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软件详细设计
第五章软件详细设计
5.1详细设计的基本任务
(1)为每个模块进行详细的算法设计。
用某种图形、表格、语言等工具将每个模块处理过程的详细算法描述出来。
(2)为模块内的数据结构进行设计。
对于需求分析、概要设计确定的概念性的数据类型进行确切的定义。
(3)对数据结构进行物理设计,即确定数据库的物理结构。
物理结构主要指数据库的存储记录格式、存储记录安排和存储方法,这些都依赖于具体所使用的数据库系统。
(4)其他设计:
根据软件系统的类型,还可能要进行以下设计:
①代码设计。
为了提高数据的输入、分类、存储、检索等操作,节约内存空间,对数据库中的某些数据项的值要进行代码设计。
②输入/输出格式设计。
③人机对话设计。
对于一个实时系统,用户与计算机频繁对话,因此要进行对话方式、内容、格式的具体设计。
(5)编写详细设计说明书。
(6)评审。
对处理过程的算法和数据库的物理结构都要评审。
5.2结构化程序设计方法
详细设计是软件设计的第二阶段,主要确定每个模块具体执行过程,也称“过程设计”,详细设计的目标不仅是逻辑上正确地实现每个模块的功能,并使设计出的处理过程清晰易读。
过程设计中采用的典型方法是结构化程序设计(简称SP)方法,最早是由E.W.Dijkstra在60年代中期提出的,它是实现详细设计目标的关键技术之一,它指导人们用良好的思想方法开发易于理解、易于验证的程序。
结构化程序设计方法的基本要点是:
1.采用自顶向下,逐步求精的程序设计方法
在需求分析,概要设计中,都采用了自顶向下,逐层细化的方法。
2.使用三种基本控制结构构造程序
任何程序都可由顺序、选择、重复三种基本控制结构构造。
(1)用顺序方式对过程分解,确定各部分的执行顺序。
(2)用选择方式对过程分解,确定某个部分的执行条件。
(3)用循环方式对过程分解,确定某个部分进行重复的开始和结束的条件。
(4)对处理过程仍然模糊的部分反复使用以上分解方法,最终可将所有细节确定下来。
3.主程序员组的组织形式
指开发程序的人员组织方式应采用由一个主程序员(负责全部技术活动)、一个后备程序员(协调、支持主程序员)和一个程序管理员(负责事务性工作,如收集、记录数据,文档资料管理等)三个为核心,再加上一些专家(如通信专家、数据库专家)、其他技术人员组成小组。
5.3详细设计描述法
详细描述处理过程常用三种工具:
图形、表格和语言。
本节主要介绍结构化程序流程图、盒图和问题分析图三种图形工具。
5.3.1程序流程图
程序流程图又称为程序框图,它是使用最广泛的一种描述程序逻辑结构的工具。
为了克服流程图的缺陷,要求流程图都应由三种基本控制结构顺序组合和完整嵌套而成,不能有相互交叉的情况,这样的流程图是结构化的流程图。
5.3.2PAD图
PAD图指问题分析图(ProblemAnalysisDiagram),是日本日立公司于1979年提出的一种算法描述工具,它是一种由左往右展开的二维树型结构。
PAD图的控制流程为自上而下、从左到右的执行。
由机器自动通过走树的办法生成相应的源代码,大大提高了软件的生产率。
5.3.3过程设计语言
过程设计语言(ProblemDesignLanguage,简称PDL),也称程序描述语言(ProblemDescripitionLanguage),又称为伪码。
它是一种用于描述算法设计和处理细节的语言。
用PDL表示的程序结构一般有以下几种:
(1)顺序结构:
采用自然语言描述。
(2)选择结构:
①IF-ELSE结构
IF条件IF条件
处理S1或处理S
ELSE
处理S2ENDIF
ENDIF
②IF-ORIF-ELSE结构
IF条件1
处理S2
ORIF条件2
处理S2
.
.
.
ELSE处理Sn
ENDIF
③CASE结构
CASEOF
CASE
(1)
处理S1
CASE
(2)
处理S2
.
.
.
ELSE处理Sn
ENDCASE
(3)重复结构:
①FOR结构
FORi=1TOn
循环体
ENDFOR
②WHILE结构
WHILE条件
循环体
ENDWHILE
③UNTIL结构
REPEAT
循环体
UNTIL条件
(4)出口结构:
①ESCAPE结构(退出本层结构)
WHILE条件
处理S1
ESCAPELIF条件
处理S2
ENDWHILE
L:
……
②CYCLE结构(循环内部进入循环的下一次)
L:
WHILE条件
处理S1
CYCLELIF条件
处理S2
ENDWHILE
(5)模块定义与调用:
①模块定义
PROCEDURE模块名(参数)
.
.
.
