模块结构图
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• 但仍然不是最高的内聚类型
7、功能内聚
• 一个模块包括并且仅仅包括为完成一个具体 任务所需要的所有成分，称为功能内聚。
• 功能内聚性是最强也是最好的一种内聚
– 例如：打印职工名单，PrintStaffList() – 例如：计算平均分，CalculateAvg()
• 仅用一个动宾词组能明确指出这个模块的所 有功能。
内聚的评分
• 耦合和内聚的概念是Stevens等人提出的， 是测量一个模块化系统好坏的标志。
• 按他们的观点， 给上述七种内聚评分如下：
– 功能内聚１０分 – 顺序内聚９分 – 通信内聚７分 – 步骤内聚５分 – 时间内聚３分 – 逻辑内聚１分 – 偶然内聚０分
• 可以给一个软件的所有模块打分，最后计算 平均分，作为软件结构质量评价的参考
double CalculateAvg() { int n; double total, average, value;
scanf(“input value:”, &value); while value<=0.0 {
n=n+1; total=total+value; scanf(“\ninput value:”, &value); } average=total/n; return(average); } 模块内部各元素（变量、语句）之间存在联系
• 该原则的目的：消除控制耦合，降低耦合度
– 想象一下，假设某个控制标志在系统的很多部分 发挥作用，那么可能会产生这样一种情况：错误 发作的位置离产生错误的源头很远，这给程序调 试和维护带来极大困难。
作用范围和控制范围图示
TOP
X
Y
A
B
B1
B2
（a)
TOP
X
Y
A
B
B1
B2
(c)
TOP
X
Y
A
B
B1 B2
模块A的控制范围是： A、B、C、D
A
计算工资
假如判断x出现在模块A 中，并且仅在A中使用 了x，则该判断的作用 范围是：A， 而B、C、D不受影响
B
计算临时工工资
C 计算职工工资
D 计算总工资
判断的设计原则
• 一个设计原则：对于任何一个判断，其作用 范围应该是这个判断所在模块的控制范围的 一个子集
影响耦合度的因素
• 如果使用模块A需要了解模块B，那么A和B是 耦合的。影响模块间耦合程度有三方面的因 素：
– 联系方式－－模块间通过什么方式联系 – 来往信息的作用－－模块间来往信息作什么用 – 数量－－模块间来往信息的多少。
作用
数量
0
少
多
混合 控制 数据
用过程 直接引用 语句调用
离坐标原点越远， 耦合程度越高
内聚的类型
• 模块的内聚可以分以下七类：
１、偶然内聚(coincidental cohesion) ２、逻辑内聚(Logical cohesion) ３、时间内聚(temporal cohesion) ４、步骤内聚(procedural cohesion) ５、通信内聚(communicational cohesion) ６、顺序内聚(Sequential cohesion) ７、功能内聚(functional_cohesion)
方式
模块联系方式
• 直接引用：一个模块直接存取另一个模块的 某些信息，例如全程变量、FORTRAN的 common量、Ｃ语言的extern量、共享的通 信区等 。也称为公共环境耦合(common environment coupling)
– 降低这种耦合程度的办法是使数据局部化，即使 用局部变量
• 过程语句调用：一个模块调用另一个模块， 所有数据来往都以参数或返回值方式传递并 使用
1、偶然内聚
当同一个子程序中的操作之间无任何联系时， 为偶然内聚性，也叫作“无内聚性”。
比如只是为了将程序中某几处凑巧相同的一些语 句组合起来形成的一个模块：
P
Q
R
S
T
B=A; read(Cardfile);
D=C;
2、逻辑内聚
将几个逻辑上相似的功能放在一个模块中
准备
Y
算平均成绩
取平均成绩?
