面向数据流的设计方法
第9章面向数据流的设计方法
第9章面向数据流的设计方法面向数据流的设计方法是一种将系统设计为数据流动的方式，其中数据是从一个组件流向另一个组件。
这种设计方法主要用于处理大量的数据和实现高效的数据处理流程。
本文将介绍面向数据流的设计方法的概念和一些常见的应用场景。
面向数据流的设计方法可以简化复杂系统的设计和实现过程。
它将系统划分为多个组件，每个组件负责特定的数据处理任务。
数据从一个组件流向另一个组件，直到最终结果被产生出来。
面向数据流的设计方法有助于实现系统的高效运行。
通过将系统分解为多个组件，可以并行处理数据，加快处理速度。
此外，使用数据流的方式可以减少数据的复制和传输，减少了系统开销。
面向数据流的设计方法适用于处理大量的数据。
在许多场景下，系统需要处理大规模的数据集，如数据挖掘、机器学习和科学计算等领域。
面向数据流的设计方法可以将数据流动化，提高系统的处理效率。
其中，数据流引擎是实现面向数据流的设计方法的关键技术。
数据流引擎负责管理数据流，组织组件之间的数据传输和计算。
它可以自动处理数据的传输和计算，提高系统的可维护性和可扩展性。
面向数据流的设计方法在许多领域都有广泛的应用。
在大数据领域，面向数据流的设计方法常用于实现实时数据分析和处理。
例如，在互联网广告领域，系统需要实时处理大量的用户点击数据和广告数据，以实现实时的广告推荐和定向投放。
面向数据流的设计方法可以提供实时的数据处理能力，满足系统的实时性要求。
此外，在物联网领域，面向数据流的设计方法常用于实现传感器数据的处理和分析。
物联网系统通常涉及大量的传感器节点和实时的数据流传输。
面向数据流的设计方法可以实时处理传感器数据，提供实时的监测和预警功能。
总之，面向数据流的设计方法是一种将系统设计为数据流动的方式，主要用于处理大量的数据和实现高效的数据处理流程。
它可以简化复杂系统的设计和实现过程，提供高效的数据处理能力，适用于许多领域，如大数据、物联网等。
使用面向数据流的设计方法，可以实现高性能的数据处理系统，满足系统的实时性和可扩展性要求。
一种面向数据流的软件设计方法及其工具实现
一种面向数据流的软件设计方法及其工具实现随着数据处理需求的不断增加，数据流式处理的概念被越来越广泛地应用于软件开发中。
数据流式处理通过定义数据流在软件系统中的流动方式和处理逻辑，将复杂的数据处理过程划分为一系列简单的数据流处理单元，可以提高软件的可靠性和可维护性。
本文将介绍一种面向数据流的软件设计方法及其工具实现。
1.数据流式处理概述数据流式处理（Dataflow）是一种新型的软件开发方式，它是基于数据流动的思想，通过将流程分解为若干相对独立的处理单元，并使这些处理单元之间通过数据流进行互联，当数据在处理单元之间流动时，就完成了整个流程的处理，从而实现对数据的高效处理。
数据流式处理是一种松散耦合的计算模型，它不同于早期的控制流程编程模型，如过程化和面向对象编程模型，而是将数据的传递作为主要的关注点。
数据流中的每个处理单元都是一个独立的计算单元，可以并行执行，从而提高程序的并发性和处理速度。
数据流模型中数据的流动是自下而上的，即从数据源到数据目的地，这种流动方式使得数据处理流程更为清晰、可控，同时也提高了系统的扩展性和适应性。
2.面向数据流的软件设计方法面向数据流的软件设计方法是一种将数据流模型应用于软件开发中的软件开发方法。
该方法将整个软件系统抽象为若干个数据流处理单元，这些处理单元之间通过数据流进行连接，形成一个数据流图。
在这个图中，每个处理单元都是一个独立的小型计算单元，只负责自己的计算任务，不涉及流程控制逻辑，因此也使得整个软件系统变得更加模块化和可维护。
面向数据流的软件设计方法采用组件化和流程化的思路，将复杂的软件系统分解为小块的数据流单元，每个数据流单元都可以独立于其他单元进行设计、实现和测试。
同时，每个数据流单元都可以接收输入数据，完成对数据的处理，并将结果输出给下一个数据流元素。
与传统的软件开发方法相比，面向数据流的软件设计方法有以下几个优点：（1）易于维护和扩展：由于每个数据流单元都是相对独立的，因此在系统的维护和升级过程中，只需要修改对应的数据流单元即可，不需要对整个系统进行重构。
面向数据流的设计方法
14
②输出模块旳下属模块旳设计 输出模块旳功能是将调用模块提供旳数据输出。 为每一种输出模块设计两个下层模块：一种是
变换模块，另一种是输出模块。 ③变换模块旳下属模块旳设计
为变换模块设计下属模块没有一定旳规则可循， 此时需研究数据流图中相应加工旳构成情况。
15
§7.3 事务分析 1.事务型程序构造 ⑴构造：
21
⑴找出事务中心和各活动途径 ⑵设计模块构造旳顶层和第一层模块： 首先为事务中心设计一种主模块； 然后为每一条活动途径设计一种事务处理模 块； 最终为输入部分设计一种输入模块，假如各 活动途径是发散旳，则不需设计输出模块， 假如象图中各活动途径又集中到一种加工， 则需设计输出模块。
22
⑶设计中、下层模块 输入模块和输出模块旳下属模块
26
④充分利用多种技巧：扇入和扇出。即扇入越多 越好，而它调用其他旳模块一般不超出7个；模 块旳大小。即相对独立，功能单一，语句不超出 100行；作用范围和控制范围。即要求控制模块 在上层，作用模块在下层且两者不离太远。 ⑤程序构造图：直观清楚，易了解，为后来旳编 程、测试、维护提供了良好旳条件。
3
变换型 ⑴构造：
I
P
O
输入模块I从输入设备或存储器取得数据， 利用处理模块P(加工模块或变换模块)对这些 数据作处理后，最终将成果经过输出模块O 送出到输出设备或存储器。
4
主模块
输入成绩 (五分制)
成绩转换(五分 制→百分制)
输出成绩 (百分制)
5
⑵变种 有多种“主变换”，多种输入数
据，多种输出数据，无“主变换”等。
第九章 面向数据流的设计方法
• 上述七个步骤的目标是给出软件的一个整 体的描述。一旦有了这样的描述，设计人员就 可以从整体角度评价和精化软件的总体结构， 此时修改所需耗费不多，却能够大大低提高软 件质量。
aa b
Read D
A to B .
