第32讲 程序设计与软件开发基础(六)

第32讲程序设计与软件开发基础（六）

教学目标及基本要求：

理解结构化设计方法，能利用该方法提供的常用工具解决实际问题，掌握测试与调试的概念，了解白盒测试与黑盒测试的概念，能进行简单的测试用例设计和实施，了解静态调试与动态调试。

教学重点：

测试和调试的基本概念，白盒测试与黑盒测试。

教学难点：

面向数据流的设计方法，白盒测试与黑盒测试。

教学内容：

1．结构化设计方法

2．软件测试及调试

教学时间：

1学时

主要内容：

7.4.3 结构化设计方法

1．软件设计的基本概念

（1）软件设计的基础

概念

软件设计是软件工程的重要阶段，是一个把软件需求转换为软件表示的过程。

基本目标

软件设计的基本目标是用比较抽象概括的方式确定目标系统如何完成预定的任务，即软件设计是确定系统的物理模型。

步骤

从工程管理角度来看，软件设计分两步完成：概要设计和详细设计。

概要设计（又称结构设计）：将软件需求转化为软件体系结构、确定系统级接口、全局数据结构或数据库模式。

详细设计：确立每个模块的实现算法和局部数据结构，用适当方法表示算法和数据结构的细节。

（2）软件设计的基本原则

①抽象：是一种思维工具，就是把事物本质的共同特性提取出来而不考虑其他细节。

②模块化：是指把一个待开发的软件分解成若干小的简单的部分。

③信息隐蔽：是指在一个模块内包含的信息，对于不需要这些信息的其他模块来说是不能访问的。

④模块独立性：是指每个模块只写成系统要求的独立的子功能，并且与其他模块的联系最少且接口简单。模块的独立程度是评价设计好坏的重要度量标准。衡量软件的模块独立性使用耦合性和内聚性两个定性的度量标准。一个优秀的软件设计应尽量做到高内聚、低耦合。

2．概要设计

（1）概要设计的任务

①设计软件系统结构：在需求分析阶段，已经把系统分解成层次结构，而在概要设计阶段，需要进一步分解，划分为模块以及模块的层次结构。

②数据结构及数据库设计：数据设计是实现需求定义和规格说明过程中提出的数据对

象的逻辑表示。

③编写概要设计文档：需要编写的文档有概要设计说明书、数据库设计说明书、集成测试计划等。

④概要设计文档评审。

（2）概要设计的图形工具

常用的软件结构设计工具是结构图（SC），也称程序结构图，它描述了软件系统的层次和分块结构关系。

模块用一个矩形表示，矩形内注明模块的功能和名字；箭头表示模块间的调用关系。用带实心圆的箭头表示传递的是控制信息，用带空心圆的箭头表示传递的是数据。

结构图的有关术语如下。

深度：表示控制的层数。

上级模块、下级模块：调用模块中上级模块，被调用模块是下级模块。

宽度：整体控制跨度（最大模块数的层）的表示。

扇入：调用一个给定模块的模块个数。

扇出：一个模块直接调用的其他模块数。

原子模块：树中位于叶子节点的模块。

（3）面向数据流的设计方法

典型的数据流类型有两种：变换型和事务型。

①变换型：是指信息沿输入通道进入系统，同时由外部形式变换成内部形成，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。

②事务型：在很多软件应用中，存在某种作业数据流，它可以引发一个或多个处理，这些处理能够完成该作业要求的功能，这种数据流就叫做事务。

（4）设计的准则

①提高模块独立性。

②模块规模适中。

③深度、宽度、扇出和扇入适当。

④使模块的作用域在该模块的控制域内。

⑤应减少模块的接口和界面的复杂性。

⑥设计成单入口、单出口的模块。

⑦设计功能可预测的模块。

3．详细设计

详细设计的任务是为软件结构图中的每个模块确定实现算法和局部数据结构，用某种选定的表达工具表示算法和数据结构的细节。

常用的过程图形设计工具如下。

（1）程序流程图

程序流程图是一种传统的、应用广泛的软件过程设计表示工具，通常称为程序框图。程序流程图表达直观、清晰，易于学习掌握，且独立于任何一种程序设计语言。

构成程序流程图的最基本图符及含义如下所示。

→或↓：控制流

□：加工步骤

◇：逻辑条件

（2）N-S图

为了避免程序图在描述程序逻辑时的随意性与灵活性，提出了用方框图来代替传统的程序流程图，通常把这种图称为N-S图。

N-S 图的基本图符及表示的5种控制结构如图7-20所示。

图7-20 N-S 图图符与构成的5种控制结构

（3）PAD 图

PAD 图是问题分析图（Problem Analysis Diagram ）的英文缩写，它是继程序流程图和方框图之后，提出的又一种主要用于描述软件详细设计的图形表示工具。

PAD 图的基本图符及表示的控制结构如图7-21所示。

图7-21 PAD 图图符与构成的5种控制结构

除了以上3种工具外，还有判定表、判定树和结构化自然语言PDL 等描述工具。

7.4.4 软件测试及调试

1．软件测试的目的与任务

软件测试的目的是确保软件的质量，尽量找出软件错误并加以纠正，而不是证明软件没有错。因此，软件测试的任务可以规定两点。

（1）测试任务：通过采用一定的测试策略，找出软件中的错误。

（2）调试任务：如果测试发现错误，则定位软件中的错误，并加以纠正。 找错的活动称为测试，纠错的活动称为调试。 2．软件测试的准则

（1）所有测试都应追溯到需求。

（2）严格执行测试计划，排除测试的随意性。 （3）充分注意测试中的群集现象。 （4）程序员应避免检查自己的程序。 （5）穷举测试不可能。

（6）妥善保存测试计划、测试用例、出错统计和最终分析报告，为维护提供方便。 3．软件测试技术与方法

软件测试的方法和技术是多种多样的，对于软件测试方法和技术，可以从不同的角度加以分类。

若从是否需要执行被测软件的角度，可以分为静态测试和动态测试方法。若按照功能划分可以分为白盒测试和黑盒测试。

任务1 任务2 任务3

条件

else then

判定条件

循环体

循环体

判定条件

条件

=1

=2 … =n A

B

C

D

条件

A

B

选择型

顺序型

B A

WHILE A

WHILE 重复型

UNTIL 重复型

UNTIL B