N 算最高成绩
返回
比如常见的出错处理模块，工作模块发现错误后，调用 错误处理模块，将错误号作为控制参数传入，然后出错 处理模块根据不同的错误号执行相应的操作
3、时间内聚
• 将在有限时间单元内处理的成分组合为同 一模块
比如在程序初始化时所作的处理： m_Medirecno = psPerson.Medirecno txtMedirecno = psPerson.Medirecno txtTel = psPerson.Tel txtContact = psPerson.Contact txtAddr = psPerson.Addr txtMedirecno.Enabled = False
• 设计目标：
– 模块内的联系越紧越好 – 模块间的联系越少越好 – 为什么？
7.2.3 模块的耦合
double CalculateAvg() {
int n; double total, average, value; scanf(“输入个数：\n”, &n); total = sum(n); average=total/n; return(average); } 两个模块之间存在联系
7.2.6 模块的扇入与扇出
• 模块的扇入是指有多少个上级模块调用它。 • 模块的扇出是指模块的直属下层模块的个数，
扇出系数不宜过大
A A的扇出为2
B的扇出为 B
1
B1
C C的扇出为
3
C1 C2 C3
T T的扇入为2
总体设计原则
• 设计功能内聚的模块 • 模块使用过程语句调用其它模块，传递的参
数作数据用，并且尽可能少 • 模块内语句数一般为50-100 • 平均扇出系数最好是3-5 • 高层模块高扇出，最低层模块高扇入 • 一个判断的作用范围是判断所在模块的控制
调用查补考安排模块 }
显示结果模块（） {
调用显示成绩模块 如果标志1==True 则
调用不及格显示模块 }
显示不及格处理模块（） {
如果标志2==True 则 调用留退通知模块
否则 调用补考通知模块
}
改写后的模块图
学生期末成绩查询
读入学号
显示成绩
查询成绩 显示成绩 不及格处理
确定留退 显示补考 显示留退
• 可视化程序设计中在窗口打开时初始化窗口中得控件内容， 如列表框的项目、文本框或单选钮的缺省取值
• 还比如：C++的构造函数、析构函数
4、步骤内聚
• 当子程序中的操作是按某一特定过程结构进 行的，就是步骤内聚。
• 例如：用户想按一定的顺序打印告，子程序设计 成是用于按顺序打印销售收入、开支、雇员电话 表的。
来往信息的作用
• 模块间的来往信息可以作数据用，也可以作 控制信息用
A
平均/最高
成绩
B
取平均成绩 或最高成绩
A
平均成绩
最高成绩
取平均成绩
取最高成绩
(a)控制耦合
(b)数据耦合
来往信息的数量
• 模块间传递的信息量越大，它们之间的耦合 程度越高。
• 一个模块最好只了解它确实需要使用的数据， 而完全不知道其他数据的存在（独立性好）
一个完整的结构图
有效数据
计算
EOF
有效数据
结果
EOF 结果
获得有效数据
生成报表
编辑数据 EOF
编辑数据
有效数据
打印报表
日期
行
行
获得编辑数据 核对数据
数据 EOF
编辑数据 数据
读入数据 编辑数据
显示无效 数据
打印表头
打印表尾
行
总
计
打印一行
简单的模块结构图
总账子系统
初始 设置
凭证 管理
出纳 管理
期末 处理
• 步骤内聚在时间内聚的基础上增加了次序的 约束
模块划分示例
绘制划分后的模块图
准备好的矩阵指示标记
STMRO （主模块）
准备好的矩阵指示标记
PREP
PLANLOOP
矩阵指示标记
部分结果、标签 等
TYPDECID
• 模块PERP是一个初始化模块，属时间内聚。 • 模块PLANLOOP和TYPDECID都属于步骤内聚。前者
– 公共环境耦合：如果两个模块共享同一全局数据，称为 公共耦合。
– 内容耦合：两个模块之间的内部属性有直接关联，也称 病态耦合。（某些GOTO语句）
减低耦合的设计原则
结构化设计要求模块间的耦合程度尽可能小。
• 为此应：
– 用过程语句调用其它模块 – 模块间的参数作数据用 – 模块间的参数尽可能少
