软件工程课本讲解软件设计理论
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软件工程—第4章软件设计概述_lyh(1)
• 时间内聚：必须在同一时间执行，并无功能逻辑的成分合在一起
• 过程内聚：过程顺序相关的功能成分合在一起
• 通讯内聚：需要对相同的外部数据进行操作的成分合在一起
• 顺序内聚：一个内部成分的输出是另一个内部成分的输入，将它们合起来
• 功能内聚：只完成单一的功能
高
2. 模块独立性的度量之一：内聚性
一个模块内部各成分之间相互关联的强度 设计目标：高内聚(一模块的所有成分都直接参 与并且对于完成同一功能来说都是最基本的)
• 控制耦合：接收模块的动作依赖于控制信号
• 标记耦合：两个模块接口的参数包含相同的内部结构
低
• 数据耦合：仅是模块之间的数据传递
•非直接耦合：模块之间没有消息传递
内聚----模块内部各成分之间的关联程度
• 偶然内聚：各成分之间并没有关系，只是把分散在多处的功能合在一起
低
• 逻辑内聚：仅仅是逻辑功能相关成分合在一起
一组模块引用同一个公用数据区(也称全局数据区、 公共数据环境)。
1.分解
C(p1)>C(p2) 则 E(p1)>E(p2)
其中： p1和p2是两个问题
C(p1+p2)> C(p1) +C(p2)
试验发现
C(x)是由x问题决定的复杂性
E(p1+p2)> E(p1) +E(p2)
E(x)是解决x问题所需要的工作量
＂各个击破＂理论
模块划分得越小成本越低 ，但是
集成成本却随着模块划分得越小 成本越高。
2. 软件设计的问题
工具 — 如何描述软件的总体结构 方法 — 用什么方法从问题结构导出软件结构 评估准则 — 什么样的软件结构是“最优的”
软件工程第4章 软件设计PPT课件
A B
(1)顺 序 型
S F
P T
(4)后 判 定 循 环 (D O -U N T IL )
F
T
P
A
B
(2)选 择 型
F P T S
(3)先 判 定 型 循 环 (W H IL E -D O )
T
P=1
A1
F
T
P=2
A2
F
T
P=n
An
F
(5)多 情 况 选 择 型 (C A S E 型 )
A B
确定事务中心 和加工路径 事
务 分 析 映射成事务结构
“变换”
确定逻辑输入/输 变 出和变换中心 换 分 析
映射成变换结构
用启发式规则 精化软件结构
导出接口描述 和全程数据结构
未通过 复查
通过 详细设计
详细设计的过程中应遵循一下原则。 1.保证模块的逻辑描述要清晰易读、正确可靠。 2.采用结构化程序设计（Structured Programming） 方法，改善控制结构，降低程序的复杂程度，从 而提高程序的可读性、可测试性、可维护性。 3.选择恰当描述工具来描述各模块算法。
题域子系统、人机交互子系统、任务管理子系统和数据管理子 系统4个子系统组成。
任务也称进程，就是执行一系列活动的一段程序。当系统 中有许多并发任务时，需要依照各个行为的协调关系进行 任务划分，所以任务管理主要是对系统各种任务进行选择 和调整的过程。要标识任务管理子系统中的任务。
1.标识事件驱动任务 2.标识时钟驱动任务 3.标识优先任务 4.标识关键任务 5.标识协调任务
设计数据管理子系统设计数据管理子系统11数据存储格式的设计数据存储格式的设计22数据存放服务的设计数据存放服务的设计服务的算法设计与一般的软件算法的设计并无不同只是服务的算法设计与一般的软件算法的设计并无不同只是在设计过程中可能需要添加一些内部类和内部操作增加在设计过程中可能需要添加一些内部类和内部操作增加的新类主要用来存放在算法执行过程中所得出的某些中间的新类主要用来存放在算法执行过程中所得出的某些中间结果
第八章软件设计基础——软件设计原理
第八章软件设计基础——软件设计原理软件设计是软件开发过程中的重要环节，是将需求转化为具体实现的关键步骤。
软件设计原理是软件设计的基础，它包括如下几个方面。
首先，软件设计原理要求软件设计应该具备高内聚低耦合的特性。
高内聚是指模块内部的功能紧密相关，一个模块只负责一个特定的功能；低耦合是指模块之间的相互依赖程度低，一个模块的改变不会影响其他模块的正常运行。
高内聚低耦合的设计可以提高软件的可维护性和重用性，降低系统的复杂度。
在软件设计中，应该尽可能将功能划分为模块，并使用合适的接口进行模块之间的通信。
其次，软件设计原理要求软件设计应该遵循开闭原则。
开闭原则是指软件实体（模块、类、方法等）应该对扩展开放，对修改关闭。
这意味着在软件设计时，应该考虑到未来需求的变化，尽量使用可扩展、可重用的设计方案。
如果软件设计违反了开闭原则，那么每次需求变化都会导致大规模的修改，增加了软件的维护成本和风险。
此外，软件设计原理还注重模块化设计。
模块化设计是将功能分解为相互独立的模块，并通过模块之间的接口进行通信。
模块化设计可以提高软件的可维护性、可测试性和可重用性。
在设计中，应该将复杂的问题分解为简单的子问题，每个子问题由一个或多个模块来实现，从而降低了开发的难度。
最后，软件设计原理强调设计规范和设计模式的运用。
设计规范是指对软件设计进行规范化的要求，通过统一的设计规范可以提高软件的可读性和可维护性。
设计模式是在软件设计过程中，针对常见问题提出的一套解决方案，可以提供可复用的设计思想和模式。
设计规范和设计模式的运用可以使软件设计更加规范和灵活。
在软件设计中，了解和运用这些基本原理是非常重要的。
它们可以帮助设计人员更加合理地进行软件设计，提高软件的质量和效果。
同时，软件设计原理也是软件设计基础的核心内容，掌握它们可以为进一步学习和应用设计方法打下坚实的基础。
因此，软件设计原理是软件设计基础的重要组成部分。
软件工程课件 第六章 软件设计
软件工程 Software Engineering
