信息系统的详细设计

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1、信息系统的详细设计第第7 7章章 详细设计详细设计 详细设计的基本任务详细设计的基本任务 详细设计过程详细设计过程 详细设计内容详细设计内容 结构程序设计结构程序设计 人机界面设计人机界面设计 过程设计的工具过程设计的工具 程序复杂度的定量度量程序复杂度的定量度量 详细设计优化详细设计优化 小结小结信息系统的详细设计详细设计的基本任务详细设计的基本任务 确定应该怎样具体的实现系统？确定应该怎样具体的实现系统？; ; 设计程序的设计程序的”蓝图蓝图”, ,但不是编程序但不是编程序; ; 详细设计的结果详细设计的结果决定决定了最终的程序代码的了最终的程序代码的质量质量; ; 结构化程序设计是详细设

2、计的逻辑基础结构化程序设计是详细设计的逻辑基础; ;信息系统的详细设计详细设计的基本任务详细设计的基本任务 详细设计也是采用详细设计也是采用细化的细化的方法把每个功能方法把每个功能模块分解为一系列的处理步骤；模块分解为一系列的处理步骤； 详细设计须遵循的原则：详细设计须遵循的原则：模块的逻辑描述模块的逻辑描述正确可靠正确可靠，清晰易读清晰易读；采用结构化程序设计方法，改善控制结构，降采用结构化程序设计方法，改善控制结构，降低程序复杂度，提高程度的可读性、可测试性低程序复杂度，提高程度的可读性、可测试性和可维护性。和可维护性。信息系统的详细设计详细设计过程详细设计过程 Step1Step1：确定

3、每个模块的算法；：确定每个模块的算法； Step2Step2：确定每个模块的数据组织；：确定每个模块的数据组织； Step3Step3：为每个模块设计一组测试用例；：为每个模块设计一组测试用例； Step4Step4：编写详细设计说明书。：编写详细设计说明书。信息系统的详细设计详细设计内容详细设计内容 程序描述程序描述 功能功能 性能性能 输入项输入项 输出项输出项 算法算法 接口接口 存储分配存储分配 注释设计注释设计 限制条件限制条件信息系统的详细设计结构化程序设计结构化程序设计 自顶向下自顶向下, ,逐步求精逐步求精; ; 有限制的使用有限制的使用GOTOGOTO语句语句; ; 单入口单

4、入口, ,单出口单出口; ; 采用采用”顺序顺序”, ,”选择选择”,”,”循环循环”3 3种基本种基本的控制结构来详细设计软件模块的结构的控制结构来详细设计软件模块的结构信息系统的详细设计过程设计的工具过程设计的工具 程序流程图程序流程图 盒图盒图 PADPAD图图 判定表判定表 判定树判定树 PDLPDL语言语言均要掌握均要掌握信息系统的详细设计程序流程图程序流程图 历史悠久，为最广泛的人所熟悉；历史悠久，为最广泛的人所熟悉； 描绘直观，便于初学者掌握；描绘直观，便于初学者掌握； 总的趋势越来越多的人不使用它；总的趋势越来越多的人不使用它；信息系统的详细设计信息系统的详细设计程序流程图程序

5、流程图 主要缺点主要缺点它本质上它本质上不是不是逐步求精的工具；逐步求精的工具；它使得程序员过早的考虑程序的控制结构，而它使得程序员过早的考虑程序的控制结构，而忽略程序的全局结构；忽略程序的全局结构；箭头符号代表控制流，不受程序员控制，有箭头符号代表控制流，不受程序员控制，有随随意性意性；它不表示数据结构；它不表示数据结构；信息系统的详细设计盒盒 图图 也称为也称为N-SN-S图图 它的主要特点它的主要特点功能域明确；功能域明确；作用域明确；作用域明确；不能任意转移；不能任意转移；易确定作用域；易确定作用域；易表现嵌套关系；易表现嵌套关系；比较直观、易于绘制；比较直观、易于绘制；有助于程序员养

