软件工程 第6章

while i(17-22) end
输出 s[i]
PAD图的主要优点如下：
(1) 使用表示结构化控制结构的PAD符号所设 计出来的程序必然是结构化程序。 (2) PAD图所描绘的程序结构十分清晰，图中 竖线的总条数就是程序的层次数。 (3) 用PAD图二维树形结构表现程序逻辑易读、 易懂。程序从图中最左竖线上端的结点开始 执行，自上而下，从左向右顺序执行，遍历 所有结点。
(d) UNTIL型循环结构
(f)语句标号
An
(g)定义
(e) 多分支结构
举
例
begin
s[17]~s[22]=0 while num(1-1000) 输入 age =17 =18 s[17]++ s[18]++ s[19]++ s[20]++ s[21]++
age
=19 =20 =21 =22
s[22]++
零件号
库存量
10001 10002 10003 10004 10005 10006
1000 1250 886 69 2020 3450
建立零件库 (s数组), i=0 输入零件号 x
do while(x!=s[0][i])
i++ Y x==i++ s[0][i]) N
s[0][i] 输出 s[1][i] Y
(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，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，也可用于描绘数 据结构。 (6) 支持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，使用def符号逐 步增加细节，直至完成详细设计。
图6.6 使用PAD图提供的定义功能 来逐步求精的例子
6.3 过程设计的工具
6.3.1 程序流程图 6.3.2 盒图 6.3.3 PAD图 6.3.4 判定表 6.3.5 判定树
6.3.6 过程设计语言
过程设计工具


过程设计的任务：在使用程序设计语言编制 程序以前，需要对所采用算法的逻辑关系进 行分析，设计出全部必要的过程细节，并给 予清晰的表达。 在过程设计阶段，要决定各个模块的实现算 法，并精确地表达这些算法。表达过程规格 说明的工具叫做详细设计工具，它可以分为 以下三类: 图形工具 表格工具 语言工具
--- 输入/输出结构 READ/WRITE TO <设备> <I/O表>
PDL语言具有下述优点： （1） PDL描述可以直接作为注释插在源程序 中，有助于保持文档和程序的一致性。 （ 2 ）用 PDL 写出的程序，可抽象可具体，易 实现自顶向下逐步求精的设计原则。 （ 3 ）同自然语言很接近易于理解。可使用普 通的文字处理系统完成PDL的书写和编辑工作。 （4） PDL描述与程序结构相似，可以利用自 动处理程序自动由PDL生成程序代码。 PDL的缺点是不如图形描述形象直观，因此人 们常常将 PDL 描述与一种图形描述结合起来使用。
6.3.2 盒图（N-S图）
不允许违背结构程序设计精神的图形工 具。它有下述特点： (1) 功能域(即，一个特定控制结构的作 用域)明确，可以从盒图上一眼就看出来。 (2) 不可能任意转移控制。 (3) 很容易确定局部和全程数据的作用 域。 (4) 很容易表现嵌套关系，也可以表示 模块的层次结构。
表示条件成立 与否不影响对 动作的选择
所 有 条 件
表示左边那 个条件成立
所 有 可 能 做 的 动 作
表示做它左 边那项动作
用判定表表示计算行李费的算法


当算法中包含多重嵌套的条件选择时，用判定表可以 清晰地表示复杂的条件组合与应做的动作之间的对应 关系。 在判定表中的条件部分给出所有的两分支判断的列表， 动作部分给出相应的处理

判定表用于表示程序的静态逻辑，判定表不适于作为 一种通用的设计工具，没有一种简单的方法使它能同 时清晰地表示顺序和重复等处理特性。
要求将程序流程图中的多分支判断都改成两分支判断

6.3.5百度文库判定树



是判定表的变种，也能清晰地表示复杂 的条件组合与应做的动作之间的对应关 系。 形式简单，易于掌握和使用。 分支的次序可能对最终的判定树的简洁 程度有较大的影响。
伪代码----文字形式的表达工具，不能在计算机上执行， 但形式上与代码相似。用它来描述程序的结构，工作量 要比画图小，又比较容易转换真正的代码。
PDL -----关键词+自然语言
结构化语言的结构分为外层和内层：