第六章 软件设计
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软件设计概述
软件概要设计的步骤
软件详细设计的步骤
软件设计原则
软件设计基础
软件体系结构简介
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2
§6.1 软件设计概述
1. 软件设计的目标
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24
§6.3 软件详细设计的步骤
小结：软件设计的整体流程
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25
软件设计概述
软件概要设计的步骤
软件详细设计的步骤
软件设计原则
软件设计基础
软件体系结构简介
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图。 ➢ 设计应当根据将要实现的对象和数据模式导出合适的数据结构。 ➢ 设计应当建立具有独立功能特征的构件。 ➢ 设计应当建立能够降低模块与外部环境之间复杂连接的接口。 ➢ 设计模型应当通过使用软件需求信息所驱动的可重复的方法导出
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29
§6.4 软件设计原则
的时间就是响应时间。
吞吐量：单位时间内能够处理的数据量叫做吞吐 量。这是表示系统能力的指标。
精度：在进行科学计算或工程计算时，运算精确 度的要求。
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16
§6.2 软件概要设计的步骤
4. 数据结构设计
确定软件涉及的文件系统的结构以及数据库的 模式、子模式，进行数据完整性和安全性的设 计。包括：
第六章 软件设计
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软件设计概述
软件概要设计的步骤
软件详细设计的步骤
软件设计原则
软件设计基础
软件体系结构简介
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2
§6.1 软件设计概述
1. 软件设计的目标
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§6.3 软件详细设计的步骤
小结：软件设计的整体流程
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软件设计概述
软件概要设计的步骤
软件详细设计的步骤
软件设计原则
软件设计基础
软件体系结构简介
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图。 ➢ 设计应当根据将要实现的对象和数据模式导出合适的数据结构。 ➢ 设计应当建立具有独立功能特征的构件。 ➢ 设计应当建立能够降低模块与外部环境之间复杂连接的接口。 ➢ 设计模型应当通过使用软件需求信息所驱动的可重复的方法导出
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§6.4 软件设计原则
的时间就是响应时间。
吞吐量：单位时间内能够处理的数据量叫做吞吐 量。这是表示系统能力的指标。
精度：在进行科学计算或工程计算时，运算精确 度的要求。
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§6.2 软件概要设计的步骤
4. 数据结构设计
确定软件涉及的文件系统的结构以及数据库的 模式、子模式，进行数据完整性和安全性的设 计。包括：
软件工程PPT课件第4章 软件设计
控制结构(程序结构)
深 度
(模块的 层数)
(一个模块
扇出 直接调用
的模块数)
扇入(块调的用模一块个个给数定)模
宽度
(同一层最大模块数)
例子：扇出
计算 实发工资
煎饼形结构 不可取！
取得 工资数据
计时制 工资额
薪金制 工资额
编外人员 税收 工 资 扣款
编外人员 常规 税 收 扣款
编外人员 扣款
例子：扇出
控制规约
分析模型
过程设计
接口设计 体系结构设计
数据设计
设计模型
将分析模型转换为软件设计
上图中通过数据、功能和行为模型展示的软件 需求被传送给设计阶段，选择其中的设计方 法，设计阶段产生出： 数据设计：将分析时创建的信息域模型变 换成实现软件所需的数据结构。 体系结构设计：定义程序的主要结构元素之 间的关系。 接口设计：描述了软件内部、软件和协作系 统之间的以及软件同人之间如何通信。 过程设计：将程序体系结构元素变换为对软 件构件的过程描述。
模块1
模块2
数据耦合
特征耦合（参数表 传递数据结构）
模块3
模块4
接口复杂性与耦合类型的关系：
直接引用 接口方式 过程调用语句
内容耦合 基本耦合
数据项作参数
接
口 复 接口数据
数据结构，变 量名作参数
杂 的复杂性 性
开关量，起 控制变量作用
I/O
数据耦合 标记耦合 控制耦合 外部耦合
全程变量公用数据区
将标记耦合修改为数据耦合举例
计算水电费
本月 用水量
本月
水费
用电量
电费
计算水费
计算电费
(4) 控制耦合
软件工程课本讲解软件设计理论
使用流程图做为工具设计程序时，把流程图中的 某一部分划出组成模块，就得到顺序内聚模块。 例如，把流程图中的循环部分、判定部分、计 算部分组成一个模块，这一个模块内各元素就 是顺序内聚模块。
33
顺序内聚模块
读入 成绩单
审查 成绩单
统计 成绩
打印 成绩
读入并审查 成绩单
统计并打印 成绩单
通信内聚（信息内聚）
合
标记耦合
