软件工程第四章
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软件工程第四章 结构化分析
软件需求分析阶段的工作，可以分成以下四个方面 ：对问题的识别、分析与综合、制定规格说明以及 （ ）。 A．总结 B．实践性报告 C．需求分析评审 D．以上答案都不正确
答案:C
需求验证应该从下述几个方面进行验证：（C ） A 可靠性、可用性、易用性、重用性 B可维护性、可移植性、可重用性、可测试性 C一致性、现实性、完整性、有效性 D 功能性、非功能性
3、需求分析步骤
1、需求获取
3、亲身实践：观察用户工作流程
优点： 1. 通过直接观察提取用户或系统的特性； 2. 有助于理解难以用语言描述清楚的复杂业务。 3. 更加准确和真实 缺点：
1. 观察可能使用户紧张，从而表现与往常不同。 2. 比较费时间
3、需求分析步骤
1、需求获取
3、需求分析步骤
3、需求分析步骤
3 需求描述
1. 又叫：需求规约
2. 是分析任务的最终产物，给出对目标软件的 各种需求。
3. 需求规约作为用户和开发者之间的一个协议 （需求规格说明书），在之后的软件工程各 个阶段发挥重要作用
软件需求分析阶段的目的是澄清用户的要求 ，并把双方共同的理解明确地表达成一份书 面文档——（软件需求规格说明书）。
经调查，系统分析员给出有问题的初略陈述， 其中部分描述如下：某商场的采购部门要求每 天开出定购清单，交采购员输入系统；仓库管 理员还要将库存信息此输入系统，经库存业务 （进贷或出贷）处理后输出。从这段描述可知 该部分数据流图中的外部项为：
A.采购员、仓库管理员 B.定购清单、库存业务 C.库存业务 D.定购清单、采购员 答案A
3、需求分析步骤
4、需求验证
1. 进行需求评审
2. 验证需求的一致性
3. 验证需求的现实性
软件工程第4章 软件设计
5. 设计软件结构 通常程序中的一个模块完成一个适当的子功能。应 该把模块组织成良好的层次系统，顶层模块调用它 的下层模块以实现程序的完整功能，每个下层模块 再调用更下层的模块，从而完成程序的一个子功能， 最下层的模块完成最具体的功能。
6. 设计数据库 对于需要使用数据库的那些应用系统，软件工程师 应该在需求分析阶段所确定的系统数据需求的基础 上，进一步设计数据库。
高内聚也有两类：如果一个模块内的处理元素和同 一个功能密切相关，而且这些处理必须顺序执行 (通常一个处理元素的输出数据作为下一个处理元 素的输入数据)，则称为顺序内聚。根据数据流图 划分模块时，通常得到顺序内聚的模块，这种模块 彼此间的连接往往比较简单。如果模块内所有处理 元素属于一个整体，完成一个单一的功能，则称为 功能内聚。功能内聚是最高程度的内聚。
(2) 用户手册根据总体设计阶段的结果，修改更正 在需求分析阶段产生的初步的用户手册。
(3) 测试计划包括测试策略，测试方案，预期的测 试结果，测试进度计划等等。 (4) 详细的实现计划 (5) 数据库设计结果
9. 审查和复审 最后应该对总体设计的结果进行严格的技术审查， 在技术审查通过之后再由使用部门的负责人从管理 角度进行复审。
为什么模块的独立性很重要呢?主要有两条理由： 第一，有效的模块化(即具有独立的模块)的软件比 较容易开发出来。这是由于能够分割功能而且接口 可以简化，便于多人分工合作开发同一个软件。
第二，独立的模块比较容易测试和维护。这是因为 相对说来，修改设计和程序需要的工作量比较小， 错误传播范围小，需要扩充功能时能够“插入”模块。
（2）详细设计。详细设计阶段的根本目标是确定 应该怎样具体地实现所要求的系统，也就是说，经 过这个阶段的设计工作，应该得出对目标系统的精 确描述，从而在编码阶段可以把这个描述直接翻译 成用某种程序设计语言书写的程序。 详细设计阶段的任务还不是具体地编写程序，而是 要设计出程序的“蓝图”，结果基本上决定了最终 的程序代码的质量。
软件工程第四章
4.3.2、面向数据结构的设计方法 、
2、Jackson方法 (1) 分析并确定输入数据和输出数据的逻辑结构， 并用Jackson 图描绘这些数据结构。 (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。
4.3.2、面向数据结构的设计方法 、
2、Jackson方法 (3) 用下述三条规则导出描绘程序结构的Jackson 图： ① 为每对有对应关系的数据单元，按照它们在数据结构图 中的层次在程序结构图的相应层次画一个处理框； ② 根据输入数据结构中剩余的每个数据单元所处的层次， 在程序结构图的相应层次分别为它们画上对应的处理框； ③ 根据输出数据结构中剩余的每个数据单元所处的层次， 在程序结构图的相应层次分别为它们画上对应的处理框。
4.2.2、模块独立性 、
1、耦合性 (4)内容耦合：出现下列情况之一就认为是 内容耦合：一个模块访问另一个模块的内 部数据；一个模块不通过正常入口而转到 另一个模块内部；两个模块有一部分程序 代码重叠；一个模块有多个入口。
