软件工程讲义第六章
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hour:=hour+1;
ENDWHILE; 2.1、2.2、2.4已能用程序语言表达，只需对2.3进一步精细化。 为了处理60个数据，又需一循环结构。
引入分钟值变量：minutes，每分钟要做的工作是： 累计：求每小时的平均值 检查违章情况 为了累计，引入变量sum： 在每小时处理前设初值为0。 每小时处理后求平均值。
3、自顶向下的程序验证。
2019年11月26日星期二
西南交通大学信息科学与技术学院
结构化程序设计的核心内容
二、使用三种基本控制结构来构造程序 1、任何程序都由顺序、选择和重复三种基本控制结构构造。 顺序实现了任何算法规约中的核心处理步骤； 条件允许根据逻辑情况选择处理方式； 重复提供了循环。 这些逻辑元素是结构化程序设计的基础。
BEGIN
1. 设置初值；
2. 处理24小时数据；
END
求精步骤1：设置初值。开始时一般不明确为哪些变量赋初值。
求精步骤2：计算结果是以小时为统计单位输出，它是重复执行24次的
循环结构。
局部数据结构设计：数据输入的方案选择：
1、处理前读入所有24小时数据，共1440个，需要大一个大的数组。
2、每次计算输入一个数据，这要保证对先前输入的数据不再使用。
ENDWHILE;
Mean:=sum/60.0; 一次违章出现是指连续5次污染值超过10.00。如果违章分布在两个相间的时 间段上，则把这次违章算在下一小时上。 首先测试当前值是否超过10.00，若是，还将进一步检查是否连续出现5次。 为了实现第二个测试，需要两个计数器： Voilation：计数本小时出现的违章次数。 Infraction:计数连续出现超过正常值的次数。 每次超正常值出现时，Infraction增1。为了保证Infraction表示连续出现超正 常值，必须保证在第一次出现超正常值时其初值为0。为了保证相继两个小时的 Infraction的值能连续被使用，在每小时处理前不能为Infraction置0值，只能在 第一小时处理前置0。另外，在发现一次未超正常值时，也应置它为0，即连续 出现超正常值中断。
详细设计结果基本上决定了最终的程序代码的质量。 衡量程序的质量，不仅要看其逻辑上是否正确，性能是 否满足要求，更主要的是看其是否容易阅读和测试。 详细设计的目标不仅仅是逻辑上正确地实现每个模块的 功能，更重要的是设计出的处理过程应该尽可能简明易懂。
2019年11月26日星期二
西南交通大学信息科学与技术学院
2019年11月26日星期二
西南交通大学信息科学与技术学院
算法：统计污染物含量数据
求精2.3.2，检查违章次数： IF valueofhour[minutes]>10.0 THEN Infraction:=Infraction+1; IF Infraction=5 THEN Voilations:=voilations+1; Infraction:=0 ENDIF ELSE Infraction:=0 ENDIF; 求精步骤2.3.1的“设置初值”是为变量sum和voilations置0值。 求精步骤1的“设置初值”是为infractions设置初值0。
Sum:=sum+Valueofhour[minutes] 处理违章次数
minutes = minutes +1
2019年11月26日星期二
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统计污染物含量数据PAD描述
处理违章次数
valueofhour[minutes]>10.0
Infraction=Infraction+1 Voilations=voilations+1
国家软件开发工程规范规定“程序单元必须只有唯一的 入口，唯一的出口”有两个不同的概念：
1、以模块为对象，每个模块只有一个入口(通过模块名 进行调用)，唯一的出口指通过模块的返回语句返回到调用 语句的下一个语句(对函数是返回到调用的位置)。
2、以五种语句的控制结构为对象，每种控制结构，以其 语句标志的第一个语句为入口语句，以语句控制范围的下一 个语句为出口到的语句。
X1=-b/2a+sqrt(△)/2a X2=-b/2a-sqrt(△)/2a
X1=-b/2a+sqrt(-△)/2ai X2=-b/2a-sqrt(-△)/2ai
输出x1,x2
2019年11月26日星期二
西南交通大学信息科学与技术学院
统计污染物含量数据PAD描述
Infractions=0 打印表头 Hour=1 While hour<=24
3、每小时计算前，本小时所需数据一次输入。需要60个元素的数组。
数据结构还应考虑：计算结果是在全部计算完后输出，还是每小时结
束后输出。假定选取1小时计算完后输出。
根据上面的讨论，需要命名的数据有：
Valueofhour:ARRAY[1..60] of real; {存储每小时测量数据}
Mean:real;
软件工程
（Software Engineering）
第六章 详细设计
2019年11月26日星期二
西南交通大学信息科学与技术学院
详细设计
