软件工程结构化方法

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浅谈软件工程中的结构化设计方法

作者：刘珂 韩瑶 高嵩

来源：《中文信息》2017年第06期

摘 要：软件工程中的结构化设计方法是当前软件工程最成熟，使用最广泛的一种设计方法，将复杂系统分解为若干个子功能模块，模块化软件构件，同时将这些构件进行简单的连接组织，最终实现软件系统控制功能。近年来，软件工程中的结构化设计已迈入新阶段，设计中不仅需要考虑满足系统的功能，还需对系统性能进行优化，领域工程是典型的代表，能极大的提高可设计构件的复制性，减少开发工作量。

关键词：软件工程 结构化设计

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）06-0008-01

在最初的软件开发过程中，用户需求调查、设计时间耗费的时间占整个软件开发的时间比重较高，约70%的软件错误是发生在这个阶段。面向过程的分析与设计，只考虑功能函数的编写，系统由算法以及数据结构、子程序组成，封装对象是函数，一定程度提升了软件的灵活性。但随着构件的出现，系统开始成为构件以及连接件组成，极大的缩短了软件开发过程中，结构设计开始成为软件工程中软件开发的主要方法。

一、软件结构化设计方法概述

结构化设计方法是当前软件工程最成熟，使用最广泛的一种设计方法，基本指导思想是从顶向下进行功能的抽象、分解，逐步求精。软件设计开发的过程中，实际上也是一种需求满足的工程，特别是当前软件与市场需求、机械工程的联系越来越紧密，软件系统功能的结构化趋向也越来越明显，为结构化设计推广创造了条件。结构化设计将复杂系统共分解为若干个子功能模块，模块化软件构件，同时将这些构件进行简单的连接组织，最终实现软件系统控制功能。结构化的方法最简单的实现过程中是树状结构图表述，顶端是程序的主模块，第一层为模块1，2，……，n子模块，以此类推。程序运行时，主模块调动从属模块，直至最低层。接口实现各个模块之间的数据输入输出，实现程序运行过程中的信息交换，从而实现连续、完整的控制功能。结构化的设计方法已基本成熟，主要包括面向数据流图的数据流方法，盒子与箭头为模型元素的IDEF0方法，LCP方法，Jackson方法等。结构方法适合功能比较明显的软件系统，以实现功能需求为立足点，功能明显也是当前许多中小型软件系统的重要特征，这也是结构化设计得到广泛应用的原因。结构化设计实际上将功能相互联系的一种策略，通过描述软件的功能以及功能模块之间的调用关系，将复杂的问题简单化，降低设计的难度。但需注意的是，结构化软件设计难以应对灵活性、可移植性、可扩展性的要求。

软件⼯程之结构化⽅法与⾯向对象⽅法

结构化⽅法包括结构化分析(Structured Analysis，简称SA)、结构化设计(Structured Design，简称SD)和结构化程序设计(StructuredProgram Design，简称SP)三部分内容。相应地，⾯向对象⽅法包括⾯向对象分析(Object-Oriented Analysis，简称OOA)、⾯向对象设

计(Object—Oriented Design，简称OOD)和⾯向对象程序语⾔(Object-Oriented Program Design，简称OOP)。两种软件开发⽅法从起源、