4.2.2、模块独立性 、
1、耦合性 对于模块设计，尽量使用数据耦合，少用 控制耦合，限制公共环境耦合的范围，完 全不用内容耦合
4.3.2、面向数据结构的设计方法 、
面向数据结构的设计方法就是用数据结构作为程序 设计的基础。这种方法的最终目标是得出对程序处 理过程的描述，即在完成了软件结构设计之后，可 以使用面向数据结构的方法来设计每个模块的处理 过程。
4.3.2、面向数据结构的设计方法 、
1、Jackson图 (1) 逻辑数据结构 (2) Jackson图的优点 (3) Jackson图与层次方框图的比较
4.2.3、软件结构设计 、
软件结构图，是Yourdon 提出的进行软件 结构设计的有力工具。 主要的模块：传入模块、传出模块、变换 模块和协调模块。
软件工程 第四章 概要设计
4.控制耦合 模块之间传递的不是数据信息，而是控制信息如标志、开关量，一个模块控制了另一模块 的功能。
第4章
4.4 模块的独立性
15
4.4.1 耦合性（Coupling）
5.外部耦合 一组模块都访问同一全局简单变量，而且不通过参数表传递该全局变量的信息，则称之为 外部耦合。 6.公共耦合
若一组模块都访问同一全局数据结构，则称之为公共耦合。公共数据环境可以是全局数据
4
4.2.1 概要设计的任务
概要设计的基本任务是： （1）设计软件系统结构； （2）数据结构及数据库设计； （3）编写概要设计文档；
（4）评审概要设计文档。
第4章
4.2 概要设计的任务与步骤
5
4.2.2 概要设计的步骤
概要设计的一般步骤如下： 1.选定体系结构 2.确定设计方案 3.设计软件结构
4.数据结构及数据库设计
（2）一个模块不通过正常入口而直接转入到另一个模块的内部;
（3）两个模块有一部分代码重叠（该部分代码具有一定的独立功能）; （4）一个模块有多个入口。
第4章
4.4 模块的独立性
17
4.4.2 内聚性（Cohesion）
一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度用内聚（或称聚合）来度量。一个理想的模块只
完成一个功能，模块设计的目标之一是尽可能高内聚。
第4章
4.4 模块的独立性
21
4.4.2 内聚性（Cohesion）
5.通信内聚
指模块内所有处理功能都通过公用数据而发生关系。即模块内各个组成部分都使用相同的 输入数据或产生相同的输出结果。
第4章
4.4 模块的独立性
22
4.4.2 内聚性（Cohesion）
第4章
4.4 模块的独立性
15
4.4.1 耦合性（Coupling）
5.外部耦合 一组模块都访问同一全局简单变量，而且不通过参数表传递该全局变量的信息，则称之为 外部耦合。 6.公共耦合
若一组模块都访问同一全局数据结构，则称之为公共耦合。公共数据环境可以是全局数据
4
4.2.1 概要设计的任务
概要设计的基本任务是： （1）设计软件系统结构； （2）数据结构及数据库设计； （3）编写概要设计文档；
（4）评审概要设计文档。
第4章
4.2 概要设计的任务与步骤
5
4.2.2 概要设计的步骤
概要设计的一般步骤如下： 1.选定体系结构 2.确定设计方案 3.设计软件结构
4.数据结构及数据库设计
（2）一个模块不通过正常入口而直接转入到另一个模块的内部;
（3）两个模块有一部分代码重叠（该部分代码具有一定的独立功能）; （4）一个模块有多个入口。
第4章
4.4 模块的独立性
17
4.4.2 内聚性（Cohesion）
一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度用内聚（或称聚合）来度量。一个理想的模块只
完成一个功能，模块设计的目标之一是尽可能高内聚。
第4章
4.4 模块的独立性
21
4.4.2 内聚性（Cohesion）
5.通信内聚
指模块内所有处理功能都通过公用数据而发生关系。即模块内各个组成部分都使用相同的 输入数据或产生相同的输出结果。
第4章
4.4 模块的独立性
22
4.4.2 内聚性（Cohesion）
软件工程实用案例 第4章 结构化需求分析
2 项目前景 2.1 前景概述 2.2 主要特性
3项目范围 3.1 第一版范围 3.2 后续版本范围 3.3 限制与排除
4项目环境 4.1 操作环境 4.2 涉众 4.3 项目属性
词汇表 参考资料 附录
4.3 需求获取
4.3.3 选择信息的来源
• 1. 涉众
• 包括用户、客户、领域专家、用户替代源(市场人员、销售人员) 等。
4.4 需求分析
4.4.1 过程建模
4.4.1.1 数据流图
3. 分层结构 （3）N层图
图4-12 功能分解示意图
4.4 需求分析
4.4.1 过程建模
4.4.1.1 数据流图
3. 分层结构 （3）N层图
图4-13 食物订货系统的1层图
4.4 需求分析