根本目标:确定应该怎样具体地实现所要求的目标，即对 目标系统的精确描述。
根本任务:为软件结构中的每个模块选择算法和块内数据 结构，并用选定的某种表达工具给出清晰的描述。
西南交通大学信息科学与技术学院
结构化程序设计的核心内容
2、三种基本结构的共同点是单入口、单出口。
单入口单出口的控制结构，使得程序的静态结构和 它的动态执行情况一致。这样，使得程序容易阅读和理 解，也容易保证程序的正确性。
20前1一9年页11月26日星期二
西南交通大学信息科学与技术学院
国家软件开发工程规范的规定
1972年，IBM公司的Mills进一步提出，程 序应该只有一个入口和一个出口。
2019年11月26日星期二
西南交通大学信息科学与技术学院
结构化程序设计
结构程序设计是按照一组能提高程序 的可读性和易维护性的规则而进行的程序 设计方法，目的是为了使程序具有一种合 理的结构，以使程序易理解和维护，便于 保证和验证程序的正确性。
结构化程序设计
1965年最早由E.W.Dijkstra提出：“可以从 高级语言中取消goto语句，程序的质量与程序中 所包含的goto语句的数量成反比”。
1966年，Bohm和Jacopini证明了，只用 “顺序”(Sequence)、“选择”(Condition Select) 和“循环”(Repetition)三种基本的控制结构就 能实现任何单入口单出口的程序。
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详细设计的工具
描述程序处理过程的工具称为详细设 计的工具。
对详细设计工具的基本要求：能提供 对设计的无歧义的描述，即能指明控制流 程、处理功能、数据组织以及其它方面的 处理细节。从而在编码阶段能把对设计的 描述直接翻译成程序代码。
20前1一9年页11月26日星期二
根据逐步求精的思想，可用三种方式对模块过程进行分解： ①用顺序方式对过程分解，确定各部分的执行顺序； ②用选择方式对过程分解，确定各部分的执行条件； ③用循环方式对过程分解，确定某个部分进行重复的开始和
结束的条件。 对处理过程仍然模糊的部分反复使用以上分解，直到所有细
节确定下来。
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{平均值}
Violations:integer; {违章计数器}
Hour:integer;
{小时}
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算法：统计污染物含量数据
求精2：处理每小时数据 2.1 输出表头；
hour:=1;
WHILE hour<=24 DO 2.2 读入本小时数据于Valueofhour数组中; 2.3 处理本小时数据； 2.4 输出本小时结果：hour,mean,violations;
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算法：统计污染物含量数据
求精2.3，处理每小时数据： 2.3.1 设置初值；
minutes:=1
WHILE minutes<=60 DO
Sum:=sum+Valueofhour[minutes]; 2.3.2 处理违章次数;
minutes:=minutes+1;
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结构化程序设计追求的目标
可理解性：程序正确性证明的关键是可理解性。程序
正确性证明并非指从公理出发的形式推导，而是指任何一 种有足够说服力的证明（形式的或非形式的），其实是一 种理解。
易维护性：测试只能证明错误存在，而不能证明错误不
存在。因此测试后投入运行的软件很可能还有错误。在运 行阶段要不断发现并改正错误。此外，用户还会不断提出 新的要求，系统的操作系统也可能发生变化。故投入运行 的软件需要不断修改、扩充，即需要维护。软件的易维护 性一般包括易阅读、易发现和改正错误、易修改扩充等含 义。
2、模块算法设计的自顶向下、逐步求精方法。
把模块解决问题的求解方案分解为若干步抽象的计算操作， 并用一种描述工具按控制结构把这些抽象的计算操作描述出来。 对算法包含的抽象计算操作又可进一步精细化，如此循序渐进， 每一次的求精，使抽象的计算操作得到更进一步精细，计算操 作越来越明确，逐步向程序形式靠近。如此下去，直到算法中 包含的主要计算操作都能用伪代码表达为止。
西南交通大学信息科学与技术学院
详细设计的工具
详细设计工具分为图形、表格和语言 三类。主要工具有：
■程序流程图 ■盒图（N-S图） ■PAD图 ■判定表 ■判定树 ■过程设计语言（PDL）
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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。
读入本小时数据于Valueofhour数组中 处理本小时数据 输出本小时结果：hour,mean,violations Hour=hour+1
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统计污染物含量数据PAD描述
