软件设计概论

中兴软件技术
软件设计基础
三. 数据结构
中兴软件技术
软件设计基础 四．软件过程
软件过程则着重描述各个模块的处理细 节。软件过程必须提供精确的处理说明，包 括事件的顺序、正确的判定点、重复的操作 等等。
中兴软件技术
软件设计基础
四．软件过程
中兴软件技术
软件设计基础
五. 自顶向下，逐步细化
将软件的体系结构按自顶向下方式， 对各个层次的过程细节和数据细节逐层细 化，直到用程序设计语言的语句能够实现 为止，从而最后确立整个的体系结构。
软件系统设计概述
杨福林
中兴软件技术
目录
软件设计的概述 软件设计的基本原理
模块设计
概要设计概述 结构化设计方法 JACKSON设计方法 数据设计和文件设计
过程设计(详细设计)
设计的评审
中兴软件技术
软件设计的概述
软件设计的目标和任务 软件设计重要性
软件设计方法
DEFIND number IS STRING LENGTH(12); geometry DEFIND ……
notes IS STRING LENGTH(256); BOM DEFIND …… END drawing TYPE;
中兴软件技术
软件设计基础

数据抽象drawing本身由另外一些数据抽 象，如geometry、BOM (bill of materials) 构成 定义drawing的抽象数据类型之后，可引 用它来定义其它数据对象，而不必涉及 drawing的内部细节
中兴软件技术
目录
软件设计的概述
软件设计的基础
模块设计基础 概要设计概述 结构化设计方法 JACKSON设计方法 数据设计和文件设计 过程设计(详细设计)

❖
case 0:printf("Byebye!\n");
❖
freeList(head);//释放链表内存
❖
exit(0);
❖
default :printf("选择错误，请重新选择！\n");
❖
}
}}
❖ 结构化分析方法功能建模举例 —某图书管理系统
▪ （1） 借书：图书管理员输入读者的借书证。系统首先检查 借书证是否有效，若有效，对于第一次借书的读者，在读者 账户文件上建立档案。否则，查阅读者账户，检查该读者所 借图书是否超过10本，若已达到10本，拒借，未达10本， 办理借书（检查库存目录，修改库存详情、库存目录、读者 账户文件并将读者借书情况登入图书借阅文件中）。
处理后的 汇款单
收据
收据
输入汇款单 格式检查 产生收据 打印收据
❖ 结构化分析方法功能建模举例 —某图书管理系统
▪ （1） 借书：图书管理员输入读者的借书证。系统首先检查 借书证是否有效，若有效，对于第一次借书的读者，在读者 账户文件上建立档案。否则，查阅读者账户，检查该读者所 借图书是否超过10本，若已达到10本，拒借，未达10本， 办理借书（检查库存目录，修改库存详情、库存目录、读者 账户文件并将读者借书情况登入图书借阅文件中）。
一般，一个大型的软件系统是变换型结构和事务型 结构的混合结构。所以，我们通常利用以变换分析 为主，事务分析为辅的方式进行软件结构设计。
练习1
练习2
练习3
根据下面变换型的数据流图设计出对应的初始软件结构图。
例子 步骤1：评审和精化软件的数据流图。
用户命令 控制面板 和数据
显示信息
住宅 安全系统
❖

