软件工程导论(第6章).ppt

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1、1第六章第六章 详细设计详细设计o第一部分：结构设计，回答用什么方法进行第一部分：结构设计，回答用什么方法进行详细设计。详细设计。o第二部分：人机界面设计第二部分：人机界面设计o第三部分：过程设计的工具（程序流程图、第三部分：过程设计的工具（程序流程图、盒图、盒图、PAD图、判定表、判定树等）图、判定表、判定树等）o第四部分：面向数据结构的设计方法第四部分：面向数据结构的设计方法（Jackson方法）方法）o第五部分：程序复杂程度的定量度量第五部分：程序复杂程度的定量度量23详细设计的目标详细设计的目标o详细设计阶段的根本目标是确定怎样具体地详细设计阶段的根本目标是确定怎样具体地实现所要求的系

2、统，也就是说，经过这个阶实现所要求的系统，也就是说，经过这个阶段的设计工作，应该得出对目标系统的精确段的设计工作，应该得出对目标系统的精确描述，从而在编码阶段可以把这个描述直接描述，从而在编码阶段可以把这个描述直接翻译成用某种程序设计语言书写的程序。翻译成用某种程序设计语言书写的程序。o详细设计的目标详细设计的目标: 设计出的处理过程应该尽设计出的处理过程应该尽可能简明易懂。可能简明易懂。 46.1 结构程序设计结构程序设计o结构程序设计的概念最早由结构程序设计的概念最早由E.W.Dijkstra提出。提出。o1965年，他在一次会议上指出：年，他在一次会议上指出：“可以从高级语可以从高级语言

3、中取消言中取消GOTO语句语句”，“程序的质量与程序中所程序的质量与程序中所包含的包含的GOTO语句的数量成反比语句的数量成反比”。o1966年年Bohm和和Jacopini证明了，只用三种基证明了，只用三种基本的控制结构就能实现任何单入口单出口的程序。本的控制结构就能实现任何单入口单出口的程序。这三种基本的控制结构是这三种基本的控制结构是“顺序顺序”、“选择选择”和和“循环循环”。o1972年年IBM公司的公司的Mills进一步提出，程序应该进一步提出，程序应该只有一个入口和一个出口，从而补充了结构程序设只有一个入口和一个出口，从而补充了结构程序设计的规则。计的规则。 5三种基本的控制结构三

4、种基本的控制结构 o顺序结构顺序结构，先执行，先执行A再执行再执行BoIF_THEN_ELSE型型选择（分支）结构选择（分支）结构oDO_WHILE型型循环结构循环结构：n在循环控制条件成立时，重复执行特定的加工。在循环控制条件成立时，重复执行特定的加工。o实际上用顺序结构和循环结构（又称实际上用顺序结构和循环结构（又称DO_WHILE结构）完全可以实现选择结构（又结构）完全可以实现选择结构（又称称IF_THEN_ELSE结构），因此，理论上最基结构），因此，理论上最基本的控制结构只有两种。本的控制结构只有两种。 6三种基本的控制结构三种基本的控制结构7结构程序设计的定义结构程序设计的定义 o

5、结构程序设计是一种设计程序的技术，它采用自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顶向下逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制结构。制结构。n在总体设计阶段采用自顶向下逐步求精的方法：把一个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。次结构的软件系统。n详细设计或编码阶段采用自顶向下逐步求精的方法：可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化为一系列具体的处理以把一个模块的功能逐步分解细化为一系列具

6、体的处理步骤或某种高级语言的语句。步骤或某种高级语言的语句。 8结构程序设计的优点结构程序设计的优点 1.可以显著提高软件开发工程的成功率和生产率可以显著提高软件开发工程的成功率和生产率 。2.程序有清晰的层次结构，因此容易阅读和理解。程序有清晰的层次结构，因此容易阅读和理解。 3.开发时比较容易保证程序的正确性，即使出现错误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。也比较容易诊断和纠正。4.源程序清晰流畅，易读易懂而且容易测试。源程序清晰流畅，易读易懂而且容易测试。 5.程序清晰和模块化使得在修改和重新设计一个软件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

7、的代码量最大。时可以重用的代码量最大。6.程序的逻辑结构清晰，有利于程序正确性证明。程序的逻辑结构清晰，有利于程序正确性证明。 9扩充的控制结构扩充的控制结构o为了实际使用方便起见，常常还允许使用为了实际使用方便起见，常常还允许使用DO_CASE型型多分支结构多分支结构和和DO_UNTIL型型循环结构循环结构。o有时需要立即从循环（甚至嵌套的循环）中有时需要立即从循环（甚至嵌套的循环）中转移出来，如果允许使用转移出来，如果允许使用LEAVE（或（或BREAK）结构，则不仅方便而且会使效率）结构，则不仅方便而且会使效率提高很多。提高很多。10扩充的控制结构扩充的控制结构11结构程序设计结构程序设

8、计o经典的结构程序设计：经典的结构程序设计：n只允许使用顺序、只允许使用顺序、IF_THEN_ELSE型分支和型分支和DO_WHILE型循环这三种基本控制结构。型循环这三种基本控制结构。o扩展的结构程序设计：扩展的结构程序设计：n还允许使用还允许使用DO_CASE型多分支结构和型多分支结构和DO_UNTIL型循环结构。型循环结构。o修正的结构程序设计：修正的结构程序设计：n再加上允许使用再加上允许使用LEAVE（或（或BREAK）结构。）结构。126.2 人机界面设计人机界面设计o人机界面设计是接口设计的一个重要的组成人机界面设计是接口设计的一个重要的组成部分部分 。o人机界面的设计质量，直接

