第5章 管理信息系统设计(1)

公共数据区
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2.4 模块独立性
2.4.2 耦合
5.外部耦合 一组模块都访问同一全局简单变量而不是同一全 局数据结构，且不是通过参数表传递该变量的信息， 称为外部耦合。
A
B
全局简单变量
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2.4 模块独立性
2.4.2 耦合
6.标记耦合 一组模块通过参数表传递记录信息，也就是说， 这组模块共享了这个记录，就称为标记耦合。
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3 结构化设计方法
从前面的描述中可以看出： 结构化设计的目的：使程序的结构尽可能反映要解 决的问题的结构 结构化设计的任务：完成目标系统的 —系统结构图 （SC）
通常把软件设计划分为概要设计和详细设计这样 两个阶段。
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1 软件设计基础
1.1 软件设计过程
信息描述 功能描述 行为描述 数据设计
设计
过程设计
其他需求
编码
程序模块
测试
集成并确 认的软件
------ 软件开发阶段的信息流
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1 软件设计基础
1.2 软件设计任务
制定规范 在进入软件开发阶段之前，首先应为软件开发组 制定在设计时应该遵守的标准，以便协调组内各成 员的工作。它包括： 阅读和理解 SRS ，在给定预算范围内和技术现 状下，确认用户的要求能否实现； 根据目标确定合适的设计方法。
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2 软件设计的原则
2.1 模块化
成 本 软件总成本 最小成本区 M
接口成本
成本/模块 模块数目
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2 软件设计的原则
2.2 抽象与逐步求精
在现实世界中一定事物、状态或过程之间总存在 着某些相似的方面（共性），把这些相似的方面集 中和概括起来，暂时忽略它们之间的差异，这就是 抽象。抽象就是抽出事物的本质特性而暂时不考虑 它们的细节。 求精是一个细化过程。求精要求设计者细化原始 陈述，随着每个后续求精步骤的完成而提供越来越 多的细节。
2.1 模块化
模块（module）是数据说明、可执行语句等程序对象 的集合，模块可以被命名而且可通过名字来访问。 模块的基本属性： 功能－－模块可以实现什么样的功能 逻辑－－描述模块的功能是如何实现 状态－－该模块使用时的环境和条件 简单的说模块就是可以使用一个名字调用的一段程序 。
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2 软件设计的原则
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1 软件设计基础
1.3 软件设计方法
目前软件设计的方法主要有两种： 1.结构化设计方法 2.面向对象的设计方法
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2 软件设计的原则
为了保证设计的质量，在软件设计过程中应该 遵循一些基本的准则。 这些基本原则是： 模块化 抽象与逐步求精 信息隐蔽和局部化 模块独立性
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2 软件设计的原则
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模块独立性
2.4 模块独立性
2.4.2 耦合
1.非直接耦合
若两个模块没有直接关系，它们之间的联系完全是通过程 序的控制和调用来实现的，则称这两个模块为非直接耦合。 主控模块 A B
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2.4 模块独立性
2.4.2 耦合
2.数据耦合
若两个模块彼此间通过参数交换信息，而且交换的信息仅 仅是数据，那么这种耦合称为数据耦合。
A
数据
B
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2.4 模块独立性
2.4.2 耦合
3.控制耦合
若两个模块彼此间通过参数交换信息，而交换的信息中有 控制信息（如开关、标志、名字等），那么这种耦合称为控制 耦合。
f1 f2
B
A
…
fn
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2.4 模块独立性
2.4.2 耦合
4.公共环境耦合
若两个模块通过一个公共数据环境相互作用时，那么这种 耦合称为公共环境耦合。 公共环境可以是全局变量、共享的通信区、共享的内存、 存储在其他介质上的数据等信息。 A B
A B
全局数据结构
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2.4 模块独立性
2.4.2 耦合
7.内容耦合 如果一个模块可以直接访问另一模块中的数据， 或者允许一个模块直接转移到另一模块中去，两个模 块有代码重叠以及一个模块有多个入口，则称它们为 内容耦合。
A
B
数据
. 入口1
入口2 .
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. .
2.4 模块独立性
2.4.3 内聚
内聚度量一个模块内的各个元素彼此结合的紧密程度，它 是信息隐蔽概念的自然扩展。简单地说，理想内聚的模块只做 一件事情。 内聚和耦合是密切相关的，模块内的高内聚往往意味着模 块间的松耦合。内聚和耦合都是进行模块化设计的有力工具， 但是实践表明内聚更重要，应该把更多注意力集中到提高模块 的内聚程度上。 内聚性 高 低