顾客交互子系统旳程序构造雏形
(环节六)启发式设计策略优化初始SC图
▪ 使用启发式设计策略，精化所得程序构造
雏形——初始SC图，改良软件质量。
▪ 这一环节与变换分析法相同。
２.4混合构造
▪ 一种大型系统经常是变换型构造和事务型旳混合构造，为
了导出初始SC图，必须同步使用变换映射和事务映射
▪ 下例中，总体是一种变换构造，但是输入途径输入是事务
１．概要设计工具
▪ 层次图和HIPO图 ▪ 构造图
层次图
▪ 层次图用来描绘软件旳层次构造旳图
形工具。 正文加工系统
输入 输出 编辑 加标题 存储 检索 编目录 格式化
添加 删除 插入 修改 合并 列表
IPO图
▪ 层次图中旳每一种模块，均可用一张IPO图来描述。
IPO 图由输入、处理和输出三个框构成，需要时 还能够增长一种数据文件框。IPO图在需求分析阶 段主要用来描述系统旳主要算法。
▪ 在上例中，可能旳修改有：
▪ 输入构造中旳模块"转换成rpm"和"搜集sps"能
够合并；
▪ 模块"拟定加速/减速"能够放在模块"计算mph"
下面，以降低耦合；
▪ 模块"显示加速/减速"能够放在模块"显示mph"
下面。
精化后旳软件构造
模块阐明
▪程序构造旳模块名隐含模块功能，必须为每
个模块写一种简要旳处理阐明，
２．面对数据流旳设计——ＳＤ法
▪ 需求阶段对数据流进行分析，生成DFD和
DD
▪ 以此为基础，将DFD经过SD法软件构造。
面对数据流旳设计措施根据数据流图旳特征 定义变换流和事务流两种“映射”，这两种 映射能机械地将数据流图转换为程序构造。

第 4章
三、结构图
总体设计
结构图中的每个方框代表一个模块，框内注明 模块的名字或主要功能；方框之间的箭头（或直线） 表示模块间的调用关系。 在结构图中通常还用带注释的箭头表示模块调 用过程中模块之间传递的信息。可以利用注释箭头 尾部的不同形状来区分：尾部是空心圆表示传递的 是数据，尾部是实心圆则表示传递的是控制信息。
第 4章
三、SD方法的步骤
总体设计
简单地说，SD方法的步骤有两步，第一 步是建立符合需求规格说明书要求的初 始结构图（一般由数据流图导出初始结 构图）；第二步再用块间联系和块内联 系等概念对初始结构图做进一步改进。
第 4章
四、设计优化
总体设计
（1）在不考虑时间因素的前提下开发并精化软件结构；
（2）在详细设计阶段选出最耗费时间的那些模块，仔细 地设计它们的处理过程（算法），以求提高效率；
第 4章
三、模块独立性
总体设计
模块独立性（module independence）概括了把软 件划分为模块时要遵守的准则，也是判断模块构造 是否合理的标准。一般地，坚持模块的独立性是获 得良好设计的关键。
模块的独立性可以由两个定性标准度量，这两个标 准分别称为内聚和耦合。耦合用于衡量不同模块彼 此间互相依赖（连接）的紧密程度；内聚用于衡量 一个模块内部各个元素间彼此结合的紧密程度。
第 4章
三、 启发式规则
总体设计
（1）改进软件结构提高模块独立性 （2）改进软件结构提高模块独立性 （3）深度、宽度、扇出和扇入应适中 （4）模块的作用域应该在控制域之内 （5）力争降低模块接口的复杂程度 （6）设计单入口、单出口的模块 （7）模块功能应该可以预测 注：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。