传出分支的分解
w,u
ME
w
u
w,u
ME
w
u
W
U Write W Put U
v
uvv
V
(1)
U to V Write V
.
(2)
中心加工分支的分解
MT
ep
r
u,w
c,p r
Q
P
R
.
变换分析设计方法
• 7）采用启发式设计策略，精化所得程序结构 雏形，改良软件质量
变换
输入
输出
图 9.1
(2)事务型数据流图
• 事务型数据流(事务流):由于基本系统呈现变换流，所以任意系 统中的信息均可以用变换流刻画。但是如果数据流如图9.2所示， 则称为事务流。此时，单个数据项(事务)沿传入路径(接受通道) 进入系统,由外部形式变换为内部形式后到达事务中心,事务中心 根据数据项计算结果从若干动作路径中选定一条继续执行.
.
面向数据流方法的设计过程
精化数据流图
“事务” 流类型
区分事务中心 和数据接收路径
“变换”
区分输入和 输出分支
映射成事务结构
映射成变换结构
事务分析 用启发式设计规则精化软件结构
导出接口描述和全程数据结构
提取控制结构
软件工程_第七章_面向数据流的设计方法
第七章面向数据流的设计方法面向数据流的设计方法，即通常所说的结构设计法（简称SD方法），是根据需求阶段对数据流的分析（一般用数据流图和数据字典表示）设计软件结构。
数据流图主要描绘信息在系统内部加工和流动的情况，面向数据流的设计方法根据数据流图的特性定义两种“映射”，这两种映射能机械地将数据流图转换为程序结构。
该方法的目标是为软件结构设计提供一个系统化的途径，使设计人员对软件有一个整体的认识。
本章所述技术用于软件的概要设计描述，包括模块、界面和数据结构的定义，这是所有后续开发工作的基础。
每种软件设计方法都有长处和不足，先用哪种方法首先应考虑它适用的范围。
任何软件系统都可以用数据流图表示，理论上，面向数据流的设计方法可用于任一种软件系统的开发。
然而，该方法对那些顺序处理信息且不含层次数据结构的系统最为有效，例如过程控制、复杂的数值分析过程、以及科学与工程方面的应用，等等。
当SD方法用于完全的数据处理时，即使系统中作用层次数据也同样行之有效。
从系统设计的角度出发，软件设计方法可以分为三大类。
第一类是根据系统的数据流进行设计，称为面向数据流的设计或者过程驱动的设计，以结构化设计方法为代表。
第二类是根据系统的数据结构进行设计，称为面向数据结构的设计或者数据驱动的设计，以LCP(程序逻辑构造)方法、Jackson 系统开发方法和数据结构化系统开发（DSSD）方法为代表。
第三类设计方法即面向对象的设计。
第一节基本概念和设计过程面向数据流设计方法是基于模块化、自顶向下细化、结构化程序设计等程序设计技术基础上发展起来的。
该方法实施的要点是：①建立数据流的类型。
②指明流的边界。
③将数据流图映射到程序结构。
④用“因子化”方法定义控制的层次结构。
⑤用设计测量和一些启发式规则对结构进行细化。
一、在系统结构图（SC）中的模块在系统结构图中不能再分解的底层模块为原子模块。
如果一个软件系统的全部实际加工（数据计算或处理）都由底层的原子模块来完成，而其他所有非原子模块仅仅执行控制或协调功能，这样的系统就是完全因子分解的系统。
第五章面向数据流的软件设计方法
第五章面向数据流的软件设计方法面向数据流的软件设计方法是一种基于数据流和数据转换的软件设计方法。
它将软件系统视为一系列数据流和数据转换的组合，以实现特定的功能。
在这种设计方法中，数据是主要的组织和控制因素，因为它们代表了软件系统中的信息流动。
面向数据流的软件设计方法的核心概念是数据流和数据转换。
数据流是指数据在系统中的传递路径，可以是从外部输入到系统，从系统内部传递到另一个部分，或从系统输出到外部。
数据转换是指对输入数据进行处理、转换和计算的过程，以产生输出数据。
数据转换可以由不同的模块或组件来完成。
在面向数据流的软件设计方法中，一个系统可以被分解成多个子系统或模块，每个子系统或模块负责处理特定的数据流和数据转换。
这种分解使得系统结构清晰，并且易于维护和修改。
同时，面向数据流的设计方法还可以促进软件复用，因为可以将通用的数据流和数据转换模块应用于不同的系统中。
面向数据流的软件设计方法还有一些常用的建模技术和工具，可以帮助设计师更好地理解和描述系统的数据流和数据转换。
其中最常用的技术是数据流图。
数据流图是一种图形表示方法，用于展示数据在系统中的流动和转换过程。
通过使用数据流图，设计师可以清晰地识别系统中的数据流和数据转换，并且可以通过增加、删除或修改数据流和数据转换来改进系统的性能和功能。
面向数据流的软件设计方法在许多领域都得到了应用，特别是在大型和复杂的软件系统中。