4.4.1 过程建模
4.4.1.2 微规格说明
正式规定文档所需具有的条件或能力。
(3) 对(1)或(2)所描述的条件或能力的文档化表述。 其中，(1)是从用户角度定义的，(2)是从开发人员、
系统的角度定义的。
4.1 需 求
4.1.2 需求的层次
需求通常体现为三个层次：业务需求、用户需求和系 统需求。
4.1 需 求
4.1.2 需求的层次
4.3 需求获取
4.3.2 定义项目前景和范围
• 1.明确问题
P1 决策者：生产的废品过多。
• 2.发现业务需求
BR1：提供销售订单的准确性，减少因此而产生废品。
BR2：提供销售订单的准确性，在使用后3个月内，减少50%因此而产生 的废品。
4.3 需求获取
4.3.2 定义项目前景和范围
• 3.定义解决方案及系统特性
4.3 需求获取
4.3.4 需求获取的方法
3项目范围 3.1 第一版范围 3.2 后续版本范围 3.3 限制与排除
4项目环境 4.1 操作环境 4.2 涉众 4.3 项目属性
词汇表 参考资料 附录
4.3 需求获取
4.3.3 选择信息的来源
• 1. 涉众
• 包括用户、客户、领域专家、用户替代源(市场人员、销售人员) 等。
4.4 需求分析
4.4.1 过程建模
4.4.1.1 数据流图
3. 分层结构 （3）N层图
图4-12 功能分解示意图
4.4 需求分析
4.4.1 过程建模
4.4.1.1 数据流图
3. 分层结构 （3）N层图
图4-13 食物订货系统的1层图
4.4 需求分析
4.4.1 过程建模
4.4.1.2 微规格说明
正式规定文档所需具有的条件或能力。
(3) 对(1)或(2)所描述的条件或能力的文档化表述。 其中，(1)是从用户角度定义的，(2)是从开发人员、
系统的角度定义的。
4.1 需 求
4.1.2 需求的层次
需求通常体现为三个层次：业务需求、用户需求和系 统需求。
4.1 需 求
4.1.2 需求的层次
4.3 需求获取
4.3.2 定义项目前景和范围
• 1.明确问题
P1 决策者：生产的废品过多。
• 2.发现业务需求
BR1：提供销售订单的准确性，减少因此而产生废品。
BR2：提供销售订单的准确性，在使用后3个月内，减少50%因此而产生 的废品。
4.3 需求获取
4.3.2 定义项目前景和范围
• 3.定义解决方案及系统特性
4.3 需求获取
4.3.4 需求获取的方法
软件工程第四章结构化需求分析
数据字典
定义
数据字典是一种用于描述数据元 素及其属性的工具，它提供了数 据的详细描述和定义。
பைடு நூலகம்
内容
包括数据元素的名称、别名、类 型、长度、取值范围、默认值等 属性信息。
作用
为开发人员提供了一个统一的数 据定义和描述标准，避免了数据 不一致和歧义的问题。
03 结构化需求分析过程
问题识别
01
确定软件系统的范 围和目标
用例表
列出系统的所有用例，包括用例名称、描述、前置条件和后置条件 等。
用户故事表
以用户为中心描述系统需求，包括用户角色、场景、任务和目标等。
原型工具
低保真原型
使用简单的工具和方法创建的原型，主要用于 概念验证和用户反馈收集。
高保真原型
使用高级工具和方法创建的原型，几乎与实际 产品一样，用于详细需求分析和用户测试。
04 结构化需求分析工具
图形工具
流程图
用于描述系统或程序的逻辑流程，包括开始、结束、决策点和活动 等元素。
数据流图
用于描述数据在系统中的流动和处理过程，包括数据源、数据存储、 数据处理和数据终点等元素。
实体关系图
用于描述系统中实体之间的关系，包括实体、关系和属性等元素。
表格工具
需求规格说明书
详细列出系统需求，包括功能需求、性能需求、安全需求和接口 需求等。
步骤
首先确定系统的主要功能，然后逐层向下分解，直 到每个功能都清晰、具体、可实现。
优点
能够全面地了解系统的功能需求，有助于保 证系统的完整性。
数据流图
定义
数据流图是一种图形化表示方法，用于描述系统中数 据的流动和处理过程。
组成
包括数据流、数据存储、数据处理和外部实体等基本 元素。
软件工程导论第四章 概要设计
模式4：共享数据模式
共享数据系统以一个或多个数据库 / 数据仓库为中心进行 组织，其它部件可以从中读写存储的数据。共享数据系统还 提供并发访问、容错处理、访问权限控制等功能。 典型的共享数据系统包括： a. 数据库 b. 知识库 c. 源代码控制程序
模式5：信息系统模式
现代信息系统平台模式，主要考虑B/S模式。 B/S模式的三层：表示层（presentation），业务 层（business），和数据存储层（data access） 。 B/S模式的优点： a. 架构简化了客户端。它无需象C/S模式那样在 不同的客户机上安装不同的客户应用程序，而只需安 装通用的浏览器软件。 b. 简化了系统的开发和维护。 c. 使用户的操作变得更简单。 d. 特别适用于网上信息发布 。
第四章 概要设计