sun=0
处理本小时数据
Voilation=0 minutes=1
While minutes <=60
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结构化程序设计的核心内容
一、自顶向下、逐步求精的设计方法。
1பைடு நூலகம்软件结构设计的自顶向下、逐步求精的设计方法
把待开发的软件系统看作一个实体。首先把这个实体分解 成相互独立的几大功能，每个功能又可分解成逻辑上独立的子 功能，子功能又可再分解成更小的子功能。直到每个子功能都 能非常明确地用什么算法去实现为止。
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PAD图基本符号
2019年11月26日星期二
西南交通大学信息科学与技术学院
用PAD图逐步求精
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求解一元二次方程的根的PAD描述
读a,b,c △=b*b+4ac
△≧0
△=0
x1,x2=-b/2a
违章。当一次违章分布在两相邻小时之间时间段上时，这次
违章记数在后一小时上。
3、按以下形式列出污染物含量统计表。 小时 每小时平均值 违章次数
1
6.00
1
2
6.40
2
……
……
……
24
5.50
0
根据程序要求，算法主要处理24小时数据。
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算法：统计污染物含量数据
逐步求精算法实例
空气污染物含量数据的统计处理程序
假定某工厂烟囱附近，在24小时中每分钟测量1次空气中 污染物含量。得到的数据以每100单位中所含污染物成分的 值给出。约定测量数据的正常值在1.00与9.00之间。
统计程序完成以下功能：
1、计算24小时内每小时平均污染物含量值。
2、记录每小时违章次数，污染物连续5次超过10.0为1次
经典的结构程序设计：使用顺序、IF_THEN_ELSE型分支 结构、DO_WHILE型循环结构。
扩展的结构程序设计：还允许使用DO_CASE型多分支结构 和DO_UNTIL型循环结构。
修正的结构程序设计：再允许使用BREAK(LEAVE)结构。
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ENDWHILE; 2.1、2.2、2.4已能用程序语言表达，只需对2.3进一步精细化。 为了处理60个数据，又需一循环结构。
引入分钟值变量：minutes，每分钟要做的工作是： 累计：求每小时的平均值 检查违章情况 为了累计，引入变量sum： 在每小时处理前设初值为0。 每小时处理后求平均值。
3、自顶向下的程序验证。
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结构化程序设计的核心内容
二、使用三种基本控制结构来构造程序 1、任何程序都由顺序、选择和重复三种基本控制结构构造。 顺序实现了任何算法规约中的核心处理步骤； 条件允许根据逻辑情况选择处理方式； 重复提供了循环。 这些逻辑元素是结构化程序设计的基础。
BEGIN
1. 设置初值；
2. 处理24小时数据；
END
求精步骤1：设置初值。开始时一般不明确为哪些变量赋初值。
求精步骤2：计算结果是以小时为统计单位输出，它是重复执行24次的
循环结构。
局部数据结构设计：数据输入的方案选择：
1、处理前读入所有24小时数据，共1440个，需要大一个大的数组。
2、每次计算输入一个数据，这要保证对先前输入的数据不再使用。
ENDWHILE;
Mean:=sum/60.0; 一次违章出现是指连续5次污染值超过10.00。如果违章分布在两个相间的时 间段上，则把这次违章算在下一小时上。 首先测试当前值是否超过10.00，若是，还将进一步检查是否连续出现5次。 为了实现第二个测试，需要两个计数器： Voilation：计数本小时出现的违章次数。 Infraction:计数连续出现超过正常值的次数。 每次超正常值出现时，Infraction增1。为了保证Infraction表示连续出现超正 常值，必须保证在第一次出现超正常值时其初值为0。为了保证相继两个小时的 Infraction的值能连续被使用，在每小时处理前不能为Infraction置0值，只能在 第一小时处理前置0。另外，在发现一次未超正常值时，也应置它为0，即连续 出现超正常值中断。
详细设计结果基本上决定了最终的程序代码的质量。 衡量程序的质量，不仅要看其逻辑上是否正确，性能是 否满足要求，更主要的是看其是否容易阅读和测试。 详细设计的目标不仅仅是逻辑上正确地实现每个模块的 功能，更重要的是设计出的处理过程应该尽可能简明易懂。
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算法：统计污染物含量数据
