软件工程笔记 2 - 草莓君的妙妙屋

# 软件工程笔记 2

曾在MOOC上走马观花地学习了软件工程，现在又在学校选这门课作为辅修，在此对所学进行记录。

[TOC]

## 总体设计
1. 总体设计阶段主要由**系统设计**和**结构设计**两阶段组成。
2. 进行软件结构设计时应该遵循的最主要的原理是**模块独立原理**。
3. 在软件开发过程中既要充分重视和利用这些**启发式规则**， 又要从实际情况出发避免生搬硬套。
4. **层次图**和**结构图**是描绘软件结构的常用工具。
5. 用形式化的方法由**数据流图映射出软件结构**。

### 设计过程
1. 制定规范（优先顺序、设计方法、文档标准、编码、接口等）
2. 软件系统结构总体设计（确定算法、划分模块层次结构、模块调用关系等）
3. 处理方式设计（周转时间、响应时间、性能等）
4. 数据结构设计（文件系统、数据库、逻辑数据结构、软件包等）
5. 可靠性设计（易于修改维护）

### 设计原理
核心概念：软件结构(模块结构和数据结构)、程序结构、模块化、信息屏蔽、模块的独立性、自顶向下逐步细化、抽象化。

1. 模块化：将整个软件划分为若干单独命名和可编址的组件
    组件的三个基本属性：功能、逻辑、状态
    ![](http://zrawberry.com/media/picture/3fc9575cc5ae495bbdf027e93f2a97db.png)

2. 抽象：抽出事物的本质特性而暂时不考虑它们的细节，软工过程的每一步都是腿抽象层次的一次精化。

3. 逐步求精：集中精力解决主要问题，尽量推迟对问题细节的考虑。 与抽象是一对互补的概念

4. 信息隐藏和局部化

5. **模块独立**  判断独立程度的标准：内聚、耦合
    - 内聚：模块内各个元素结合的紧密程度![](http://zrawberry.com/media/picture/c57579c08ea3470e9cf3afc8580d1e8c.png)
    - 耦合：模块间互相连接的紧密程度![](http://zrawberry.com/media/picture/f72b6ce9866c4b62bcc1e5af85144c5a.png)

### 启发规则
1. 完善模块。模块包含如下部分：
    - 执行规定功能
    - 出错处理 无法完成时返回出错标志
    - 返回一些列数据或加工完成，应返回结束标志
2. 消除重复功能：
    - 完全相似： 仅数据类型不同  可以采取完全合并的方法
    - 局部相似：找出相似部分，分离出去重新定义成一个独立模块
3. 模块作用域应该在控制域内
在一个设计得很好的系统中，所有受判定影响的模块应该都从属于做出判定的那个模块，最好局限于做出判定的那 个模块及它的直属下级模块。例如A的控制域是A~F 要使A内的判断 仅影响A的作用域
![](http://zrawberry.com/media/picture/ac29dedd443841c9b389c150a2c81ce2.png)

4. 力争降低模块接口的复杂度

### 描绘软件结构的图形工具
1. 层次图
很适合自顶向下的设计过程中使用

2. HIPO图
层次图 + IPO图 除最顶层方框，每个方框都加了编号方便追踪。

3. 结构图
方框之间用箭头表示模块的调用关系，尾部空心圆的箭头表示数据传递。
附加符号，分支小菱形，循环弧线箭头。
![](http://zrawberry.com/media/picture/dbe01aead53b468f9c02a21ca920807f.png)

### 面向数据流的设计方法
简单来说就是根据数据流图进行**变换分析**，设计各个模块过程
交换流，事务流，设计过程
![](http://zrawberry.com/media/picture/cae0adef986849968824c93104d9bb1b.png)

## 详细设计
目标：确定怎样具体地实现系统，设计出程序的蓝图。

1. **结构程序设计技术**是进行详细设计的逻辑基础
2. **人机界面**设计必须重视。 
3. **过程设计**是详细设计阶段完成的主要工作。 
4. 在开发有清楚的层次结构时可采用**面向数据结构**的设计方 法完成设计过程设计。 
5. 使用**环形复杂度**可以定量度量程序的复杂程度。