7.2.4 模块的内聚
帐簿 输出
会计 报表
辅助 管理
系统 服务
其它
• 凭证管理模块的下层模块：
– 凭证输入、凭证审核、凭证查询打印、凭证汇 总、记账
模块设计的度量标准
• 为了衡量模块的相对独立性，提出了模块间 的耦合(Coupling)与模块的内聚(Cohesion) 两个标准
– 耦合：模块和模块之间的联系程度 – 内聚：模块内部各元素之间的联系程度
耦合的类型
• 根据以上因素，对耦合分类如下：
– 数据耦合：采用子程序调用，调用模块将需要进行处理 的数据传递给被调模块。数据耦合是不可避免的。
– 标记耦合：如果调用模块将整个数据记录传递给被调模 块，而被调模块只使用了部分数据项，则称为标记耦合 或特征耦合。
– 控制耦合：一个模块将控制信息传递给另一个模块，以 控制被调模块的内部处理逻辑。（可以分解）
内聚的好处
• 模块的内聚反映模块内部联系的紧密程度。 • 一个模块只需要做好一件事情，不要过分关
心其它任务。
• 高内聚性的好处是可以提高程序的可靠性。
– 有一个调查表明，50％的强内聚性子程序是没有 错误的，而只有 18％的弱内聚性子程序才是无错 的，弱内聚性子程序的出错机会要比强内聚性出 错机会高 6 倍，而修正成本则要高 19 倍。摘自 《代码大全》
的元素用于控制主循环，后者的元素负责主循环的整个 判定执行过程
5、通信内聚
当模块内的成分引用共同的数据，而不存在 其他联系时，称为通信内聚
购货单
修改库存
库存
开发货单
A、销售模块
期末不及格统计
学籍表 累计不及格统计
留退名单
B 、产生留退名单模块
wenku.baidu.com
6、顺序内聚
模块中某个成分的输出是另一成分的输入。
比如显示期末成绩通知：
读
读
入
取
学
成
号
绩
取
判
取
科
显
断
不
目
示
留
及
补
数
退
格
考
科
安
据
级
目
排
6、顺序内聚
• 顺序内聚有较强的内聚性 • 是步骤内聚和通信内聚的结合
• 例如：一个模块用于计算高于平均分的人数，步 骤是先循环累计总分，然后计算得到平均分，最 后循环统计高于平均分的人数
• 有步骤的先后，而且前一个步骤的结果要用于后 一步骤的运算中
(b)
TOP
X
Y
B
A
B1
B2
(d)
期末成绩查询
主模块
Main（） {
stuNo = 读入学号模块 调用成绩查询模块 调用显示模块 }
子模块
成绩查询模块（） {
调用查期末成绩模块 如果有不及格科目则
标志1=True 调用不及格处理模块 }
不及格处理模块（） {
标志2=确定留退模块（） 如果标志2 != True 则
本章主要内容
• 系统设计的任务 • 总体设计
– 结构化设计的概念、基本原则 – 从数据流图导出结构图
• 详细设计
– 代码设计 – 输出设计 – 输入设计 – 人机对话设计 – 模块详细设计 – 数据库设计、网络设计
• 系统设计说明书
7.2.1 模块的概念
• 模块(Module)一词使用很广泛。通常对应于 用一个名字就可以调用的一段程序语句（子 程序或函数）
个模块调用后一个模块。有循环调用和条件调用 – 数据：用带圆圈的小箭头表示从一个模块传递给
另一模块的数据（有实义） – 控制信息：带涂黑圆圈的小箭头表示一个模块传
送给另一模块的控制信息
结构图的画法
主调模块
主调模块
被调模块
被调模块
循环调用
被调模块
被调模块
条件调用
1、结构图无严格的模块调用顺序，但一般习惯从左至右 2、因为约定遵从从上向下的调用，调用关系也可以不使 用箭头，而直接使用直线 3、模块间传递的信息如果出现在数据字典中，则视为数 据，否则为控制信息
• 模块具有输入和输出、逻辑功能、运行程序、 内部数据四种属性。
计算年龄
int computeAge(date birthday)
模块的图形表示方法 模块的函数接口表示
7.2.2 模块结构图
• 结构图(Structured Chart)描述系统的模块结 构及模块间的联系
• 结构图中的主要成分有：
– 模块：用长方形表示 – 调用：从一个模块指向另一模块的箭头表示前一
耦合和内聚的关系
• 二者就像连体兄弟，存在紧密相关的关系：