RETURN
END
②模块调用
CALL模块名(参数)
(6)数据定义:
DECLARE属性变量名……
属性有:
字符、整型、实型、双精度、指针、数组、结构等类型。
(7)输入/输出:
GET(输入变量表)
PUT(输出变量表)
现以xx系统主控模块详细设计为例,说明如何用PDL来描述。
PROCEDURE模块名()
清屏;
显示xx系统用户界面;
PUT(“请输入用户口令:
”);
GET(password);
IFpassword<>系统口令
提示警告信息;
退出运行
ENDIF
显示本系统主菜单;
WHILE(true)
接收用户选择ABC;
IFABC=“退出”
Break;
ENDIF
调用相应下层模块完成用户选择功能;
ENDWHILE
清屏;
RETURN
END
从以上例子可以看到PDL的总体结构与一般程序完全相同。
外语法同相应程序语言一致,内语法使用自然语言,易编写,易理解,也很容易转换成源程序。
5.4Jackson方法
5.4.1概述
Jackson方法是面向数据结构的设计方法。
JSP(JacksonStruturedProgramming)方法定义了一组以数据结构为指导的映射过程,它根据输入、输出的数据结构,按一定的规则映射成软件的过程描述,即程序结构,而不是软件的体系结构,因此该方法适用于详细设计阶段。
5.4.2Jackson结构图
由于Jackson方法面向数据结构设计,所以提供了自己的工具——Jackson结构图。
Jackson指出,无论数据结构还是程序结构,都限于三种基本结构及它们的组合,因此,他给出了三种基本结构的表示。
(见课本)
1.顺序结构
2.选择结构
3.重复结构
JACKSON结构图的特点:
(1)能对结构进行自顶向下分解,因此可以表示层次结构。
(2)结构易读,形象直观。
(3)既能表示数据结构也能表示程序结构,且表示的是组成关系。
5.4.3JSP设计步骤
JSP方法一般通过以下五个步骤来完成设计:
(1)分析并确定输入数据和输出数据的逻辑结构,并用Jackson结构图来表示这些数据结构。
(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。
“对应关系”指这些数据单元在数据内容上、数量上和顺序上有直接的因果关系,对于重复的数据单元,重复的次序和次数都相同才有对应关系。
(3)按一定的规则由输入、输出的数据结构导出程序结构。
(4)列出基本操作与条件,并把它们分配到程序结构图的适当位置。
(5)用伪码写出程序。
就例子说明JSP方法设计过程。
第5章例题分析与解答
一、填空题
1.结构化程序设计方法的要点是使用________结构,自顶向下、逐步求精地构造算法或程序。
答案:
三种基本控制结构
2.为了产生结构化的流程图,应由三种基本控制结构顺序组合或________而成。
答案:
完整嵌套
3.结构化程序设计方法提倡开发人员的组织形式是________。
答案:
主程序员组
4.PAD图是一种由左向右展开的二维树型结构,图中的竖线为程序的________。
答案:
层次线
5.在Jackson方法中解决结构冲突的具体办法是引入________。
答案:
中间数据结构或中间文件
二、选择题
1.详细设计与概要设计衔接的图形工具是( )。
A.DFD图 B.SC图 C.PAD图 D.程序流程图
答案:
B
2.结构化程序设计主要强调的是( )。
A.程序的效率 B.程序的执行速度C.程序的易读性 D.程序的规模
答案:
C
3.详细设计的任务是确定每个模块的( )。
A.算法 B.功能 C.调用关系 D.输入输出数据
答案:
A
4.Jackson方法实现从( )导出( )。
A.数据结构 B.数据流图 C.程序结构 D.软件模块层次结构
答案:
A、C
5.在软件详细设计过程中不采用的描述工具是( )。
A.判定表 B.IPO图 C.PAD图 D.DFD图
答案:
D
第5章自测题及参考答案
一、名词解释
1.结构化程序设计 2.PAD 3.PDL4.详细设计
二、填空题
1.结构化程序设计方法使用______构造程序。
(三种基本控制结构)
2.在详细设计阶段,一种历史最悠久、使用最广泛的描述程序逻辑结构的工具是______。
(程序流程图)
3.结构化程序设计技术指导人们用良好的思想方法开发______的程序。
(易于理解、易于验证)
4.详细描述处理过程常用的三种工具是图形、语言和______。
(表格)
5.Jackson图不仅可表示程序结构,还可表示______。
(数据结构)
6.PDL具有严格的关键字外层语法,用于定义控制结构、数据结构和______。
(模块接口)
7.详细设计的目标不仅是逻辑上正确地实现每个模块的功能,还应使设计出的处理过程______。
(清晰易读)
8.用JSP方法导出程序结构后,还要列出______,并把它们分配到程序结构图的适当位置上去。
(操作与条件)
9.在详细设计阶段,除了对模块内的算法进行设计,还应对模块内的______进行设计。
(数据结构)
10.在详细设计阶段,为了提高数据的输入、储存、检索等操作的效率并节约存储空间,对某些数据项的值要进行______设计。
(代码)
三、选择题
1.在详细设计阶段,一种二维树型结构并可自动生成程序代码的描述工具是( A)。
A.PAD B.PDL C.IPO D.判定树
2.结构化程序设计的一种基本方法是( D )。
A.筛选法 B.递归法 C.迭代法 D.逐步求精法
3.JSP方法是一种面向(C )的设计方法。
A.对象 B.数据流 C.数据结构 D.控制结构
4.JSP方法主要用于规模适中的( A)系统的开发。
A.数据处理 B.实时处理 C.文字处理 D.科学计算
5.PDL是软件开发过程中用于( C )阶段的描述工具。
A.需求分析 B.概要设计 C.详细设计 D.编程
6.在详细设计阶段,可自动生成程序代码并可作为注释出现在源程序中的描述工具是( B)。
A.PAD B.PDL C.IPO D.流程图
7.Jackson图上下层之间的关系是( B )。
A.调用关系 B.组成关系 C.继承关系 D.嵌套关系
8.JSP方法根据输入输出的数据结构按一定的规则映射成软件的(C )。
A.体系结构 B.数据结构 C.程序结构 D.顺序结构
9.程序的三种基本控制结构是( B)。
A.过程、子程序和分程序 B.顺序、选择和重复
C.递归、堆栈和队列 D.调用、返回和转移
10.程序的三种基本控制结构的共同特点是( D )。
A.不能嵌套使用 B.只能用来写简单程序
C.已经用硬件实现 D.只有一个入口和一个出口
《软件工程》习题参考答案5
1、详细设计的基本任务是什么,有哪几种描述方法?