性 (中耦合) 控制耦合) 内容耦合
强
模 块 独 立 性
弱
13
紧密耦合－有 很多依赖关系
松散耦合－有 少量依赖关系
无耦合－没有依赖关系
14
非直接耦合(Nondirect Coupling)
两个模块之间没有直接关系，它们之 间的联系完全是通过主模块的控制和 调用来实现的。 非直接耦合的 模块独立性最 强。
6
模块化
软件系统的模块化是指整个软件被 划分成若干单独命名和可编址的部 分，称之为模块。这些模块可以被 组装起来以满足整个问题的需求。 把问题／子问题的分解与软件开发 中的系统／子系统或系统／模块对 应起来，就能够把一个大而复杂的 软件系统划分成易于理解的比较单 纯的模块结构。
7
模块的独立性
模块（Module）
即直接访问全局简单变量
A
PUBLIC T
B
24
公共耦合（Common Coupling）
若一组模块都访问同一个公共数据环境 ，则它们之间的耦合就称为公共耦合。 公共的数据环境可以是全局数据结构、 共享的通信区、内存的公共覆盖区等。
全局数据结构
模块A、B、C间存在错综复杂的联系
ＡB C
A
B
公共数据区
就是标记耦合。这个记录是某一数据 结构的子结构，而不是简单变量。
33
顺序内聚模块
读入 成绩单
审查 成绩单
统计 成绩
打印 成绩
读入并审查 成绩单
统计并打印 成绩单
通信内聚（信息内聚）
合
标记耦合
性 (中耦合) 控制耦合) 内容耦合
强
模 块 独 立 性
弱
13
紧密耦合－有 很多依赖关系
松散耦合－有 少量依赖关系
无耦合－没有依赖关系
14
非直接耦合(Nondirect Coupling)
两个模块之间没有直接关系，它们之 间的联系完全是通过主模块的控制和 调用来实现的。 非直接耦合的 模块独立性最 强。
6
模块化
软件系统的模块化是指整个软件被 划分成若干单独命名和可编址的部 分，称之为模块。这些模块可以被 组装起来以满足整个问题的需求。 把问题／子问题的分解与软件开发 中的系统／子系统或系统／模块对 应起来，就能够把一个大而复杂的 软件系统划分成易于理解的比较单 纯的模块结构。
7
模块的独立性
模块（Module）
即直接访问全局简单变量
A
PUBLIC T
B
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公共耦合（Common Coupling）
若一组模块都访问同一个公共数据环境 ，则它们之间的耦合就称为公共耦合。 公共的数据环境可以是全局数据结构、 共享的通信区、内存的公共覆盖区等。
全局数据结构
模块A、B、C间存在错综复杂的联系
ＡB C
A
B
公共数据区
就是标记耦合。这个记录是某一数据 结构的子结构，而不是简单变量。
软件工程课本讲解第3章 软件设计(详细设计)
第3章 软件设计 章
3.6 软件详细设计表示法
关于描述工具的有关说明： 关于描述工具的有关说明： 1.为了给出软件结构图中每一个模块的算法和块内数据结构 为了给出软件结构图中每一个模块的算法和块内数据结构 的清晰描述,需要采用适当的表达工具。 的清晰描述 需要采用适当的表达工具。 需要采用适当的表达工具 2.详细设计的表达工具有三类：图形、表格和语言。 详细设计的表达工具有三类：图形、表格和语言。 详细设计的表达工具有三类 3.无论哪类描述工具不仅要具有描述设计过程，如控制流程、 无论哪类描述工具不仅要具有描述设计过程，如控制流程、 无论哪类描述工具不仅要具有描述设计过程 处理功能、数据组织及其它方面的细节的能力 而且在编码 处理功能、数据组织及其它方面的细节的能力,而且在编码 阶段能够直接将它翻译为用程序设计语言书写的源程序。 阶段能够直接将它翻译为用程序设计语言书写的源程序。 4.详细设计的描述工具除了以前介绍过判定树和判定表外， 详细设计的描述工具除了以前介绍过判定树和判定表外， 详细设计的描述工具除了以前介绍过判定树和判定表外 还有程序流程图、 图及PDL等几种常用的工具 等几种常用的工具. 还有程序流程图、N-S图、PAD图及 图 图及 等几种常用的工具
第3章 软件设计 章 1．采用自顶向下、逐步求精的程序设计方法 采用自顶向下、 在需求分析、 概要设计中， 都采用了自顶向下、 在需求分析 、 概要设计中 ， 都采用了自顶向下 、 逐层细化的方法。使用“抽象”这个手段， 逐层细化的方法 。 使用 “ 抽象 ” 这个手段 ， 上层对问 题抽象、对模块抽象和对数据抽象， 题抽象 、 对模块抽象和对数据抽象 ， 下层则进一步分 进入另一个抽象层次。在详细设计中， 解 ， 进入另一个抽象层次 。 在详细设计中 ， 虽然处于 具体”设计阶段， “ 具体 ” 设计阶段 ， 但在设计某个模块内部处理过程 中，仍可以逐步求精，降低处理细节的复杂度。 仍可以逐步求精，降低处理细节的复杂度。
软件工程第4章 软件设计
软件工程第4章软件设计在软件工程的领域中，软件设计是一个至关重要的阶段。
它就像是为一座即将拔地而起的大楼绘制详细的蓝图，决定了软件的架构、功能模块的划分以及它们之间的交互方式。
这一阶段的工作质量直接影响着软件的质量、可维护性和可扩展性。
软件设计的首要任务是明确软件的需求。
这意味着要对用户的期望和业务需求有清晰的理解。
只有这样，才能确保设计出来的软件能够真正满足用户的需求，解决实际的问题。
在这个过程中，开发团队需要与用户、业务分析师等进行充分的沟通，收集各种信息，梳理出软件需要实现的功能、性能要求、安全标准以及用户界面的特点等。
接下来，就是架构设计。
这是软件设计的核心部分，它决定了软件的整体结构和框架。
一个好的架构应该具备高内聚、低耦合的特点。
高内聚意味着一个模块内部的元素紧密相关，共同完成一个特定的功能；低耦合则表示不同模块之间的依赖关系尽量少，这样当一个模块发生变化时，对其他模块的影响最小。