求精2.3.2，检查违章次数： IF valueofhour[minutes]>10.0 THEN Infraction:=Infraction+1; IF Infraction=5 THEN Voilations:=voilations+1; Infraction:=0 ENDIF ELSE Infraction:=0 ENDIF; 求精步骤2.3.1的“设置初值”是为变量sum和voilations置0值。 求精步骤1的“设置初值”是为infractions设置初值0。
Sum:=sum+Valueofhour[minutes] 处理违章次数
minutes = minutes +1
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统计污染物含量数据PAD描述
处理违章次数
valueofhour[minutes]>10.0
Infraction=Infraction+1 Voilations=voilations+1
国家软件开发工程规范规定“程序单元必须只有唯一的 入口，唯一的出口”有两个不同的概念：
1、以模块为对象，每个模块只有一个入口(通过模块名 进行调用)，唯一的出口指通过模块的返回语句返回到调用 语句的下一个语句(对函数是返回到调用的位置)。
2、以五种语句的控制结构为对象，每种控制结构，以其 语句标志的第一个语句为入口语句，以语句控制范围的下一 个语句为出口到的语句。
X1=-b/2a+sqrt(△)/2a X2=-b/2a-sqrt(△)/2a
X1=-b/2a+sqrt(-△)/2ai X2=-b/2a-sqrt(-△)/2ai
输出x1,x2
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统计污染物含量数据PAD描述
Infractions=0 打印表头 Hour=1 While hour<=24
3、每小时计算前，本小时所需数据一次输入。需要60个元素的数组。
数据结构还应考虑：计算结果是在全部计算完后输出，还是每小时结
束后输出。假定选取1小时计算完后输出。
根据上面的讨论，需要命名的数据有：
Valueofhour:ARRAY[1..60] of real; {存储每小时测量数据}
Mean:real;
软件工程
（Software Engineering）
第六章 详细设计
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详细设计
根本目标:确定应该怎样具体地实现所要求的目标，即对 目标系统的精确描述。
根本任务:为软件结构中的每个模块选择算法和块内数据 结构，并用选定的某种表达工具给出清晰的描述。
西南交通大学信息科学与技术学院
结构化程序设计的核心内容
2、三种基本结构的共同点是单入口、单出口。
单入口单出口的控制结构，使得程序的静态结构和 它的动态执行情况一致。这样，使得程序容易阅读和理 解，也容易保证程序的正确性。
20前1一9年页11月26日星期二
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国家软件开发工程规范的规定
1972年，IBM公司的Mills进一步提出，程 序应该只有一个入口和一个出口。
2019年11月26日星期二
西南交通大学信息科学与技术学院
结构化程序设计
结构程序设计是按照一组能提高程序 的可读性和易维护性的规则而进行的程序 设计方法，目的是为了使程序具有一种合 理的结构，以使程序易理解和维护，便于 保证和验证程序的正确性。
结构化程序设计
1965年最早由E.W.Dijkstra提出：“可以从 高级语言中取消goto语句，程序的质量与程序中 所包含的goto语句的数量成反比”。
1966年，Bohm和Jacopini证明了，只用 “顺序”(Sequence)、“选择”(Condition Select) 和“循环”(Repetition)三种基本的控制结构就 能实现任何单入口单出口的程序。
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详细设计的工具
描述程序处理过程的工具称为详细设 计的工具。
对详细设计工具的基本要求：能提供 对设计的无歧义的描述，即能指明控制流 程、处理功能、数据组织以及其它方面的 处理细节。从而在编码阶段能把对设计的 描述直接翻译成程序代码。
20前1一9年页11月26日星期二
根据逐步求精的思想，可用三种方式对模块过程进行分解： ①用顺序方式对过程分解，确定各部分的执行顺序； ②用选择方式对过程分解，确定各部分的执行条件； ③用循环方式对过程分解，确定某个部分进行重复的开始和
结束的条件。 对处理过程仍然模糊的部分反复使用以上分解，直到所有细
节确定下来。
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{平均值}
Violations:integer; {违章计数器}
Hour:integer;
{小时}
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算法：统计污染物含量数据
求精2：处理每小时数据 2.1 输出表头；
hour:=1;