6、成结构有助于程序员养成结构化的设计思想；化的设计思想；缺点：缺点：算法复杂，画图困难，算法复杂，画图困难，影响清晰性，灵活性差。影响清晰性，灵活性差。A调用子程序调用子程序信息系统的详细设计盒盒 图图信息系统的详细设计盒盒 图图信息系统的详细设计PAD图图 PADPAD图是问题分析图（图是问题分析图（problem analysis problem analysis diagramdiagram）的英文缩写。）的英文缩写。 它用二维树型结构的图来表示程序结构，它用二维树型结构的图来表示程序结构，便于将它翻译为程序代码。便于将它翻译为程序代码。 它还允许递归使用。它还允许递归使用。信息系统的详细

7、设计PAD图图def分支分支信息系统的详细设计PAD图图信息系统的详细设计信息系统的详细设计PAD图图P1P2P3P4P5CP2P6P7P8CUNTIL C2UNTIL C3P9P10def信息系统的详细设计PAD图图 它的主要优点：它的主要优点：符合结构化程序设计要求；符合结构化程序设计要求；结构清晰，层次分明，结构清晰，层次分明，易读，易懂，易记易读，易懂，易记；既可表示程序逻辑，既可表示程序逻辑，又可表示数据结构又可表示数据结构；容易将容易将PADPAD自动转换为高级语言源程序；自动转换为高级语言源程序；支持支持自顶向下、逐步求精自顶向下、逐步求精的方法。的方法。自上而下，从左自上而下，

8、从左向右顺序执行向右顺序执行信息系统的详细设计判定表判定表 表示表示复杂的条件组合复杂的条件组合与应做与应做动作之间动作之间的对的对应关系；应关系； 判定表并不适用于作为一种通用的设计工判定表并不适用于作为一种通用的设计工具，通常将之用于具，通常将之用于辅助测试辅助测试 ； 要求将程序流程图中的要求将程序流程图中的多分支判断都改成多分支判断都改成两分支判断两分支判断；信息系统的详细设计判定表判定表 例例: : 航空行李托运费的算法航空行李托运费的算法 按规定：按规定：重量重量不超过不超过3030公斤公斤的行李可免费的行李可免费托运。重量托运。重量超过超过3030公斤公斤时，对超运部分，时，对超

9、运部分，头等舱国内乘客头等舱国内乘客收收4 4元元/ /公斤公斤；其它舱位国；其它舱位国内乘客收内乘客收6 6元元/ /公斤公斤；外国乘客收费为国内；外国乘客收费为国内乘客的乘客的2 2倍；倍；残疾乘客残疾乘客的收费为正常乘客的的收费为正常乘客的1/21/2。 信息系统的详细设计判定表判定表 缺点：缺点：含义不清楚；含义不清楚；数据元素多于两数据元素多于两个时，判定表简个时，判定表简洁性下降；洁性下降； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 国国内内乘乘客客 T T T T F F F F 头头等等舱舱 T F T F T F T F 残残疾疾乘乘客客 F F T T F F T T 行行李李重

10、重量量 W 30 T F F F F F F F F 免免费费 (W-30) 2 (W-30) 3 (W-30) 4 (W-30) 6 (W-30) 8 (W-30) 12 用用判判定定表表表表示示计计算算行行李李费费的的算算法法 规规则则规规则则数数 条条件件动动作作 1 2 3 4 5 6 7 8 9 国国内内乘乘客客 T T T T F F F F 头头等等舱舱 T F T F T F T F 残残疾疾乘乘客客 F F T T F F T T 行行李李重重量量 W 30 T F F F F F F F F 免免费费 (W-30) 2 (W-30) 3 (W-30) 4 (W-30) 6

11、(W-30) 8 (W-30) 12 用用判判定定表表表表示示计计算算行行李李费费的的算算法法 规规则则规规则则数数 条条件件动动作作信息系统的详细设计判定树判定树 它是判定表的它是判定表的变种变种； 它的优点在于它的优点在于形式简单，含义明确形式简单，含义明确； 它是一种常用的详细设计的工具；它是一种常用的详细设计的工具；信息系统的详细设计判定树判定树 缺点：缺点：简洁性很差；简洁性很差；分支次序影响判分支次序影响判定树的简洁度；定树的简洁度；如把行李重量的如把行李重量的判断作为最后一判断作为最后一个分支个分支,会怎样会怎样?行行李李费费算算法法行行李李重重量量W 30行行李李重重量量W 3