比如，在一个电子商务网站中，用户管理模块、商品管理模块和订单管理模块就应该是低耦合的，它们各自负责自己的业务逻辑，相互之间的干扰较小。
在进行架构设计时，还需要考虑软件的可扩展性。
随着业务的发展和用户需求的变化，软件需要能够方便地进行功能的增加和修改。
这就要求在设计时预留一定的扩展接口和灵活性。
比如，采用微服务架构，将一个大型的应用拆分成多个小型的服务，每个服务可以独立开发、部署和扩展，这样就大大提高了软件的适应性。
模块设计也是软件设计中不可或缺的一部分。
在确定了软件的架构之后，需要将其划分为一个个功能明确的模块。
每个模块都应该有清晰的职责和边界，模块之间通过定义良好的接口进行通信。
比如，在一个在线学习平台中，课程管理模块负责课程的创建、更新和删除，而学习记录模块则负责记录学生的学习进度和成绩，它们通过特定的接口进行数据的交互。
在软件设计中，数据结构和算法的选择也非常关键。
合适的数据结构可以提高数据的存储和访问效率，而优秀的算法则可以提高软件的运行性能。
软件工程--软件详细设计 ppt课件
3
PPT课件
2．物理设计 对数据库进行物理设计，即确定数据库的 物理结构。物理结构主要指数据库的存储记录 格式、存储记录安排和存储方法，这些都依赖 于具体所使用的数据库系统。
4
PPT课件
3．算法设计 在总体设计的结构完成后，结构各个环节 的实现是多解的。着就需要用系统设计与分析 的技术来描述。可以用某种图形、表格、语言 等工具将每个模块处理过程的详细算法描述出 来。
24
PPT课件
3、汇点 如果一个结点有两个和一个出口线，而且它不执 行任何运算，那么称为汇点, 图6--5( a)所示。由多 个入口线汇集到一点的情形可以用多个汇点的联结表 示。
25
图6--5 流程图中汇点表示
PPT课件
6.3.2三种基本控制结构 流程图在描述程序控制结构时的优点是直 观清晰、易于使用。 图6--6为流程图的三种基本控制结构。
20
PPT课件
上述三种描述加工逻辑的工具各有优缺点，对 于顺序执行和循环执行的动作，用结构化语言 描述；对于存在多个条件复杂组合的判断问题， 用判定表和判定树。
21
PPT课件
6.3结构化程序设计
6.3.1 结点
–
在软件工程中，用流程图程序描述客观存在的事物 特性。体现为描述程序控制结构和和指令执行情况， 这种对程序结构的控制的流程图程序是一个有向图。 图的基本元素是函数结点、谓词结点和汇点三种结 点。
[定理4] ：若允许增加辅助变量、或增加额外计算、 或改变程序的执行顺序，问题解的任何算法都可以 表示为结构化构造。 图6—14（a）所示的结构化流程图中有10个元 素。是一个非结构化流程图程序。因为，它的两个 选择结构出现重合，造成了程序段D有两个入口， 一个出口，破坏了单入口单出口这项结构化原则。
软件工程实用教程4-软件设计(1)
耦合
高内聚低耦合的模块具有较强的模块独立性。
内聚
偶然内聚
设计者随意决定将无关系的几个功能组合在一个模块中， 该模块的内聚程度就是偶然内聚。 例子
为了节省空间，将多个模块中重复出现的语句提取出来，组成一 个新的模块
修改库 存记录
库存记录
打印出 入库日 志
（a）偶然内聚
逻辑内聚
（b）逻辑内聚
时间内聚
在某一时间同时执行的任务放在同一模块中。如： 初始化模块，集中了初始化功能的模块。
登录 初始 化 购物 车初 始化
（c）时间内聚
过程内聚
模块中各个功能相关，按特定次序执行。这种情况 往往发生在流程图中相邻的处理功能。
读入
编辑
（d）过程内聚
通信内聚
模块中各个功能需要用到同样的数据，而将其放于一个 模块中。如：模块中的各功能都需要利用某个符号表 （或文件）进行操作。
软件设计的过程
软件设计是一个把软件需求变换成软件表示 的过程。最初这种表示只是描绘出软件的总的框 架，然后进一步细化，在此框架中填入细节，把 它加工成在程序细节上非常接近于源程序的软件 表示。
从工程管理的角度来看的设计过程
概要设计
将软件需求转化为数据结构和软件的系统结构。 通过对结构表示进行细化，得到软件的详细的数据结构和 算法。
软件工程
第四章 软件设计（1）
任务1
构建软件体系结构
软件设计概述 体系结构风格 结构化设计方法
2
任务1 构建软件体系结构
在第三章中我们针对图书管理系统进行了功能模
型的构建，理清了图书管理系统的业务规则和功 能性需求，那么，我们是否已经准备好将功能转 换成对应的代码了呢？我们知道，一个完整的应 用程序，如果采用结构化语言进行编写，其主要 的组成构件是函数，现在的问题是我们是否可以 借助于得到的功能模型为合理设定函数模块提供 帮助。
《软件工程实用教程》第1章软件工程引论
等；
项目队伍：如技术人员、管理人员、协作
人员等。
第1章 软件工程引论
(3)软件产品控制 软件质量管理：例如，对软件开发中形成 的各类文档进行阶段性质量审查，以保证 软件开发的规程与标准能够被严格执行； 对已经产生的软件产品及其相关文档进行 软件评估，以保证开发出来的软件产品与 软件的需求规格定义能够保持一致。 软件配置管理：例如，指定有关软件产品 的各项标准，跟踪并记录软件产生过程中 发生的变更，标识与存档正在开发的软件 的各种不同版本等。
一个概念。它是与计算机系统操作有关 的程序、规程、规则及其文档和数据的
统称。
第1章 软件工程引论
2．软件的特点 ：
(1)软件固有的特性 复杂性 抽象性 依赖性
(2)软件生产特性 软件开发特性 软件产品形式的特性 软件维护特性 软件使用特性
第1章 软件工程引论
1.1.2 软件危机 1．软件危机的突出表现 (1)软件生产率低 (2)软件产品常常与用户的要求不一致 (3)软件规模的增长，带来了复杂度的增加 (4)不可维护性突出 (5)对软件开发成本和进度的估计很不准确 (6)软件文档不完整、不一致
第1章 软件工程引论