9、影响用户对软件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寿命，因此，必须对人机界面设计给予足够重视。重视。13621 设计问题设计问题o在设计人机界面的过程中，几乎总会遇到下在设计人机界面的过程中，几乎总会遇到下述述4个问题：个问题：系统响应时间、用户帮助设施、系统响应时间、用户帮助设施、出错信息处理和命令交互出错信息处理和命令交互。o许多设计者直到设计过程后期才开始考虑这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些问题，这样做往往导致出现不必要的设计

10、反复、项目延期和用户产生挫折感。最好在反复、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。来考虑，这时修改比较容易，代价也低。 141系统响应时间系统响应时间o定义：系统响应时间指从用户完成某个控制定义：系统响应时间指从用户完成某个控制动作动作(例如，按回车键或点击鼠标例如，按回车键或点击鼠标)，到软件，到软件给出预期的响应给出预期的响应(输出信息或做动作输出信息或做动作)之间的之间的这段时间。这段时间。 o系统响应时间有两个重要属性，分别是长度系统响应时间有两个重要属性，分别是长度和易变性：和易

11、变性：1、长度：如果系统响应时间过长，用户就会、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，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，从而可能会犯这会迫使用户加快操作节奏，从而可能会犯错误。错误。 15o易变性指系统响应时间相对于平均响应时间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易变性低也有助于用户建立起稳定的工作节奏。奏。 162用户帮助设施用户帮助设施o常见的帮助设施可分为集成的和附加的两类常见的帮助设施可分为集成的和附加

12、的两类 。1、集成的帮助设施从一开始就设计在软件里、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，因面，通常，它对用户工作内容是敏感的，因此用户可以从与刚刚完成的操作有关的主题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。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、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。询能力有限的联机用户手册。 1

13、7o具体设计帮助设施时，必须解决下述的一系具体设计帮助设施时，必须解决下述的一系列问题列问题(1)在用户与系统交互期间，是否在任何时候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都能获得关于系统任何功能的帮助信息?有有两种选择；提供部分功能的帮助信息和提供两种选择；提供部分功能的帮助信息和提供全部功能的帮助信息。全部功能的帮助信息。 (2)用户怎样请求帮助用户怎样请求帮助?有有3种选择：帮助菜单，种选择：帮助菜单，特殊功能键和特殊功能键和HELP命令。命令。 18(3)怎样显示帮助信息怎样显示帮助信息?有有3种选择，在独立的种选择，在独立的窗口中，指出参考某个文档窗口

14、中，指出参考某个文档(不理想不理想)和在屏和在屏幕固定位置显示简短提示。幕固定位置显示简短提示。(4)用户怎样返回到正常的交互方式中用户怎样返回到正常的交互方式中?有两种有两种选择：屏幕上的返回按钮和功能键。选择：屏幕上的返回按钮和功能键。(5)怎样组织帮助信息怎样组织帮助信息?有有3种选择：平面结构种选择：平面结构(所有信息都通过关键字访问所有信息都通过关键字访问)，信息的层次，信息的层次结构结构(用户可在该结构中查到更详细的信息用户可在该结构中查到更详细的信息)和超文本结构。和超文本结构。 193出错信息处理出错信息处理o出错信息和警告信息，是出现问题时交互式出错信息和警告信息，是出现问题

15、时交互式系统给出的系统给出的“坏消息坏消息”。出错信息设计得不。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，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。反而会加重用户的挫折感。 o应该具有下述属性应该具有下述属性 (1)信息应该用用户可以理解的术语描述问题。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信息应该提供有助于从错误中恢复的建设性意见。性意见。 20(3)信息应该指出错误可能导致哪些负面后果信息应该指出错误可能导致哪些负面后果(例如，破坏数据文件例如，破坏数据文件)，以便用户检查是否，以便用户检查是否出现了这些问题，并在确

16、实出现问题时及时出现了这些问题，并在确实出现问题时及时解决。解决。(4)信息应该伴随着听觉上或视觉上的提示，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。示出错的颜色显示。(5)信息不能带有指责色彩，也就是说，不能信息不能带有指责色彩，也就是说，不能责怪用户。责怪用户。 214命令交互命令交互o命令行曾经是用户和系统软件交互的最常用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的方式，并且也曾经广泛地用于各

17、种应用软件中。现在，面向窗口的、点击和拾取方式件中。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中选择软件功能，也可以通过键盘命令序列调用软件功能。调用软件功能。 o必须考虑下列设计问题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是否每个菜单选项都有对应的命令?(2)采用何种命令形式采用何种命令形式?有有3种选择：控制序列种选

18、择：控制序列(例如，例如，Ctrl十十P)，功能键和键入命令。，功能键和键入命令。(3)学习和记忆命令的难度有多大学习和记忆命令的难度有多大?忘记了命令忘记了命令怎么办怎么办?(4)用户是否可以定制或缩写命令用户是否可以定制或缩写命令? o在越来越多的应用软件中，人机界面设计者在越来越多的应用软件中，人机界面设计者都提供了都提供了“命令宏机制命令宏机制” o在理想的情况下，所有应用软件都有一致的在理想的情况下，所有应用软件都有一致的命令使用方法。命令使用方法。 P.12023622 设计过程设计过程o用户界面设计是一个迭代的过程，也就是说，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