思想、分析、设计，到程序设计、扩展重⽤、应⽤等各个⽅⾯有着许多的联系和区别，下⽂我将对于本期的这块学习做⼀点总结也作为我复

习的⼀种⽅式吧。

（⼀）从分析上看

建⽴模型是为了更好地理解要模拟的现实世界，是软件开发⽅法的核⼼问题。在结构化⽅法中，使⽤SA构建系统的环境模型和逻辑模

型，实现模型的主要⼯具有数据字典(DD)、ER图和数据流图(DFD)。数据字典是⼀个包含所有系统数据元素定义的仓库；ER图描述了数据

之间的属性及联系；数据流图是描述信息流和数据从输⼊到输出变换，并展⽰系统和外部的接⼝、数据的输⼊和输出以及数据的存储的应⽤

图形技术[1]。SA的前提条件是需求分析，建模过程是迭代分解需求、不断细化应⽤的过程，即数据流图的分解从顶层图开始，按照每个加

⼯对应⼀个⼦图的分解原则，逐层分解为0层图、1层图等。

⾯向对象⽅法使⽤OOA定义类，对现实世界建模。OOA的主要任务是要在问题域上构建具有主题层、对象层、结构层、属性层和服务

层的OOA模型，实现模型的主要⼯具有⽤例图(Use-Case)和类图(Class Diagram)。⽤例图从⽤户⾓度描述系统功能，并指出各功能的操作

者，是对需求分析的整理；类图定义了类的组成（属性和服务）、类的结构和类间的关系，确定并划分系统中的类。经过OOA，系统的静态

案例—结构化方法的需求分析

一、 约定

1． 假定校园卡只对学生发行。

2． 校园卡本身不保存除“卡号”以外的信息，卡号由系统按照序列号自动生成。

3． 假定使用校园卡的场合只有食堂、商店及图书馆，而且，不允许透支消费。

4． 系统功能从简，包括：不考虑校园卡的加密问题，不考虑诸如修改密码、挂失等配套功能，与特约商户按照POS机号逐日汇总后对帐，等等。

二、 软件功能

1． 校园卡发行

2． 帐户管理

2.1、充值

2.2、取款

2.3、注销

2.4、查询帐户收支记录

3． 刷卡消费

4． 身份验证

5． 统计报表 5.1、 打印收支情况统计表

5.2、 打印特约商户对帐表

三、 数据流图

1． 顶层（图1）

学习提示：

▲ 顶层数据流图的基本意图是什么？

2． 第1层（图2）

学习提示：

▲ 自顶向下、逐层细化原则的运用

▲ 下层数据流图的边界与上层数据流图保持一致

▲ 关于数据存储

▲ 关于数据字典

3． 第2层（图3、图4）

学习提示：

▲ 对数据流图的细化到什么程度为止。

四、 数据字典

1． 数据流与数据存储的数据结构

名称 构成 学生基本信息 姓名+性别+学生类型+专业+年级+班号

学生身份信息 身份确认标志+学号+姓名+学生类型

消费信息 卡号+ POS机号+消费金额

消费确认信息 消费确认标志+帐户余额

领卡申请单 学号+密码+申请日期

注销单 卡号+密码+注销日期

存款单 存款单号+卡号+姓名+存款日期+存款时间+存款金额

取款单 取款单号+卡号+姓名+密码+取款日期+取款时间+取款金额

帐户收支记录 卡号+姓名+查询日期+查询时间+[{帐户变动日期+帐户变动时间+变动类型+[POS机号]+变动金额}]+当前余额

收支情况统计表 {日期+当天存款金额+当天取款金额+当天消费金额}+合计存款金额+合计取款金额+合计消费金额

特约商户对帐表 POS机号+{对帐日期+刷卡次数+当天刷卡金额}+合计刷卡金额 校园卡基本档案 卡号+密码+学号+姓名+性别+学生类型+专业+年级+班号+发卡日期+当前状态+帐户余额+注销日期

软件设计开发　计算机光盘软件与应用　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ＣＤ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　２０１３年第Ｏｌ期　

关于软件工程之中的结构化设计方法探究　

刘薇　

（同济大学软件学院，上海２０１８０４）　

摘要：软件工程之中的结构化设计方法研究具有非常强的现实意义，本文在概述了软件结构设计的基础上，对结构　

化设计的具体流程以及体系结构设计方法进行了分析，希望能够对我们的工作起到一定指导和促进的作用。　

关键词：软件工程；结构化设计；设计方法；　

中图分类号：ＴＰ３１１．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—９５９９（２Ｏ１　３）０１—０２４２—０２　

针对一些大型项目的开发，为了提升软件的质量及其　

开发效率，在我们对程序进行详细设计之前，必须要对软　

件的总体结构进行确定，而在软件总体结构确定的过程　

中，结构化设计方法属于一个主要的手段。基于此，本文　

关于软件工程之中的结构化设计方法的研究具有非常强　

的实践指导作用。　１　软件结构设计概述　

１．１软件设计概念及原则　

在软件设计的过程中，最为基本的目标是使用抽象概　

括的方式确定目标系统，换句话说，软件设计主要是将系　

统物理模型确定下来的过程。在软件设计的过程中，我们　

会将比较复杂的问题分解为很多比较小的、容易解决的问　

题。另外，在对其进行模块分解的过程中，我们会对每一　

个模块进行独立的开发及测试，然后使其组装成为比较完　成的程序，这样可以确保程序具有比较好的理解性以及比　

较清晰的结构，对于后续的测试及修改都比较有利，了解　

这些内容对于加深我们对结构化设计的理解非常有帮助。　’１．２结构化设计　所谓结构化设计，主要属于一种面向数据流的设计方　

式，具体来看，这是基于模块化、自顶而下细化、结构化　

程序设计等基础的一种设计方法，其最为基础的思想是把　

系统设计成为功能单一、相对独立的模块组成结构。　

在结构化软件设计过程中，从技术角度来看，设计阶　

段主要包括数据设计、接口设计、体系结构设计以及过程　设计。其中数据设计主要是将实体关系转化为文件系统结