2．软件工程的目标 软件开发成本较低； 软件功能能够满足用户的需求； 软件性能较好； 软件可靠性高； 软件易于使用、维护和移植； 能按时完成开发任务，并及时交付使
用。
第1章 软件工程引论
3．软件工程的研究内容与对象
第1章 软件工程引论
4．软件工程技术 (1)软件工程方法 结构化方法 面向数据结构方法 原型化方法 面向对象的方法 形式化方法等
成份；ห้องสมุดไป่ตู้
对项目风险做出估计，并对降低风险给出计划 制定工作步骤，安排工作进程和人员配备； 制定项目监督措施。
软件工程概论 第5讲：软件设计
图 9 机 房
第5讲 软件设计
2. 物理设备设计
●物理设备设计是根据软件的设计要求，确定系 统物理设备方案。 ●设计的物理设备方案应能满足软件系统功能需 要。
●满足系统的效率、可靠性、安全性和适应性等
性能要求。 ● 具有较高的性价比。
第5讲 软件设计
5.2.3 软件平台设计
1. 操作系统 大型操作系统：UNIX、Windows NT、OS/2、 Macintosh等； 微机操作系统：Windows 95、Windows 98、
对象基本操作设计、关系设计、优化类和建立业务对象 模型等工作。
第5讲 软件设计
3 提取业务对象
业务对象来源于业务领域中的业务实体； 用类的简化形式把提取的业务对象描述出来。
书店业务中提取的部分业务对象
第5讲 软件设计
4 对象属性设计
属性用来表示对象的静态特性，对提取的对象应该设 计其属性。
第5讲 软件设计
第5讲 软件设计
2．文件服务器模式
文件服务器模式是由PC机或工作站通过网络与文 件服务器相连接所形成的一种计算模式。
图13 文件服务器模式
第5讲 软件设计
优点:
◆ 利用PC机和网络技术; ◆ 实现了非集中处理。 不足: ◆ 处理的效率完全由客户机决定；
◆ 文件服务器成为整个系统的瓶颈；
◆ 网络的传输开销过大； ◆ 数据的完整性和安全性难以保证。
第5讲 软件设计
图19 书店书务系统软件结构
第5讲 软件设计
案例分析
书务系统支撑结构
书务系统 应用层
Java.awt
Java.swing
Java.rmi
中间件层
Java虚拟机
《软件工程》 第五章软件概要设计PPT课件
明确要求。
☻评审：
对是否完整地实现了需求中规定的功能、性能 等要求，设计方案的可行性、关键的处理及内外 部接口定义正确性、有效性以及各部分之间的一 致性等，进行评审。
6
▪ 数据设计将实体关系图中描述的对象和关系， 以及数据字典中描述的详细数据内容转化为数 据结构的定义。
▪ 体系结构设计定义软件系统各主要成份之间的 关系。
② 设计应当模块化。
12
③ 设计应当包含数据、体系结构、接口和构件（模块） 的清晰的视图。
④ 设计应当根据将要实现的对象和数据模式导出合适的 数据结构。
⑤ 设计应当建立具有独立功能特征的构件。 ⑥ 设计应当建立能够降低模块与外部环境之间复杂连接
的接口。 ⑦ 设计模型应当通过使用软件需求信息所驱动的可重复
17
c) 模块可理解性 一个模块可不参考其他模块而被 理解；
d) 模块连续性 对软件需求的一些微小变更只导致 对某个模块的修改而整个系统不用大动;
e) 模块保护 将模块内出现异常情况的影响范围限 制在模块内部；
5) 设计应遵循信息隐蔽的原则。 ✓ Patnas主张在开发时，将每个程序的成分隐藏在模 块内，定义每一个模块时尽可能少地显露其内部的 处理。
▪ 从技术观点来看，软件设计包括数据设计、体 系结构设计、接口设计、过程设计。
4
总体设计的基本任务
☻软件系统设计
把DFD中的处理分组，从各种可能的分组情况中选择一个 作为最佳方案，该过程即为系统设计。
☻软件结构设计
1. 从系统设计方案所对应的DFD导出系统模块结构，并将 功能需求分配给各模块。
2.确定每个模块的功能及模块间的调用关系。
维护 测试 编码 设计
有软件设计
维护 测试 编码
☻评审：
对是否完整地实现了需求中规定的功能、性能 等要求，设计方案的可行性、关键的处理及内外 部接口定义正确性、有效性以及各部分之间的一 致性等，进行评审。
6
▪ 数据设计将实体关系图中描述的对象和关系， 以及数据字典中描述的详细数据内容转化为数 据结构的定义。
▪ 体系结构设计定义软件系统各主要成份之间的 关系。
② 设计应当模块化。
12
③ 设计应当包含数据、体系结构、接口和构件（模块） 的清晰的视图。
④ 设计应当根据将要实现的对象和数据模式导出合适的 数据结构。
⑤ 设计应当建立具有独立功能特征的构件。 ⑥ 设计应当建立能够降低模块与外部环境之间复杂连接
的接口。 ⑦ 设计模型应当通过使用软件需求信息所驱动的可重复
17
c) 模块可理解性 一个模块可不参考其他模块而被 理解；
d) 模块连续性 对软件需求的一些微小变更只导致 对某个模块的修改而整个系统不用大动;
e) 模块保护 将模块内出现异常情况的影响范围限 制在模块内部；
5) 设计应遵循信息隐蔽的原则。 ✓ Patnas主张在开发时，将每个程序的成分隐藏在模 块内，定义每一个模块时尽可能少地显露其内部的 处理。
▪ 从技术观点来看，软件设计包括数据设计、体 系结构设计、接口设计、过程设计。
4
总体设计的基本任务
☻软件系统设计
把DFD中的处理分组，从各种可能的分组情况中选择一个 作为最佳方案，该过程即为系统设计。
☻软件结构设计
1. 从系统设计方案所对应的DFD导出系统模块结构，并将 功能需求分配给各模块。
2.确定每个模块的功能及模块间的调用关系。
维护 测试 编码 设计
有软件设计
维护 测试 编码
软件工程基础知识解析
软件项目实施是指按照计划进行软件开发和 测试，确保项目交付按时、按质完成。项目 交付后，需要进行验收和总结，以检验项目 达成的效果和经验教训。
软件项目实施与交付
项目实施的流程和关 键节点
