第5篇 总体设计.pptVIP

软件工程导论Software Engineering 程金 控制科学与工程学院 cse_chengj@ujn.edu.cn * 上次课内容回顾 第4章 形式化说明技术 4.1 概述 4.2 有穷状态机 4.3 Petri网 4.4 Z语言 前言 总体设计的基本目的:就是回答“概括地说，系统应该如何实现?”这个问题，因此，总体设计又称为概要设计或初步设计。 总体设计的任务: 划分出组成系统的物理元素—程序、文件、数据库、人工过程和文档等，但是每个物理元素仍然处于黑盒子级，这些黑盒子里的具体内容将在以后仔细设计。 设计软件的结构，也就是要确定系统中每个程序是由哪些模块组成的，以及这些模块相互间的关系。 总体设计的必要性： 可以站在全局高度上，花较少成本，从较抽象的层次上分析对比多种可能的系统实现方案和软件结构，从中选出最佳方案和最合理的软件结构，从而用较低成本开发出较高质量的软件系统。 5.1 设计过程 总体设计过程通常由两个主要阶段组成： -- 系统设计阶段，确定系统的具体实现方案； -- 结构设计阶段，确定软件结构。 典型的总体设计过程包括下述9个步骤： 1. 设想供选择的方案 2. 选取合理的方案 3. 推荐最佳方案 4. 功能分解 5. 设计软件结构 6. 设计数据库 7. 制定测试计划 8. 书写文档 9. 审查和复审 总体设计所书写的文档 (1) 系统说明 主要内容包括用系统流程图描绘的系统构成方案，组成系统的物理元素清单，成本/效益分析；对最佳方案的概括描述，精化的数据流图，用层次图或结构图描绘的软件结构，用IPO图或其他工具简要描述的各个模块的算法，模块间的接口关系，以及需求、功能和模块三者之间的交叉参照关系等等。 (2) 用户手册 根据总体设计阶段的结果，修改更正在需求分析阶段产生的初步的用户手册。 (3) 测试计划 包括测试策略，测试方案，预期的测试结果，测试进度计划等等。 (4) 详细的实现计划 (5) 数据库设计结果 5.2 设计原理 模块化 抽 象 逐步求精 信息隐藏和局部化 模块独立 5.2.1 模块化 模块是由边界元素限定的相邻程序元素（例如，数据说明，可执行的语句）的序列，而且有一个总体标识符代表它。 -- 如：过程、函数、子程序、宏、对象等，都可作为模块。 模块化就是把程序划分成独立命名且可独立访问的模块，每个模块完成一个子功能，把这些模块集成起来构成一个整体，可以完成指定的功能满足用户的需求。 模块化原理 设：C(x)为复杂程度函数 E(x)为决定解决问题x所需的 工作量(时间)函数 对于两个问题P1和P2， 如果 C(P1)C(P2) 则： E(P1)E(P2) 如果 C(P1+P2)C(P1)+C(P2) 则： E(P1+P2)E(P1)+E(P2) 这个不等式导致“各个击破”的结论—把复杂的问题分解成许多容易解决的小问题，原来的问题也就容易解决了。这就是模块化的根据。 5.2.2 抽象 抽象：抽出事物的本质特性（共性），而暂时不考虑它们的细节。 处理复杂系统的惟一有效的方法是用层次的方式构造和分析它。 在抽象的最高层次使用问题环境的语言，以概括的方式叙述问题的解法； 在较低抽象层次采用更过程化的方法，把面向问题的术语和面向实现的术语结合起来叙述问题的解法； 最后在最低的抽象层次用可直接实现的方式叙述问题的解法。 5.2.2 抽象 软件工程过程的每一步都是对软件解法的抽象层次的一次精化。 在可行性研究阶段，软件作为系统的一个完整部件； 在需求分析期间，软件解法是使用在问题环境内熟悉的方式描述的； 当由总体设计向详细设计过渡时，抽象的程度也就随之减少了； 最后，当源程序写出来以后，也就达到了抽象的最低层。 5.2.3 逐步求精 逐步求精是人类解决复杂问题时采用的基本方法，也是许多软件工程技术（例如，规格说明技术，设计和实现技术）的基础。 逐步求精定义为：“为了能集中精力解决主要问题而尽量推迟对问题细节的考虑。” 抽象与求精是一对互补的概念。 抽象使得设计者能够说明过程和数据，同时 却忽略低层细节。事实上，可以把抽象看作是一种通过忽略多余的细节同时强调有关的细节，而实现逐步求精的方法。 求精则帮助设计者在设计过程中逐步揭示出低层细节。 这两个概念都有助于设计者在设计演化过程中创造出完整的设计模型。 5.2.4 信息隐藏和局部化 信息隐藏原理指出：设计和确定模块，使得一个模块内包含的信息(过程和数据