它可以帮助设计师更好地理解系统的结构和行为，并且可以帮助他们在系统设计和开发的过程中做出更明智的决策。
此外，面向数据流的设计方法还可以促进软件系统的可维护性和可扩展性，因为不同的子系统或模块可以独立地开发和测试，并且可以随着需求的变化而进行修改和扩展。
总之，面向数据流的软件设计方法是一种基于数据流和数据转换的软件设计方法。
它将数据流和数据转换视为系统的核心组织和控制因素，并且通过使用数据流图等建模技术和工具来帮助设计师更好地理解和描述系统的结构和行为。
软件工程第6章面向数据流的设计方法
21
变换分析
输入流 变换流 输出流
A C
B E D F G H
主控模块 输入流 控制模块
变换流 控制模块
输出流 控制模块
图6-5 一级分解
22
变换分析
图6-5展示的是一个简单三叉结构，实际处 理大型系统的复杂数据流时，可能需要多 个模块对应图6-5中一个模块的功能。“一 级分解”总的原则是，在完成控制功能并 保持低耦合度、高内聚度的前提下尽可能 地减少模块的数量。 “传感器监测子系统”一级分解如图6-6所 示，其中控制模块的名字概括了所有下属 模块的功能。
E
输出流控制模块 G
A
C
F
主控模块
H
输入流控制模块 B A D C
E F
G H
图6-8 结构的优化
31
监控传感器执行者
警报输出控制器 获得响应信息 建立警报条件
产生显示 读传感器
生成警报信号
建立与电话网络的 连接
产生脉冲
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变换分析
上述七个设计步骤的目标是给出软件的 一个整体描述。 一旦有了这样一个描述，设计人员即可 从整体角度评价和精化软件的总体结构， 此时修改所需耗费不多，却能大大提高 软件质量。
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无效口令
图6-2-1 用户交互子系统的二级数据流图
事务分析
事务分析法可概括为七个步骤：
步骤一、复审基本系统模型； 步骤二、复审并精化软件数据流图； 步骤三、确定数据流图的特征； 步骤四、指出事务中心，确定接收部分和发送部分 的流界； 步骤五、映射出系统上层模块结构； 步骤六、分解并精化事务结构以及每条动作路径所 对应的结构。根据流经每一动作路径的数据流特征， 参考前面所述“变换设计” 相关步骤可以逐一导出 这些子结构.
第08章面向数据流的设计方法
第08章面向数据流的设计方法面向数据流的设计方法是一种系统设计的方法论，它通过分析数据的流动过程来设计系统的结构和功能。
这种方法可以帮助设计师更好地理解和解决系统中的数据流问题，提高系统的可靠性和效率。
面向数据流的设计方法可以应用于各种不同类型的系统，包括信息系统、控制系统和通信系统等。
它的核心思想是将系统抽象为一系列数据流和数据转换的过程，通过对数据流的分析和设计，来实现系统的功能需求。
在面向数据流的设计方法中，数据被视为系统的核心，所有的功能和处理过程都围绕数据流展开。
设计师首先需要明确系统的输入数据和输出数据，并确定数据之间的转换关系。
然后，设计师利用各种工具和技术来实现这些数据之间的转换和处理。
面向数据流的设计方法的一个重要概念是数据流图。
数据流图是一种图形化表示方法，用于描述系统中数据的流动过程。
它由一系列的过程、数据流和数据存储构成，通过箭头来表示数据的流动方向。
设计师可以根据数据流图来详细分析和设计系统的数据流，从而实现系统的功能需求。
在进行面向数据流的设计时，设计师需要注意以下几个方面。
首先，设计师需要明确系统的功能需求，即确定系统需要实现哪些功能。
然后，设计师需要分析和设计系统的数据流，包括输入数据、输出数据和数据之间的转换过程。
接下来，设计师需要确定系统的结构和组件，并根据需求进行功能的划分。
最后，设计师需要对系统进行测试和验证，确保系统的功能和性能满足需求。
面向数据流的设计方法具有许多优点。
首先，它能够很好地描述系统的数据流动过程，使得设计师可以更好地理解和解决系统中的数据流问题。
其次，它可以帮助设计师更好地组织系统的结构和功能，提高系统的可靠性和效率。
此外，面向数据流的设计方法还能够提高系统的可维护性和可扩展性，方便系统的维护和升级。
总之，面向数据流的设计方法是一种有效的系统设计方法论，它通过分析数据的流动过程来设计系统的结构和功能。
它可以帮助设计师更好地理解和解决系统中的数据流问题，提高系统的可靠性和效率。
第11章面向数据的设计方法
Shuttle -1
软件工程
wait- body1
Leave(1)
TRANSit- b ody1
Shuttlebody1
Arrive(1)
Wait(1)*