评审与确认
邀请专家和利益相关者对需求规格说明进行评审，确保其准确性和完整性。
04
软件设计基础
软件设计的概念
总结词
软件设计的概念是指将软件需求转化为软件 实现的过程，包括对软件系统的整体结构、 功能模块、数据结构、算法、界面等进行详 细规划和设计。
详细描述
软件设计是软件开发过程中至关重要的一环， 它决定了软件系统的质量、性能、可维护性 和可扩展性。软件设计的主要目标是解决软 件需求问题，将需求转化为实际的软件系统， 并确保软件系统能够满足用户的需求和期望。
软件工程的核心概念
软件工程的核心概念包括需求分析、系统设计、编码实现、测试验证和 维护升级。这些核心概念贯穿于整个软件生命周期，是软件工程实践的 基础。
软件工程与其他工程学科的关系
软件工程与计算机科学、数学、物理学等其他工程学科有着密切的联系。 软件工程借鉴了其他工程学科的理论基础和方法论，同时又具有自身的 独特性，形成了自身完整的学科体系。
软件详细设计第1章软件 工程概述
• 软件工程概述 • 软件开发生命周期 • 软件需求工程 • 软件设计基础 • 软件测试基础
01
软件工程概述
软件工程的定义
01
软件工程的定义
软件工程是一门研究软件开发和维护的工程学科，它采用工程化的方法、
技术和工具，对软件进行需求分析、设计、编码、测试和维护。
02 03软件设计的方来自论总结词软件设计的方法论包括面向对象设计、面向过程设计 、基于组件的设计等。这些方法论提供了不同的设计 思路和工具，有助于解决不同的软件设计问题。
详细描述
面向对象设计是一种流行的软件设计方法论，它基于对 象的概念，将数据和操作封装在一起，以提高软件系统 的可维护性和可重用性。面向过程设计是一种传统的软 件设计方法论，它将软件系统分解为一系列的过程和函 数，以提高软件系统的可读性和可维护性。基于组件的 设计是一种现代的软件设计方法论，它将软件系统划分 为独立的组件，每个组件具有明确的功能和接口，以提 高软件系统的可扩展性和可维护性。

1.4.3 设计的风险意识
l 1、软件项目阶段性风险变化
风 险 度
启动
设计
实施
收尾
图1.3 软件项目四阶段风险变化曲线
第1部分软件设计工程概述
问题
l 为什么需求的错误在软件 开发过程中会背放大？
l 为什么越早发现错误，软 件开发的损失越小？
第1部分软件设计工程概述
2、软件风险有以下几种类型
l ⑴ 项目风险：指项目在预算、进度、人 力、资源、需求、项目规模、复杂性和结 构不确定性等方面可能存在的问题
l 2、设计人员 ① 是否完全理解了需求 ② 是否熟悉设计方法、设计技术、设计原
则以及设计过程 ③ 是否熟悉软件开发工具和环境
l 3、用户
第1部分软件设计工程概述
l 3、用户 “用户满意才是真正的满意”。 ① 是否充分参加到了需求定义 ② 对设计的支持程度 ③ 用户的期望是否现实
第1部分软件设计工程概述
第1部分软件设计工程概述
A 需求分析
需确求立分该析 系统的基本方针、开发计划。
整理用户需求，归纳出系统总体设计概要和 新系统的构想，确定该项目的总负责人。
设B 计
概要设计
构造系统架构，进行概要设计. 验证项目开发经费和可能实现的功能 的一致性。
工 C
程
详细设计
软
以概要设计为基础，进行系统内部设 计（详细设计），并写出详细设计书
第1部分软件设计工程概述
设计的目的
l ⑴ 深入理解与非功能性需求和约束 相联系的编程语言、构件重用、操 作系统、分布与并发技术、数据库 技术、用户界面技术、事务管理技 术等相关问题。
l ⑵能够把实现工作划分为更易管理 的各个部分，而且尽可能地由不同 开发组去开发通过对子系统

//最后，我们来看看客户端的调用过程： public void DecriptionTheAnimal(Animal animal) { if (typeof(animal) is Cat) { Cat cat = (Cat)animal; Cat.Description(); Cat.Mew(); } else if (typeof(animal) is Dog) { Dog dog = (Dog)animal; Dog.Description(); Dog.Bark(); } }
但如果我们将原来的设计变更如下：
// 符合开关原则的一个好例子 class GraphicEditor { public void drawShape(Shape s) { •看看原来的drawShape函数，这里它只是调 s.draw(); •用了s的draw函数，原来的 drawCirlcle， } •drawRectangle也没了。现在如果再增加新 }
}
11
12
6.2.1基本设计原则
如何使用开闭原则： 抽象约束 第一，通过接口或者抽象类约束扩展，对扩 展进行边界限定，不允许出现在接口或抽象 类中不存在的public方法； 第二，参数类型、引用对象尽量使用接口或 者抽象类，而不是实现类； 第三，抽象层尽量保持稳定，一旦确定即不 允许修改。
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class Animal{ private string name; void Animal(string name) { = name; } public void Description() { Console.WriteLine("This is a(an) " + name); } } //下面是它的子类猫类： class Cat extends Animal{ void Cat(string name) { } public void Mew() { Console.WriteLine("The cat is saying like 'mew'"); } } //下面是它的子类狗类： class Dog extends Animal{ void Dog(string name) { } public void Bark() { Console.WriteLine("The dog is saying like 'bark'"); } }

