软件工程中的结构化设计方法

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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。

1.结构图

1.1结构图的基本成分结构图的基本成分有模块、调用和数据。结构图和层次图基本上是大同小异，主要是用来描绘软件结构的一种图形工具，图中设有很多方框，一个方框就代表一个模块，框内注明模块的名字或主要功能；方框之间的箭头（或直线）用来表示模块的调用关系。在通常情况下我们会在结构图中用箭头注释一下表示模块在调用过程中信息的来回传递。我们可以根据箭头的β部形状标明某种信息，认定一种形状作为一种信息符号，自己只要按箭头形状就可以区分传递的信息是数据还是控制信息了。比如：β部是空心圆就表示传递的是数据，实心圆就表示传递的是控制信息。

1.2附加符号结构图不仅仅只是一些基本符号，其实还有不少附加符号，它是用来表示模块的选择调用或循环调用的。其实，层次图和结构图对于模块调用次序方面要求的并不严格。再画模块方面很多人习惯按调用次序从左到右的方法画模块，其实又û有规定一定要这样，出于其他方面的考虑（例如为了减少交叉线），我们完全可以不按这种次序画，还有就是在层次图和结构图中并不指明什ô时候调用下层模块。一般情况下上层模块中除了调用下层模块的语句之外还有其他语句，到底是先执行调用下层模块的语句还是先执行其他语句，丝毫不在图中指明。事实上，层次图和结构图往往只表明一个模块用来调用哪些模块，对于一些模块内不含其他成分的根本就不作表示。

2.信息流的类型在需求分析阶段，用SA方法产生了数据流图。面向数据流的设计能方便地将数据流图（data flow diagram，DFD）转换成程序结构图。DFD中从系统的输入数据流到系统的输出数据流的一连串连续变换形成了一条信息流。DFD的信息流大体可分为两种类型，就是中心变换流和事务流。

2.1变换流：信息在沿着输入通·进入系统，同时由外部形式变换成内部形式进入系统的信息，通过变换中心经加工处理，以后再沿着输出通·的变换成外部形式离开系统。当数据流具有了信息流的这种特征时这种信息流就叫做变换流。变换流型的DFD可明显地分为三大部分输入、变换（主加工）、输出。

软件工程体系结构的研究与发展

摘要

本文回顾了软件工程体系结构的研究与发展历程，并深入探讨了该领域的最新发展趋势。首先，本文介绍了传统软件工程体系结构的基本概念和特点，分析了其存在的缺陷以及对应的解决方案。然后，本文着重讨论了基于微服务架构的软件工程体系结构的研究与应用。最后，本文对未来软件工程体系结构的发展进行了展望，并提出了一些具有前瞻性和应用性的研究方向。

关键词：软件工程，体系结构，微服务，发展趋势，研究方向

正文

一、引言

随着信息技术的快速发展和互联网的普及，软件系统已经成为现代社会的重要组成部分。在日益增长的软件需求和不断变化的业务需求的推动下，软件工程体系结构的研究与发展成为了当前软件工程领域中受到广泛关注的问题。本文将回顾软件工程体系结构的研究历程，分析当前存在的问题和解决方案，并展望未来该领域的研究方向。

二、传统软件工程体系结构的研究

传统软件工程体系结构通常采用分层、客户端/服务器、面向对象等技术实现。这些技术具有成熟、稳定、易于维护和扩展等特点，且已经得到了广泛的应用。然而，随着业务需求、用户需求、技术发展等方面的快速变化，传统软件工程体系结构也出现了一些问题，主要包括：

1. 系统复杂度高。传统软件工程体系结构对系统的复杂度承受能力较低，无法满足现有复杂软件系统的需求。

2. 系统可扩展性差。传统软件工程体系结构通常采用静态的组件结构，无法灵活应对系统的需求变化，难以实现快速扩展。

3. 系统可维护性不足。传统软件工程体系结构通常采用过程化的设计方法，导致系统的可维护性较差，升级和维护成本较高。

为了解决这些问题，人们开始探索基于微服务架构的软件工程体系结构。

三、基于微服务的软件工程体系结构

微服务架构是一种将软件系统划分为多个小型服务的架构模式。每个服务都运行在自己的进程中，并通过API接口进行通信。微服务架构具有以下特点：

1. 弹性：系统的内部服务组件基于分布式架构，更容易分离。

淮海工学院计算机工程学院

实验报告书

课程名： 《软件工程》

题 目： 实验2 结构化设计实验

班 级： Z软件152

学 号： 2017140600

姓 名： 李 梦 燕

评语：

成绩： 指导教师：

批阅时间： 年 月 日 《 软件工程》实验报告

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实验2结构化设计实验

实验目的和要求

1、 通过本实验，学生应熟练掌握结构化软件工程设计概要设计和详细设计方法，包括软件体系结构设计，系统实现方案设计和结构化程序设计等技术和方法。

2、 通过本实验，熟悉设计方法和与设计工具使用，含软件体系结构设计（H图）、系统实现方案设计、结构化程序设计工具程序流程图、PAD图、盒图、伪代码等。

实验环境

硬件环境：配置性能较好的台式计算机每人1台，并具备网络环境

软件环境：Micresoft Visio

实验学时

2学时，必做实验

实验题目

1. 针对自己第一次实验所完成的结构化分析项目（或题目），选择所绘制的数据流图，完成下面2、3要求的结构化设计内容；

2. 按照面向数据流的设计方法，并在优化所选择数据流图的基础上，设计出项目的总体设计层次图；

3. 按照详细设计阶段所学的过程设计工具，分别选择程序流程图、盒图和PAD图等设计工具，并选择2所得层次图中几个主要模块进行详细设计，画出相应设详细计结果图形；

实验过程与实验结果

1、 根据数据流图，运用面向数据流的设计方法，映射出软件结构，画出相应的软件结构图；软件结构图如下