12、0免免费费国国内内乘乘客客外外国国乘乘客客头头等等舱舱其其他他舱舱残残疾疾乘乘客客正正常常乘乘客客(W-30) 2(W-30) 4残残疾疾乘乘客客正正常常乘乘客客(W-30) 3(W-30) 6头头等等舱舱其其他他舱舱残残疾疾乘乘客客正正常常乘乘客客(W-30) 4(W-30) 8残残疾疾乘乘客客正正常常乘乘客客(W-30) 6(W-30) 12行行李李费费算算法法行行李李重重量量W 30行行李李重重量量W 30免免费费行行李李重重量量W 30免免费费国国内内乘乘客客外外国国乘乘客客头头等等舱舱其其他他舱舱残残疾疾乘乘客客正正常常乘乘客客(W-30) 2(W-30) 4残残疾疾乘乘客客正正常常

13、乘乘客客(W-30) 3(W-30) 6头头等等舱舱其其他他舱舱残残疾疾乘乘客客正正常常乘乘客客(W-30) 2(W-30) 4残残疾疾乘乘客客正正常常乘乘客客(W-30) 2(W-30) 2(W-30) 4(W-30) 4残残疾疾乘乘客客正正常常乘乘客客(W-30) 3(W-30) 6残残疾疾乘乘客客正正常常乘乘客客(W-30) 3(W-30) 3(W-30) 6(W-30) 6头头等等舱舱其其他他舱舱残残疾疾乘乘客客正正常常乘乘客客(W-30) 4(W-30) 8残残疾疾乘乘客客正正常常乘乘客客(W-30) 6(W-30) 12头头等等舱舱其其他他舱舱残残疾疾乘乘客客正正常常乘乘客客(W-

14、30) 4(W-30) 8残残疾疾乘乘客客正正常常乘乘客客(W-30) 4(W-30) 4(W-30) 8(W-30) 8残残疾疾乘乘客客正正常常乘乘客客(W-30) 6(W-30) 12残残疾疾乘乘客客正正常常乘乘客客(W-30) 6(W-30) 6(W-30) 12(W-30) 12用用判判定定树树表表示示计计算算行行李李费费的的算算法法信息系统的详细设计PDL语言语言 它也称为它也称为伪码伪码，它是一种，它是一种“混杂混杂”语言；语言；关键字关键字有固定的语法，称为有固定的语法，称为外语法外语法；处理处理用自然语言描述，称为用自然语言描述，称为内语法内语法； 有数据说明；有数据说明； 有

15、子程序定义与调用机制；有子程序定义与调用机制；信息系统的详细设计PROCEDURE spellcheck IS BEGIN -*1split document into single words -*2look up words in dictionary -*3display words which are not in dictionary -*4create a new dictionary END spellcheck信息系统的详细设计PROCEDURE spellcheckBEGIN-* split document into single wordsLOOP get next wo

16、rd add word to word list in sortorder EXIT WHEN all words processedEND LOOP -* look up words in dictionaryLOOP get word from word list信息系统的详细设计IF word not in dictionary THEN -* display words not in dictionary display word prompt on user terminal IF user response says word OK THEN add word to good wo

17、rd list ELSE add word to bad word list ENDIF ENDIF EXIT WHEN all words processedEND LOOP信息系统的详细设计-* create a new words dictionary dictionary :merge dictionary and good word listEND spellcheck信息系统的详细设计各种工具的比较各种工具的比较表示法表示法准则准则伪码伪码IPO判定树判定树(表表)流程图流程图N-S图图PAD易用性易用性优优中中中中优优良良良良逻辑表达逻辑表达能力能力良良良良优优中中良良良良机器可

18、读机器可读性性中中差差差差中中中中中中易转换程易转换程序代码序代码优优差差良良良良良良良良结构化结构化良良中中差差差差优优优优易修改性易修改性良良中中良良差差良良差差数据表示数据表示能力能力中中差差中中差差中中中中易验证性易验证性中中中中中中差差中中中中使用频率使用频率高高低低低低高高低低低低信息系统的详细设计程序复杂性定量度量程序复杂性定量度量 它可以用来衡量模块的它可以用来衡量模块的设计质量设计质量。 它的价值：把它的价值：把乘以乘以即可估算出软件中即可估算出软件中错误的数量错误的数量以及软件以及软件开发需要用的开发需要用的工作量工作量。 经常使用的方法：经常使用的方法：McCable方法