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1 软件设计基础
1.2 软件设计任务

软件系统结构设计
在需求分析阶段，把功能逐次分割成层次结构，使每一 部分完成简单的功能且各部分间又保持一定的联系。在设计 阶段，基于这个功能的层次结构把个各部分组合起来成为系 统。它包括： 采用某种设计方法，将一个复杂的系统按功能划分成模 块的层次结构； 确定每个模块的功能，建立与已确定的软件需求的对应 关系； 确定模块间的调用关系； 确定模块间的接口，即模块间传递的信息；设计接口的 信息结构等。
3 结构化设计方法
结构化设计方法（Structure Design，SD）是基于模块化、 自顶向下细化、结构化程序设计等程序设计技术基础发展起 来的。 面向数据流的设计要解决的任务，就是在需求分析的基础 上，将DFD图映射为软件系统的结构。即，结构化设计是把用 DFD图表示的系统逻辑模型，转换成对软件结构的初始设计描 述。 结构化设计中，软件的结构一般用系统结构图（ Structure Chart，SC）来描述。有时也会以HIPO（Hierarchy plus InputProcess-Output）图和层次结构图表示。
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2.4 模块独立性
2.4.2 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 块的方式以及哪些信息通过接口。 耦合性是模块间相对独立性的度量。模块的耦合 性一般有以下几种：
低 非直接 耦合 强 数据 耦合 标记 耦合 控制 耦合 外部 耦合 公共 耦合 高 内容 耦合 弱
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2 软件设计的原则
2.1 模块化
模块化设计可以把一个复杂的问题分割更容易解 决的小问题。是否可以把软件无限地细分下去，使 得每个模块的复杂度和工作量减小到可以忽略呢？ 在软件系统的内部，各组成模块之间是相互关联 的。模块划分的越多，各模块之间的联系也就越多 。模块本身的复杂度和工作量虽然随模块的变小而 减小，模块的接口工作量却随着模块数的增加而增 大。
功能 内聚 信息 内聚 通信 内聚 过程 内聚 时间 内聚 逻辑 内聚 偶然 内聚
强
模块独立性
弱
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2.4 模块独立性
2.4.3 内聚
1.偶然内聚
当模块内各部之间没有联系，或者即使有联系，这种联系 也很松散。则称这种模块为偶然内聚模块。 例如，一些没有 任何联系的语句可能在许多模块中重复使用，程序员为了节省 存储，则把它们抽出来组成一个新的模块。这个模块就是偶然 性内聚模块。 A B
第5章 管da
1、软件设计基础 2、软件设计的原则 3、结构化设计方法
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1 软件设计基础
经过需求分析阶段的工作，系统必须“做什么”已经清 楚了，现在是决定“怎样做”的时候了。 传统的软件工程方法学采用结构化设计技术完成软件设 计工作，结构化设计技术主要有以下几个要点： 软件系统由层次化结构的模块构成； 构造和联结模块的基本准则是模块独立； 用图表达软件系统的结构，并使之与问题结构尽量一 致。
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2 软件设计的原则
2.2 抽象与逐步求精
抽象与求精是一对互补的概念。抽象使得设计 者能够说明过程和数据，同时却忽略低层细节。事 实上，可以把抽象看作是一种通过忽略多余的细节 同时强调有关的细节，而实现逐步求精的方法。求 精则帮助设计者在设计过程中揭示出低层细节。这 两个概念都有助于设计者在设计演化过程中创造出 完整的设计模型。
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2 软件设计的原则
2.4 模块独立性
模块独立性是指每个模块只具有软件要求的具体 子功能，而与软件系统中其他的模块接口是简单的。 模块划分和组织得合理，能大大地提高软件的质 量，反之，软件质量不仅不会提高反而可能会下降。 开发具有独立功能而且和其他模块之间没有过多 的相互作用的模块，就可以做到模块独立。
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2 软件设计的原则
2.3 信息隐蔽和局部化
应用模块化原理时，自然会产生的一个问题是：“为了得 到最好的一组模块，应该怎样分解软件”。 信息隐蔽原理指出：应该这样设计和确定模块，使得一个 模块内包含的信息（过程和数据）对于不需要这些信息的模 块来说，是不能访问的。 实际上，应该隐蔽的不是有关模块的一切信息，而是模块 的实现细节。 局部化是指把一些关系密切的软件元素物理地放在彼此靠 近。局部化有助于实现信息隐蔽。
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1 软件设计基础
1.2 软件设计任务

处理方式设计


确定为实现软件系统的功能需求所必须的算法，评估算 法的性能； 确定满足软件系统的性能需求所必须的算法和模块间的 控制方式。如，响应时间、吞吐量（即单位时间内能够 处理的数据量）、精度（在进行科学计算或工程计算时 的运算精度的要求）等。
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1 软件设计基础
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符 号 表
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2.4 模块独立性
2.4.3 内聚
7.功能内聚 如果模块内所有处理元素属于一个整体，完成一 个单一的功能，则称为功能内聚，这是最高程度的内 聚。例如：要编程实现一个功能需要的代码很多，如 果把这些代码放在一个函数中不方便，这时把这些代 码分成几个函数来进行。
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偶然内聚模块