•4.1软件体系结构 •4.2概要设计任务与步骤 •4.3软件设计的基本概念 •4.4面向数据流的设计方法 •4.5面向数据结构的分析设计方法 •4.6概要设计文档评审
概要设计
一是要覆盖《需求规格说明书》的全部内容, 二是要作为指导详细设计的依据。
概要设计注重于宏观上和框架上的设计，它是软 件系统的总体结构设计、全局数据库(包括数据结 构)设计、外部接口设计、功能部件分配设计、部 件之间的接口设计。 概要设计又称为架构设计。 • 用于描述系统最顶的结构和组织形式，标识出软 件的各个组成部分。
2．子系统和模块的区别 （1）一个子系统独立一个构成系统，不依赖 于其他子系统提供的服务。 （2）一个模块通常是一个能提供一个或多个 服务的系统组件。 3．体系结构设计的结果 体系结构设计过程的结果是一个体系结构 的设计文档。
4.1软件体系结构 4.1.1概述
4．体系结构模型 （1）静态结构模型 将子系统或组件作为一个个独立的单元来开发 （2）动态过程模型 给出系统在运行时的过程组成。它与静态模型不 同。 （3）接口模型 定义每个子系统从他们的公共接口能得到的服务。 （4）关系模型 关系模型给出子系统间的数据流的关系。
软件工程第四章结构化需求分析
在开始建立分析模型之前先理解问题。 以业务流程为中心来理解用户需求。 使用多个需求分析视图，建立数据、功能和行为模
型。
结构化分析模型
系统模型从以下不同的角度表述系统：
从外部来看，它是对系统分析上下文或系统环
境建模； 从行为上看，它是对系统行为建模； 从结构上看，它是对系统的体系结构和系统处 理的数据结构建模。
实例分析：图书馆系统
借书者 1 借书记录 包含 1 预约 M 书目
1
借/还/续借
M
图书 N
预约记录
实例分析：图书馆系统
实体：图书、借书者、管理员、借书目录、 预约记录、书目 属性给出如下：
借书者：借书者编号、姓名、性别、借书数、
最大借书数、罚金金额、有限期 图书：图书号、书目号 书目：书目号、书名、作者、出版社、丛书名、 收藏数、在馆数、预约数 借书记录：图书号、借书者编号、借出日期、 应还日期、续借次数 预约记录：书目号、借书者编号、预约日期
数据字典
数据字典是分析模型中出现的所有名字的一个 集合，并包括有关命名实体的描述 数据字典有以下两个作用：
它是所有名字信息管理的有效机制 作为连接软件分析、设计、实现和进化阶段的开发
机构的信息存储
数据字典应该由四类元素的定义组成：
数据流 数据流分量 数据存储 处理
实例分析：POS机系统
1 销售记录 1 付款 包含 M 商品 N 描述
N
1
商品描述
支付记录
实例分析：POS机系统
实体有销售记录、支付记录、商品、商品 描述 关联：
销售包含一组商品； 每个商品都有相应的描述信息； 每个支付对应一个销售。
实体的属性：
型。
结构化分析模型
系统模型从以下不同的角度表述系统：
从外部来看，它是对系统分析上下文或系统环
境建模； 从行为上看，它是对系统行为建模； 从结构上看，它是对系统的体系结构和系统处 理的数据结构建模。
实例分析：图书馆系统
借书者 1 借书记录 包含 1 预约 M 书目
1
借/还/续借
M
图书 N
预约记录
实例分析：图书馆系统
实体：图书、借书者、管理员、借书目录、 预约记录、书目 属性给出如下：
借书者：借书者编号、姓名、性别、借书数、
最大借书数、罚金金额、有限期 图书：图书号、书目号 书目：书目号、书名、作者、出版社、丛书名、 收藏数、在馆数、预约数 借书记录：图书号、借书者编号、借出日期、 应还日期、续借次数 预约记录：书目号、借书者编号、预约日期
数据字典
数据字典是分析模型中出现的所有名字的一个 集合，并包括有关命名实体的描述 数据字典有以下两个作用：
它是所有名字信息管理的有效机制 作为连接软件分析、设计、实现和进化阶段的开发
机构的信息存储
数据字典应该由四类元素的定义组成：
数据流 数据流分量 数据存储 处理
实例分析：POS机系统
1 销售记录 1 付款 包含 M 商品 N 描述
N
1
商品描述
支付记录
实例分析：POS机系统
实体有销售记录、支付记录、商品、商品 描述 关联：
销售包含一组商品； 每个商品都有相应的描述信息； 每个支付对应一个销售。
实体的属性：
软件工程第4章概要设计
函数A 函数B 函数C 数据集
通常，通信内聚模块是通过数据流图来定义的。
5.通信内聚(2)
6.功能内聚
一个模块中各个部分都是完成某一具体功能 必不可少的组成部分 或者说该模块中所有部分都是为了完成一项 具体功能而协同工作，紧密联系，不可分割 的 软件结构中应多使用功能内聚类型的模块
内聚类型汇总
5.标记耦合
如果一组模块通过参数表传递信息 这个参数是: 数据结构 字符串 记录 不是简单变量
标记耦合举例 计算水电费
住户情况
计算水费
水费
住户情况
电费
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.