19、模型，再用原型实现这个设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，然后根据用计模型，并由用户试用和评估，然后根据用户意见进行修改。户意见进行修改。 o运用下述评估标准对设计进行早期复审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系统及其界面的规格说明书的长度和复杂程度。程度。(2)命令或动作的数量、命令的平均参数个数命令或动作的数量、命令的平均参数个数或动作中单个操作的个数。或动作中单个操作的个数。24(3)设计模型中包含的动作、命令和系统状态设计模型中包含的动作、命令和系统状态的数量。的数量。(4)界面风格、帮助设施和出错处理协议。界面

20、风格、帮助设施和出错处理协议。 25623 人机界面设计指南人机界面设计指南o用户界面设计主要依靠设计者的经验用户界面设计主要依靠设计者的经验 o介绍介绍3类人机界面设计指南。类人机界面设计指南。1一般交互指南一般交互指南2信息显示指南信息显示指南3数据输入指南数据输入指南261一般交互指南一般交互指南o一般交互指南涉及信息显示、数据输入和系统整体一般交互指南涉及信息显示、数据输入和系统整体控制控制 (1)保持一致性。应该为人机界面中的菜单选择、命保持一致性。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，使用一致令输入、数据显示以及众多的其他功能，使用一致的格式。的格式。(

21、2)提供有意义的反馈。应向用户提供视觉的和听觉提供有意义的反馈。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。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。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，或覆盖一些重要信息，如果用户要删除一个文件，或覆盖一些重要信息，或终止一个程序的运行，应该给出或终止一个程序的运行，应该给出“您是否确实要您是否确实要”的信息，以请求用户确认他的命令。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。允许取消绝大多数操作。UNDO或或REVERSE功功能曾经使众

22、多终端用户避免了大量时间浪费。每个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。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。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

23、该尽量避免出现用户问鼠标移动的距离，应该尽量避免出现用户问“这是这是什么意思什么意思?”的情况。的情况。(7)允许犯错误。系统应该能保护自己不受严重错误允许犯错误。系统应该能保护自己不受严重错误的破坏。的破坏。 28(8)按功能对动作分类，并据此设计屏幕布局。按功能对动作分类，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组织命令。实际上，设计者应该尽力提高命令和动作组织的令和动作组织的“内聚性内聚性”。(9)提供对用户工作内容敏感的帮助设施提供对用户工作内容敏感的帮助设施(参见参见621节节)。(10)用

24、简单动词或动词短语作为命令名。过长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，也会占用过多的的命令名难于识别和记忆，也会占用过多的菜单空间。菜单空间。 292信息显示指南信息显示指南o如果人机界面显示的信息是不完整的、含糊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的或难于理解的，可以用多种不同方式“显显示示”信息：用文字、图形和声音；按位置、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。移动和大小；使用颜色、分辨率和省略。 o关于信息显示的设计指南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。只显示与当前工作

25、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。速吸取信息的方式来表示数据。 30(3)使用一致的标记、标准的缩写和可预知的使用一致的标记、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。参照其他信息源就能理解。(4)允许用户保持可视化的语境。允许用户保持可视化的语境。(5)产生有意义的出错信息产生有意义的出错信息(参见参见621节节)。(6)使用大小写、缩进和文本分组以帮助理解。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

26、信息。使用窗口分隔不同类型的信息。 (8)使用使用“模拟模拟”显示方式表示信息，以使信息更容显示方式表示信息，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，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。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。相对两方面的

27、信息。(9)高效率地使用显示屏。当使用多窗口时，应该有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少都能显示出一部分。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这实际上是一个系统工程问题)。 323数据输入指南数据输入指南(1)尽量减少用户的输入动作。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。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。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交互应该是灵活的

28、，并且可调整成用户最喜欢的输入方式。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使在当前动作语境中不适用的命令不起作用。用。(6)让用户控制交互流。让用户控制交互流。 (7)对所有输入动作都提供帮助对所有输入动作都提供帮助 (8)消除冗余的输入。消除冗余的输入。 336.3 详细设计的工具详细设计的工具o程序流程图程序流程图o盒图（盒图（N-S图）图）oPAD图图o判定表判定表o判定树判定树o过程设计语言（过程设计语言（PDL）346.3.1 程序流程图程序流程图o程序流程图又称为程序框图，它是历史最悠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，然而久

29、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。它也是用得最混乱的一种方法。o从从20世纪世纪40年代末到年代末到70年代中期，程序流年代中期，程序流程图一直是软件设计的主要工具。程图一直是软件设计的主要工具。 35例子例子36程序流程图的优缺点程序流程图的优缺点o主要优点：主要优点：n对控制流程的描绘很直观，便于初学者掌握。对控制流程的描绘很直观，便于初学者掌握。o主要缺点：主要缺点：1.程序流程图本质上不是逐步求精的好工具，它诱使程序程序流程图本质上不是逐步求精的好工具，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员过早地考虑程序的控制流程，而不去考虑程序的全

30、局结构。结构。2.程序流程图中用箭头代表控制流，因此程序员不受任何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，随意转移控约束，可以完全不顾结构程序设计的精神，随意转移控制。制。3.程序流程图不易表示数据结构。程序流程图不易表示数据结构。 37ASP检索程序流程图：检索程序流程图：386.3.2 盒图（盒图（N_S图）图）o出于要有一种不允许违背结构程序设计精神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，的图形工具的考虑，Nassi和和Shneider-man提出了盒图，又称为提出了盒图，又称为N_S图。图。39顺序结构顺序结构40IF_TH