外层： 具有严格的关键字外语法，用于定义控制 结构和数据结构。包括有简单陈述句、判定和 重复结构等三种。
输入错误! N
继续查询?
跳出循环
6.3.3 PAD图

问题分析图（Problem Analysis Diagram） 采用二维树形结构图表示程序的控制流。
A
A
P
B
(a)顺序结构
B
(b)选择结构
PAD图的基本符号
WHILE P S
UNTIL P
S
(c) WHILE型循环结构 P1 P2 P= … Pn A1 A2

内层： 采用自然语言短语表示实际操作和条件。 使用数据词典中定义的名字和有限的自定义词， 还可以使用一些简单的算术运算和逻辑运算符 号。
下面是商店业务处理系统中"检 查发货单"的例子

IF 发货单金额超过$500 THEN IF 欠款超过60天 THEN 在偿还欠款前不予批准 ELSE （欠款未超期） 发批准书及发货单 ENDIF ELSE （发货单金额未超过$500） IF 欠款超过60天 THEN 发批准书，发货单及催款通知 ELSE （欠款未超期） 发批准书及发货单 ENDIF ENDIF
6.3.1 程序流程图 •也称为程序框图，是历史最悠久、使用最广泛， 独立于任何一种程序设计语言。 •优点：对控制流程的描绘较直观，便于掌握。
起止端点 数据 处理 准备或预处理 预先定义的处理
条件判断
循环上界限
循环下界限
文档
流线
虚线
省略符
并行方式
注释
程序流程图中常用的符号
1、循环符号的使用
循环名 进入循环条件
6.3.4 判定表
建立判定表的步骤

左上部：过程执行期间的所有条件(或所有判 断 )。 左下部：与一个具体过程(或模块)有关的所有 处理。 右上部：各种可能的条件组合。 右下部：每一种条件组合所对应的应做的工作 。