项目验收和总结的方 法
如何保证项目交付的 质量和进度
包括需求分析、设 计开发、测试和部
署等阶段
评估项目交付是否 符合要求，总结经
代码优化和资源管 理
压力测试和负载测 试
软件安全与保护
软件安全风险的特 点和分类
数据泄露 恶意软件 拒绝服务攻击
如何进行软件安全 评估
漏洞扫描 安全审计 安全策略制定
设计安全性能优化的 软件
使用加密技术 权限管理 安全认证
软件更新与升级
软件更新的策略包括定期发布补丁和新功能；进行 软件版本管理可避免混乱和兼容性问题；软件升级 可能对业务造成影响，需要谨慎规划和测试。
软件设计原则
SOLID原则的介绍
单一职责原则 (SRP)
设计模式作用
依赖倒置原则 (DIP)
SOLID原则的应用
开闭原则(OCP)
高内聚设计
接口隔离原则(ISP)
软件设计方法
结构化设计特点
层次化、逐步细化
面向对象设计特点
封装、继承、多态
常见设计问题
耦合度过高、功能聚合度不足
软件设计工具
常用工具介绍
Visio Axure MindManager
UML应用
用例图 类图 时序图
选择设计工具
工具效果评估
根据需求和团队实际情况选择 合适工具
考虑学习成本和使用便捷性
查看工具评价 尝试使用部分功能进行测试
软件设计重要性
软件设计直接影响软件系统的质量和性能， 良好的软件设计能够提高软件的可维护性和 可拓展性，减少后期维护成本，确保软件系 统长期稳定运行。软件工程师应该注重软件 设计阶段的工作，遵循设计原则，灵活运用 设计方法和工具，不断提升设计能力。
软件项目实施与交付
项目实施的流程和关 键节点
项目验收和总结的方 法
如何保证项目交付的 质量和进度
包括需求分析、设 计开发、测试和部
署等阶段
评估项目交付是否 符合要求，总结经
代码优化和资源管 理
压力测试和负载测 试
软件安全与保护
软件安全风险的特 点和分类
数据泄露 恶意软件 拒绝服务攻击
如何进行软件安全 评估
漏洞扫描 安全审计 安全策略制定
设计安全性能优化的 软件
使用加密技术 权限管理 安全认证
软件更新与升级
软件更新的策略包括定期发布补丁和新功能；进行 软件版本管理可避免混乱和兼容性问题；软件升级 可能对业务造成影响，需要谨慎规划和测试。
软件设计原则
SOLID原则的介绍
单一职责原则 (SRP)
设计模式作用
依赖倒置原则 (DIP)
SOLID原则的应用
开闭原则(OCP)
高内聚设计
接口隔离原则(ISP)
软件设计方法
结构化设计特点
层次化、逐步细化
面向对象设计特点
封装、继承、多态
常见设计问题
耦合度过高、功能聚合度不足
软件设计工具
常用工具介绍
Visio Axure MindManager
UML应用
用例图 类图 时序图
选择设计工具
工具效果评估
根据需求和团队实际情况选择 合适工具
考虑学习成本和使用便捷性
查看工具评价 尝试使用部分功能进行测试
软件设计重要性
软件设计直接影响软件系统的质量和性能， 良好的软件设计能够提高软件的可维护性和 可拓展性，减少后期维护成本，确保软件系 统长期稳定运行。软件工程师应该注重软件 设计阶段的工作，遵循设计原则，灵活运用 设计方法和工具，不断提升设计能力。
软件工程中的软件设计
软件工程中的软件设计软件工程是一门从计算机科学中发展而来的学科。
软件工程是指对软件进行设计、开发、测试、维护和管理的过程。
软件工程中的软件设计是软件工程的一个核心活动，是软件开发的重要组成部分。
在软件设计中，我们需要进行模块化设计、面向对象设计、数据结构设计、算法设计等等。
软件设计的主要目标是产生一个高质量的软件系统，这个系统能够在其生命周期的所有阶段中保持一致性和可维护性。
因此，软件设计是整个软件工程过程中最重要的一个环节。
软件设计也涉及到软件开发过程中的所有方面，包括需求分析、架构设计、接口设计、程序设计等。
下面我们来具体了解一下软件设计中的一些主要内容。
1. 软件需求分析软件需求分析是软件设计的第一步，也是软件开发的关键步骤。
在这个步骤中，我们需要了解客户的需求，理解客户的问题，以及如何解决这些问题。
一般而言，我们需要和客户进行面对面的沟通，了解他们的需求，同时也需要对需求进行分析和验证。
在这个步骤中，我们需要生成各种不同类型的文档，如需求规格说明文档、用例文档、功能性和非功能性需求规格文档等，这些文档需要清晰地描述软件的需求和用途。
2. 软件架构设计软件架构设计是软件设计的第二步，也是软件开发的关键步骤之一。
在这个步骤中，我们需要设计软件的整体架构，包括组织结构、模块化、接口设计、非功能性需求等方面。
软件设计的目标是设计出一个能够满足用户需求，并能够扩展和修改的软件系统。
因此，软件架构设计需要考虑系统的可伸缩性、可扩展性和可维护性等方面。
3. 软件模块化设计软件模块化设计是软件设计的第三步，也是软件开发的重要部分之一。
在这个步骤中，我们需要将软件系统分成多个独立的模块，每个模块解决一个特定的问题。
通过模块化设计，我们可以降低软件的复杂度，并提高软件的可维护性。
同时，软件模块化设计还可以促进软件的复用，通过模块化的方法，我们可以在不同的软件系统中重复使用已有的模块，降低开发成本。
4. 软件数据结构和算法设计软件数据结构和算法设计是软件设计的第四步，也是软件开发的核心部分。
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去除模块间控制耦合的方法：
(1)将被调用模块内的判定上移到调 用模块中进行
(2)被调用模块分解成若干单一功 能模块
改控制耦合为数据耦合举例
A
平均成绩
B1
计算平均分
最高成绩
B2
计算最高分
（本书将其合并到公共耦合）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，而且不是通 过参数表传递该全局变量的信息，则 称之为外部耦合。
