软件工程第四章.ppt

第4章 软件设计 内容提要 4.1 软件设计的基础知识 4.2 软件设计的基本过程 4.3 总体设计 4.4 详细设计 软件设计 　　在完成了软件的需求分析之后，就进入开发阶段。这一阶段又包括设计、实现（编码）和测试三个步骤。开发阶段的信息流如下图所示。软件设计是将需求分析所得出的软件“要做什么”变换为“怎么做”，即要着手软件需求的实现，并通过“软件设计说明书”反映设计的结果。 4.1 软件设计的基础知识 软件设计的基础知识 4.1.1 软件设计概述 　　软件设计和其他工程项目的设计一样，是开发活动的第一步。软件设计不同于程序设计，它是将软件需求变换成软件表示的过程，而程序设计则是软件设计的编码实现过程。软件设计是开发阶段的关键步骤，其做出的决策将直接影响软件实现的成败。 　　从技术的角度，软件设计可分为数据设计、系统结构设计和过程设计。数据设计主要完成数据结构的定义。系统结构设计主要定义软件系统各主要组成部分的关系。过程设计主要是把结构成分转换成软件的过程性描述。 软件设计的基础知识 　　从工程管理的角度来看，软件设计可分为总体设计和详细设计两个步骤。总体设计是将软件需求转化为数据结构和软件的系统结构。详细设计即为过程设计，就是把解法具体化。 4.1.2 软件设计的任务和原则 　　在设计阶段，系统设计人员和程序设计人员应该在反复理解软件需求的基础上，提出多个设计方案，分析每个设计方案能实现的功能并进行相互比较，最后确定一个设计方案，包括该软件的结构、模块的划分、功能的分配以及处理流程。对复杂系统的设计，设计阶段应分解成总体设计阶段和详细设计阶段两个步骤。在一般情况下，应完成的文档包括:总体设计说明书、详细设计说明书和测试计划初稿。 软件设计中一般应遵循以下原则:　抽象、局部化与信息隐蔽、模块化、一致性、完整性和可验证性。 软件设计的基础知识 1.模块化 （1）模块的含义 　 模块是数据说明、可执行语句等程序对象的集合，它可单独命名并可通过名字进行访问。 （2）模块化的依据 　设函数C（x）定义为问题x的复杂程度，函数E（x）为解决问题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（P1）E（P2） 　根据经验我们很容易有　C（P1+P2）C（P1）+C（P2）于是我们能够得到 E（P1+P2）E（P1）+E（P2） 　由以上分析可知，对于一个复杂的大型软件系统，应该将它适当分解，这样一方面可以降低开发的难度，另一方面可以降低开发成本，提高软件的开发效率，从而提高整个系统的开发效益。 软件设计的基础知识 （3）模块化与软件成本 　一般地，对于独立性较强的模块，模块越小其内部结构就越简单，单个模块的开发成本也就越低。但这并不意味着整个系统的模块化越细小越好，因为随着模块数目的增多，各模块间的联系也随之增加，相应的工作量也增加，当这种工作量增加到一定程度时，将抵消由模块细化产生的单个模块的开发成本的降低，甚至导致整个系统的总开发成本的提高。如图4.2描述了模块数目与软件成本的对应关系图。从图中我们可以看出，存在一个模块数目划分的最佳区域M，区域M的模块数是一个经验值，与实际开发的系统有关。 软件设计的基础知识 2.抽象 　 抽象，即抽出事物的本质特性而暂时不考虑其细节。在软件设计中从总体设计到详细设计的每一步，都是对抽象层次的一次细化，而且随着设计的不断深入，抽象层次也在逐渐降低。在软件设计中抽象与模块化、逐步求精紧密关联。下面就对分层次的抽象方法加以分析。 （1）最高层次:使用问题环境语言，以概括方式叙述问题的解法; （2）较低层次:采用更过程化的方法，把面向问题的术语和面向实现的术语结合起来叙述问题的解法; （3）最低层次:采用可以直接实现的方式叙述问题的解法。 软件设计的基础知识 3.信息隐蔽和局部化 　信息隐蔽基本原理:在设计和确定模块时，应使一个模块内所包含的信息（如过程和数据等）对于不需要这些信息的其他模块来说，是不可见或不能访问的。局部化是把一些关系密切的物理元素彼此靠近。 　　例如，在模块中使用局部数据变量和数据元素。采用信息隐蔽和局部化是为了便于模块的理解、实现、验证和重用。由于隐蔽了复杂内容，所以不仅利于保证设计和实现的正确性，而且利于提高可维护性，保证数据安全性，有利于从整体上保证软件的基本质量，降低维护成本。同时，降低了编程难度，减少了设计说明和理解交流及编程的工作量，因而有利于缩减开发成本。 软件设计的基础知识 4.一致性、完整性和可验证性 　一致性、完整性和可验证性原则应体现在软件设计的整个过程中。进行软件设计之初，首先应该制订设计时