软件工程及实践[窦万峰]第5章 软件详细设计
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A iter while cond Block1 A end
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5.2.6 过程描述语言
【案例5.3】 统计单词数目 以下是一个用PDL语言描述的统计单词数目的例子： 统计空格 seq 打开文件 读入字符串 Totalsum = 0 程序体 iter until文件结束 … 程序体end 打印总数seq 打印出空格总数 打印总数end 关闭文件 停止 统计空格end
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5.3.3 界面设计指南
【案例5.4】 CAD系统中绘制圆弧的操作命令序列设计 圆弧绘制的基本参数包括圆心（Center）、半径（Radius）、圆心角 （Angle）、弦长（chord of length）、切线方向（direction）、起点（start）和 终点（end），根据参数的不同和次序，绘制圆弧可以有如下10种方法。 （1）3点绘制圆弧。 （2）起点—圆心—终点。 （3）起点—圆心—圆心角。 （4）起点—圆心—弦长。 （5）起点—终点—圆心角。 （6）起点—终点—切线方向。 （7）起点—终点—半径。 （8）圆心—起点—终点。 （9）圆心—起点—圆心角。 （10）圆心—起点—弦长。
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5.3.3 界面设计指南
1．交互界面的设计指南 （1）各种交互形式应使用一致的格式。 （2）提供有意义的反馈信息。 （3）在执行有较大破坏性的动作前要求确认。 （4）允许取消大多数操作，即支持undo和redo功能。 （5）减少在动作间必须记忆的信息数量。 （6）提高交互的效率。 （7）允许错误。 （8）按功能对动作分类并设置屏幕布局。 （9）提供语境相关的帮助机制。 （10）用简单的动词或动词短语命名命令。
条件组合中有取值无关的条件。如第1列和第2列，第5列和第6列，第9列和第 10列，第11列和第12列都与第3个条件“婚姻”没有关系，因此可合并，合并 后如表5-3所示。
年龄 性别 婚姻 A类保险 B类保险 C类保险 额外保险
1
3
4
5
7
8
9
11
C
C
C
Y
Y
Y
L
L
F
MM
F
M
M
F
M
—
S
E
—
S
EHale Waihona Puke ——√√√
√
√
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5.3.2 界面设计步骤
界面设计过程的步骤可以简述如下。 （1）建立任务的目标和意图。 （2）为每个目标和意图制定特定的动作序列。 （3）按照在界面上执行的方式对动作序列进行规约。 （4）指明系统状态，即执行动作时的界面表现。 （5）定义控制机制，即用户可用的用于改变系统状态的设备和动作。 （6）指明控制机制如何影响系统状态。 （7）指明用户如何通过界面上的信息解释系统状态。
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3
5.2.2 N-S图
盒图是由Nassi和Shneiderman提出的，所以又称为“N-S图”，其基本描述 符号如图5-3所示。
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4
5.2.3 PAD图
PAD图（Problem Analysis Diagram，问题分析图）自1973年由日本日立公司发 明以后，已得到一定程度的推广。它是由程序流程图演化而来，用二维树形结构 的图表示程序的控制流，将这种图翻译成程序代码比较容易。图5-4给出PAD图中 的基本描述符号。
1.1.0 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.2.0
顾客订单检查，核对顾客赊欠金额，产生销售报表 用工作文件的盘存项目号，对顾客订单进行核对和排序 以地区和人员为单位编制销售报表，并计算销售佣金 检验顾客赊欠金额计算折扣，确定支付项目 处理盘存管理报表、顾客付款收账、发货、包装和托运
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5.2.5 判定表与判定树
【案例5.2】 确定保险类别 （1）提取问题中的条件，包括年龄、性别和婚姻。 （2）标出条件的取值，表5-1所示为条件值。
条件名 年龄
取值
年龄≤21 21＜年龄＜26
年龄≥26
符号
C Y L
取值数m m1=3
性别 婚姻
男 女
未婚 已婚
M F
m2=2
S E
m3=2
Block1 Block2 Block3 A end
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5.2.6 过程描述语言