Transit(1)* Station(i)*
11.2.2 扩充功能性过程
Button-0
BD
软件工程
Button-1
Shuttle-0
SV
Shuttle-1
LAMP CMDS
图10-2-2 修改后的SSD LAMPCMDS—Lamp commands
软件工程
SHUTTLE_1 seq LON(1) /* 控制发光板“亮”，说 明交通车正停在站1上 */ read 状态向量 WAIT_BODY1 itr while Wait(1) read 状态向量 WAIT_BODY1 end LOFF(1) /* 交通车即将离站；控 制发光板“暗” */ LEAVE(1) TRANSIT_BODY1 itr while Transit(1) read 状态向量 TRANSIT_BODY1 end
分析技术识别出系统中的实体（包括人、对象、 产生或使用信息的组织）和动作（客观世界中 影响系统实体的那些事件）； 2）生成实体结构图：针对每一实体，将影响它 的所有动作按发生的时间顺序用Jackson结构 图（Jackson diagrams）表示出来。为了描述 时间约束，同一动作必须出现在多张结构图中；
LEAVE(i)
TRANSIT_BODY itr while Transit(i) read 状态向量
面向数据流设计方法的七个步骤
面向数据流设计方法的七个步骤一、分析需求在进行数据流设计之前，首先需要对系统的需求进行全面的分析。
需要明确系统将要处理的数据类型、数据来源、数据流向以及数据的处理过程等内容，这些都是进行数据流设计的基础。
二、绘制数据流图在需求分析的基础上，可以开始绘制数据流图了。
数据流图是一种图形化的工具，用于描述系统中数据的流动以及数据处理的过程。
通过数据流图可以清晰地看到数据的输入、输出以及数据之间的关系，从而为后续的数据流设计提供重要的参考。
三、识别数据流在绘制数据流图的过程中，需要识别出系统中存在的数据流。
这些数据流通常包括输入数据流、输出数据流以及内部数据流。
需要对每个数据流进行详细的描述，包括数据流的名称、数据流的来源、数据流的去向以及数据流的内容等。
四、识别数据存储除了数据流之外，系统中还包括大量的数据存储。
在进行数据流设计时，需要对这些数据存储进行识别和描述。
需要确定每个数据存储中保存的数据类型、数据的格式、数据的存储位置以及数据的访问权限等内容。
五、识别数据处理数据处理是系统中非常重要的一个环节，涉及到数据的加工、转换和处理等过程。
在进行数据流设计时，需要对系统中涉及的数据处理进行识别和描述。
需要明确每个数据处理的功能、输入数据和输出数据以及数据处理的执行顺序等内容。
六、验证数据流图绘制数据流图之后，需要对其进行验证。
需要确保数据流图能够真实地反映系统的数据流动和数据处理的过程，同时需要对数据流图进行合理性和一致性的检查，以确保数据流图的准确性和完整性。
七、优化数据流图在验证数据流图之后，可以对其进行优化。
需要对数据流图中存在的不合理或冗余的部分进行调整和优化，以提高数据流图的可读性和实用性。
总结：面向数据流设计方法是一种重要的系统设计方法，通过对数据流进行系统化的设计和分析，可以有效地帮助系统设计人员理清系统中数据的流动和处理过程。
遵循以上七个步骤进行数据流设计，可以为系统设计提供重要的支持，使得系统设计更加科学化、规范化和高效化。
第九章面向数据流的设计方法
第九章面向数据流的设计方法面向数据流的设计方法是一种基于数据流的软件系统设计方法，它将整个系统抽象为一系列数据流，并通过对数据流的分析和处理，实现对系统功能和性能的优化。
该方法广泛应用于各个领域的软件系统设计，特别是在大规模数据处理和分布式系统设计方面具有重要的意义。
在面向数据流的设计方法中，系统被抽象为一系列的数据流和处理模块。
数据流表示系统中的数据传输通道，而处理模块则表示对数据进行处理和转换的功能模块。
数据流和处理模块之间通过连接关系进行组织，形成一个数据流图，描述了系统中数据的流动和处理过程。
在数据流图中，数据流和处理模块分别表示为节点，节点之间的连接表示数据流的传输。
数据流图可以用于描述系统的结构和功能，同时也可以用于分析系统的性能和效果。
通过对数据流的分析，可以发现系统中的数据依赖和关系，并通过对数据流的优化，提升系统的性能和效率。
面向数据流的设计方法具有以下几个优点：首先，能够清晰地描述系统的结构和功能。
通过数据流图，可以直观地了解系统中数据的流动和处理过程，以及各个处理模块之间的依赖关系。
这有助于设计人员对系统进行全面的了解和把握，从而更好地进行系统设计和优化。
其次，能够方便地进行系统性能分析和优化。
通过对数据流的分析，可以发现系统中的瓶颈和性能瓶颈，并通过对数据流的优化，提升系统的性能和效率。
