软件工程总体设计方案(PPT 111页)

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软件工程
控制耦合举例
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去除模块间控制耦合的方法
控制耦合增加了理解和编程的复杂性，调用 模块必须知道被调模块的内部逻辑，增加了 相互依赖。解决方法：
（1）将被调用模块内的判定上移到调用模块 中进行
（2）被调用模块分解成若干单一功能模块
软件结构设计以需求分析中得到的数据流图 为基础而进行。
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第一个阶段总体设计的任务
① 制定规范 ② 设计软件系统结构（简称软件结构） ③ 处理方式设计 ④数据结构及数据库设计 ⑤ 可靠性设计 ⑥ 编写概要设计文档 ⑦ 概要设计评审
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接口：指模块的输入与输出。 功能：指模块实现什么功能。 模块化好处: 模块化使软件容易测试和调试，因而有助提
高软件的可靠性。 模块化能提高软件的可修改性。 模块化有助于软件开发工程的组织管理。
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5.2.2 抽象（ Abstraction )
① 什么是抽象？
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③ 处理方式设计
包括： 功能设计：确定实现功能算法，评估算法的
性能． 性能设计：确定实现性能需求必须的算法和
模块间的控制方式
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5.1 设计的过程
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5. 2 设计原理
5.2.1模块化 5.2.2抽象 5.2.3逐步求精 5.2.4信息隐蔽和局部化 5.2.5模块独立
外表
抽象 形体 衣着 性格 头发 脸形 领带 逐步求精
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自顶向下，逐步求精的基本思想
将功能、信息的说明分为多个层次，最高层 也最抽象 ― 仅仅只是概念性地描述功能或信 息，不提供功能的内部工作情况或信息的内 部结构；
设计者从最高层开始，仔细推敲，进行功能 和信息的细化，给出下层实现的细节；
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功能内聚
模块仅包括为完成某个功能所必须的所有成 分。
模块所有成分共同完成一个功能，缺一不可
内聚性最强
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模块间内聚的类型
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总结：耦合、内聚与模块独立性关系
耦合与内聚都是模块独立性的定性标准，都 反映模块独立性的良好程度。
事务分析法过程和应用。 理解： 1 、典型的总体设计过程包括的步骤； 2 、设计中的启发式规则；信息科学与技术学院 闵笛
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重点和难点
重点: 软件设计过程中应遵循的基本原理； 面向数据流的设计方法 难点: 变换分析、事务分析法的过程和应用
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局部化：将一些关系密切的软件元素物理地 放得彼此靠近。
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5.2.5 模块独立
1 、什么是模块独立性（ module independence)
模块只完成系统要求的相对独立的功能 符合信息隐蔽原则 模块间关联和依赖程度尽量小 2 、模块独立的优点 容易开发、测试和维护
若一个模块内各元素（语句之间、程序段之 间）联系的越紧密，则它的内聚性就越．
设计目标：高内聚
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巧合内聚（偶然内聚)
块内各组成成份在功能上是互不相关的。
模块 M 中的三个语句没有任何联系。 缺点：可理解性差，可修改性差
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逻辑内聚
一模块对另一模块的引用 一模块向另一模块传递的数据量 一模块施加到另一模块的控制的数量 模块间接口的复杂程度
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降低耦合度的设计原则
1、根据问题特点，选择合适的 耦合类型。 尽量使用数据耦合，少用控制耦合和特征耦 合，限制公共耦合的范围，完全不用内容耦 合
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过程内聚（顺序性组合）
模块内各处理成分相关，且必须以特定次序 执行。
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通信内聚
模块内各部分使用相同的输入数据，或产生 相同的输出结果
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顺序内聚
模块完成多个功能，各功能都在同一数据结 构上操作，每一功能有唯一入口。
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无直接耦合
两个模块没有直接关系，模块独立性最强。
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数据耦合
属松散耦合。一模块访问另一模块时，通过 数据参数交换输入、输出信息。
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控制耦合
模块之间传递的是控制信息（如开关、标志、 名字等），控制被调用模块的内部逻辑。
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软件设计的两个阶段
第一阶段：概要设计（总体设计）
根据软件需求，设计软件系统结构和数据结
构，确定程序的组成模块及模块之间的相互 关系。
回答“概括地说，系统应该如何实现？”。
其重要性是：站在全局高度，从较抽象的层
次上分析对比多种可能的系统实现方案和软
件结构，从中选出最佳方案和最合理的软件
软件工程 章总体设计
5.1设计过程