– 模块内的高内聚往往意味着模块间的松耦合 – 反之，低内聚一般会带来紧耦合
7.2.5 作用范围与控制范围
• 一个判断的作用范围是所有这样的模块的集 合，这些模块内含有依赖于这个判断结果的
处理。或称影响范围。
• 一个模块的控制范围是指它本身及其所有下 属模块的集合。
7、功能内聚
• 一个模块包括并且仅仅包括为完成一个具体 任务所需要的所有成分，称为功能内聚。
• 功能内聚性是最强也是最好的一种内聚
– 例如：打印职工名单，PrintStaffList() – 例如：计算平均分，CalculateAvg()
• 仅用一个动宾词组能明确指出这个模块的所 有功能。
内聚的评分
• 耦合和内聚的概念是Stevens等人提出的， 是测量一个模块化系统好坏的标志。
• 按他们的观点， 给上述七种内聚评分如下：
– 功能内聚１０分 – 顺序内聚９分 – 通信内聚７分 – 步骤内聚５分 – 时间内聚３分 – 逻辑内聚１分 – 偶然内聚０分
• 可以给一个软件的所有模块打分，最后计算 平均分，作为软件结构质量评价的参考
double CalculateAvg() { int n; double total, average, value;
scanf(“input value:”, &value); while value<=0.0 {
n=n+1; total=total+value; scanf(“\ninput value:”, &value); } average=total/n; return(average); } 模块内部各元素（变量、语句）之间存在联系
• 该原则的目的：消除控制耦合，降低耦合度
– 想象一下，假设某个控制标志在系统的很多部分 发挥作用，那么可能会产生这样一种情况：错误 发作的位置离产生错误的源头很远，这给程序调 试和维护带来极大困难。
作用范围和控制范围图示
TOP
X
Y
A
B
B1
B2
（a)
TOP
X
Y
A
B
B1
B2
(c)
TOP
X
Y
A
B
B1 B2
模块A的控制范围是： A、B、C、D
A
计算工资
假如判断x出现在模块A 中，并且仅在A中使用 了x，则该判断的作用 范围是：A， 而B、C、D不受影响
B
计算临时工工资
C 计算职工工资
D 计算总工资
判断的设计原则
• 一个设计原则：对于任何一个判断，其作用 范围应该是这个判断所在模块的控制范围的 一个子集
影响耦合度的因素
• 如果使用模块A需要了解模块B，那么A和B是 耦合的。影响模块间耦合程度有三方面的因 素：
– 联系方式－－模块间通过什么方式联系 – 来往信息的作用－－模块间来往信息作什么用 – 数量－－模块间来往信息的多少。
作用
数量
0
少
多
混合 控制 数据
用过程 直接引用 语句调用
离坐标原点越远， 耦合程度越高
内聚的类型
• 模块的内聚可以分以下七类：
１、偶然内聚(coincidental cohesion) ２、逻辑内聚(Logical cohesion) ３、时间内聚(temporal cohesion) ４、步骤内聚(procedural cohesion) ５、通信内聚(communicational cohesion) ６、顺序内聚(Sequential cohesion) ７、功能内聚(functional_cohesion)
方式
模块联系方式
• 直接引用：一个模块直接存取另一个模块的 某些信息，例如全程变量、FORTRAN的 common量、Ｃ语言的extern量、共享的通 信区等 。也称为公共环境耦合(common environment coupling)
– 降低这种耦合程度的办法是使数据局部化，即使 用局部变量
• 过程语句调用：一个模块调用另一个模块， 所有数据来往都以参数或返回值方式传递并 使用
1、偶然内聚
当同一个子程序中的操作之间无任何联系时， 为偶然内聚性，也叫作“无内聚性”。
比如只是为了将程序中某几处凑巧相同的一些语 句组合起来形成的一个模块：
P
Q
R
S
T
B=A; read(Cardfile);
D=C;
2、逻辑内聚
将几个逻辑上相似的功能放在一个模块中
准备
Y
算平均成绩
取平均成绩?