例如，可以通过对数据流的分析，发现系统中的热点数据和频繁访问的数据，从而进行数据的合理分配和缓存策略的优化，提升系统的性能和效率。
再次，能够支持系统的可扩展性和可维护性。
面向数据流的设计方法将系统拆分为一系列的数据流和处理模块，使得系统的功能和结构更加清晰和模块化。
这样，在需要进行系统扩展和功能调整时，只需要对相应的数据流和处理模块进行修改和调整，而不需要对整个系统进行重构，从而提高了系统的可扩展性和可维护性。
最后，能够支持分布式系统的设计和实现。
面向数据流的设计方法是一种自然适合分布式系统设计的方法，因为数据流的分析和处理是分布式系统中常见的任务。
面向数据流设计方法
面向数据流设计方法面向数据流设计方法是一种新的软件设计方式，它可以帮助软件开发者有效地处理和分析海量数据，实现各种应用程序的目标功能和业务目标。
在这个方法中，数据被视为流动而非变量，程序是基于事件的而非基于状态的，这使得软件程序可以有效地应对各种输入，具有更高的可扩展性和更好的性能表现。
下面我们将详细介绍面向数据流设计方法的基础概念、设计过程和应用场景。
一、基础概念1. 数据流数据流是一组连续的数据，它可以通过不同的输入源、传输协议、处理规则和输出方式来实现数据的传输和转换。
数据流可以是单向的或双向的，也可以是批量的或流式的。
在面向数据流的设计中，所有数据都被视为流动的，程序需要随时根据数据流中不同的事件和状态进行处理和响应。
2. 事件事件是数据流中的一个单元，它表示一种特定类型的数据或信号，并且具有一个唯一的标识符。
事件可以是简单的数据单元，也可以是复杂的数据结构，如消息、命令、请求等。
在面向数据流的设计中，程序需要按照时间顺序对事件进行处理和响应，以实现不同的业务逻辑和功能需求。
3. 处理器处理器是面向数据流设计方法中的核心组件，它负责处理输入数据流中的各种事件，并将结果发送到输出数据流中。
处理器可以是独立的模块或对象，也可以是一个完整的软件系统。
在面向数据流的设计中，处理器需要根据不同的输入源、传输协议和处理规则来识别、解析和转换事件数据，同时也需要将处理结果传递给其他处理器或输出到某个数据存储区域，以便后续的数据处理和分析。
二、设计过程面向数据流的设计过程包括以下几个步骤：1. 确定业务需求和目标功能在进行面向数据流的设计前，首先需要确定业务需求和目标功能，包括输入数据源、处理规则、计算逻辑、输出结果等方面。
这有助于明确程序的设计方向和目标，避免过度设计和无用的功能。
2. 设计数据流结构和处理器模块在确定业务需求和目标功能后，需要设计数据流结构和处理器模块，这需要根据业务需求和处理规则确定数据流中的事件类型、处理器的输入输出参数和计算逻辑。
软件工程——9.面向数据流的设计精品文档
传入模块 ─ 从下属模块取得数据，经过某些 处理，再将其传送给上级模块。它传送的数 据流叫做逻辑输入数据流。
传出模块 ─ 从上级模块获得数据，进行某些 处理，再将其传送给下属模块。它传送的数 据流叫做逻辑输出数据流。
9.1 SD方法的基本概念和设计过程
传入模块
从下属模块取得数据，进行某些处理，再 将其结果传给上级模块。在此，将它传送的数据 流称为逻辑输入数据流。
– 发展：SP (structured Programming) →SD→SA。[55]P107；[2]P96；[57]中册 P253~255。
9.1 SD方法的基本概念和设计过程
二、SD的基本思想
结构图SC描述一个软件系统由哪些模块组 成，以及模块之间的调用关系。
结构图SC的基本成分有：模块、调用和数
状态转换图 控制 规 格说明
过程设计 接口设计 体系结构设计 数据设计
相关概念回顾
软件设计的任务
从管理和技术两个不同角度对设计的认识
相关概念回顾
软件设计任务
工程管理观点
– 概要设计，将软件需求转化为数 据结构和软件的系统结构。
– 详细设计，即过程设计。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。
相关概念回顾
软件设计的目标和任务
Aim/Goal：
– 以SRS为依据，设计出能满足SRS中定 下的各项需求的软件实现方案，并力求 使方案达到最佳。该设计方案是后继阶 段（编码实现）的依据。
（设计方案也将为问题的软件解 solution或软件表示representation）
相关概念回顾
据。
a,d MS f
a,d f
第五章面向数据流的软件设计方法
数据存储描述＝｛数据存储名，说明，编号，输入的数据 流 ，输出的数据流 ，组成:｛数据结构｝，数据量，存 取频度，存取方式｝
处理过程描述＝｛处理过程名，说明，输入:｛数据流｝
