有助于从错误中恢复的建设性意见。,20,(3)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

8、问题，并在确实出现问题时及时解决。 (4)信息应该伴随着听觉上或视觉上的提示，例如，在显示信息时同时发出警告铃声，或者信息用闪烁方式显示，或者信息用明显表示出错的颜色显示。 (5)信息不能带有指责色彩，也就是说，不能责怪用户。,21,4命令交互,命令行曾经是用户和系统软件交互的最常用的方式，并且也曾经广泛地用于各种应用软件中。现在，面向窗口的、点击和拾取方式的界面已经减少了用户对命令行的依赖，但是，许多高级用户仍然偏爱面向命令行的交互方式。在多数情况下，用户既可以从菜单中选择软件功能，也可以通过键盘命令序列调用软件功能。 必须考虑下列设计问题,22,(1)是否每个菜单选项都有对应的命令? (2

9、)采用何种命令形式?有3种选择：控制序列(例如，Ctrl十P)，功能键和键入命令。 (3)学习和记忆命令的难度有多大?忘记了命令怎么办? (4)用户是否可以定制或缩写命令? 在越来越多的应用软件中，人机界面设计者都提供了“命令宏机制” 在理想的情况下，所有应用软件都有一致的命令使用方法。,23,622 设计过程,用户界面设计是一个迭代的过程，也就是说，通常先创建设计模型，再用原型实现这个设计模型，并由用户试用和评估，然后根据用户意见进行修改。 运用下述评估标准对设计进行早期复审 (1)系统及其界面的规格说明书的长度和复杂程度。 (2)命令或动作的数量、命令的平均参数个数或动作中单个操作的个数。

10、,24,(3)设计模型中包含的动作、命令和系统状态的数量。 (4)界面风格、帮助设施和出错处理协议。,25,623 人机界面设计指南,用户界面设计主要依靠设计者的经验 介绍3类人机界面设计指南。 1一般交互指南 2信息显示指南 3数据输入指南,26,1一般交互指南,一般交互指南涉及信息显示、数据输入和系统整体控制 (1)保持一致性。应该为人机界面中的菜单选择、命令输入、数据显示以及众多的其他功能，使用一致的格式。 (2)提供有意义的反馈。应向用户提供视觉的和听觉的反馈，以保证在用户和系统之间建立双向通信。 (3)在执行有较大破坏性的动作之前要求用户确认。如果用户要删除一个文件，或覆盖一些重要信

11、息，或终止一个程序的运行，应该给出“您是否确实要”的信息，以请求用户确认他的命令。,27,(4)允许取消绝大多数操作。UNDO或REVERSE功能曾经使众多终端用户避免了大量时间浪费。每个交互式系统都应该能方便地取消已完成的操作。 (5)减少在两次操作之间必须记忆的信息量。不应该期望用户能记住在下一步操作中需使用的一大串数字或标识符。应该尽量减少记忆量。 (6)提高对话、移动和思考的效率。应该尽量减少用户击键的次数，设计屏幕布局时应该考虑尽量减少鼠标移动的距离，应该尽量避免出现用户问“这是什么意思?”的情况。 (7)允许犯错误。系统应该能保护自己不受严重错误的破坏。,28,(8)按功能对动作分

12、类，并据此设计屏幕布局。下拉菜单的一个主要优点就是能按动作类型组织命令。实际上，设计者应该尽力提高命令和动作组织的“内聚性”。 (9)提供对用户工作内容敏感的帮助设施 (10)用简单动词或动词短语作为命令名。过长的命令名难于识别和记忆，也会占用过多的菜单空间。,29,2信息显示指南,如果人机界面显示的信息是不完整的、含糊的或难于理解的，可以用多种不同方式“显示”信息：用文字、图形和声音；按位置、移动和大小；使用颜色、分辨率和省略。 关于信息显示的设计指南 (1)只显示与当前工作内容有关的信息。 (2)不要用数据淹没用户，应该用便于用户迅速吸取信息的方式来表示数据。,30,(3)使用一致的标记、

13、标准的缩写和可预知的颜色。显示的含义应该非常明确，用户无须参照其他信息源就能理解。 (4)允许用户保持可视化的语境。 (5)产生有意义的出错信息。 (6)使用大小写、缩进和文本分组以帮助理解。,31,(7)使用窗口分隔不同类型的信息。 (8)使用“模拟”显示方式表示信息，以使信息更容易被用户提取。例如，显示炼油厂储油罐的压力时，如果简单地用数字表示压力，则不易引起用户注意。但是，如果用类似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，就容易引起用户的警觉，因为这样做为用户提供了绝对和相对两方面的信息。 (9)高效率地使用显示屏。当使用多窗口时，应该有足够的空间使得每个窗口至

14、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(这实际上是一个系统工程问题)。,32,3数据输入指南,(1)尽量减少用户的输入动作。 (2)保持信息显示和数据输入之间的一致性。 (3)允许用户自定义输入。 (4)交互应该是灵活的，并且可调整成用户最喜欢的输入方式。 (5)使在当前动作语境中不适用的命令不起作用。 (6)让用户控制交互流。 (7)对所有输入动作都提供帮助 (8)消除冗余的输入。,33,6.3 详细设计的工具,描述工具,34,6.3.1 程序流程图,程序流程图又称为程序框图，它是历史最悠久使用最广泛的描述软件设计的方法，然而它也是用得最混乱的一种方法。 从20世纪

15、40年代末到70年代中期，程序流程图一直是软件设计的主要工具。,35,程序流程图,A,1、顺序型,B,几个连续的加工依次序排列,exp,A,B,2、选择型,由某个判断式的取值 决定选择两个加工中的一 个。,36,程序流程图,3、当型循环型,当循环控制条件成立时，重复执行特定的加工。,4、直到型循环型,重复执行特定的加工，直到循环控制条件成立时。,37,程序流程图,5、多情况选择型,列出多种加工 情况，根据控制变 量的取值，选择执 行其一。,38,39,程序流程图规定符号,40,程序流程图的优缺点,主要优点： 对控制流程的描绘很直观，便于初学者掌握。 主要缺点： 程序流程图本质上不是逐步求精的好

16、工具，它诱使程序员过早地考虑程序的控制流程，而不去考虑程序的全局结构。 程序流程图中用箭头代表控制流，因此程序员不受任何约束，可以完全不顾结构程序设计的精神，随意转移控制。 程序流程图不易表示数据结构。,41,6.3.2 盒图（N_S图）,出于要有一种不允许违背结构程序设计精神的图形工具的考虑，Nassi和Shneider-man提出了盒图，又称为N_S图。,42,顺序结构,43,IF_THEN_ELSE型分支,44,CASE型多分支结构,45,循环结构,46,调用子程序,47,例子,48,N-S图的特点,功能域(即，一个特定控制结构的作用域)明确，可以从盒图上一眼就看出来。 不可能任意转移控制。 很容易确定局部和全程数据的作用域。 很容易表示嵌套关系，也可以表示模块的层次结构。 盒图没有箭头，因此不允许随意转移控制。,49,6.3.3 PAD图,PAD是问题分析图（Problem Analysis Diagram）的英文缩写，自1973年由日本日立公司发明以后，已得到一定程度的推广。 它用二维树形结构的图来表示程序的控制