19、方法Halstead方法方法信息系统的详细设计McCabe方法方法 根据程序控制流的复杂程度定量度量方法。根据程序控制流的复杂程度定量度量方法。 它分析的基础是流图（程序图）。它分析的基础是流图（程序图）。 它的分析过程：它的分析过程：过程设计结果过程设计结果流图流图计算计算环路复杂环路复杂度度信息系统的详细设计流流 图图 圆表示圆表示结点结点，可代表，可代表一条或多条一条或多条语句。语句。 流图中的箭头称为流图中的箭头称为边边，代表控制流。，代表控制流。 边必须边必须终止终止于一个结点。于一个结点。 由边和结点围成的面积称为由边和结点围成的面积称为区域区域。 任何方法表示的任何方法表示的过程

20、设计结果过程设计结果都可以翻译都可以翻译为流图。为流图。处理框和菱形处理框和菱形判定框判定框包括图外面的包括图外面的那个区域那个区域信息系统的详细设计复合条件的计算复合条件的计算 复合条件的含义。复合条件的含义。 把复合条件分解为若干个简单条件，把复合条件分解为若干个简单条件，注意注意每一个简单条件对应一个结点每一个简单条件对应一个结点。 包含条件的点称为包含条件的点称为判定结点判定结点。信息系统的详细设计复合条件的计算复合条件的计算If a or b then procedure xElse procedure yEnd if abxyend信息系统的详细设计顺序结构的结点可以合并顺序结构的

21、结点可以合并abc信息系统的详细设计计算环形复杂度的计算环形复杂度的3种方法种方法 流图中的流图中的区域的个数区域的个数等于环形复杂度。等于环形复杂度。 公式公式V(G)=E-N+2,E代表流图中代表流图中边的数目边的数目，N是是结点数目结点数目。 公式公式V(G)=P+1,P是流图中判定结点的数目。是流图中判定结点的数目。信息系统的详细设计环形复杂度计算的例子环形复杂度计算的例子 根据程序流根据程序流程图计算程图计算1234568711910顺序结构顺序结构可以和可以和3合合并并顺序结构顺序结构可以和可以和5合合并并该段程序该段程序的正常出的正常出口口该段程序该段程序的正常出的正常出口口整个

22、程序整个程序的正常出的正常出口口信息系统的详细设计环形复杂度计算的例子环形复杂度计算的例子12,34,510689711区域区域1区域区域2区域区域3区域区域4区域个数区域个数:4(即复杂度即复杂度)判定个数判定个数:3(3+1=4)边边:11,节点节点:9即即:11-9+2=4判定判定1判定判定2判定判定3信息系统的详细设计环形复杂度计算的例子环形复杂度计算的例子 根据根据PDL伪码计算伪码计算 图图6.16信息系统的详细设计环形复杂度的用途环形复杂度的用途 程序的程序的分支增加分支增加，则环形，则环形复杂度复杂度也随之也随之增增加加； 它是对程序结构的它是对程序结构的定量定量度量度量,同时

23、也是对测同时也是对测试难度的定量度量；试难度的定量度量； 一般，一般，V(G)=10为宜。为宜。信息系统的详细设计基本结构的环形复杂度基本结构的环形复杂度 顺序结构：顺序结构：1 1 双分支选择结构：双分支选择结构：2 2 WhileWhile结构：结构：2 2 UntilUntil结构：结构：2 2 多分支选择结构：多分支选择结构：n n（代表分支数）（代表分支数）信息系统的详细设计Halstead方法方法 它根据程序中它根据程序中运算符运算符和和操作数操作数的总数来度量程序的总数来度量程序的复杂程度。的复杂程度。 N=N1+N2，N为为程序长度程序长度，N1为程序中运算符为程序中运算符出现