答:
详细设计的基本任务包括:
(1)为每个模块进行详细的算法设计
(2)为模块内的数据结构进行设计
(3)对数据库进行物理设计
(4)其他设计
(5)编写详细设计说明书
(6)评审
详细设计的描述方法有图形、表格和语言,其中图形常用结构化程序流程图、盒图和PAD(问题分析图)为描述工具,语言常用过程设计语言(PDL)来作为工具。
2、结构化程序设计的基本要点是什么?
答:
主要有三个:
(1)采用自顶向下、逐步求精的程序设计方法
(2)使用三种基本控制结构构造程序。
任何程序都可以由顺序、选择、重复(循环)三种基本控制结构构造,这三种基本结构的共同点是单入口、单出口。
(3)主程序员组的组织形式。
3、简述Jackson方法的设计步骤。
答:
Jackson方法的设计步骤如下:
(1)分析并确定输入数据和输出数据的逻辑结构,并用Jackson结构图表示这些数据结构。
(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。
(3)按一定的规则由输入、输出的数据结构导出程序结构。
(4)列出基本操作与条件,并把它们分配到程序结构图的适当位置。
(5)用伪码写出程序。
4、请使用流程图、PAD图和PDL语言描述下列程序的算法。
(1)在数据A
(1)~A(10)中求最大数和次大数。
解:
如图所示:
PDL语言描述:
GET(a[1],a[2],...a[10])
max=a[1];
max2=a[2];
FORi=2TO10
IFa[i]>max
max2=max;
max=a[i];
ELSE
IFa[i]>max2
max2=a[i];
ENDIF
ENDIF
ENDFOR
PUT(max,max2)
END
(2)输入三个正整数作为边长,判断该三条边构成的三角形是等边、等腰还是一般三角形。
解:
如图:
PDL语言描述如下:
GET(a,b,c)
IF(a+b>candb+c>aandc+a>b)
IF(a=b)
IF(a=c)
PUT("等边三角形")
ELSE
PUT("等腰三角形")
ENDIF
ELSE
IF(a=c)
PUT("等腰三角形")
ELSE
IF(b=c)
PUT("等腰三角形")
ELSE
PUT("一般三角形")
ENDIF
ENDIF
ENDIF
ELSE
PUT("这不是一个三角形")
ENDIF
5、用PAD图描述下面问题的控制结构。
有一个表A
(1)、A
(2)、...A(n),按递增顺序排列。
给定一个Key值,在表中用折半法查找。
若找到,将表位置i送入x,否则将零送到x,同时将key值插入表中。
算法:
(1)置初值H=1(表头),T=N(表尾)。
(2)置i=[(H+T)/2](取整)。
(3)若Key=A(i),则找到,i送到x;若Key>A(i),则Key在表的后半部分,i+1送入H;若KeyT为止。
(4)查不到时,将A(i),...A(N)移到A(i+1)...A(N+1),Key值送入A(i)中。
解:
如图所示:
6、一个正文文件由若干记录组成,每个记录是一个字符串,要求统计每个记录中空格字符的个数及文件中空格字符的总个数。
要求输出数据格式是每复制一行字符串后,另起一行打印出这个字符串中的空格数,最后打印出文件空格的总个数,用Jackson
方法设计该程序结构。
7、画出下面用PDL写出的程序的PAD图。
WHILEPDO
IFA>OTHENA1ELSEA2ENDIF;
IFB>0THENB1;
IFC>0THENC1ELSEC2ENDIF
ELSEB2
ENDIF;
B3
ENDWHILE;
PAD图如下图所示。
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