3
④ 两个辅助符号:在模块A的箭头尾部
标以一个菱形符号，表示模块A有条件 地调用另一个模块B。当一个在调用箭 头尾部标以一个弧形符号，表示模块A 反复调用模块C和模块D。
4
⑤程序的系统结构图(主从关系)
5
画结构图应注意:
•同一名字的模块在结构图中仅出现 •调用关系只能从上到下 •不严格表示模块的调用次序,习惯从左 到右,有时为减少交叉,适当调整同一层 模块左右位置
即直接访问全局简单变量
A
PUBLIC T
B
24
公共耦合（Common Coupling）
若一组模块都访问同一个公共数据环境 ，则它们之间的耦合就称为公共耦合。 公共的数据环境可以是全局数据结构、 共享的通信区、内存的公共覆盖区等。
全局数据结构
模块A、B、C间存在错综复杂的联系
ＡB C
A
B
公共数据区
合
标记耦合
性 (中耦合) 控制耦合 (较强耦合) 公共耦合
高 (强耦合) 内容耦合
强
模 块 独 立 性
弱
13
紧密耦合－有 很多依赖关系
松散耦合－有 少量依赖关系
无耦合－没有依赖关系
14
非直接耦合(Nondirect Coupling)
两个模块之间没有直接关系，它们之 间的联系完全是通过主模块的控制和 调用来实现的。 非直接耦合的 模块独立性最 强。
6
模块化
软件系统的模块化是指整个软件被 划分成若干单独命名和可编址的部 分，称之为模块。这些模块可以被 组装起来以满足整个问题的需求。 把问题／子问题的分解与软件开发 中的系统／子系统或系统／模块对 应起来，就能够把一个大而复杂的 软件系统划分成易于理解的比较单 纯的模块结构。
7
模块的独立性
模块（Module）
“模块”，又称“组件”。一般指 用一个名字可调用的一段程序。它 一般具有如下三个基本属性:
功能：描述该模块实现什么功能 逻辑：描述模块内部怎么做 状态：该模块使用时的环境和条 件，即模块的调用与被调用关系
8
在描述一个模块时，还必须按模块 的外部特性与内部特性分别描述
模块的外部特性
模块的模块名、参数表、其中的 输入参数和输出参数，以及给程序 以至整个系统造成的影响
内容耦合 (Content Coupling) 如果发生下列情形，两个模块之间就发生了内容耦合
(1) 一个模块直接访问另一个模块的内部数据;
(2) 一个模块不通过正常入口转到另一模块内部; (3) 两个模块有一部分程序代码重迭(只可能出现在 汇编语言中); (4) 一个模块有多个入口。
最不好的耦合形式 !!!
结构图的主要内容 ① 模块：模块用矩形框表示，并用模 块的名字标记它。
1
② 模块的调用关系和接口：模块之间 用单向箭头联结，箭头从调用模块 指向被调用模块。
2
③ 模块间的信息传递：当一个模块 调用另一个模块时，调用模块把数 据或控制信息传送给被调用模块， 以使被调用模块能够运行。而被调 用模块在执行过程中又把它产生的 数据或控制信息回送给调用模块
10
耦合是模块之间的互相连接的紧 密程度的度量。 内聚是模块功能强度(一个模块内 部各个元素彼此结合的紧密程度) 的度量。 模块独立性比较强的模块应是高 内聚低耦合的模块。
11
模块间的耦合
模块间的耦合程度强烈影响系统的可理 解性、可测试性、可靠性和可维护性。
12
模块间耦合的类型
低
无直接耦合
耦 (低耦合) 数据耦合
模块的内部特性
完成其功能的程序代码和仅供该 模块内部使用的数据
外部特性是概要设计的任务，内部特性是详细设计的任务
9
模块独立性
模块独立性, 是指软件系统中每个 模块只涉及软件要求的具体的子功 能, 而和软件系统中其它的模块的接 口是简单的 例如, 若一个模块只具有单一的功 能且与其它模块没有太多的联系, 则 称此模块具有模块独立性 一般采用两个准则度量模块独立性。 即模块间耦合性和模块的内聚性
就是标记耦合。这个记录是某一数据 结构的子结构，而不是简单变量。
即 传递的这个数据结构的地址：如两个模块通过传递数据结构 (不是简单数据，而是记录、数组等)加以联系，或都与一个数 据结构有关系, 则称这两个模块间存在标记偶合。
WRITE （记录地址）
A
记录名
B
READ（记录地址）
数组名 A
B
17
标记耦合举例
如果一个模 块通过传送开 关、标志、名 字等控制信息， 明显地控制选 择另一模块的 功能，就是控 制耦合。
20
控制耦合举例
A
平均/最高 (控制信号)
成绩
B
计算平均分 或最高分
B 读入信息
平均/最高? 计算平均分 计算最高分
输出结果
控制耦合增加了理解和编程的复 杂性，调用模块必须知道被调模 块的内部逻辑，增加了相互依赖
计算水电费
住户情况 水费
电费
住户情况
计算水费
计算电费
“住户情况”是一个数据结构,图中模块都
与此数据结构有关. “计算水费”和“计算电费”本无关,由于 引用了此数据结构产生依赖关系,它们之间 也是标记偶合.
将标记耦合修改为数据耦合举例
计算水电费
本月 用水量
本月
水费
用电量
电费
计算水费
计算电费
控制耦合 (Control Coupling)
15
数据耦合 (Data Coupling)
一个模块访问另一个模块时，彼此 之间是通过简单数据参数 (不是控 制参数、公共数据结构或外部变量) 来交换输入、输出信息的。
A
总
成
绩
值
开发票
单价 数量
金额
统计总成绩
计算水费
16
标记耦合 (Stamp Coupling) 一组模块通过参数表传递记录信息，
25
公共耦合的复杂程度随耦合模块的个 数增加而显著增加。若只是两模块间 有公共数据环境，则公共耦合有两种 情况。松散公共耦合和紧密公共耦合。
26
公共耦合存在的问题：
(1)软件可理解性降低 (2)诊断错误困难 (3)软件可维护性差， (4)软件可靠性差
(公共数据区无保护措施)
慎用公共数据区和全程变量!!!