24、的总次数，出现的总次数，N2为操作数出现的总次数。为操作数出现的总次数。 H=n1log2n1+n2log2n2H代表预测程序长度；代表预测程序长度；n1代表不同运算符的个数；代表不同运算符的个数；n2代表不同操作数的个数；代表不同操作数的个数；信息系统的详细设计Halstead方法方法 预测长度预测长度H H和实际长度和实际长度N N很接近很接近 HalsteadHalstead还给出了预测程序中包含错误个还给出了预测程序中包含错误个数的公式数的公式: : E = NE = N* *loglog2 2(n(n1 1+n+n2 2)/3000)/3000 实验证明实验证明, ,预测的错误数量与

25、实际错误数量预测的错误数量与实际错误数量的误差在的误差在8%8%之内之内信息系统的详细设计人机界面设计人机界面设计 人机界面（人机界面（Human Computer Interface，简称简称HCI）通常也称为用户界面；）通常也称为用户界面； Theo MandelTheo Mandel创造了三条黄金原则创造了三条黄金原则：置用户于控制之下置用户于控制之下减少用户的记忆负担减少用户的记忆负担保持界面一致保持界面一致 信息系统的详细设计信息系统的详细设计信息系统的详细设计人机界面设计人机界面设计 人机界面应具备的特性：人机界面应具备的特性：可使用性可使用性灵活性灵活性可靠性可靠性信息系统的详细

26、设计人机界面设计人机界面设计 可使用性可使用性使用的简单性；使用的简单性；术语标准化的一致性；术语标准化的一致性；快速的系统响应和低的系统成本；快速的系统响应和低的系统成本；用户界面具有容错能力；用户界面具有容错能力；信息系统的详细设计人机界面设计人机界面设计 灵活性灵活性算法的可隐可显性；算法的可隐可显性；用户可以根据需要制定和修改界面方式；用户可以根据需要制定和修改界面方式；足够的响应信息；足够的响应信息；界面具有一定的灵活性；界面具有一定的灵活性；信息系统的详细设计人机界面设计人机界面设计 可靠性可靠性用户界面的复杂性；用户界面的复杂性；用户界面的可靠性；用户界面的可靠性；信息系统的详细

27、设计人机界面设计人机界面设计 人机界面的设计质量，直接影响用户对软人机界面的设计质量，直接影响用户对软件产品的评价。件产品的评价。 设计问题设计问题系统响应时间系统响应时间用户帮助设施用户帮助设施出错信息处理出错信息处理命令行交互命令行交互信息系统的详细设计系统响应时间系统响应时间 它指从用户完成某个控制动作，到软件给它指从用户完成某个控制动作，到软件给出预期的响应之间的这段时间；出预期的响应之间的这段时间； 它有两个重要属性：它有两个重要属性：长度；长度；易变性；易变性；信息系统的详细设计用户帮助设施用户帮助设施 帮助是必须的。帮助是必须的。 帮助设施可分为两类：帮助设施可分为两类：集成；集

28、成；附加；附加；信息系统的详细设计出错信息处理出错信息处理 系统出现问题了给出的系统出现问题了给出的“坏消息坏消息”； 出错信息应该具备如下的属性：出错信息应该具备如下的属性：信息用户应该可以理解；信息用户应该可以理解；信息有助于从错误中恢复；信息有助于从错误中恢复；信息应该反映错误导致的负面后果；信息应该反映错误导致的负面后果；信息应该伴随着听觉和视觉上的提示；信息应该伴随着听觉和视觉上的提示；信息不能带有指责色彩。信息不能带有指责色彩。信息系统的详细设计命令交互命令交互 在提供命令交互方式时，必须考虑下列问在提供命令交互方式时，必须考虑下列问题：题：是否每个菜单选项都有对应的命令？是否每个

29、菜单选项都有对应的命令？采用何种命令形式？采用何种命令形式？学习和记忆难度有多大？学习和记忆难度有多大？用户是否可以定制或缩写命令？用户是否可以定制或缩写命令？信息系统的详细设计人机界面设计人机界面设计 数据输入界面设计数据输入界面设计 数据显示界面设计数据显示界面设计 控制界面设计控制界面设计信息系统的详细设计数据输入界面设计数据输入界面设计 它是系统的重要组成部分，容易出错，要求它是系统的重要组成部分，容易出错，要求尽量尽量简化用户的工作简化用户的工作，并尽可能减少输入的出错率。，并尽可能减少输入的出错率。 注意注意减少用户的记忆负担减少用户的记忆负担，使界面具有预见性和，使界面具有预见性