31、EN_ELSE型分支型分支41CASE型多分支结构型多分支结构 42循环结构循环结构43调用子程序调用子程序 44例子例子45N-S图的特点图的特点o功能域功能域(即一个特定控制结构的作用域即一个特定控制结构的作用域)明明确，可以从盒图上一眼就看出来。确，可以从盒图上一眼就看出来。o不可能任意转移控制。不可能任意转移控制。o很容易确定局部和全程数据的作用域。很容易确定局部和全程数据的作用域。o很容易表示嵌套关系，也可以表示模块的很容易表示嵌套关系，也可以表示模块的层次结构。层次结构。o盒图没有箭头，因此不允许随意转移控制。盒图没有箭头，因此不允许随意转移控制。 466.3.3 PAD图图 oP

32、AD是问题分析图（是问题分析图（Problem Analysis Diagram）的英文缩写，自）的英文缩写，自1973年由日年由日本日立公司发明以后，已得到一定程度的推本日立公司发明以后，已得到一定程度的推广。广。o它用二维树形结构的图来表示程序的控制流，它用二维树形结构的图来表示程序的控制流，将这种图翻译成程序代码比较容易。将这种图翻译成程序代码比较容易。47基本控制结构基本控制结构48基本控制结构基本控制结构49基本控制结构基本控制结构50例子例子51PAD图的主要优点图的主要优点 o使用表示结构化控制结构的使用表示结构化控制结构的PAD符号所设符号所设计出来的程序必然是结构化程序。计出

33、来的程序必然是结构化程序。oPAD图所描绘的程序结构十分清晰。图所描绘的程序结构十分清晰。n图中最左面的竖线是程序的主线，即第一层结图中最左面的竖线是程序的主线，即第一层结构。构。n随着程序层次的增加，随着程序层次的增加，PAD图逐渐向右延伸，图逐渐向右延伸，每增加一个层次，图形向右扩展一条竖线。每增加一个层次，图形向右扩展一条竖线。nPAD图中竖线的总条数就是程序的层次数。图中竖线的总条数就是程序的层次数。52PAD图的主要优点图的主要优点o用用PAD图表现程序逻辑，易读、易懂、易图表现程序逻辑，易读、易懂、易记。记。nPAD图是二维树形结构的图形，程序从图中最图是二维树形结构的图形，程序从

34、图中最左竖线上端的结点开始执行，自上而下，从左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。向右顺序执行，遍历所有结点。o容易将容易将PAD图转换成高级语言源程序。图转换成高级语言源程序。n这种转换可用软件工具自动完成，从而可省去这种转换可用软件工具自动完成，从而可省去人工编码的工作，有利于提高软件可靠性和软人工编码的工作，有利于提高软件可靠性和软件生产率。件生产率。53PAD图的主要优点图的主要优点o既可用于表示程序逻辑，也可用于描绘数既可用于表示程序逻辑，也可用于描绘数据结构。据结构。oPAD图的符号支持自顶向下、逐步求精方图的符号支持自顶向下、逐步求精方法的使用。法

35、的使用。n开始设计者可以定义一个抽象的程序，随着设开始设计者可以定义一个抽象的程序，随着设计工作的深入而使用计工作的深入而使用def符号逐步增加细节，符号逐步增加细节，直至完成详细设计。直至完成详细设计。 546.3.4 判定表判定表o当算法中包含多重嵌套的条件选择时，用程当算法中包含多重嵌套的条件选择时，用程序流程图、盒图、序流程图、盒图、PAD图或后面即将介绍图或后面即将介绍的过程设计语言（的过程设计语言（PDL）都不易清楚地描述。）都不易清楚地描述。o然而判定表却能够清晰地表示复杂的条件组然而判定表却能够清晰地表示复杂的条件组合与应做的动作之间的对应关系。合与应做的动作之间的对应关系。5

36、5判定表组成判定表组成o一张判定表由一张判定表由4部分组成。部分组成。o左上部列出所有条件，左下部是所有可能的左上部列出所有条件，左下部是所有可能的动作。动作。o右上部是表示各种条件组合的一个矩阵，右右上部是表示各种条件组合的一个矩阵，右下部是和每种条件组合相对应的动作。下部是和每种条件组合相对应的动作。o判定表右半部的每一列实质上是一条规则，判定表右半部的每一列实质上是一条规则，规定了与特定的条件组合相对应的操作。规定了与特定的条件组合相对应的操作。56例子：计算行李费例子：计算行李费o假设某航空公司规定，乘客可以免费托运重量假设某航空公司规定，乘客可以免费托运重量不超过不超过30公斤的行李

37、。公斤的行李。o当行李重量超过当行李重量超过30公斤时：公斤时：n对头等舱的国内乘客超重部分每公斤收费对头等舱的国内乘客超重部分每公斤收费4元；元；n对其他舱的国内乘客超重部分每公斤收费对其他舱的国内乘客超重部分每公斤收费6元；元；n对外国乘客超重部分每公斤收费比国内乘客多一对外国乘客超重部分每公斤收费比国内乘客多一倍；倍；n对残疾乘客超重部分每公斤收费比正常乘客少一对残疾乘客超重部分每公斤收费比正常乘客少一半。半。 57用判定表表示计算行李费算法用判定表表示计算行李费算法586.3.5 判定树判定树o判定树是判定表的变种，也能清晰地表示复判定树是判定表的变种，也能清晰地表示复杂的条件组合与应