4.2.2 软件结构风格与策略
1.软件结构风格取决于 程序的模块结构表明了程序各个模块的 组织情况，是软件的过程表示 数据的结构表明各个数据之间的关系和 各个数据元素的约束，是软件的信息表 示
2.软件结构的独立性风格
(1).独立性 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 一个模块和其它模块的独立程度是评价 一个模块设计好坏的重要度量尺度。
例如初始化模块和终止模块。
4.过程内聚
一个模块内部的处理成分是相关的，而且这些处 理必须以特定的次序执行
函数A 函数B 函数C
例如，把流程结构中的循环部分、判定部分、计 算部分分成一个模块，这三个任务组成的模块是 过程内聚模块。
5.通信内聚
如果一个模块内各功能部分都使用了相同的输入数 据，或产生了相同的输出数据，则称之为通信内聚 模块。
通常，通信内聚模块是通过数据流图来定义的。
5.通信内聚(2)
6.功能内聚
一个模块中各个部分都是完成某一具体功能 必不可少的组成部分 或者说该模块中所有部分都是为了完成一项 具体功能而协同工作，紧密联系，不可分割 的 软件结构中应多使用功能内聚类型的模块
内聚类型汇总
5.标记耦合
如果一组模块通过参数表传递信息 这个参数是: 数据结构 字符串 记录 不是简单变量
标记耦合举例 计算水电费
住户情况
计算水费
水费
住户情况
电费
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.
4.2.2 软件结构风格与策略
1.软件结构风格取决于 程序的模块结构表明了程序各个模块的 组织情况，是软件的过程表示 数据的结构表明各个数据之间的关系和 各个数据元素的约束，是软件的信息表 示
2.软件结构的独立性风格
(1).独立性 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 一个模块和其它模块的独立程度是评价 一个模块设计好坏的重要度量尺度。
例如初始化模块和终止模块。
4.过程内聚
一个模块内部的处理成分是相关的，而且这些处 理必须以特定的次序执行
函数A 函数B 函数C
例如，把流程结构中的循环部分、判定部分、计 算部分分成一个模块，这三个任务组成的模块是 过程内聚模块。
5.通信内聚
如果一个模块内各功能部分都使用了相同的输入数 据，或产生了相同的输出数据，则称之为通信内聚 模块。
软件工程_总体设计
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模块内聚
c
启发式规则
主 要 内 容
• • • • • • •
改进软件结构提高模块独立性 模块规模应该适中 深度、宽度、扇出和扇入应适当 模块的作用域应在控制域之内 尽量降低模块接口的复杂程度 设计单入口出口的模块 模块功能应该可以预测
前一页
软件结构形态
“形态”指的是系统结构所表现出来的形状。系统 结构的形状用如下特征来定义： （1）深度：指结构图控制的层次。 （2）宽度：指一层中最大的模块个数。 （3）扇出：指一个模块直接下属模块的个数。 （4）扇入：指一个模块直接上属模块的个数。 系统的深度能够粗略地描述系统的规模和复杂度。 系统宽度的一个主要影响是扇出。一般认为，扇出 的域值大约为6或7。
图形工具主 ຫໍສະໝຸດ 内 容• 层次图和HIPO图 • 结构图
前一页
层次图和HIPO图
图 形 工 具
层次图 用来描绘软件的层次结构，层
次图适合于在自顶向下设计软件的过程中 使用。
HIPO图 是美国IBM公司发明的层次 图加“输入／处理／输出图”的英文缩写 为了能使HIPO图具有可追踪性，在H图 （层次图）里除了最顶层的方框之外，每 个方框都加了编号。
数据库设计
总 体 的 设 计 过 程
前一页
数据库设计通常包括下述四个步骤： （1）模式设计（Pattern Design）
模式设计的目的是确定物理数据库结构。第三范 式的实体及关系数据模型是模式设计过程的输入，模 式设计的主要问题是处理具体的数据库管理系统的结 构约束。
（2）子模式设计
子模式是用户使用的数据视图。
软 件 设 计 的 概 念 和 原 理
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模块化
设函数 C （ x ）定义问题 x 的复杂程度， 函数 E （ x ）确定解决问题 x 需要的工作量 （时间），对于两个问题p1和p2，如果 C（p1）> C（p2）
模块内聚
c
启发式规则
主 要 内 容
• • • • • • •
改进软件结构提高模块独立性 模块规模应该适中 深度、宽度、扇出和扇入应适当 模块的作用域应在控制域之内 尽量降低模块接口的复杂程度 设计单入口出口的模块 模块功能应该可以预测
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软件结构形态