30、和一致性，防止用户输入出错。一致性，防止用户输入出错。 一般可通过下面的方法来减少用户的输入工作量：一般可通过下面的方法来减少用户的输入工作量：对共同的输入内容设置默认值；对共同的输入内容设置默认值；使用代码缩写；使用代码缩写；自动填入已输入过的内容或需要重复输入的内容；自动填入已输入过的内容或需要重复输入的内容；如果输入内容是有限的备选集，则采用列表选择；如果输入内容是有限的备选集，则采用列表选择；信息系统的详细设计数据输入界面设计数据输入界面设计 数据输入对话设计的一般原则：数据输入对话设计的一般原则：明确的输入；明确的输入；明确的动作；明确的动作；明确的取消；明确的取消；确认删除确认删除

31、；提供反馈；提供反馈；允许编辑；允许编辑；提供复原；提供复原；提示输入的范围；提示输入的范围；信息系统的详细设计数据输入界面设计数据输入界面设计信息系统的详细设计数据显示界面设计数据显示界面设计 显示数据的基本原则显示数据的基本原则：只显示必须的数据；只显示必须的数据；在一起使用的数据应显示在一起；在一起使用的数据应显示在一起；显示出的数据应与用户的执行任务有关；显示出的数据应与用户的执行任务有关；每一屏的数据量不超过屏幕的每一屏的数据量不超过屏幕的30%30%；信息系统的详细设计数据显示界面设计数据显示界面设计 为了用户能够很容易地查找所要数据，可为了用户能够很容易地查找所要数据，可以用下面

32、的方法安排显示结构：以用下面的方法安排显示结构：以一种逻辑方式把数据分组；以一种逻辑方式把数据分组；安排数据要考虑是否有益于用户的使用；安排数据要考虑是否有益于用户的使用；列表组织数据；列表组织数据；图形化显示数据；图形化显示数据；信息系统的详细设计数据显示界面设计数据显示界面设计信息系统的详细设计数据显示界面设计数据显示界面设计 进行屏幕布局时，还需要考虑其他一些原进行屏幕布局时，还需要考虑其他一些原则则：应尽量少使用代码和缩写；应尽量少使用代码和缩写；如果安排了若干个显示画面，最好建立一个统如果安排了若干个显示画面，最好建立一个统一的格式；一的格式；提供明了的标题、栏题以及其他提示信息；提

33、供明了的标题、栏题以及其他提示信息；遵循用户的习惯；遵循用户的习惯；采用颜色、字符大小、下划线或不同的字体等采用颜色、字符大小、下划线或不同的字体等方式来强化重要数据。方式来强化重要数据。信息系统的详细设计数据显示界面设计数据显示界面设计信息系统的详细设计控制界面的设计控制界面的设计 目的是让用户能够主动地控制计算机上软目的是让用户能够主动地控制计算机上软件系统的工作，使得用户能够很容易地访件系统的工作，使得用户能够很容易地访问计算机的各种设备。问计算机的各种设备。信息系统的详细设计详细设计优化详细设计优化 一般是对时间进行优化，可着手从下面几一般是对时间进行优化，可着手从下面几个方面展开：个

34、方面展开：精化软件结构；精化软件结构；选出最耗时的模块，仔细设计它们的处理算法，选出最耗时的模块，仔细设计它们的处理算法，以提高效率；以提高效率；使用高级程序语言编写程序；使用高级程序语言编写程序；在软件中孤立出那些大量占用处理机资源的模在软件中孤立出那些大量占用处理机资源的模块；块；用依赖机器的语言修改或重写那些模块。用依赖机器的语言修改或重写那些模块。信息系统的详细设计小小 结结 详细设计的详细设计的关键任务关键任务是什么是什么? 结构化程序是详细设计的基本保证。结构化程序是详细设计的基本保证。人机交互人机交互的重要性。的重要性。 过程设计应该在数据设计、体系结构设计过程设计应该在数据设计、体系结构设计以及接口设计完成之后进行。以及接口设计完成之后进行。 可选择可选择3类共类共6种种不同的工具。不同的工具。环形复杂度环形复杂度的计算的计算,以及合理的复杂度上限。以及合理的复杂度上限。