， 输出:｛数据流｝，处理:｛简要说明｝｝
第五章结束
1. 数据项 2. 数据结构 3. 数据流 4. 数据存储 5. 处理过程
二、数据流图与数据字典
数据项描述＝｛ 数据项名，数据项含义说明，别名，
数据类型，长度，取值范围，取值含义，
与其
他数据项的逻辑关系，数据项之间的联系 ｝
数据结构描述＝｛数据结构名，含义说明，
组成:｛数据项或数据结构｝｝
二、数据流图与数据字典
二、数据流图与数据字典
• 数据流图 任何软件系统都可以抽象为：输入数据，经过一系列的 转换，得到输出数据。 数据流图就是用来刻画数据的转换过程的信息系统建模 技术。
外部实体
转换
数据流
数据源
二、数据流图与数据字典
• 数据字典 用于描述数据流中数据的详细情况，如数据类型、大 小、适应频率等。 数据字典包括
三、实体关系图（略）
实体关系图既是er图 画er图有不少符号系统
四、面向数据流的分析设计过程
画数据流程图也是一个逐步求精、由高层向低层抽象的过程。 变换流、事务流 顶层数据流 模块数据流 例：P129，图书馆管理
五、启发式设计策略
结构化设计最后一步：启发式设计策略，即一般遵循的几个经验 1、减小耦合度、提高内聚度 2、扇出度、扇入度控制 3、作用域与控制域的对应 4、减少接口的复杂度和冗余度，提高协调性 5、模块功能可预见性，避免对模块限制太多 6、追求单输入单输出的模块 7、用包的形式提高软件的设计和可移植性。
面向数据流设计方法
具有边界的数据流图
面向数据流设计方法-变换分析
5.完成一级分解
数字仪表板的第一级分解
面向数据流设计方法-变换分析
6.完成第二级分解
数字仪表板的第二级分解-输入结构
数字仪表板的第二级分解-变换结构
数字仪表板的第二级分解-输出结构
面向数据流设计方法-变换分析
7.对初步软件结构精化
面向数据流设计方法-事务分析
面向数据流设计方法-变换分析
1.复查基本系统模型 确保系统输入和输出数据符合实际。 2.复查并精化数据流图 正确、处理项完成相对独立功能。
数字仪表板系统数据流图
面向数据流设计方法-变换分析
3.确定数据流图具有变换特性还是事务特性 没有明显事务中心，为变换型。 4.找出变换中心 确定数据流边界。
1.模块--在SC图中用矩形框表示，并用名字来标记它 2.模块的调用关系和接口
调用模块
A
数据信号
A（查询学生）
学 号 查找 成功 信号
控制信号
B
被调用模块
-模块调用关系 --
B（查找学生记录）
模块间接口的表示
面向数据流设计方法-软件结构图
M M
A
B
A
B
C
模块M有选择地调用模块A与B。 判定为真调用A，为假调用B
面向数据流设计方法
面向数据流的设计要解决的任务，就是将软件需求 分析阶段生成的逻辑模型数据流图映射（Mapping）表 达软件系统结构的软件结构图。 结构化设计属于面向数据流的设计方法。
面向数据流设计方法
软件结构图 信息流类型 面向数据流设计过程 变换分析 事务分析
面向数据流设计方法-软件结构图
信息流有明显事务特点（事务中心），采用事务分 析方法。 软件结构：一接收分支和一发送分支。
面向数据流的设计方法
面向数据流的设计方法
面向数据流的设计方法是一种设计软件系统的方法，该方法将整个系统看作是一个数据流的处理过程，系统的各个组件通过不同的数据流进行通信和交互。
在面向数据流的设计方法中，一个系统可以被抽象为多个组件，每个组件负责处理一部分数据，并将处理结果发送给其他组件。
数据流则用于描述组件之间的通信和数据传输方式。
以下是面向数据流的设计方法的主要步骤：
1. 确定系统的功能和需求：首先，需要明确系统需要实现的功能和满足的需求。
这可以通过需求分析和讨论来确定。
2. 划分组件：将系统划分为多个组件，每个组件负责处理一部分数据或实现一个具体的功能模块。
组件之间应该是独立的、可重用的，并且通过数据流进行通信。
3. 定义数据流：确定系统中各个组件之间的数据流，并定义数据在组件间的传输方式。
数据流可以是单向的，也可以是双向的，可以通过消息队列、共享内存、网络等方式进行传输。
4. 实现组件逻辑：对于每个组件，需要定义其输入数据流和输出数据流，以及
具体的处理逻辑。
可以使用编程语言和工具来编写组件的代码。
5. 集成和测试：将各个组件进行集成，并进行综合测试，确保数据在组件间的流动和处理逻辑的正确性。
6. 优化和扩展：对于已经实现的系统，可以通过优化算法、增加组件功能或添加新的组件来提高性能和扩展系统的能力。
面向数据流的设计方法具有灵活性和可扩展性，可以将复杂的系统分解为简单的组件，并通过数据流进行组合和协同工作。
这种方法适用于需要处理大量数据、实时性要求高、模块化程度高的系统设计。
面向数据流的设计方法.