“形态”指的是系统结构所表现出来的形状。系统 结构的形状用如下特征来定义： （1）深度：指结构图控制的层次。 （2）宽度：指一层中最大的模块个数。 （3）扇出：指一个模块直接下属模块的个数。 （4）扇入：指一个模块直接上属模块的个数。 系统的深度能够粗略地描述系统的规模和复杂度。 系统宽度的一个主要影响是扇出。一般认为，扇出 的域值大约为6或7。
图形工具主 ຫໍສະໝຸດ 内 容• 层次图和HIPO图 • 结构图
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层次图和HIPO图
图 形 工 具
层次图 用来描绘软件的层次结构，层
次图适合于在自顶向下设计软件的过程中 使用。
HIPO图 是美国IBM公司发明的层次 图加“输入／处理／输出图”的英文缩写 为了能使HIPO图具有可追踪性，在H图 （层次图）里除了最顶层的方框之外，每 个方框都加了编号。
数据库设计
总 体 的 设 计 过 程
前一页
数据库设计通常包括下述四个步骤： （1）模式设计（Pattern Design）
模式设计的目的是确定物理数据库结构。第三范 式的实体及关系数据模型是模式设计过程的输入，模 式设计的主要问题是处理具体的数据库管理系统的结 构约束。
（2）子模式设计
子模式是用户使用的数据视图。
软 件 设 计 的 概 念 和 原 理
前一页
模块化
设函数 C （ x ）定义问题 x 的复杂程度， 函数 E （ x ）确定解决问题 x 需要的工作量 （时间），对于两个问题p1和p2，如果 C（p1）> C（p2）
软件工程导论课件之第4章 形式化说明技术(第五版)(张海藩编著)_百度文库
实质上与上面的通俗定义是一样的。
第4章 形式化说明技术
前言 4.1 概述 4.2 有穷状态机 4.3 Petri网 4.4 Z语言 4.5 小结
4.1 概述
4.1.1 非形式化方法的缺点
用自然语言（典型的非形式化方法）书写的系统规 格说明书，可能存在矛盾、二义性、含糊性、不完 整性及抽象层次混乱等问题。
矛盾是指一组相互冲突的陈述。
矛盾是指一组相互冲突的陈述。（不同系统分析员定义范围不同） 二义性是指读者可以用不同方式理解的陈述。 含糊性，例如：这样的需求：“系统界面应该是对 用户友好的。”实际上，这样笼统的陈述并没有给 出任何有用的信息。 不完整性可能是在系统规格说明中最常遇到的问题 之一。（如规格中没有考虑登录失败的转向的页面，即考虑问题不全面） 抽象层次混乱是指在非常抽象的陈述中混进了一些 关于细节的低层次陈述。（总体设计中混入了详细设计，分不清他们）
第4章 形式化说明技术
前言 4.1 概述 4.2 有穷状态机 4.3 Petri网 4.4 Z语言 4.5 小结
形式化说明技术=形式化方法，概念等同。
软件生命周期包括哪几个阶段？
可行性研究
需求分析 总体设计 详细设计
编码和单元测试 描述“系统规格说明书 ”的方法，有哪些？ 需求规格说明书
总体设计规格说明书
状态
事件/输入
图4.1 保险箱的状态转换图
图4.1是一个有穷状态机的状态转换图。状态转换 并不一定要用图形方式描述，表4.1的表格形式也 可以表达同样的信息。
转换函数：当前状态+事件/输入下个状态
从上面这个简单例子可以看出，一个有穷状态机包 括下述5个部分：状态集J、输入集K、由当前状态 和当前输入确定下一个状态(次态)的转换函数T、 初始态S和终态集F。对于保险箱的例子，相应的 有穷状态机的各部分如下。 状态集J：｛保险箱锁定，A，B，保险箱解锁，报 警｝。 输入集K：｛1L，1R，2L，2R，3L，3R｝。 转换函数T：如表4.1所示。（当前状态+事件/输入下个状态） 初始态S：保险箱锁定。 终态集F：｛保险箱解锁，报警｝。
第4章 形式化说明技术
前言 4.1 概述 4.2 有穷状态机 4.3 Petri网 4.4 Z语言 4.5 小结
4.1 概述
4.1.1 非形式化方法的缺点
用自然语言（典型的非形式化方法）书写的系统规 格说明书，可能存在矛盾、二义性、含糊性、不完 整性及抽象层次混乱等问题。
矛盾是指一组相互冲突的陈述。
矛盾是指一组相互冲突的陈述。（不同系统分析员定义范围不同） 二义性是指读者可以用不同方式理解的陈述。 含糊性，例如：这样的需求：“系统界面应该是对 用户友好的。”实际上，这样笼统的陈述并没有给 出任何有用的信息。 不完整性可能是在系统规格说明中最常遇到的问题 之一。（如规格中没有考虑登录失败的转向的页面，即考虑问题不全面） 抽象层次混乱是指在非常抽象的陈述中混进了一些 关于细节的低层次陈述。（总体设计中混入了详细设计，分不清他们）
第4章 形式化说明技术
前言 4.1 概述 4.2 有穷状态机 4.3 Petri网 4.4 Z语言 4.5 小结
形式化说明技术=形式化方法，概念等同。
软件生命周期包括哪几个阶段？
可行性研究
需求分析 总体设计 详细设计
编码和单元测试 描述“系统规格说明书 ”的方法，有哪些？ 需求规格说明书
总体设计规格说明书
状态
事件/输入
图4.1 保险箱的状态转换图
图4.1是一个有穷状态机的状态转换图。状态转换 并不一定要用图形方式描述，表4.1的表格形式也 可以表达同样的信息。
转换函数：当前状态+事件/输入下个状态