38、做的动作之间的对应关系。杂的条件组合与应做的动作之间的对应关系。o判定树的优点在于，它的形式简单到不需任判定树的优点在于，它的形式简单到不需任何说明，一眼就可以看出其含义，因此易于何说明，一眼就可以看出其含义，因此易于掌握和使用。掌握和使用。o多年来判定树一直受到人们的重视，是一种多年来判定树一直受到人们的重视，是一种比较常用的系统分析和设计的工具。比较常用的系统分析和设计的工具。59用判定树表示计算行李费算法用判定树表示计算行李费算法606.3.6 过程设计语言（过程设计语言（PDL）oPDL也称为伪码，这是一个笼统的名称，它也称为伪码，这是一个笼统的名称，它是用正文形式表示数据和处理过程的

39、设计工是用正文形式表示数据和处理过程的设计工具。具。o一般说来一般说来PDL是一种是一种“混杂混杂”语言，它使用语言，它使用一种语言（通常是某种自然语言）的词汇，一种语言（通常是某种自然语言）的词汇，同时却使用另一种语言（某种结构化的程序同时却使用另一种语言（某种结构化的程序设计语言）的语法。设计语言）的语法。 61PDL（作为一种设计工具）的特点（作为一种设计工具）的特点o关键字的固定语法，它提供了结构化控制结构、数关键字的固定语法，它提供了结构化控制结构、数据说明和模块化的特点。为了使结构清晰和可读据说明和模块化的特点。为了使结构清晰和可读性好，通常在所有可能嵌套使用的控制结构的头性好，通

40、常在所有可能嵌套使用的控制结构的头和尾都有关键字。和尾都有关键字。o自然语言的自由语法，它描述处理特点。自然语言的自由语法，它描述处理特点。o数据说明的手段。应该既包括简单的数据结构，又数据说明的手段。应该既包括简单的数据结构，又包括复杂的数据结构。包括复杂的数据结构。o模块定义和调用的技术，应该提供各种接口描述模模块定义和调用的技术，应该提供各种接口描述模式。式。62PDL（作为一种设计工具）的优点（作为一种设计工具）的优点o可以作为注释直接插在源程序中间。这样做可以作为注释直接插在源程序中间。这样做能促使维护人员在修改程序代码的同时也相能促使维护人员在修改程序代码的同时也相应地修改应地修改

41、PDL注释，因此有助于保持文档注释，因此有助于保持文档和程序的一致性，提高了文档的质量。和程序的一致性，提高了文档的质量。o可以使用普通的正文编辑程序或文字处理系可以使用普通的正文编辑程序或文字处理系统，很方便地完成统，很方便地完成PDL的书写和编辑工作。的书写和编辑工作。o已经有自动处理程序存在，而且可以自动由已经有自动处理程序存在，而且可以自动由PDL生成程序代码。生成程序代码。63PDL的缺点的缺点o不如图形工具形象直观；不如图形工具形象直观；o描述复杂的条件组合与动作间的对应关系时，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。不如判定表清晰简单。646.4 面向数据结构

42、的设计方法面向数据结构的设计方法 o面向数据结构的设计方法就是用数据结构作为程序面向数据结构的设计方法就是用数据结构作为程序设计的基础。设计的基础。o这种方法的最终目标是得出对程序处理过程的描述，这种方法的最终目标是得出对程序处理过程的描述，最适合于在详细设计阶段使用，也就是说，在完成最适合于在详细设计阶段使用，也就是说，在完成了软件结构设计之后，可以使用面向数据结构的方了软件结构设计之后，可以使用面向数据结构的方法来设计每个模块的处理过程。法来设计每个模块的处理过程。o使用面向数据结构的设计方法，当然首先需要分析使用面向数据结构的设计方法，当然首先需要分析确定数据结构，并且用适当的工具清晰地

43、描述数据确定数据结构，并且用适当的工具清晰地描述数据结构。结构。 656.4.1 Jackson程序设计方法程序设计方法oJackson图图o改进的改进的Jackson图图oJackson方法方法66逻辑数据结构逻辑数据结构 o虽然程序中实际使用的数据结构种类繁多，虽然程序中实际使用的数据结构种类繁多，但是它们的数据元素彼此间的逻辑关系却只但是它们的数据元素彼此间的逻辑关系却只有三类：有三类：n顺序结构顺序结构n选择结构选择结构n重复结构重复结构n可选结构可选结构67顺序结构顺序结构o顺序结构的数据由一个或多个数据元素组成，每个顺序结构的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

44、。元素按确定次序出现一次。oA由由B、C、D三个元素顺序组成。三个元素顺序组成。68顺序结构对应的伪码顺序结构对应的伪码o顺序结构对应的伪码，其中顺序结构对应的伪码，其中seq和和end是关键字：是关键字：A seq B C DA end69选择结构选择结构o选择结构的数据包含两个或多个数据元素，每次使选择结构的数据包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用这个数据时按一定条件从这些数据元素中选择一个。个。o根据条件根据条件A是是B或或C或或D中的某一个。中的某一个。70选择结构对应的伪码选择结构对应的伪码o选择结构对应的伪码，其中选择结构对应的伪码，其中se

