第五章软件详细设计.docx

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第五章软件详细设计

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。