（2）选择结构： A select cond1 Block1 A or cond2 Block2 A or cond3 Block3 A end （3）重复结构： A iter until cond Block1 A end
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5.2.4 HIPO图
概要IPO图用于表达对一个系统，或对其中某一个子系统功能的概略表达， 指明在完成某一功能框规定的功能时需要哪些输入、哪些操作和哪些输出。图 5-8所示为表示销售/盘存系统第2层的对应H图中1.1.0框的概要IPO图。
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5.2.4 HIPO图
在概要IPO图中，没有指明输入―处理―输出三者之间的关系，用它进行下 一步的设计是不可能的。所以需要使用详细IPO图用于指明上述三者之间的关系， 其图形与概要IPO图一样，但输入和输出最好用具体的介质和设备类型的图形表 示。图5-9所示为销售/盘存系统中对应H图中1.1.2框的详细IPO图。
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5.3.3 界面设计指南
2．信息显示的设计指南
（1）可以采用多种不同的方式显示界面信息，如文字、图形、声音、颜色、
分辨率、大小和位置等。
（2）只显示与当前语境有关的信息。
（3）不要用信息将用户包围。
（4）使用一致的标记、标准的缩写和可预测的颜色。
（5）允许用户维持可视化的语境。
（6）产生有意义的出错信息。
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5.2.5 判定表与判定树
（3）计算所有条件的组合数N。
（4）提取可能争取的动作或措施，适用于A类保险，B类保险，C类保险， 以及额外收费共4种。
（5）制做判定表，如表5-2所示。
年龄 性别 婚姻 A类保险 B类保险 C类保险 额外收费
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
C CCC Y Y Y YL L L L
F F MM F F M M F F M M
S ESE S E S E S E S E
√√
√√
√
√
√√
√ √√
√
√ √√√
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5.2.5 判定表与判定树
（6）完善判定表。初步的判定表可能不完善，表现在以下几个方面。 缺少判定到中年采取的动作，如问题陈述中若没有“除此之外……导致” 第9和第10两列无法选取，则应该补充完整。 有冗余的列，两个或多个规则中具有相同的动作，并且按所对应的各个
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5
5.2.3 PAD图
PAD图的主要优点如下。 （1）使用表示结构化控制结构的PAD符号设计出来的程序必然是结构化程序。 （2）所描绘的程序结构十分清晰，图中最左边的竖线是程序的主线，即第1 层结构。 （3）表现的程序逻辑易读、易懂且易记。PAD图是二维树形结构的图形，程 序从图中最左竖线上端的节点开始自上而下，从左向右顺序执行，遍历所有节点。 （4）容易将PAD图转换成高级语言源程序，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件生产率。 （5）既可用于表示程序逻辑，又可用于描绘数据结构。
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8
5.2.4 HIPO图
分析此工作流程图，可得如图5-7所示的可视目录表，其中图5-7（a）所示为 系统的层次图；图5-7（b）所示为后面IPO图的图例。
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9
5.2.4 HIPO图
描述说明如表5-0所示。
号码
说明
1.0.0
处理订货，维护盘存文件，并且产生发货单、包装单、货运单、 顾客付款收据、盘存与销售报表
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5.3.3 界面设计指南
若要以圆心开始绘制圆弧，则用下列的操作命令序列。 Command：ARC或通过菜单或工具选择绘制圆弧命令。 提示：指定圆弧起点，或[圆心]：（指定圆心）。 提示：指定圆弧的圆心点：（给定圆心点）。 提示：指定圆弧的起点：（给定第3点）。 提示：指定圆弧的终点，或[圆心角/弦长]：（指定圆心角）。 提示：指定圆心角：（给定圆心角）。
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2
5.2 结构化设计工具
5.2.1 程序流程图 程序流程图又称为“程序框图”，是Goldstine于1946年首先采用的。它是 历史最悠久，使用最广泛的描述软件设计的方法，能直观地描述过程的控制流 程，便于初学者掌握。其中较常用的一些符号如图5-2所示，方框表示一个处理 步骤，菱形代表一个逻辑条件，箭头表示控制流向。注意，程序流程图中使用 的箭头代表控制流，而不是数据流。