mph
gph
计算 燃料 消耗
发出 警告 铃声
mph
显示 警告铃声
5、第一级分解 6、第二级分解
mpg
产生 mpg 显示
mpg 显示
产生 mph 显示
mph 显示
1、复查基本系统模型
• 目的：确保系统的输入数据和输出数据 符合实际。
• 措施：重新检查数据流图。
2、复查并精化数据流图
• 精化原则
6、进行“第二级分解”
驱动仪表里程
发出警告铃声
发光二极 管显示
未经精化的输出结构
6、进行“第二级分解”
• 此时，还必须对每一个模块进行下面的 补充说明：
– 进出该模块的信息； – 模块内部的信息；
选用IPO 图说明
– 过程陈述，包括主要判定点及任务；
活动通路
变换型数据流举例
传入部分
变换中心
传出部分
输入 信息
格式 检查
正确 信息
结果 处理
数据 显示
物理 输入
逻辑 输入
逻辑 输出
物理 输出
特点：具有明确的传入、变换(或称主加 工) 和传出界面的DFD
事务型数据流图举例
B
L
E
A
I
C
F
H
M
O
D
G
N
混合型的大型软件系统
T 事务中心
传入
变换 传出
基本概念
(SPS)
收集 并求 平均
△SPS △SPS
产生
加速/减 速显示
下箭头
数据流图
燃料流量 传感器信号
3、确定数据流 读入
图的类型
并核实
燃料流量
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f3 f4 f7 f5 f4 f6 f8
C
D
f6
f5 E
f8 f7 Put f7
F
Put f9
Put f8 f10
f8 f10
G f10 Put f8 f11 f11
变换型分析设计
H
Put f8
面向数据流的设计方法
事务分析设计：
1、确定DFD中的事物中心和加工路径。 通常当DFD中的某个加工具有明显的将一个输入数据流分解成多个发
Y
Y
面向数据流的设计方法
数据流图的类型
SD方法是以数据流图为基础设计系统的模块结构的。不同类型的 数据流图设计的过程以及所导出的初始的软件结构不同。不管系统的 数据流图如何庞大和复杂，一般均可分为变换型、事务型和变换/事务 混合型。
面向数据流的设计方法
⑴变换型（IPO型）
变换型的数据流图是一个线性结构，由输入、变换和输出三部 分组成。信息沿输入通路进入系统，同时由外部形式变换成内部形式 。进入系统的信息通过变换中心，经加工处理以后再沿输出通路变换 成外部形式离开软件系统。
1）如果是报名的，则将报名数据负责给报名事务的职员，他们将 查阅课程文件，检查该课程是否额满，然后在学生文件、课程文件 上登记，并开出报名单交财务部门，财务人员开出发票给学生。
2）如果是想注销原来已选修的课程，则由注销人员在课程文件、 学生文件和帐目文件上做相应的修改，并给学生注销单。
3）如果是付款的，则由财务人员在帐目文件上登记，也给学生一 张收费收据。
面向数据流的设计方法
C
输入流
加工路径 加工路径
加工路径
事务处理中心
事务型DFD图
面向数据流的设计方法
面向数据流设计方法的过程：
1、精化DFD。去除数据流图中的数据存储等信息，对数据流图 进行精化。 2、确定DFD类型，和逻辑输入、逻辑输出的界限，映射出变换 结构的顶层合第一层；如果为事务型，确定事务中心和加工路径 ，映射出事务结构的顶层合第一层。 3、分解上层模块，设计中下层模块结构。 4、根据优化准则对软件结构求精。 5、描述模块功能、接口及全局数据结构。 6、复查，如有错转向2、修改完善，否则进入详细设计。
软件设计者首先必须无视程序、模块或过程的内部情况，而只对它 们之间的关系进行分析。将系统看作是逻辑功能的抽象集合——功能模 块的集合。
面向数据流的设计方法
结构化设计的优点：
（1）减少设计复杂性。将对大目标的实现转化为一些小目标来实现。结 构化设计是一种减少设计复杂性的技术。 （2）结构独立。结构化设计将功能性程序划分成多个相对独立的程序模 块。 （3）单一的功能模块，易于进行软件修改，易于开发和维护。 （4）加强了代码的可重用性。
1、模块：方框表示，并用名字标识该模块。 2、模块的调用关系：用单向箭头或直线连接模块间的控制关系。 3、模块间的信息传递：用带注释的短箭头表示模块间传递的信息。 4、两个附加符号：弧形线表示循环调用，菱形表示选择调用。
面向数据流的设计方法
查询成绩
学 号
查记 询录 标地
志址
学生记录
A
B
C
模块间的控制关 系及信息传递
面向数据流的设计方法
例1：高考录取统分子系统有如下功能：
1）计算标准分：根据考生原始分计算，得到标准分，存入考 生分数文件； 2）计算录取线：根据标准分、招生计划文件中的招生人数， 计算录取线存入录取线文件。 要求：①对以上问题画出数据流图。
②画出该子系统的软件结构图
面向数据流的设计方法
例2：某培训中心要研制一个计算机管理系统。它的业务是：将学 员发来的信件收集分类后，按几种不同情况处理：
⑵输出模块下属模块的设计：为每个输出模块设计两个下属模块，一个将数据 转换成下属模块所需的信息，一个发送数据。用类似的方法一直分解下去，直 至物理输出端。
⑶变换模块下属模块的设计：根据变换中心的组成情况，按照模块独立性原则 ，为每个基本加工建立一个功能模块。
面向数据流的设计方法
4、设计优化：根据优化准则对初始结构进行细化和改进。 根据设计准则，对模块进行合并和调整，为每个物理输入和物理输出设计
