软件工程中的结构化程序设计

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1、软件工程中的结构化程序设计软件工程的基本思想是面对复杂的问题，让软件的开发按照工程 的概念、原理、技术和方法模式来实施，有计划地按照要求分阶段实现。 针对大型项目开发，为了保证软件产品壓 提高软件开发效率在进行详细 设十、程序设计之前，必须先确定软件总体结构。软件总体结构设计的方法主要 有结构化设计、面向数据结构的设计和面向对象的设计，其中结构化 设计方法是应用最广泛的一种，它是建立良好程序结构的方法，提出了衡 量模块质量的标准是高内聚、低耦合”。另夕卜，结构化设计(struetured design，SD)方法是一种面向过程的 设计方法或面向数据流的设计方法它可以与结构化分析方法、结构化 程

2、序设计(struetured programming)方法前后呼应，形成了统一、完整 的系列化方法。结构化设计方法以需求分析阶段获得的数据流图为基 础，通过一系列映射，把数据流图变换为软件结构图。结构化程序设计通常使用自上往下的设计模型，开发员将整个 程序结构映射到单个小部分。已定义的函数或相似函数的集合在单个 模块或字模块中编码，这意味着，代码能够更有效的载入存储器，模 块能在其它程序中再利用。模块单独测试之后，与其它模块整合起来 形成整个程序组织。程序流程遵循简单的层次化模型，采用“ for”、“wh ile”等 循环结构。几乎任何语言都能使用结构化程序设计技术来避免非结构 化语言的通常陷

3、阱。非结构化程序设计必须依赖于开发人员避免结构问题，从而导致程序组织较差。大多数现代过程式语言都鼓励结构化 程序设计。结构化设计主要有两种图形工具：结构图和层次图。结构图和层 次图基本上是大同小异，都是用来描述软件结构的图形工具，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。二者描 述重点不一样。1. 结构图结构图主要描述软件结构中模块之间的调用关系和信息传递问 题。基本成分有模块、调用和数据。在通常情况下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。可以根据箭头的尾部形状标明某种信息，认定 一种形

4、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：尾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。结构图不仅仅只是一些基本符 号，其实还有不少附加符号,用来表示模块的选择调用或循环调用的。2. 层次图层次图主要描述软件系统的层次结构以及各个功能的隶属关 系，特别适合于自顶向下设计使用。在层次图里除顶层之外，每个方 框里都加编号，记录它所在的层次及在该层次的位置。一般最上层的 模块含有退出、输入、处理、输出、查询和系统维护模块。根据系统 的具体要求，下层再将功能进一步细化。层次图和结构图对于模块调用次序方面要求的并不严格。在画 模块方面，很多

5、人习惯按调用次序从左到右的方法画模块，其实又没 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）， 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 么时候调用下层模块。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。数据流程图转换为初始软件结构图后，按照高内聚低耦合、模块 化、信息隐藏的原则，应该对初始软件结构图进行优化。考虑设计优 化问题时应该记住，“一个不能工作的最佳设计的价值是

6、值得怀 疑的”软件设计人员应该致力于开发能够满足所有功能和性能要求， 导出不同的软件结构，对它们进行评价和比较，力求得到“最佳”的 效果，这种优化真正的优点，就是能够把软件结构设计和详细设计很 好地分开。通常，用下述方法对初始化软件结构进行优化是合理的： 在不考虑时间因素的前提下开发并精化软件结构。在得到初始的功能 结构图之后，如果发现有几个模块有相似之处，可消除重复功能，改 善软件结构；模块功能的完善化。一个完整的功能模块，不仅应能完 成指定的功能，而且还应当能够告诉使用者完成任务的状态，以及不 能完成的原因；模块的作用范围应在控制范围之内。模块的控制范围 包括它本身及其所有的从属模块；模块

7、的作用范围是指模块内一个判 定的作用范围，凡是受这个判定影响的所有模块都属于这个判定的作 用范围；尽可能减少高扇出结构。模块的扇出过大，将使得系统的模 块结构图的宽度变大，宽度越大结构图越复杂。模块的扇出过小也不 好，这样将使得系统的功能结构图的深度大大增加，不但增加了模块 接口的复杂度，而且增加了调用和返回的时间开销，降低系统的工作 效率。比较适当的模块扇出数目为25个，最多不要超过9个；模 块的大小要适中。限制模块的大小是减少复杂性的手段之一，因而要 求把模块的大小限制在一定的范围之内。模块的大小一般用模块的源 代码数量来衡量，通常在设计过程中，将模块的源代码数量限制在 50100行左右，即一页纸的范围内，这样阅读比较方便；设计功能 可预测的模块，避免过分受限制的模块。一个功能可预测的模块不论 内部处理细节如何，但对相同的输入数据，总能产生同样的结果；软 件包应满足设计约束和可移植性。一个仅处理单一功能的模块，由于 具有高度的内聚性，而受到了设计人员的重视。