N 算最高成绩
返回
比如常见的出错处理模块，工作模块发现错误后，调用 错误处理模块，将错误号作为控制参数传入，然后出错 处理模块根据不同的错误号执行相应的操作
3、时间内聚
• 将在有限时间单元内处理的成分组合为同 一模块
比如在程序初始化时所作的处理： m_Medirecno = psPerson.Medirecno txtMedirecno = psPerson.Medirecno txtTel = psPerson.Tel txtContact = psPerson.Contact txtAddr = psPerson.Addr txtMedirecno.Enabled = False
• 设计目标：
– 模块内的联系越紧越好 – 模块间的联系越少越好 – 为什么？
7.2.3 模块的耦合
double CalculateAvg() {
int n; double total, average, value; scanf(“输入个数：\n”, &n); total = sum(n); average=total/n; return(average); } 两个模块之间存在联系
7.2.6 模块的扇入与扇出
• 模块的扇入是指有多少个上级模块调用它。 • 模块的扇出是指模块的直属下层模块的个数，
扇出系数不宜过大
A A的扇出为2
B的扇出为 B
1
B1
C C的扇出为
3
C1 C2 C3
T T的扇入为2
总体设计原则
• 设计功能内聚的模块 • 模块使用过程语句调用其它模块，传递的参
数作数据用，并且尽可能少 • 模块内语句数一般为50-100 • 平均扇出系数最好是3-5 • 高层模块高扇出，最低层模块高扇入 • 一个判断的作用范围是判断所在模块的控制
调用查补考安排模块 }
显示结果模块（） {
调用显示成绩模块 如果标志1==True 则
调用不及格显示模块 }
显示不及格处理模块（） {
如果标志2==True 则 调用留退通知模块
否则 调用补考通知模块
}
改写后的模块图
学生期末成绩查询
读入学号
显示成绩
查询成绩 显示成绩 不及格处理
确定留退 显示补考 显示留退
• 可视化程序设计中在窗口打开时初始化窗口中得控件内容， 如列表框的项目、文本框或单选钮的缺省取值
• 还比如：C++的构造函数、析构函数
4、步骤内聚
• 当子程序中的操作是按某一特定过程结构进 行的，就是步骤内聚。
• 例如：用户想按一定的顺序打印告，子程序设计 成是用于按顺序打印销售收入、开支、雇员电话 表的。
来往信息的作用
• 模块间的来往信息可以作数据用，也可以作 控制信息用
A
平均/最高
成绩
B
取平均成绩 或最高成绩
A
平均成绩
最高成绩
取平均成绩
取最高成绩
(a)控制耦合
(b)数据耦合
来往信息的数量
• 模块间传递的信息量越大，它们之间的耦合 程度越高。
• 一个模块最好只了解它确实需要使用的数据， 而完全不知道其他数据的存在（独立性好）
一个完整的结构图
有效数据
计算
EOF
有效数据
结果
EOF 结果
获得有效数据
生成报表
编辑数据 EOF
编辑数据
有效数据
打印报表
日期
行
行
获得编辑数据 核对数据
数据 EOF
编辑数据 数据
读入数据 编辑数据
显示无效 数据
打印表头
打印表尾
行
总
计
打印一行
简单的模块结构图
总账子系统
初始 设置
凭证 管理
出纳 管理
期末 处理
• 步骤内聚在时间内聚的基础上增加了次序的 约束
模块划分示例
绘制划分后的模块图
准备好的矩阵指示标记
STMRO （主模块）
准备好的矩阵指示标记
PREP
PLANLOOP
矩阵指示标记
部分结果、标签 等
TYPDECID
• 模块PERP是一个初始化模块，属时间内聚。 • 模块PLANLOOP和TYPDECID都属于步骤内聚。前者
– 公共环境耦合：如果两个模块共享同一全局数据，称为 公共耦合。
– 内容耦合：两个模块之间的内部属性有直接关联，也称 病态耦合。（某些GOTO语句）
减低耦合的设计原则
结构化设计要求模块间的耦合程度尽可能小。
• 为此应：
– 用过程语句调用其它模块 – 模块间的参数作数据用 – 模块间的参数尽可能少
7.2.4 模块的内聚
帐簿 输出
会计 报表
辅助 管理
系统 服务
其它
• 凭证管理模块的下层模块：