软件设计文档
1、概要设计说明书（参考标准文档） 2、详细设计说明书（参考标准文档）
其他设计方法
面向数据结构的设计方法是根据数据结构设计程序处理
过程的方法。 目前比较成熟的有 M．A．Jackson提出的Jackson系统开发方法（
JSD，Jackson System Development）和J．D．warnier提出的程序逻辑构 造方法LCP( Logical Construction of Programs )。
要求：①对以上问题画出数据流图。
②画出该培训管理系统的软件结构图的主图。
综合设计
在实际的软件系统中，数据流图往往是变换型和事务型的混合体。
综合设计方法：
一般以“变换分析”为主，“事务分析”为辅进行设计。即先找出子 加工，设计出结构图的上层，然后根据数据流图的各个部分的结构特点适 当地运用“变换分析” 或“事务分析”进行处理，可得到初始的结构图。
面向数据流的设计方法
面向数据流的设计方法
面向数据流的设计方法，又称结构化设计即SD(Structured Design) 。
结构化设计的目标：将软件设计为多个结构合理、功能单一的模块，建立 系统的模块结构图。它的主要表示方法是一种分层次的结构图。
面向数据流的设计方法
SD设计方法的主要思想：
认为一个程序、一组程序或一个系统，是由一组功能模块来构成的 。
散的输出数据流时，该加工就是系统的事务中心，从事务中心辐射出去的 数据流就是各个加工路径。
面向数据流的设计方法
2、设计软件结构的顶层和第一层——事务结构。
顶层就是主模块的位置，有两个功能，一是接收数据，二是根据事务类型调 度相应的处理模块。因此事务型软件结构应包括两个部分，接收分支和发送分支 。 ⑴接收分支：负责接收数据，其设计方法与变换型DFD的输入部分相同。 ⑵发送分支：通常包含一个调度模块，控制管理所有的下层事务处理模块。
面向数据流的设计方法
2、设计软件结构的顶层和第一层——变换结构。 顶层就是主模块的位置，其功能是完成对所有模块的控制，其名称就是系
统名称； 第一层一般至少有输入、变换、输出三种功能模块。
面向数据流的设计方法
3、设计中、下层模块。对第一层模块自顶向下逐层分解。 ⑴输入模块下属模块的设计：为每个输入模块设计两个下属模块，一个接受数 据，一个将数据转换成调用模块所需的信息。用类似的方法一直分解下去，直 至物理输入端。
面向数据流的设计方法
物理输 入
逻辑输入 逻辑输出
物理输出
输入流
变换中心
输出流
变换型DFD图
面向数据流的设计方法
⑵ 事务型
事务型的数据流图中，数据沿输入通路到达一个加工处理（如下图 中的C），这个处理将输入分为许多相互平行的加工路径，并根据输入 数据的类型，选择某一加工路径。其中C为事务处理中心，其任务是得 到输入数据(输入数据又称为事务)、分析每个事务以确定它的类型、根 据事务类型选取一条活动通路。
其他设计方法
(2) Jackson图AAABC
B0
C0
B*
Jackso顺n序图表示的三种基选本择结构，由方框、重连复线和一些附 加标记组成。标记“o”代表选择，标记“*”代表重复。连线 可以理解为“包含”或“由……组成”。
其他设计方法
Jackson方法的步骤
一般可以归纳为五个步骤： 1）分析并确定输入数据和输出数据的逻辑结构，并用Jackson结构图表
3、变换模块：从上级模块取得数据，进行特定处理后，送回 原上级模块。它加工的数据流叫做变换数据流。
4、协调模块：对其下属模块进行控制和管理的模块。在一个 好的系统结构图中，协调模块应在较高层出现。
面向数据流的设计方法
系统结构图中主要有4种类型的模块：
A
传入模块
A
D
传出模块
D
B
C
变换模块
协调模块
XX
如果一模块控制另一个模块便称前者“统帅”后者； 后者“从属”于前者。
反之，称
面向数据流的设计方法
画结构图应注意的事项：
1、同一名字的模块在结构图中仅出现一次。 2、调用关系只能从上到下。 3、结构图不严格表示模块的调用次序，习惯上从左到右。有时为了 减少连线的交叉，适当地调整同一层模块的左右位置，以保持结构图的 清晰。
面向数据流的设计方法
变换分析设计：
1、确定DFD中的变换中心，逻辑输入、逻辑输出。 通常几股数据流的汇合处就是系统的加工中心，也可用以下方法确定加工
中心：从物理输入（出）端开始，沿（逆）数据流方向向系统中心寻找，直 到有这样的数据流，它不能再被看作是系统的输入（出）时，则它的前一数 据流就是系统的逻辑输入（出）。介于逻辑输入和逻辑输出间的加工就是加 工中心。
模块间选择调用
M T1 T2 T3
模块间循环调用
面向数据流的设计方法
系统结构图中有4种类型的模块：
1、传入模块：从下属模块取得数据，经过某些处理，再将其 送给上级模块。它传送的数据叫做逻辑输入数据流。
2、传出模块：从上级模块取得数据，进行某些处理后，传送 给下属模块。它传送的数据流叫做逻辑输出数据流。
示这些数据结构。 2）找出输入数据结构和输出数据结构中有对应关系的数据单元 。
其他设计方法
3）按照一定的映射规则由输入、输出的数据结构导出用Jackson图表示 的程序结构。
4）列出程序中要用到的各个基本操作，并把它们分配到程序结构的适当 位置。
5）用伪码表示程序。
作业
P159 第2题
其他设计方法
Jackson方法 (1) Jackson方法思想