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6
5.2.3 PAD图
PAD图的符号支持自顶向下，逐步求精方法的使用。开始时设计者可以定 义一个抽象的程序，随着设计工作的深入使用def符号逐步增加细节，直至完成 详细设计，如图5-5所示。
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7
5.2.4 HIPO图
可视目录表由体系框图、图例和描述说明3个部分组成。具体描述如下。 （1）体系框图。 （2）图例。 （3）描述说明。 【案例5.1】 盘存/销售系统的HIPO图 应用HIPO法对盘存/销售系统进行分析，得到如图5-6所示的工作流程图。
√
√
√
√
√
√
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5.2.5 判定表与判定树
判定树是判定表的变形，一般情况下比判定表更直观，并且易于理解和使 用。与判定表5-3等价的判定树如图5-10所示。
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5.2.6 过程描述语言
外层：用于描述控制结构，采用顺序、选择和重复3种基本结构。 内层：一般采用祈使语句的自然语言短语，使用数据字典中的名词和有限 的自定义词。其动词含义要具体，尽量不用形容词和副词修饰。 以下是PDL语言的3种形式。 （1）顺序结构： A seq
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5.3.3 界面设计指南
因此设计绘制圆弧的操作命令序列如下： Command：ARC或通过菜单或工具选择绘制圆弧命令。 提示：指定圆弧起点，或[圆心]：（给定起点）。 提示：指定圆弧第2点，或[圆心/圆弧终点]：（给定第2点）。 提示：指定圆弧的终点：（给定第3点）。 上述是通过3点绘制圆弧，若要通过起点和圆心绘制圆弧，则命令序列如下。 Command：ARC或通过菜单或工具选择绘制圆弧命令。 提示：指定圆弧起点，或[圆心]：（指定起点）。 提示：指定圆弧第2点，或[圆心/圆弧终点]：（指定圆心） 提示：指定圆弧的圆心点：（指定圆心点）。 提示：指定终点，或[圆心角/弦长]：（指定弦长）。 提示：指定圆弧的弦长：（给定弦长）。
（7）使用格式化的文本帮助理解。
（8）使用窗口分隔不同类型的信息。
（9）优先采用“模拟”的方式显示信息。
（10）有高效的显示空间。
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5.3.3 界面设计指南
3．数据输入的设计指南 （1）减少用户输入动作数量。 （2）消除冗余输入。 （3）维护数据输入和信息显示的一致性。 （4）交互应该是灵活的。 （5）在当前动作的语境中使不适合的命令不起作用。 （6）让用户控制交互流。 （7）允许用户自定义输入。 （8）为所有的输入动作提供帮助。
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5.3.1 界面分析与设计
界面分析的过程如图5-11所示。
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21
5.3.1 界面分析与设计
用户特性度量与期望的用户使用模式，以及观测到的用户群体能力有关， 主要的衡量标准如下。
（1）用户使用的频度：即是否经常使用系统。 （2）用户是否能够自由选用界面：所有的界面都应当是良好的。 （3）用户对计算机的熟悉程度：对计算机的熟悉程度决定了使用户达到熟 练程度需要多少训练。 （4）用户知识：有些用户已有相当多的计算机编程和操作的知识，他们需 要一种灵活、可编程或包含命令语言的界面。 （5）用户思维能力：这是对用户的综合知识和智力的衡量。 （6）用户的生理能力和技能：主要指人的视觉、听觉、认知及记忆等方面 的特点，因此应该在这一方面去收集信息。
第5章 软件详细设计
5 . 1 结构化详细设计 5 . 2 结构化设计工具 5 . 3 人机界面设计 5 . 4 数据库设计 5 . 5 面向对象精化设计 5.6 编 码
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5.1 结构化详细设计
结构化程序设计的理念是在20世纪60年代由Dijkstra等人提出并加以完善的。 结构化的程序一般只需要用3种基本的逻辑结构就能实现，即顺序结构、选择结 构和循环结构，如图5-1所示。
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5.3 人机界面设计
5.3.1 界面分析与设计 1．美学规则 在有关界面设计的著作中，Theo Mandel创造了3条黄金原则 （1）置用户于控制之下 （2）减少用户的记忆负担。 （3）保持界面一致。 2．人机界面分析 人机界面的设计工作应与软件系统的需求分析工作同步进行，主要包括如 下几个过程。 （1）通过界面和系统交互的最终用户分析。 （2）最终用户为完成工作要做的任务分析。 （3）确定界面的类型。 （4）任务处理的环境。
