模块和模块化 PPT

应该允许不同的设计者使用他们喜欢的 技巧，只要他们的文档能让其他设计者 明白就可以了。 设计方法的选择又是取决于设计者的偏 好，而更多的时候取决于系统要求的结 构或数据。
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软件设计中涉及的问题
抽象（abstract）与细化(refinement)
–抽象：分层次考虑和处理问题(数据和过程 )
–细化：从高到低的逐步分解过程
信息隐藏
–对其它模块隐藏模块内部的数据和过程
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抽象
抽象是对具体对象（问题）进行概括，抽出 这一类对象的公共性质并加以描述的过程。
–先注意问题的本质及描述，其次是实现过程或细 节。
–数据抽象：描述某类对象的属性或状态（对象相 互区别的物理量）。
–代码抽象：描述某类对象的共有的行为特征或具 有的功能。
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分解（Decomposition）
模块化是为了使一个复杂的大型程序能 被人的智力所管理
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)
显然
E(P 1)E(P2)
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模块化的依据
人类解决一般问题时一个有趣的规律：
结构图的基本成分有：模块、调用和数 据
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模块是指具有一定功能并可以用模块名调 用的一组程序语句，如函数、子程序等， 它们是组成程序的基本单元
一个模块具有其外部特征和内部特征
–外部特征包括：模块的接口(模块名、输入/输 出参数、返回值等)和模块的功能
–内部特征包括：模块的内部数据和完成其功能 的程序代码
总成本
软 件
最小成本区
开
M
发
工
接口成本
作
量
模块成本
模块数
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模块划分的基本原则
概括了把软件划分为模块时要遵守的准 则，也是判断模块构造是不是合理的标 准。 但是到目前为止，没有统一的标准判断 一个系统化分成几个模块是最优的。
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模块划分的四项基本原则
1.模块独立性强
– 块内联系强
– 块间联系弱
C (P1+P2)>C (P1)+C (P2) E (P1+P2)>E (P1)+E (P2) 结论：各个击破——把复杂的问题分解 成容易解决的小问题，原来的问题也就 容易解决了
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问题提出
如果无限的分割软件，最后为了开发 软件而需要的工作量也就小得可以忽 略了。
？
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模块数与开发工作量的关系
概要设计的表示形式
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正文加工系统的层次图
Байду номын сангаас
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带编号的层次图（ HIPO ）
与层次图（ H ）中每个方框相对应（按编号），都有一 张IPO图描述该框代表的模块大的家处好 理过程，称为HIPO图。 3
IPO图的一个例子
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软件的模块结构图:
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描述一个软件系统由哪些模块组成，以 及模块之间的调用关系
在结构图中，模块用矩形框表示，每个模 块都有一个应能适当反映该模块功能的名 字
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调用(call)：用从一个模块指向另一 个模块的箭头来表示，其含义是前者 调用了后者
–为了方便，有时常用直线替代箭头，此时，表 示位于上方的模块调用位于下方的模块
数据(data)：模块调用时需传递的参 数可通过在调用箭头旁附加一个小箭 头和数据名来表示，其中小箭头的方 向是数据的传输方向
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内聚与耦合
内聚和耦合是相互关联的。在程序结构 中各模块的内聚程度越高，模块间的耦 合程度就越低。但这也不是绝对的。软 件概要设计的目标是力求增加模块的内 聚，尽量减少模块间的耦合，但增加内 聚比减少耦合更重要，应当把更多的注 意力集中到提高模块的内聚程度上来。
–模块的扇入扇出会影响结构图的深度和宽度 ，例如减少模块的扇出，可能导致宽度变小 而深度增加
一个模块的扇出过大通常意味着该模块比较复 杂，然而扇出太少，可能导致深度的增加
–一般情况，一个模块的扇出以3～9为宜
一个模块的扇入表示有多少模块可直接调用它 ，它反映了该模块的复用(reuse)程度，因此 模块的扇入越大越好
–抽象的实现：通过类的声明。
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模块化设计的好处
信息隐藏 从不同角度了解系统 将难以解决的问题独立出来；抽象层次 通过逐层分析来了解问题 允许不同的模块采用不同的设计方法
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模块化设计
把大型软件按照规定的原则划分成一个个 较小的、相对独立但又相互关联的模块 重要指导思想：
–分解 –模块独立性
2.高内聚
–模块内部各成分之间
3.低耦合
–一个模块与其它模块之间
4.公共（共享）模块
–多个模块公用
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模块独立性
问什么模块的独立性很重要？
–有效模块化的软件容易开发出来 –独立的模块比较容易测试和维护
人的独立性强如何？ 人没有独立性，什么都依赖别人如何？
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内聚
内聚是模块功能强度（一个模块内部 各个元素彼此结合的紧密程度）的度 量。一个模块内部各个元素之间的联 系越紧密，则它的内聚性就越高，相 对地，它与其他模块之间的耦合就会 减低，而模块独立性就越强。
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SC图的模块调用
✓ 简单调用
A
X，Y
Z
Z
B
C
（a）
A
1
2
B
C
（b）
简单调用的两种表示法
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✓选择调用
A
B
C
D
❖注意：图中必须画出数据流
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✓循环调用
A
B
C
❖注意：图中必须画出数据流
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结构图的几个概念
深度：程序结构图中控制的层数，例如图 中所示的结构图的深度是5
宽度：程序结构图中同一层次上模块总数 的最大值，例如图中所示的结构图的宽度 为7
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模块和模块化
模块化：当系统的每项功能恰好由一个输入输 出都明确定义的组件完成的时候，我们称这个 系统模块化。
模块——表示能够用计算机程序代码实现的， 相对独立的单一数据处理功能，所以模块有时 也叫功能模块。
进一步明确模块是拥有明确定义的输入、输出 和特性的程序实体。
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设计方法的选择
扇出(fan out)：该模块直接调用的模块数 目。例如，例如图中模块M的扇出是4，模 块A的是2，模块B的扇出是1
扇入(fan in)：能直接调用该模块的模块 数目。例如图中模块G的扇入是1，模块I的 扇入是2，模块R的扇入是4
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深度和宽度在一定程度上反映了程序的规模和 复杂程度
–相对而言，如果程序结构图的深度和宽度较 大，则说明程序的规模和复杂程度都较大。