从上面这个简单例子可以看出，一个有穷状态机包 括下述5个部分：状态集J、输入集K、由当前状态 和当前输入确定下一个状态(次态)的转换函数T、 初始态S和终态集F。对于保险箱的例子，相应的 有穷状态机的各部分如下。 状态集J：｛保险箱锁定，A，B，保险箱解锁，报 警｝。 输入集K：｛1L，1R，2L，2R，3L，3R｝。 转换函数T：如表4.1所示。（当前状态+事件/输入下个状态） 初始态S：保险箱锁定。 终态集F：｛保险箱解锁，报警｝。
软件工程课件之第4章用例和用例图
4.2.3 泛化关系
借阅者
.9 泛化关系
4.2.4 分组关系
在一些用例图中，用例的数目可能很多，这时就需要把 这些用例组织起来。这种情况在一个系统包含很多子系 统时就会出现。另一种可能就是，当你按顺序和用户会 谈，收集系统需求时，每个需求必须用一个单独的用例 来表达，这时就需要某种方式来对这些需求进行分类。
4.1.1 参与者
例如，在“图书管理系统”中，可以认为“读者”是 “学生读者”和“教师读者”的泛化，而“学生读者” 还可以具体化为“本科生读者”和“研究生读者”；同 样，“图书管理员”也是“采购员”、“ 编目员”及 “借阅人员”的泛化。图4.3表示出了参与者之间的泛 化关系。
4.1.1 参与者
“<<extend>>”是扩展关系的构造型，箭头指向基本用例。
4.2.2 扩展关系
借阅者
<<include>>
还书
<<extend>>
查询图书 交罚款
图4.8 扩展关系
区别与联系：
联系：都是从现有的用例中抽取出公共的那部分信息
，作为一个单独的用例，然后通过不同的方法来重用这 个公共的用例，以减少模型维护的工作量。
因此，在“图书管理系统”中“借阅者”和“系统管理 员”都是参与者。
4.1.1 参与者
【例4-1】客户给销售员发来传真订货， 销售员下班前 将当日订货单汇总输入系统。谁是系统的参与者？
分析：根据参与者的定义可知，此系统的参与者是销售 员。
4.1.1 参与者
【例4-2】在需求分析中常见的权限控制问题，一般的 用户只可以使用一些常规的操作，如查询等，而管理员 除了常规操作之外还需要进行一些系统管理工作，如一 些关键数据的增加、删除、修改等，操作员既可以进行 常规操作又可以进行一些配置操作。
自考软件工程第4章知识点总结
21
第4章 软件概要设计
逻辑 输入
逻辑 输出 物理 输出
物理 输入
输入 流
变换 中心
输出 流
图 4-6 变换型DFD
22
第4章 软件概要设计
2. 事务型的数据流图
若某个加工将它的输入流分离成许多发散的数据流，形成 许多平行的加工路径，并根据输入的值选择其中一个路径来执 行，这种特征的DFD称为事务型的数据流图，这个加工称为事 务处理中心，如图4-7所示。
9
第4章 软件概要设计
模块的耦合性由低到高有以下6种类型： (1) 无直接耦合：指两个模块之间没有直接的关系。 这 种耦合性最弱，模块独立性最高。 (2) 数据耦合：指两个模块之间有调用关系，传递的是简 单的数据值。这种耦合程度较低， 模块的独立性较高。 (3) 标记耦合：指两个模块之间传递的是数据结构的地址， 如高级语言中的数组名、记录名和文件名等这些名字即为标 记。标记耦合是不可避免的。 (4) 控制耦合： 指一个模块调用另一个模块时，传递的 是控制变量(如开关、 标志等)，被调模块通过该控制变量的 值有选择地执行块内某一功能。 通常将控制耦合改变为数据 耦合。
25
第4章 软件概要设计
输入 变换 中心 f7 f4 f3 f2 A f1 主模 块 f3 f3 f7 f8 get f3 f2 f2 get f2 f2 f1 get f1 f1 A f10 H f11 put f11 B f3 C f3 将f3变换 成 f7和f8 f4 f4 f5 f6 D f7 f8 f5 E F f6 f7 f9 put f9 G f7 f8 B f5 E f10 C f6 D f8 G H f11 F 输出 f9
加工 路径 事务 处理 中心
T 输入 流 „
第4章 软件概要设计
逻辑 输入
逻辑 输出 物理 输出
物理 输入
输入 流
变换 中心
输出 流
图 4-6 变换型DFD
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第4章 软件概要设计
2. 事务型的数据流图
若某个加工将它的输入流分离成许多发散的数据流，形成 许多平行的加工路径，并根据输入的值选择其中一个路径来执 行，这种特征的DFD称为事务型的数据流图，这个加工称为事 务处理中心，如图4-7所示。
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第4章 软件概要设计
模块的耦合性由低到高有以下6种类型： (1) 无直接耦合：指两个模块之间没有直接的关系。 这 种耦合性最弱，模块独立性最高。 (2) 数据耦合：指两个模块之间有调用关系，传递的是简 单的数据值。这种耦合程度较低， 模块的独立性较高。 (3) 标记耦合：指两个模块之间传递的是数据结构的地址， 如高级语言中的数组名、记录名和文件名等这些名字即为标 记。标记耦合是不可避免的。 (4) 控制耦合： 指一个模块调用另一个模块时，传递的 是控制变量(如开关、 标志等)，被调模块通过该控制变量的 值有选择地执行块内某一功能。 通常将控制耦合改变为数据 耦合。