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5.2.6 过程描述语言
【案例5.3】 统计单词数目 以下是一个用PDL语言描述的统计单词数目的例子： 统计空格 seq 打开文件 读入字符串 Totalsum = 0 程序体 iter until文件结束 … 程序体end 打印总数seq 打印出空格总数 打印总数end 关闭文件 停止 统计空格end
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5.3.3 界面设计指南
【案例5.4】 CAD系统中绘制圆弧的操作命令序列设计 圆弧绘制的基本参数包括圆心（Center）、半径（Radius）、圆心角 （Angle）、弦长（chord of length）、切线方向（direction）、起点（start）和 终点（end），根据参数的不同和次序，绘制圆弧可以有如下10种方法。 （1）3点绘制圆弧。 （2）起点—圆心—终点。 （3）起点—圆心—圆心角。 （4）起点—圆心—弦长。 （5）起点—终点—圆心角。 （6）起点—终点—切线方向。 （7）起点—终点—半径。 （8）圆心—起点—终点。 （9）圆心—起点—圆心角。 （10）圆心—起点—弦长。
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5.3.3 界面设计指南
1．交互界面的设计指南 （1）各种交互形式应使用一致的格式。 （2）提供有意义的反馈信息。 （3）在执行有较大破坏性的动作前要求确认。 （4）允许取消大多数操作，即支持undo和redo功能。 （5）减少在动作间必须记忆的信息数量。 （6）提高交互的效率。 （7）允许错误。 （8）按功能对动作分类并设置屏幕布局。 （9）提供语境相关的帮助机制。 （10）用简单的动词或动词短语命名命令。
条件组合中有取值无关的条件。如第1列和第2列，第5列和第6列，第9列和第 10列，第11列和第12列都与第3个条件“婚姻”没有关系，因此可合并，合并 后如表5-3所示。
年龄 性别 婚姻 A类保险 B类保险 C类保险 额外保险
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C
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C
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5.3.2 界面设计步骤
界面设计过程的步骤可以简述如下。 （1）建立任务的目标和意图。 （2）为每个目标和意图制定特定的动作序列。 （3）按照在界面上执行的方式对动作序列进行规约。 （4）指明系统状态，即执行动作时的界面表现。 （5）定义控制机制，即用户可用的用于改变系统状态的设备和动作。 （6）指明控制机制如何影响系统状态。 （7）指明用户如何通过界面上的信息解释系统状态。
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5.2.2 N-S图
盒图是由Nassi和Shneiderman提出的，所以又称为“N-S图”，其基本描述 符号如图5-3所示。
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5.2.3 PAD图
PAD图（Problem Analysis Diagram，问题分析图）自1973年由日本日立公司发 明以后，已得到一定程度的推广。它是由程序流程图演化而来，用二维树形结构 的图表示程序的控制流，将这种图翻译成程序代码比较容易。图5-4给出PAD图中 的基本描述符号。
1.1.0 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.2.0
顾客订单检查，核对顾客赊欠金额，产生销售报表 用工作文件的盘存项目号，对顾客订单进行核对和排序 以地区和人员为单位编制销售报表，并计算销售佣金 检验顾客赊欠金额计算折扣，确定支付项目 处理盘存管理报表、顾客付款收账、发货、包装和托运
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5.2.5 判定表与判定树
【案例5.2】 确定保险类别 （1）提取问题中的条件，包括年龄、性别和婚姻。 （2）标出条件的取值，表5-1所示为条件值。
条件名 年龄
取值
年龄≤21 21＜年龄＜26
年龄≥26
符号
C Y L
取值数m m1=3
性别 婚姻
男 女
未婚 已婚
M F
m2=2
S E
m3=2
Block1 Block2 Block3 A end
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5.2.6 过程描述语言
（2）选择结构： A select cond1 Block1 A or cond2 Block2 A or cond3 Block3 A end （3）重复结构： A iter until cond Block1 A end