5.2设计原理

5.3启发规则

5.4描绘软件结构的图形工具

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学习要求
掌握： 1 、软件设计过程中应遵循的基本原理和相
关概念； 2 、描绘软件结构的图形工具的运用； 3 、面向数据流设计方法概念；变换分析、
2 、降低模块接口的复杂性。 减少每个模块的参数个数；尽量使用标准过
程调用方式，少用直接引用的方式；传送的 信息以标准、直接的方式提供。 3 、把模块的通信信息放在信缓息科冲学区与中技术。学院 闵笛
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② 内聚性（ cohesion )
又称块内联系。指一个模块内部各个元素彼 此结合的紧密程度的度量。
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改控制耦合为数据耦合举例
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特征耦合
两个模块通过传递数据结构加以联系，或都 与一个数据结构有关系，则称这两个模块间 存在特征耦合。
可能出现的情况：当把整个数据结构作为参 数传递时，被调用的模块虽然只需要使用其 中的一部分数据元素，但实际可以使用的数 据多于它真正需要的数据，这将导致对数据 访问失去控制。
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特征耦合举例
说明：
“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，它们之间也是特征偶合。
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将特征耦合修改为数据耦合举例
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5 . 2 . 1 模块化(Modularity )
① Fra Baidu bibliotek么是模块和模块化思想？ 采取自顶向下的方式，逐层把软件系统划分
成若干可单独命名和可编址的部分－ “ 模 块” ，每个模块完成一个特定的子功能；所 有模块按某种方法组成一个整体，完成整个 系统所要求的功能。 软件系统就是通过这些模块的组合来实现。
( 1 )软件可理解性降低 ( 2 )诊断错误困难 ( 3 )软件可维护性差 ( 4 )软件可靠性差
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内容耦合
有下列情况之一的。是最不好的耦合形式！
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模块间耦合强度
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耦合强度依赖的因素：
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② 模块化的优点
模块化是软件解决复杂问题所具备的手段， 可降低软件复杂性，减少开发工作量，从而 降低开发成本，提高软件生产率，以下是模 块化的依据。
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③ 模块化与软件成本的关系
接口
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④ 模块的基本属性
学生

认识复杂事物和现象时， 抽出事物本质的共同特
大学生
性而暂不考虑它们的细 节。
湛江师范学院的学生
② 软件开发中的抽象 湛师信息学院的学生
过程的抽象 数据的抽象
湛师信息学院11计本的学 生
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抽象
什么是抽象思想?
在认识事物、分析和解决问题的过程中，忽略那 些与当前研究目标不相关的部分, 以便将注意力 集中于与当前目标相关的方面
结构，从而用较低成本开发出较高质量的软
件系统。
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软件设计的两个阶段
第二阶段：详细设计（过程设计） 确定模块内部的算法和数据结构；选定某种
过程的表达形式来描述各种算法；产生精确 描述各模块程序过程的详细文档，并进行评 审。
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将需求分析模型转换为软件设计
但耦合是直接的主导因素，内聚则辅助耦合 共同对模块独立性进行衡量。
设计要求：低耦合，高内聚
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5 .3 启发规则
改进原则 ：高内聚、低耦合
① 改进软件结构，提高模块独立性
② 模块规模适中
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① 制定规范
为软件开发小组制定在进行软件设计时，应 该共同遵守的标准，以便协调组内各成员的 工作。
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② 软件结构设计
包括： 将系统按功能划分成模块 确定每个模块的功能 确定模块之间的调用关系 确定模块之间的接口，即模块之间传递的信息 评价模块结构的质量
公共环境耦合
一组模块引用同一个公用数据区（也称全局 数据区、公共数据环境）。
公共数据区指： 全局数据结构。 共享通讯区。 内存公共覆盖区等。
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公共环境耦合举例
模块 A 、 B 、 C 间存在错综复杂的联系
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公共耦合存在的问题
把几种相关功能（逻辑上相似的功能）组合 在一模块内，每次调用由传给模块的参数确 定执行哪种功能。
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逻辑内聚模块
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时间内聚（经典内聚）
模块完成的功能必须在同一时间内执行，这 些功能只因时间因素关联在一起。
例：初始化系统模块 系统结束模块、 紧急故障处理模块等
软件开发实际上就是一个从高层次抽象到低 层次抽象逐步过渡的过程。
一个复杂的系统先用一些高级的抽象概念构 造和理解，这些高级概念又用较低级的概念 构造和理解，如此进行下去，直到具体元素。
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抽象例子
抽象
外表
形体 衣着 性格
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5 . 2. 3 逐步求精
逐步求精：为了能集中精力解决主要问题而 尽量推迟对问题细节的考虑。
可把逐步求精看作是一项把一个时期内必须 解决的种种问题按优先级排序的技术。
逐步求精是一种自顶向下的设计策略，按这 种设计策略，程序的体系结构是通过逐步精 化处理过程的层次而设计出来的。
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软件工程 逐步求精的例子
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3 、衡量模块独立性的两个准则
① 耦合性（ coupling ) ② 内聚性（ cohesion )
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① 耦合性（ coupling )
也称块间的联系。是对软件系统结构中，各 模块间相互联系紧密程度的一种度量。
设计目标：低耦合
随着每个后续细化逐步的完成，提供越来越
多的细节，最终得出用程序设计语言表达的
程序。
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软件工程 结合了模块化和逐步细化思想建立的软件结构图
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5.2.4 信息隐蔽和局部化
信息隐蔽：在设计和确定模块时，使得一个 模块内包含的信息（过程或数据），不允许 其它不需要这些信息的模块访问，独立的模 块间仅仅交换为完成系统功能而必须交换的 信息。
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软件设计的目标和任务
软件需求：解决“做什么”
软件设计：解决“怎么做”．
软件设计的任务：以软件需求规格说明书为 依据，着手实现软件的需求，并将设计的结 果反映在“设计规格说明书”文档中。
软件设计的重要性：是软件开发阶段的第一
步，最终影响软件实现的成败和软件维护的
难易程度。
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