(1)将被调用模块内的判定上移到调 用模块中进行
(2)被调用模块分解成若干单一功 能模块
改控制耦合为数据耦合举例
A
平均成绩
B1
计算平均分
最高成绩
B2
计算最高分
（本书将其合并到公共耦合）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，而且不是通 过参数表传递该全局变量的信息，则 称之为外部耦合。
3
④ 两个辅助符号:在模块A的箭头尾部
标以一个菱形符号，表示模块A有条件 地调用另一个模块B。当一个在调用箭 头尾部标以一个弧形符号，表示模块A 反复调用模块C和模块D。
4
⑤程序的系统结构图(主从关系)
5
画结构图应注意:
•同一名字的模块在结构图中仅出现 •调用关系只能从上到下 •不严格表示模块的调用次序,习惯从左 到右,有时为减少交叉,适当调整同一层 模块左右位置
即直接访问全局简单变量
A
PUBLIC T
B
24
公共耦合（Common Coupling）
若一组模块都访问同一个公共数据环境 ，则它们之间的耦合就称为公共耦合。 公共的数据环境可以是全局数据结构、 共享的通信区、内存的公共覆盖区等。
全局数据结构
模块A、B、C间存在错综复杂的联系
ＡB C
A
B
公共数据区
合
标记耦合
性 (中耦合) 控制耦合 (较强耦合) 公共耦合
高 (强耦合) 内容耦合
强
模 块 独 立 性
弱
13
紧密耦合－有 很多依赖关系
松散耦合－有 少量依赖关系
无耦合－没有依赖关系
14
非直接耦合(Nondirect Coupling)
两个模块之间没有直接关系，它们之 间的联系完全是通过主模块的控制和 调用来实现的。 非直接耦合的 模块独立性最 强。
6
模块化
软件系统的模块化是指整个软件被 划分成若干单独命名和可编址的部 分，称之为模块。这些模块可以被 组装起来以满足整个问题的需求。 把问题／子问题的分解与软件开发 中的系统／子系统或系统／模块对 应起来，就能够把一个大而复杂的 软件系统划分成易于理解的比较单 纯的模块结构。
7
模块的独立性
模块（Module）
“模块”，又称“组件”。一般指 用一个名字可调用的一段程序。它 一般具有如下三个基本属性:
功能：描述该模块实现什么功能 逻辑：描述模块内部怎么做 状态：该模块使用时的环境和条 件，即模块的调用与被调用关系
8
在描述一个模块时，还必须按模块 的外部特性与内部特性分别描述
模块的外部特性
模块的模块名、参数表、其中的 输入参数和输出参数，以及给程序 以至整个系统造成的影响
内容耦合 (Content Coupling) 如果发生下列情形，两个模块之间就发生了内容耦合
(1) 一个模块直接访问另一个模块的内部数据;
(2) 一个模块不通过正常入口转到另一模块内部; (3) 两个模块有一部分程序代码重迭(只可能出现在 汇编语言中); (4) 一个模块有多个入口。
最不好的耦合形式 !!!
结构图的主要内容 ① 模块：模块用矩形框表示，并用模 块的名字标记它。
1
② 模块的调用关系和接口：模块之间 用单向箭头联结，箭头从调用模块 指向被调用模块。
2
③ 模块间的信息传递：当一个模块 调用另一个模块时，调用模块把数 据或控制信息传送给被调用模块， 以使被调用模块能够运行。而被调 用模块在执行过程中又把它产生的 数据或控制信息回送给调用模块
10
耦合是模块之间的互相连接的紧 密程度的度量。 内聚是模块功能强度(一个模块内 部各个元素彼此结合的紧密程度) 的度量。 模块独立性比较强的模块应是高 内聚低耦合的模块。
11
模块间的耦合
模块间的耦合程度强烈影响系统的可理 解性、可测试性、可靠性和可维护性。
12
模块间耦合的类型
低
无直接耦合
耦 (低耦合) 数据耦合
模块的内部特性
完成其功能的程序代码和仅供该 模块内部使用的数据
外部特性是概要设计的任务，内部特性是详细设计的任务
9
模块独立性
模块独立性, 是指软件系统中每个 模块只涉及软件要求的具体的子功 能, 而和软件系统中其它的模块的接 口是简单的 例如, 若一个模块只具有单一的功 能且与其它模块没有太多的联系, 则 称此模块具有模块独立性 一般采用两个准则度量模块独立性。 即模块间耦合性和模块的内聚性
就是标记耦合。这个记录是某一数据 结构的子结构，而不是简单变量。
即 传递的这个数据结构的地址：如两个模块通过传递数据结构 (不是简单数据，而是记录、数组等)加以联系，或都与一个数 据结构有关系, 则称这两个模块间存在标记偶合。
WRITE （记录地址）
A
记录名
B
READ（记录地址）
数组名 A
B
17
标记耦合举例
如果一个模 块通过传送开 关、标志、名 字等控制信息， 明显地控制选 择另一模块的 功能，就是控 制耦合。
20
控制耦合举例
A
平均/最高 (控制信号)
成绩
B
计算平均分 或最高分
B 读入信息
平均/最高? 计算平均分 计算最高分
输出结果
控制耦合增加了理解和编程的复 杂性，调用模块必须知道被调模 块的内部逻辑，增加了相互依赖
计算水电费
住户情况 水费
电费
住户情况
计算水费
计算电费
“住户情况”是一个数据结构,图中模块都
与此数据结构有关. “计算水费”和“计算电费”本无关,由于 引用了此数据结构产生依赖关系,它们之间 也是标记偶合.
将标记耦合修改为数据耦合举例
计算水电费
本月 用水量
本月
水费
用电量
电费
计算水费
计算电费
控制耦合 (Control Coupling)
15
数据耦合 (Data Coupling)
一个模块访问另一个模块时，彼此 之间是通过简单数据参数 (不是控 制参数、公共数据结构或外部变量) 来交换输入、输出信息的。
A
总
成
绩
值
开发票
单价 数量
金额
统计总成绩
计算水费
16
标记耦合 (Stamp Coupling) 一组模块通过参数表传递记录信息，
25
公共耦合的复杂程度随耦合模块的个 数增加而显著增加。若只是两模块间 有公共数据环境，则公共耦合有两种 情况。松散公共耦合和紧密公共耦合。
26
公共耦合存在的问题：
(1)软件可理解性降低 (2)诊断错误困难 (3)软件可维护性差， (4)软件可靠性差
(公共数据区无保护措施)
慎用公共数据区和全程变量!!!