第三篇——软件工程之结构化设计方法

   软件工程有很大的一个章节介绍结构化分析方法。对于结构化分析，我认为它是整体和细节的桥梁，把一个软件整体分成几个块，不同的块负责不同的内容，比如数据输入，数据处理，数据输出；然后在块的基础上敲定细节，需要读入哪些数据，数据的类型，怎么读入数据，数据输入后的计算、查询、添加、删除、修改，数据输出的格式等等。一个软件可能是一个很大的工程，但是它也是由许多小部件搭建起来的，如何确定这些小部件，这时候就需要用到结构化分析方法。对于结构化的具体知识，结合书上的内容，做了一个整理。可能不完善，但是对于基本概念的掌握很有帮助。

  结构化分析方法是在模块化，自顶向下逐步细化及结构化程序设计基础之上发展起来的，可以分为两类：一类是根据系统系统的数据流进行设计，还有一类是根据系统的数据结构进行设计。

   软件设计的5个原则：

1 分而治之：将大型复杂的问题分解成许多容易的小问题，软件的体系设计，模块化设计都是分而治之的具体策略。

2 模块独立性：指软件系统中每个模块只设计软件要求的具体子功能，与软件系统中其他模块的借口是简单的。耦合性越高，模块独立性越若弱。

3 提高抽象层次：抽象是指护士一个主题中与当前目标无关的方面，以便更注意与当前目标有关的方面。软件设计时，尽量提高软件的抽象层次，按抽象级别从高到低进行软件设计，将软件的体系结构，按自顶向下方式，对各个层次的过程细节和数据细节逐层细化，直到用程序设计的语句能够实现为止。当然实现这个过程需要我们对软件的接口，模块的运行等等有足够的熟悉。

4 复用性设计：指在构造新的软件的时候，不必从零做起，可以直接使用已有的软构件即可组装成新的系统。

5 灵活性设计：引入灵活性的方法有，降低耦合并提高内聚（易于提高替换功能）；建立抽象（创建有多态操作的接口和父类）；不要将代码写死（消除代码中的常数）；抛出异常（由操作的调用者处理异常）；使用并创建可复用的代码。

   模块结构及表示：

   一个软件系统需要很多模块（包括程序设计中的函数和子程序）组成，称不能再分解的模块为原子模块。如果一个软件系统的全部实际加工（数据处理或计算）都有原子模块来完成，而其他所有非原子模块仅仅执行控制或协调功能，这样的系统就是完全因子分解的系统，但是大多数系统做不到完全因子分解。

模块一般分为四类：传入模块、传出模块、变换模块（从上级调用模块取得数据，进行特定的处理，转换成其他形式，再将加工结果返回给调用模块）、协调模块。

   传入模块：取得输入数据，经过某些处理，再将其传送给其他模块；

　传出模块：输出数据，在输出之前可能进行某些处理，数据可能被传输到系统的外部，也可能会输出到其他模块进行进一步的处理，但最终目的是输出到系统的外部；

　变换模块：也叫加工模块，从上级调用模块取得数据，进行特定的数据处理，转换成其他形式，再将加工结果返回给调用模块；

　协调模块：通过调用，协调和管理其他模块来完成特定的功能；

模块的结构有树状结构和网状结构。

　在树状结构中，位于最上层的根部是顶层模块，它是程序的主模块，与其联系的有若干下属模块，各下属模块还可以进一步引出更下一层的下属模块；

　网状结构则完全不同，在网状结构中，任意两个模块之间都可以有调用关系，任何两个模块都是平等的，没有从属关系；

结构图（SC）：清楚地反映软件模块之间的层次调用关系和联系，它不仅严格地定义了各个模块的名字，功能和接口，而且还集中地反映了设计思想。

　在结构图中，两个模块之间用单向箭头联结。箭头从调用模块指向被调用模块，表示调用模块调用了被调用模块，但是被调用模块执行完成后，控制又返回到调用模块；为了表示在模块之间传递的数据或者控制信息，在联合模块的箭头旁边给出短箭头，并且用尾端带有空心圆的短箭头表示数据信息，用尾端带有实心圆的短箭头表示控制信息。通常在短箭头的附近应注有信息的名字。当模块A有条件地调用另一个模块B时，在模块A的箭头尾部标以一个菱形符号。当一个模块A反复地调用模块C和模块D时，在调用箭头尾部则标以一个弧形符号。

　在多层次的结构图中，模块结构的层次数成为结构图的深度。结构图的深度在一定意义上反映了程序结构的规模和复杂程度。对于中等规模程度的程序，其结构图的深度约为10左右。结构图中同一层模块的最大模块数称为结构图的宽度。模块的扇入和扇出：扇出表示一个模块直接调用或控制下属模块的数目，扇入则定义为调用或控制一个给定模块的调用模块的数目。多扇入的模块通常是公用模块。

　在软件工程这门课程中，结构化是比较实用的一章，掌握结构化设计的方法，对于我们在软件编程中有流程指导作用。