– 凭证输入、凭证审核、凭证查询打印、凭证汇 总、记账
模块设计的度量标准
• 为了衡量模块的相对独立性，提出了模块间 的耦合(Coupling)与模块的内聚(Cohesion) 两个标准
– 耦合：模块和模块之间的联系程度 – 内聚：模块内部各元素之间的联系程度
耦合的类型
• 根据以上因素，对耦合分类如下：
– 数据耦合：采用子程序调用，调用模块将需要进行处理 的数据传递给被调模块。数据耦合是不可避免的。
– 标记耦合：如果调用模块将整个数据记录传递给被调模 块，而被调模块只使用了部分数据项，则称为标记耦合 或特征耦合。
– 控制耦合：一个模块将控制信息传递给另一个模块，以 控制被调模块的内部处理逻辑。（可以分解）
内聚的好处
• 模块的内聚反映模块内部联系的紧密程度。 • 一个模块只需要做好一件事情，不要过分关
心其它任务。
• 高内聚性的好处是可以提高程序的可靠性。
– 有一个调查表明，50％的强内聚性子程序是没有 错误的，而只有 18％的弱内聚性子程序才是无错 的，弱内聚性子程序的出错机会要比强内聚性出 错机会高 6 倍，而修正成本则要高 19 倍。摘自 《代码大全》
的元素用于控制主循环，后者的元素负责主循环的整个 判定执行过程
5、通信内聚
当模块内的成分引用共同的数据，而不存在 其他联系时，称为通信内聚
购货单
修改库存
库存
开发货单
A、销售模块
期末不及格统计
学籍表 累计不及格统计
留退名单
B 、产生留退名单模块
wenku.baidu.com
6、顺序内聚
模块中某个成分的输出是另一成分的输入。
比如显示期末成绩通知：
读
读
入
取
学
成
号
绩
取
判
取
科
显
断
不
目
示
留
及
补
数
退
格
考
科
安
据
级
目
排
6、顺序内聚
• 顺序内聚有较强的内聚性 • 是步骤内聚和通信内聚的结合
• 例如：一个模块用于计算高于平均分的人数，步 骤是先循环累计总分，然后计算得到平均分，最 后循环统计高于平均分的人数
• 有步骤的先后，而且前一个步骤的结果要用于后 一步骤的运算中
(b)
TOP
X
Y
B
A
B1
B2
(d)
期末成绩查询
主模块
Main（） {
stuNo = 读入学号模块 调用成绩查询模块 调用显示模块 }
子模块
成绩查询模块（） {
调用查期末成绩模块 如果有不及格科目则
标志1=True 调用不及格处理模块 }
不及格处理模块（） {
标志2=确定留退模块（） 如果标志2 != True 则
本章主要内容
• 系统设计的任务 • 总体设计
– 结构化设计的概念、基本原则 – 从数据流图导出结构图
• 详细设计
– 代码设计 – 输出设计 – 输入设计 – 人机对话设计 – 模块详细设计 – 数据库设计、网络设计
• 系统设计说明书
7.2.1 模块的概念
• 模块(Module)一词使用很广泛。通常对应于 用一个名字就可以调用的一段程序语句（子 程序或函数）
个模块调用后一个模块。有循环调用和条件调用 – 数据：用带圆圈的小箭头表示从一个模块传递给
另一模块的数据（有实义） – 控制信息：带涂黑圆圈的小箭头表示一个模块传
送给另一模块的控制信息
结构图的画法
主调模块
主调模块
被调模块
被调模块
循环调用
被调模块
被调模块
条件调用
1、结构图无严格的模块调用顺序，但一般习惯从左至右 2、因为约定遵从从上向下的调用，调用关系也可以不使 用箭头，而直接使用直线 3、模块间传递的信息如果出现在数据字典中，则视为数 据，否则为控制信息
• 模块具有输入和输出、逻辑功能、运行程序、 内部数据四种属性。
计算年龄
int computeAge(date birthday)
模块的图形表示方法 模块的函数接口表示
7.2.2 模块结构图
• 结构图(Structured Chart)描述系统的模块结 构及模块间的联系
• 结构图中的主要成分有：
– 模块：用长方形表示 – 调用：从一个模块指向另一模块的箭头表示前一
耦合和内聚的关系
• 二者就像连体兄弟，存在紧密相关的关系：
– 模块内的高内聚往往意味着模块间的松耦合 – 反之，低内聚一般会带来紧耦合
7.2.5 作用范围与控制范围
• 一个判断的作用范围是所有这样的模块的集 合，这些模块内含有依赖于这个判断结果的
处理。或称影响范围。
• 一个模块的控制范围是指它本身及其所有下 属模块的集合。