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5.2.4 HIPO图
概要IPO图用于表达对一个系统，或对其中某一个子系统功能的概略表达， 指明在完成某一功能框规定的功能时需要哪些输入、哪些操作和哪些输出。图 5-8所示为表示销售/盘存系统第2层的对应H图中1.1.0框的概要IPO图。
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5.2.4 HIPO图
在概要IPO图中，没有指明输入―处理―输出三者之间的关系，用它进行下 一步的设计是不可能的。所以需要使用详细IPO图用于指明上述三者之间的关系， 其图形与概要IPO图一样，但输入和输出最好用具体的介质和设备类型的图形表 示。图5-9所示为销售/盘存系统中对应H图中1.1.2框的详细IPO图。
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5.3.3 界面设计指南
2．信息显示的设计指南
（1）可以采用多种不同的方式显示界面信息，如文字、图形、声音、颜色、
分辨率、大小和位置等。
（2）只显示与当前语境有关的信息。
（3）不要用信息将用户包围。
（4）使用一致的标记、标准的缩写和可预测的颜色。
（5）允许用户维持可视化的语境。
（6）产生有意义的出错信息。
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5.2.5 判定表与判定树
（3）计算所有条件的组合数N。
（4）提取可能争取的动作或措施，适用于A类保险，B类保险，C类保险， 以及额外收费共4种。
（5）制做判定表，如表5-2所示。
年龄 性别 婚姻 A类保险 B类保险 C类保险 额外收费
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
C CCC Y Y Y YL L L L
F F MM F F M M F F M M
S ESE S E S E S E S E
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√ √√
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5.2.5 判定表与判定树
（6）完善判定表。初步的判定表可能不完善，表现在以下几个方面。 缺少判定到中年采取的动作，如问题陈述中若没有“除此之外……导致” 第9和第10两列无法选取，则应该补充完整。 有冗余的列，两个或多个规则中具有相同的动作，并且按所对应的各个
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5.2.3 PAD图
PAD图的主要优点如下。 （1）使用表示结构化控制结构的PAD符号设计出来的程序必然是结构化程序。 （2）所描绘的程序结构十分清晰，图中最左边的竖线是程序的主线，即第1 层结构。 （3）表现的程序逻辑易读、易懂且易记。PAD图是二维树形结构的图形，程 序从图中最左竖线上端的节点开始自上而下，从左向右顺序执行，遍历所有节点。 （4）容易将PAD图转换成高级语言源程序，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件生产率。 （5）既可用于表示程序逻辑，又可用于描绘数据结构。
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5.2.4 HIPO图
分析此工作流程图，可得如图5-7所示的可视目录表，其中图5-7（a）所示为 系统的层次图；图5-7（b）所示为后面IPO图的图例。
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5.2.4 HIPO图
描述说明如表5-0所示。
号码
说明
1.0.0
处理订货，维护盘存文件，并且产生发货单、包装单、货运单、 顾客付款收据、盘存与销售报表
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5.3.3 界面设计指南
若要以圆心开始绘制圆弧，则用下列的操作命令序列。 Command：ARC或通过菜单或工具选择绘制圆弧命令。 提示：指定圆弧起点，或[圆心]：（指定圆心）。 提示：指定圆弧的圆心点：（给定圆心点）。 提示：指定圆弧的起点：（给定第3点）。 提示：指定圆弧的终点，或[圆心角/弦长]：（指定圆心角）。 提示：指定圆心角：（给定圆心角）。
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5.2 结构化设计工具
5.2.1 程序流程图 程序流程图又称为“程序框图”，是Goldstine于1946年首先采用的。它是 历史最悠久，使用最广泛的描述软件设计的方法，能直观地描述过程的控制流 程，便于初学者掌握。其中较常用的一些符号如图5-2所示，方框表示一个处理 步骤，菱形代表一个逻辑条件，箭头表示控制流向。注意，程序流程图中使用 的箭头代表控制流，而不是数据流。