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第4章 软件概要设计
输入 变换 中心 f7 f4 f3 f2 A f1 主模 块 f3 f3 f7 f8 get f3 f2 f2 get f2 f2 f1 get f1 f1 A f10 H f11 put f11 B f3 C f3 将f3变换 成 f7和f8 f4 f4 f5 f6 D f7 f8 f5 E F f6 f7 f9 put f9 G f7 f8 B f5 E f10 C f6 D f8 G H f11 F 输出 f9
加工 路径 事务 处理 中心
T 输入 流 „
软件工程第四章形式化说明技术
N
姓名 学号
性别 系
学生
N
M
学
年级 成绩
课程号
课程
课名
学时
学分
图3.2 某校教学管理ER图
3.5 数据规范化
通常用范式定义消除数据冗余的程度。第一范式（1 NF）数据冗余度 最大，第五范式（5 NF）数据冗余度最小。但范式级别越高，(1)存 储同样多数据需要分解成更多张表，“存储自身”的过程越复杂；(2) 数据存储结构与基于问题域的结构间的匹配程度也随之下降，需求变 化时数据稳定性下降；(3)需要访问的表增多，性能下降。(第三范式) 第一范式：每个属性都是原子值 第二范式：满足第一范式条件，每个关键字属性都仅有关键字决定 第三范式：符合第二范式条件，每个非关键字属性都仅有关键字决 定，并且一个非关键字属性值不依赖于另一个非关键字属性值
用户和开发人员共同组成联合小组
加强联系 促进交流 增进合作
3.2.2 面向数据流自顶向下求精
借助数据流图、数据字典、IPO图等，细化、完善详 细的数据流图，等到各处理环节对应的功能。
需要分解
有补充修正
分析追踪数据 流图
用户复查
无补充修 正
细化 数据流图
不需分解
图3.1 需求分析基本过程
3.2.3 简易的应用规格说明技术
3.7.3 IPO图
在需求分析阶段可以使用IPO图简略地描述数据流图中各个处理 的基本算法（着重说明处理功能而不是具体实现功能的算法）。 当然，在需求分析阶段，IPO表中的许多附加信息暂时还不具备。 但是，在软件设计阶段可以进一步补充、修正这些表，继续作为 设计阶段的文档。这正是在需求分析阶段用IPO表作为描述基本算 法的工具的重要优点。
（1）选择合适的形式化方法；适用于当前项目 （2）需要形式化，但不能过渡形式化，不能放弃传统的需求 表达方法； （3）应该估算成本； （4）应该有形式化方法的专家提供指导； （5）不应该放弃传统的开发方法；
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软件工程作业三
1、简述软件设计阶段的主要工作内容。
答：（1）概要设计：将软件需求转化为系统结构（程序结构、接口）和数据结构。
通过仔细分析软件需求规格说明，确定组成系统的模块及各模块之间的关系，
设计出完成预定功能的模块结构（软件结构），并建立接口。
（2）详细设计：详细地设计每个模块，即确定完成每个模块功能所需要的算法和数据结构。
2、软件设计过程中，如何运用模块化原理？
答：用主程序、子程序、子过程等框架把软件的主要结构和流程描述出来，并定义和调试好各个框架之间的输入、输出链接关系。
逐步求精的结果是得到一系列以功能块为单位的算法描述。
以功能块为单位进行程序设计，实现其求解算法的方法称为模块化。
3、什么是模块独立性？软件设计中，如何提高模块独立性？
答：含义：模块独立性是指模块内部各部分之间、以及模块之间关系的一种度量标准。
模块软件结构中的每个模块完成一个相对独立的特定子功能，并且和其它模块的接
口是简单的。
提高方法：改进软件结构，通过分解或合并模块，降低耦合、提高内聚。
4、简述结构化程序的基本特征。
答：一个程序的代码块仅仅通过顺序、选择和循环三种控制结构进行连接；并且每个代码块只有一个入口和一个出口。
5、商场商品信息管理系统的主要功能为：库房管理员负责商品的存储，及时录入商品的入／出库信息，系统处理商品的变更情况并保存到相关文件，系统定期打印库房商品的库存清单给采购部。
前台销售员负责商品销售，录入商品销售信息，系统处理并保存商品销售信息、为顾客打印购货清单。
销售经理可以查询商品销售情况、商品库存情况，并得到相应的统计报表。
下面是表示商品信息管理系统功能的数据流图，请分析数据流图的类型，设计软件结构图并简述相应的设计步骤。
答：类型：事务型数据流图
软件结构图：
设计步骤：（1）确定以事务为中心的结构，找出事务中心和事务来源；
（2）按功能划分事务，将具备相同功能的事务分为同一类，建立事务模块
（3）为每个事务处理模块建立全部的操作层模块
6、下图是PDL描述的程序算法，请改用N-S图描述。
答：
A > 0
B > 0
F F
T T
A1A2B1L2
B3
L1 D。