图 9 机 房
第5讲 软件设计
2. 物理设备设计
●物理设备设计是根据软件的设计要求，确定系 统物理设备方案。 ●设计的物理设备方案应能满足软件系统功能需 要。
●满足系统的效率、可靠性、安全性和适应性等
性能要求。 ● 具有较高的性价比。
第5讲 软件设计
5.2.3 软件平台设计
1. 操作系统 大型操作系统：UNIX、Windows NT、OS/2、 Macintosh等； 微机操作系统：Windows 95、Windows 98、
对象基本操作设计、关系设计、优化类和建立业务对象 模型等工作。
第5讲 软件设计
3 提取业务对象
业务对象来源于业务领域中的业务实体； 用类的简化形式把提取的业务对象描述出来。
书店业务中提取的部分业务对象
第5讲 软件设计
4 对象属性设计
属性用来表示对象的静态特性，对提取的对象应该设 计其属性。
第5讲 软件设计
第5讲 软件设计
2．文件服务器模式
文件服务器模式是由PC机或工作站通过网络与文 件服务器相连接所形成的一种计算模式。
图13 文件服务器模式
第5讲 软件设计
优点:
◆ 利用PC机和网络技术; ◆ 实现了非集中处理。 不足: ◆ 处理的效率完全由客户机决定；
◆ 文件服务器成为整个系统的瓶颈；
◆ 网络的传输开销过大； ◆ 数据的完整性和安全性难以保证。
第5讲 软件设计
图19 书店书务系统软件结构
第5讲 软件设计
案例分析
书务系统支撑结构
书务系统 应用层
Java.awt
Java.swing
Java.rmi
中间件层
Java虚拟机

明确要求。
☻评审：
对是否完整地实现了需求中规定的功能、性能 等要求，设计方案的可行性、关键的处理及内外 部接口定义正确性、有效性以及各部分之间的一 致性等，进行评审。
6
▪ 数据设计将实体关系图中描述的对象和关系， 以及数据字典中描述的详细数据内容转化为数 据结构的定义。
▪ 体系结构设计定义软件系统各主要成份之间的 关系。
② 设计应当模块化。
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③ 设计应当包含数据、体系结构、接口和构件（模块） 的清晰的视图。
④ 设计应当根据将要实现的对象和数据模式导出合适的 数据结构。
⑤ 设计应当建立具有独立功能特征的构件。 ⑥ 设计应当建立能够降低模块与外部环境之间复杂连接
的接口。 ⑦ 设计模型应当通过使用软件需求信息所驱动的可重复
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c) 模块可理解性 一个模块可不参考其他模块而被 理解；
d) 模块连续性 对软件需求的一些微小变更只导致 对某个模块的修改而整个系统不用大动;
e) 模块保护 将模块内出现异常情况的影响范围限 制在模块内部；
5) 设计应遵循信息隐蔽的原则。 ✓ Patnas主张在开发时，将每个程序的成分隐藏在模 块内，定义每一个模块时尽可能少地显露其内部的 处理。
▪ 从技术观点来看，软件设计包括数据设计、体 系结构设计、接口设计、过程设计。
4
总体设计的基本任务
☻软件系统设计
把DFD中的处理分组，从各种可能的分组情况中选择一个 作为最佳方案，该过程即为系统设计。
☻软件结构设计
1. 从系统设计方案所对应的DFD导出系统模块结构，并将 功能需求分配给各模块。
2.确定每个模块的功能及模块间的调用关系。
维护 测试 编码 设计
有软件设计
维护 测试 编码