45、lect、or和和end是关键字，是关键字，cond1、cond2和和cond3分分别是执行别是执行B、C或或D的条件：的条件：A select cond1 BA or cond2 CA or cond3 DA end71重复结构重复结构o重复结构的数据，根据使用时的条件由一个数据元重复结构的数据，根据使用时的条件由一个数据元素出现零次或多次构成。素出现零次或多次构成。oA由由B出现出现N次（次（N0）组成或）组成或A由由B循环组成，循环组成，结束条件的编号是结束条件的编号是i。72重复结构对应的伪码重复结构对应的伪码o重复结构对应的伪码，其中重复结构对应的伪码，其中iter、until、wh

46、ile和和end是关键字是关键字（重复结构有（重复结构有until和和while两种形式），两种形式），cond是条件：是条件：A iter until（或（或while）condBA end73可选结构可选结构oA由元素由元素B或者出现或者不出现组成或者出现或者不出现组成74Jackson图的优点图的优点 o便于表示层次结构，而且是对结构进行自顶便于表示层次结构，而且是对结构进行自顶向下分解的有力工具；向下分解的有力工具；o形象直观可读性好；形象直观可读性好；o既能表示数据结构也能表示程序结构。既能表示数据结构也能表示程序结构。75Jackson图与层次方框图的比较图与层次方框图的比较oJa

47、ckson图实质上是对层次方框图的精化。图实质上是对层次方框图的精化。o但两者含义很不相同：但两者含义很不相同：n层次图中的一个方框通常代表一个模块；层次图中的一个方框通常代表一个模块；Jackson图即使在描绘程序结构时，一个方框图即使在描绘程序结构时，一个方框也并不代表一个模块，通常一个方框只代表几也并不代表一个模块，通常一个方框只代表几个语句。个语句。n层次图表现的是调用关系，通常一个模块除了层次图表现的是调用关系，通常一个模块除了调用下级模块外，还完成其他操作；调用下级模块外，还完成其他操作；Jackson图表现的是组成关系，也就是说，一个方框中图表现的是组成关系，也就是说，一个方框中

48、包括的操作仅仅由它下层框中的那些操作组成。包括的操作仅仅由它下层框中的那些操作组成。76例子例子o一个正文文件由若干个记录组成，每个记录一个正文文件由若干个记录组成，每个记录是一个字符串。是一个字符串。n要求统计每个记录中空格字符的个数，以及文要求统计每个记录中空格字符的个数，以及文件中空格字符的总个数。件中空格字符的总个数。n要求的输出数据格式是，每复制一行输入字符要求的输出数据格式是，每复制一行输入字符串之后，另起一行印出这个字符串中的空格数，串之后，另起一行印出这个字符串中的空格数，最后印出文件中空格的总个数。最后印出文件中空格的总个数。 776.4.2Jackson方法方法oJacks

49、on结构程序设计方法的五个步骤：结构程序设计方法的五个步骤：1.分析并确定输入数据和输出数据的逻辑结构，分析并确定输入数据和输出数据的逻辑结构，并用并用Jackson图描绘这些数据结构。图描绘这些数据结构。2.找出输入数据结构和输出数据结构中有对应关找出输入数据结构和输出数据结构中有对应关系的数据单元。系的数据单元。所谓有对应关系是指有直接的因果关系，在程序中所谓有对应关系是指有直接的因果关系，在程序中可以同时处理的数据单元（对于重复出现的数据单可以同时处理的数据单元（对于重复出现的数据单元必须重复的次序和次数都相同才可能有对应关系）元必须重复的次序和次数都相同才可能有对应关系）。78用用Ja

50、ckson方法进行程序设计方法进行程序设计1.用用Jackson图描绘的输入输出数据结构。图描绘的输入输出数据结构。79用用Jackson方法进行程序设计方法进行程序设计2.找有对应关系的单元：找有对应关系的单元：a.经过程序的处理由正文文件得到输出表格。经过程序的处理由正文文件得到输出表格。n输出数据总是通过对输入数据的处理而得到的，输出数据总是通过对输入数据的处理而得到的，因此在输入输出数据结构最高层次的两个单因此在输入输出数据结构最高层次的两个单元（在这个例子中是元（在这个例子中是“正文文件正文文件”和和“输出表输出表格格”）总是有对应关系的。）总是有对应关系的。n这一对单元将和程序结构

51、图中最顶层的方框这一对单元将和程序结构图中最顶层的方框（代表程序）相对应。（代表程序）相对应。80用用Jackson方法进行程序设计方法进行程序设计o找有对应关系的单元：找有对应关系的单元：b.“字符串字符串”和和“串信息串信息”。n每处理输入数据中一个每处理输入数据中一个“字符串字符串”之后，就可之后，就可以得到输出数据中一个以得到输出数据中一个“串信息串信息”，它们都是，它们都是重复出现的数据单元，而且出现次序和重复次重复出现的数据单元，而且出现次序和重复次数都完全相同。数都完全相同。n因此，因此，“字符串字符串”和和“串信息串信息”也是一对有对也是一对有对应关系的单元应关系的单元81Ja