WHILE hour<=24 DO 2.2 读入本小时数据于Valueofhour数组中; 2.3 处理本小时数据； 2.4 输出本小时结果：hour,mean,violations;
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算法：统计污染物含量数据
求精2.3，处理每小时数据： 2.3.1 设置初值；
minutes:=1
WHILE minutes<=60 DO
Sum:=sum+Valueofhour[minutes]; 2.3.2 处理违章次数;
minutes:=minutes+1;
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结构化程序设计追求的目标
可理解性：程序正确性证明的关键是可理解性。程序
正确性证明并非指从公理出发的形式推导，而是指任何一 种有足够说服力的证明（形式的或非形式的），其实是一 种理解。
易维护性：测试只能证明错误存在，而不能证明错误不
存在。因此测试后投入运行的软件很可能还有错误。在运 行阶段要不断发现并改正错误。此外，用户还会不断提出 新的要求，系统的操作系统也可能发生变化。故投入运行 的软件需要不断修改、扩充，即需要维护。软件的易维护 性一般包括易阅读、易发现和改正错误、易修改扩充等含 义。
2、模块算法设计的自顶向下、逐步求精方法。
把模块解决问题的求解方案分解为若干步抽象的计算操作， 并用一种描述工具按控制结构把这些抽象的计算操作描述出来。 对算法包含的抽象计算操作又可进一步精细化，如此循序渐进， 每一次的求精，使抽象的计算操作得到更进一步精细，计算操 作越来越明确，逐步向程序形式靠近。如此下去，直到算法中 包含的主要计算操作都能用伪代码表达为止。
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详细设计的工具
详细设计工具分为图形、表格和语言 三类。主要工具有：
■程序流程图 ■盒图（N-S图） ■PAD图 ■判定表 ■判定树 ■过程设计语言（PDL）
20前1一9年页11月26日星期二
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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。
读入本小时数据于Valueofhour数组中 处理本小时数据 输出本小时结果：hour,mean,violations Hour=hour+1
2019年11月26日星期二
西南交通大学信息科学与技术学院
统计污染物含量数据PAD描述
sun=0
处理本小时数据
Voilation=0 minutes=1
While minutes <=60
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结构化程序设计的核心内容
一、自顶向下、逐步求精的设计方法。
1பைடு நூலகம்软件结构设计的自顶向下、逐步求精的设计方法
把待开发的软件系统看作一个实体。首先把这个实体分解 成相互独立的几大功能，每个功能又可分解成逻辑上独立的子 功能，子功能又可再分解成更小的子功能。直到每个子功能都 能非常明确地用什么算法去实现为止。
20前1一9年页11月26日星期二
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PAD图基本符号
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用PAD图逐步求精
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求解一元二次方程的根的PAD描述
读a,b,c △=b*b+4ac
△≧0
△=0
x1,x2=-b/2a
违章。当一次违章分布在两相邻小时之间时间段上时，这次
违章记数在后一小时上。
3、按以下形式列出污染物含量统计表。 小时 每小时平均值 违章次数
1
6.00
1
2
6.40
2
……
……
……
24
5.50
0
根据程序要求，算法主要处理24小时数据。
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算法：统计污染物含量数据
逐步求精算法实例
空气污染物含量数据的统计处理程序
假定某工厂烟囱附近，在24小时中每分钟测量1次空气中 污染物含量。得到的数据以每100单位中所含污染物成分的 值给出。约定测量数据的正常值在1.00与9.00之间。
统计程序完成以下功能：
1、计算24小时内每小时平均污染物含量值。
2、记录每小时违章次数，污染物连续5次超过10.0为1次
经典的结构程序设计：使用顺序、IF_THEN_ELSE型分支 结构、DO_WHILE型循环结构。
扩展的结构程序设计：还允许使用DO_CASE型多分支结构 和DO_UNTIL型循环结构。
修正的结构程序设计：再允许使用BREAK(LEAVE)结构。
2019年11月26日星期二
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