### 结构程序设计
- 定义：代码块仅通过**顺序、选择和循环**这三种基本控制结构进行连接，并且代码块只有一个入口和出口，则称其为结构化的。(减少用GOTO语句，仅在检测出错误时才使用且总是前向使用GOTO)

- **经典**的结构程序设计：顺序, IF-THEN-ELSE, DO-WHILE
- **扩展**的结构程序设计：上述再加上 DO-CASE, DO-UNTIL
- **修正**的结构程序设计：允许使用BREAK

### 人机界面设计
1. 设计问题
    - 系统响应时间  长度、易变性
    - 用户帮助设施  集成的、附加的
    - 出错信息处理
    - 命令交互

2. 设计过程：一个**迭代**的过程，先创建设计模型，再用原型实现该模型，并根据用户意见进行修改。

3. 设计指南
    - 一般交互：一致性、反馈有意义、大破坏性动作前确认、允许撤销操作、减少操作间要记忆的信息量、提高效率、允许犯错、按功能分类设计布局、命令名简单
    - 信息显示：只显示当前相关、不要用数据淹没用户、一致的标记、保持可视化的语境、产生有意义的出错信息、窗口分隔不同类型的消息
    - 数据输入：减少输入动作、保持输入输出的一致性、允许自定义输入、交互灵活...

### 过程设计的工具
1. 程序流程图（框图）
![](http://zrawberry.com/media/picture/736b5c4c427f4c938af341f598a245cb.png)

2. 盒图 N-S图
    - 功能域明确
    - 不能任意转移控制
    - 易确定局部和全程数据的作用域
    - 易表示嵌套关系、模块的层次结构

![](http://zrawberry.com/media/picture/f5327bed4dfc4a609ebd98d36f394209.png)
a: 顺序  b: IF-THEN-ELSE c: CASE d: 循环 e:调用子程序A

3. PAD图 problem analysis diagram 问题分析图
![](http://zrawberry.com/media/picture/f05678eb57ed42f0a058391275f949bf.png)

4. 判定表

5. 判定树

6. 过程设计语言 PDL 伪码

### 面向数据结构的设计方法
1. Jackson图
![](http://zrawberry.com/media/picture/7759b02687b2437da00132797915b552.png)
    - 顺序结构，B、C、D中任一个 都不能是选择出现或重复出现的 数据元素（即不能是右上角有小 圆圈或星号标记的元素）；
    - 选择结构，S右面括号中的数字 i是分支条件的编号； 
    - 可选结构，A或者是元素B或者 不出现；
    - 重复结构，循环结束条件的编 号为i。

2. Jackson 法
    - 分析并确定输入数据和输出数据的**逻辑结构**，并用 Jackson图描绘这些数据结构。
    - 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。
    - 用下述3条规则从描绘数据结构的Jackson图导出描绘程 序结构的Jackson图。
    - 列出所有操作和条 件（包括分支条件和循 环结束条件），并且把 它们分配到程序结构图 的适当位置。
    - 用伪码表示程序。 Jackson方法中使用的 伪码和Jackson图是完全对应的

```
顺序结构 
A seq 
B 
C 
D 
A end
选择结构 
A select 
cond1 
B 
A or cond2
C 
A or cond3 
D 
A end
重复结构 
A iter until (或while) c
ond 
B 
A end
```

### 程序复杂度的定量度量
价值：估算错误量、工作量；比较算法优劣；模块规模的限度

1. McCabe
    - 流图  退化了的程序流程图，不表现具体操作和分支循环条件
    - 计算环形复杂度的方法 V(G) = E-N +2 or P + 1（P判定结点数、E边数、N结点数）
    - 用途：模块规模小于10为宜

2. Halstead方法
    - 根据运算符N1和操作符N2的出现总次数来定义
    - 程序长度：N = N1 + N2
    - 不同运算符（含关键字）的个数n1，不同操作数（变量和阐述）n2
    - 预测程序长度：H = n1log2(n1) + n2 log2(n2)
    - 错误个数 E = Nlog2(n1+n2)/3000

文章信息

标题：软件工程笔记 2

作者：快刀切草莓君

分类：计算机基础课程

发布时间：2020年5月6日

最近编辑：2020年5月11日

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