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5.2.3 PAD图
PAD图的符号支持自顶向下，逐步求精方法的使用。开始时设计者可以定 义一个抽象的程序，随着设计工作的深入使用def符号逐步增加细节，直至完成 详细设计，如图5-5所示。
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5.2.4 HIPO图
可视目录表由体系框图、图例和描述说明3个部分组成。具体描述如下。 （1）体系框图。 （2）图例。 （3）描述说明。 【案例5.1】 盘存/销售系统的HIPO图 应用HIPO法对盘存/销售系统进行分析，得到如图5-6所示的工作流程图。
√
√
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5.2.5 判定表与判定树
判定树是判定表的变形，一般情况下比判定表更直观，并且易于理解和使 用。与判定表5-3等价的判定树如图5-10所示。
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5.2.6 过程描述语言
外层：用于描述控制结构，采用顺序、选择和重复3种基本结构。 内层：一般采用祈使语句的自然语言短语，使用数据字典中的名词和有限 的自定义词。其动词含义要具体，尽量不用形容词和副词修饰。 以下是PDL语言的3种形式。 （1）顺序结构： A seq
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5.3.3 界面设计指南
因此设计绘制圆弧的操作命令序列如下： Command：ARC或通过菜单或工具选择绘制圆弧命令。 提示：指定圆弧起点，或[圆心]：（给定起点）。 提示：指定圆弧第2点，或[圆心/圆弧终点]：（给定第2点）。 提示：指定圆弧的终点：（给定第3点）。 上述是通过3点绘制圆弧，若要通过起点和圆心绘制圆弧，则命令序列如下。 Command：ARC或通过菜单或工具选择绘制圆弧命令。 提示：指定圆弧起点，或[圆心]：（指定起点）。 提示：指定圆弧第2点，或[圆心/圆弧终点]：（指定圆心） 提示：指定圆弧的圆心点：（指定圆心点）。 提示：指定终点，或[圆心角/弦长]：（指定弦长）。 提示：指定圆弧的弦长：（给定弦长）。
（7）使用格式化的文本帮助理解。
（8）使用窗口分隔不同类型的信息。
（9）优先采用“模拟”的方式显示信息。
（10）有高效的显示空间。
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5.3.3 界面设计指南
3．数据输入的设计指南 （1）减少用户输入动作数量。 （2）消除冗余输入。 （3）维护数据输入和信息显示的一致性。 （4）交互应该是灵活的。 （5）在当前动作的语境中使不适合的命令不起作用。 （6）让用户控制交互流。 （7）允许用户自定义输入。 （8）为所有的输入动作提供帮助。
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5.3.1 界面分析与设计
界面分析的过程如图5-11所示。
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5.3.1 界面分析与设计
用户特性度量与期望的用户使用模式，以及观测到的用户群体能力有关， 主要的衡量标准如下。
（1）用户使用的频度：即是否经常使用系统。 （2）用户是否能够自由选用界面：所有的界面都应当是良好的。 （3）用户对计算机的熟悉程度：对计算机的熟悉程度决定了使用户达到熟 练程度需要多少训练。 （4）用户知识：有些用户已有相当多的计算机编程和操作的知识，他们需 要一种灵活、可编程或包含命令语言的界面。 （5）用户思维能力：这是对用户的综合知识和智力的衡量。 （6）用户的生理能力和技能：主要指人的视觉、听觉、认知及记忆等方面 的特点，因此应该在这一方面去收集信息。
第5章 软件详细设计
5 . 1 结构化详细设计 5 . 2 结构化设计工具 5 . 3 人机界面设计 5 . 4 数据库设计 5 . 5 面向对象精化设计 5.6 编 码
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5.1 结构化详细设计
结构化程序设计的理念是在20世纪60年代由Dijkstra等人提出并加以完善的。 结构化的程序一般只需要用3种基本的逻辑结构就能实现，即顺序结构、选择结 构和循环结构，如图5-1所示。
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5.3 人机界面设计
5.3.1 界面分析与设计 1．美学规则 在有关界面设计的著作中，Theo Mandel创造了3条黄金原则 （1）置用户于控制之下 （2）减少用户的记忆负担。 （3）保持界面一致。 2．人机界面分析 人机界面的设计工作应与软件系统的需求分析工作同步进行，主要包括如 下几个过程。 （1）通过界面和系统交互的最终用户分析。 （2）最终用户为完成工作要做的任务分析。 （3）确定界面的类型。 （4）任务处理的环境。