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第7章 结构化系统设计 本章主要内容 系统设计的任务 总体设计 结构化设计的概念、基本原则 从数据流图导出结构图 详细设计 代码设计 输出设计 输入设计 人机对话设计 模块详细设计 数据库设计、网络设计 系统设计说明书 7.2.1 模块的概念 模块(Module)一词使用很广泛。通常对应于用一个名字就可以调用的一段程序语句（子程序或函数） 模块具有输入和输出、逻辑功能、运行程序、内部数据四种属性。 7.2.2 模块结构图 结构图(Structured Chart)描述系统的模块结构及模块间的联系 结构图中的主要成分有： 模块：用长方形表示 调用：从一个模块指向另一模块的箭头表示前一个模块调用后一个模块。有循环调用和条件调用 数据：用带圆圈的小箭头表示从一个模块传递给另一模块的数据（有实义） 控制信息：带涂黑圆圈的小箭头表示一个模块传送给另一模块的控制信息 简单的模块结构图 模块设计的度量标准 为了衡量模块的相对独立性，提出了模块间的耦合(Coupling)与模块的内聚(Cohesion)两个标准 耦合：模块和模块之间的联系程度 内聚：模块内部各元素之间的联系程度 设计目标： 模块内的联系越紧越好 模块间的联系越少越好 为什么？ 7.2.3 模块的耦合 double CalculateAvg() { int n; double total, average, value; scanf(“输入个数：\n”, n); total = sum(n); average=total/n; return(average); } 两个模块之间存在联系 影响耦合度的因素 如果使用模块A需要了解模块B，那么A和B是耦合的。影响模块间耦合程度有三方面的因素： 联系方式－－模块间通过什么方式联系 来往信息的作用－－模块间来往信息作什么用 数量－－模块间来往信息的多少。 模块联系方式 直接引用：一个模块直接存取另一个模块的某些信息，例如全程变量、FORTRAN的common量、Ｃ语言的extern量、共享的通信区等 。也称为公共环境耦合(common environment coupling) 降低这种耦合程度的办法是使数据局部化，即使用局部变量 过程语句调用：一个模块调用另一个模块，所有数据来往都以参数或返回值方式传递并使用 来往信息的作用 模块间的来往信息可以作数据用，也可以作控制信息用 来往信息的数量 模块间传递的信息量越大，它们之间的耦合程度越高。 一个模块最好只了解它确实需要使用的数据，而完全不知道其他数据的存在（独立性好） 耦合的类型 根据以上因素，对耦合分类如下： 数据耦合：采用子程序调用，调用模块将需要进行处理的数据传递给被调模块。数据耦合是不可避免的。 标记耦合：如果调用模块将整个数据记录传递给被调模块，而被调模块只使用了部分数据项，则称为标记耦合或特征耦合。 控制耦合：一个模块将控制信息传递给另一个模块，以控制被调模块的内部处理逻辑。（可以分解） 公共环境耦合：如果两个模块共享同一全局数据，称为公共耦合。 内容耦合：两个模块之间的内部属性有直接关联，也称病态耦合。（某些GOTO语句） 减低耦合的设计原则 结构化设计要求模块间的耦合程度尽可能小。 为此应： 用过程语句调用其它模块 模块间的参数作数据用 模块间的参数尽可能少 7.2.4 模块的内聚 double CalculateAvg() { int n; double total, average, value; scanf(“input value:”, value); while value=0.0 { n=n+1; total=total+value; scanf(“\ninput value:”, value); } average=total/n; return(average); } 模块内部各元素（变量、语句）之间存在联系 内聚的好处 模块的内聚反映模块内部联系的紧密程度。 一个模块只需要做好一件事情，不要过分关心其它任务。 高内聚性的好处是可以提高程序的可靠性。 有一个调查表明，50％的强内聚性子程序是没有错误的，而只有 18％的弱内聚性子程序才是无错的，弱内聚性子程序的出错机会要比强内聚性出错机会高 6 倍，而修正成本则要高 19 倍。摘自《代码大全》 内聚的类型 模块的内聚可以分以下七类： １、偶然内聚(coincidental cohesion) ２、逻辑内聚(Logical cohesion) ３、时间内聚(temporal cohesion) ４、步骤内聚