52、ckson方法方法3.用下述三条规则从描绘数据结构的用下述三条规则从描绘数据结构的Jackson图导图导出描绘程序结构的出描绘程序结构的Jackson图：图：n为每对有对应关系的数据单元，按照它们在数据结构图为每对有对应关系的数据单元，按照它们在数据结构图中的层次在程序结构图的相应层次画一个处理框（注意，中的层次在程序结构图的相应层次画一个处理框（注意，如果这对数据单元在输入数据结构和输出数据结构中所如果这对数据单元在输入数据结构和输出数据结构中所处的层次不同，则和它们对应的处理框在程序结构图中处的层次不同，则和它们对应的处理框在程序结构图中所处的层次与它们之中在数据结构图中层次低的那个对所处

53、的层次与它们之中在数据结构图中层次低的那个对应）；应）；n根据输入数据结构中剩余的每个数据单元所处的层次，根据输入数据结构中剩余的每个数据单元所处的层次，在程序结构图的相应层次分别为它们画上对应的处理框；在程序结构图的相应层次分别为它们画上对应的处理框；n根据输出数据结构中剩余的每个数据单元所处的层次，根据输出数据结构中剩余的每个数据单元所处的层次，在程序结构图的相应层次分别为它们画上对应的处理框。在程序结构图的相应层次分别为它们画上对应的处理框。 82用用Jackson方法进行程序设计方法进行程序设计3.从数据结构图导从数据结构图导出程序结构图。出程序结构图。 83用用Jackson方法进行

54、程序设计方法进行程序设计o从数据结构图导出程序结构图：从数据结构图导出程序结构图：a.在描绘程序结构的在描绘程序结构的Jackson图的最顶层画图的最顶层画一个处理框一个处理框“统计空格统计空格”，它与，它与“正文文件正文文件”和和“输出表格输出表格”这对最顶层的数据单元相这对最顶层的数据单元相对应。对应。84用用Jackson方法进行程序设计方法进行程序设计b.接下来还不能立即画与另一对数据单元（接下来还不能立即画与另一对数据单元（“字符字符串串”和和“串信息串信息”）相对应的处理框。）相对应的处理框。o在输出数据结构中在输出数据结构中“串信息串信息”的上层还有的上层还有“表格体表格体”和和

55、“空格总数空格总数”两个数据单元，在程序结构图两个数据单元，在程序结构图的第二层应该有与这两个单元对应的处理框的第二层应该有与这两个单元对应的处理框“程序体程序体”和和“总数总数”。o在程序结构图的第三层才是与在程序结构图的第三层才是与“字符串字符串”和和“串信串信息息”相对应的处理框相对应的处理框“处理字符串处理字符串”。85用用Jackson方法进行程序设计方法进行程序设计c.在程序结构图的第四层似乎应该是和在程序结构图的第四层似乎应该是和“字符串字符串”、“字符字符”及及“空格数空格数”等数据单元对应的处理框等数据单元对应的处理框“印字符串印字符串”、“分析字符分析字符”及及“印空格数印

56、空格数”，这三个处理是顺序执行的。这三个处理是顺序执行的。o但是，但是，“字符字符”是重复出现的数据单元，因此是重复出现的数据单元，因此“分分析字符析字符”也应该是重复执行的处理。也应该是重复执行的处理。o改进的改进的Jackson图规定顺序执行的处理中不允许图规定顺序执行的处理中不允许混有重复执行或选择执行的处理，所以在混有重复执行或选择执行的处理，所以在“分析分析字符字符”这个处理框上面又增加了这个处理框上面又增加了 “分析字符串分析字符串”处理框。处理框。86Jackson方法方法4.列出所有操作和条件（包括分支条件和循环列出所有操作和条件（包括分支条件和循环结束条件），并且把它们分配到

57、程序结构图结束条件），并且把它们分配到程序结构图的适当位置。的适当位置。5.用伪码表示程序。用伪码表示程序。87用用Jackson方法进行程序设计方法进行程序设计4.列出所有操作和条件，并且把它们分配到程序列出所有操作和条件，并且把它们分配到程序结构图的适当位置。结构图的适当位置。（1）停止）停止（2）打开文件）打开文件（3）关闭文件）关闭文件（4）印出字符串）印出字符串（5）印出空格数目）印出空格数目（6）印出空格总数）印出空格总数（7）sum:=sum1 / sum是保存空格个数的变量是保存空格个数的变量（8）totalsum:=totalsumsum/ totalsum保存空格总数保存空

58、格总数（9）读入字符串）读入字符串（10） sum:=0 （11）totalsum:=0（12）pointer:=1 /指示当前分析的字符在字符串中的位置指示当前分析的字符在字符串中的位置（13）pointer:=pointer1 I(1) 文件结束、文件结束、I(2) 字符串结束字符串结束 S(3) 字符是空格字符是空格88用用Jackson方法进行程序设计方法进行程序设计o经过简单分析经过简单分析不难把这些操不难把这些操作和条件分配作和条件分配到程序结构图到程序结构图的适当位置。的适当位置。89用用Jackson方法进行程序设计方法进行程序设计5.用伪码表示程序处理过程。用伪码表示程序处理

59、过程。统计空格统计空格seq 打开文件打开文件 读入字符串读入字符串 totalsum:= 0 程序体程序体iter until文件结束文件结束 处理字符串处理字符串seq 印字符串印字符串seq 印出字符串印出字符串 印字符串印字符串end sum:= 0 .统计空格统计空格seq906.5 程序复杂程度的定量度量程序复杂程度的定量度量o定量度量程序复杂程度的方法很有价值：定量度量程序复杂程度的方法很有价值：n把程序的复杂程度乘以适当常数即可估算出软把程序的复杂程度乘以适当常数即可估算出软件中故障的数量以及软件开发需要用的工作量，件中故障的数量以及软件开发需要用的工作量，n定量度量的结果可以