举
例
下面以行李托运费的算法为例：
假设某航空公司规定，乘客可以免费托运重量 不超过30kg的行李。当行李重量超过30kg时， 对头等舱的国内乘客超重部分每公斤收费4元， 对其他舱的国内乘客超重部分每公斤收费6元， 对外国乘客超重部分每公斤收费比国内乘客多 一倍，对残疾乘客超重部分每公斤收费比正常 乘客少一半。用判定表可以清楚地表示与上述 每种条件组合相对应的计算行李费的算法，如 表6.1所示。
副教授
2 T
3 F
4 F
5 F
F
F T × F F ×
T
F F F
F
T F F
F
F T F
讲师 助教
讲座 50 30
25
×
20
15
×
×
教授 副教授 一般授课 课时津贴 讲座 50 讲师 助教
30 25 20 15
教师课时津贴判定树
6.3.6 过程设计语言 PDL 是一种用于描述功能模块的算法设计和 加工细节的语言，使用自然语言的词汇，同时 使用程序设计语言的语法，称为设计程序用语 言。它是一种伪代码(Pseudo code)
--- 重复型结构 DO LOOP <条件描述> <程序块/伪代码语句组>； EXIT WHEN ENDLOOP DO FOR <下标=下标表，表达式> <程序块/伪代码语句组>； ENDFOR
----- 多路选择结构
CASE OF <case 变量名>； WHEN < case 条件1> SELECT <程序块/伪代码语句组>； WHEN < case 条件2> SELECT <程序块/伪代码语句组>； … … DEFAULT: < 缺省或错误case: <程序块/伪代码语句组>； ENDCASE
用判定树计算行李费的算法
练
习
某校制定了教师的讲课课时津贴标准。对于各 种性质的讲座，无论教师是什么职称，每课时津贴 费一律是50元；而对于一般的授课，则根据教师的 职称来决定每课时津贴费：教授 30 元，副教授 25 元，讲师20元，助教15元。 用判定表和判定树表示课时费的计算方法。
1 教授
(1)、数据说明: 其功能是定义数据的类型和作用域 格式: TYPE <变量名> AS <限定词1> <限定词2>
说明: 1. 变量名:是一个模块内部使用的变量或模块间共用 的全局变量名。 2. 限定词1 :标明数据类型 3. 限定词2 :标明该变量的作用域 TYPE number AS STRING LENGTH (12)
(4)、基本控制结构: IF <条件> THEN <程序块/伪代码语句组>； ELSE <程序块/伪代码语句组>； ENDIF
--- 选择型结构
--- 重复型结构
DO WHILE <条件描述> <程序块/伪代码语句组>； ENDDO REPEAT UNTIL <条件描述> <程序块/伪代码语句组>； ENDREP
循环体
S=0 i=1,100 S=S+i
S=0,i=1 S=S+i i=i+1 i >100 T
循环名 循环体
i
F
2、多出口判断流程符号的使用
A=B A<B X=? x=1 x=2 x=3 x=4 =4 =5
A:B A>B
X=? =1 =2 =3
练
习
请利用程序流程图描述下列问题的程序结构
某汽车修配厂，有一个存有汽车零件的 仓库，其中存有若干种零件，请编写一个查 询程序，用于查询该库中某零件的库存量为 多少。
6.4 面向数据结构的设计方法
6.4.1 Jackson图 6.4.2 Jackson程序设计方法 退出
6.5 程序复杂程度的定量度量
程序复杂性主要是指模块内部程序的复杂性 。它直接关系到软件开发费用的多少，开发周期 的长短和软件内部潜伏错误的多少。同时它也是 软件可理解性的另一种度量。
程序复杂程度定量度量意义：
X=S[0][i]
F
提示输入错误
Y 输出S[0][i]和S[1][i] 结束
输入零件号X X!=S[0][i]
i++
X
程序流程图的随意性和灵活性使它存 在一些缺点：
（ 1 ）并不是逐步求精的好工具：诱使程序 员过早地考虑程序的具体控制流程，而忽略了程 序的全局结构； （ 2 ）用箭头代表控制流，这样使得程序员 不受任何约束，可以完全不顾结构程序设计的精 神，随意转移控制； （ 3 ）程序流程图在表示数据结构方面存在 不足。
设该模块为查询模块。请设计该模块的 程序结构。具体要求： 1、应具有重复查询功能； 2、应具有数据检测功能； 3、请利用程序流程图描述该模块的算法。
零件号
库存量
10001 10002 10003 10004 10005 10006
1000 1250 886 69 2020 3450
开始
输入零件库存 S[ ][ ]数组 i=0
(2)、程序块: PDL的过程成分是由块结构构成的，而块将作为 一个单个的实体来执行。 BEGIN <块名> < 一组伪代码语句> END
(3)、子程序结构: 把 PDL 中的过程称为子程序。 PROCEDURE <子程序名> <一组属性> INTERFACE <参数表> < 程序块或一组伪代码语句> END

程序的复杂程度乘以适当常数即可估算出 软件中故障的数量以及软件开发需要的工 作量。 可以比较两个不同的设计和算法的优劣。 定量的复杂程度可作为模块规模的精确限 度。

6.5.1、McCabe 度量法 该方法是利用程序模块的程序图中环 路的个数，来计算程序的复杂性的。为此 ，该方法也称为环路复杂度计算法。 原理:程序的复杂性很大程度上取决
第一个任务 第二个任务 第三个任务 (a) 顺序结构 循环条件 DO_WHILE 部分
F ELSE 部分
条件 THEN 部分
T 值1
Case 条件 值2 „ 值n Casen 部分 Case1 Case2 部分 部分 (c) 多分支结构
(b) 选择结构
DO_UNTIL 部分 循环条件
A
(d) 循环结构
(e) 调用子程序 A
N-S图的基本符号
N-S图的嵌套定义形式
练
习
请利用N-S描述下列问题的程序结构
某汽车修配厂，有一个存有汽车零件的 仓库，其中存有若干种零件，请编写一个查 询程序，用于查询该库中某零件的库存量为 多少。
设该模块为查询模块。请设计该模块的 程序结构。具体要求： 1、应具有重复查询功能； 2、应具有数据检测功能； 3、请利用N-S图描述该模块的算法。