60、用来比较两个不同的设计定量度量的结果可以用来比较两个不同的设计或两个不同算法的优劣；或两个不同算法的优劣；n程序的定量的复杂程度可以作为模块规模的精程序的定量的复杂程度可以作为模块规模的精确限度。确限度。91651 McCabe方法方法o使用使用McCabe方法首先需要画出程序图，所方法首先需要画出程序图，所谓程序图可以看成是谓程序图可以看成是“退化了的退化了的”程序流程程序流程图，也就是把程序流程图中每个处理符号都图，也就是把程序流程图中每个处理符号都退化成一个点，原来连接不同处理符号的箭退化成一个点，原来连接不同处理符号的箭头变成连接不同点的有向弧，这样得到的有头变成连接不同点的有向弧，这

61、样得到的有向图就称为程序图。向图就称为程序图。 9293环形复杂度的计算方法环形复杂度的计算方法o可以用下列任何一种方法计算环形复杂度可以用下列任何一种方法计算环形复杂度1、流图中的区域数等于环形复杂度、流图中的区域数等于环形复杂度2、流图、流图G的环形复杂度的环形复杂度V(G)=E-N+2，其，其中，中，E是流图中边的条数，是流图中边的条数，N是结点数。是结点数。3、流图、流图G的环形复杂度的环形复杂度V(G)=P+1，其中，其中，P是流图中判定结点的数目。是流图中判定结点的数目。上图中的的环形复杂度为上图中的的环形复杂度为394环行复杂度的用途环行复杂度的用途o程序的环形复杂度取决于程序控

62、制流的复杂程序的环形复杂度取决于程序控制流的复杂程度，也即是取决于程序结构的复杂程度。程度，也即是取决于程序结构的复杂程度。当程序内分支数或循环个数增加时，环形复当程序内分支数或循环个数增加时，环形复杂度也随之增加，因此它是对测试难度的一杂度也随之增加，因此它是对测试难度的一种定量度量，也能对软件最终的可靠性给出种定量度量，也能对软件最终的可靠性给出某种预测。某种预测。o实践表明，模块规模以实践表明，模块规模以V（G）10为宜，为宜，也就是说，也就是说，V（G）10是模块规模的一个是模块规模的一个更科学更精确的上限。更科学更精确的上限。 95652 Halstead方法方法oHalstead方

63、法根据程序中运算符和操作数的总数来度量程序方法根据程序中运算符和操作数的总数来度量程序的复杂程度。的复杂程度。o令令N1为程序中运算符出现的总次数，为程序中运算符出现的总次数，N2为操作数出现的总次为操作数出现的总次数，程序长度数，程序长度N定义为：定义为：N N1十十N2o详细设计完成之后，可以知道程序中使用的不同运算符（包括详细设计完成之后，可以知道程序中使用的不同运算符（包括关键字）的个数关键字）的个数n1，以及不同操作数（变量和常数）的个数，以及不同操作数（变量和常数）的个数n2。Halstead给出预测程序长度的公式如下：给出预测程序长度的公式如下：H n1log2n1十十n2log

64、2n2 o多次验证都表明，预测的长度多次验证都表明，预测的长度H与实际长度与实际长度N非常接近。非常接近。oHalstead还给出了预测程序中包含错误的个数的公式如下：还给出了预测程序中包含错误的个数的公式如下：E N log2(n1 +n2)300096练习题练习题填空题：填空题：1、在设计人机界面的过程中，必须充分重视并认真处理好（在设计人机界面的过程中，必须充分重视并认真处理好（ ）、（）、（ ）、（）、（ ）和（）和（ ）等四个问题。）等四个问题。2、程序的三种基本控制结构是程序的三种基本控制结构是（ ）、（）、（ ）和（）和（ ）。）。3、在详细设计阶段，采用的工具有在详细设计阶段，

65、采用的工具有（ ）、（）、（ ）、（）、（ ）、）、（ ）、（）、（ ）和（）和（ ）。）。4、详细设计的目标包括（、详细设计的目标包括（ ）和（）和（ ）。）。5、Jackson图既可用表达程序结构，也可用表达图既可用表达程序结构，也可用表达（）。（）。6、衡量系统响应时间的两个重要属性是（、衡量系统响应时间的两个重要属性是（ ）和（）和（ ）。）。7、用户界面设计指南主要包括（）、（）和（）。、用户界面设计指南主要包括（）、（）和（）。8、当算法中包含多重嵌套的条件选择时，使用（、当算法中包含多重嵌套的条件选择时，使用（ ）能够）能够清晰的表示复杂的条件组合与应作的动作的对应关系。清晰的表示复杂的条件组合与应作的动作的对应关系。97名词解释：名词解释：1、结构化程序设计、结构化程序设计简答题：简答题：1、在设计用户帮助设施时，必须解决那、在设计用户帮助设施时，必须解决那5个主个主要问题？要问题？2、简述用户界面的评估周期？、简述用户界面的评估周期？3、简述、简述Jackson方法的方法的5个步骤？个步骤？984、根据下列NS图，写出其对应的伪码。99Thanks！作业 p.131 第3，5，8题