第8章

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第8章 结构化方法
第 8 章 结构化方法
8.1 概述
8.2 结构化分析
8.3 数据流图
8.4 数据字典
8.5 加工逻辑的描述
8.6 结构化设计
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第8章 结构化方法
8.1 概述
1.
结构化方法是指根据某种原理,使用一定的工具,按照
特定步骤工作的软件开发方法。它遵循的原理是自顶向下、
逐步求精,使用的工具有数据流图(DFD)、数据字典、判
定表、判定树和结构化语言等。
结构化方法是从分析、设计到实现都使用结构化思想的
软件开发方法,实际上它由三部分组成:结构化分析
(Structured Analysis,简称SA),结构化设计(Structured
Design , 简 称 SD ) 和 结 构 化 程 序 设 计 ( Structured
Pergramming, 简称SP)。
第8章 结构化方法
2. 发展历程
在结构化方法的发展历程上,它是随着SP方法的提出、 SD
方法的出现直至SA方法提出才逐渐形成的。
1)
首先出现的是SP, 它是60年代末首先由Dijkstra提出的, 旨
在控制程序编制中的复杂性问题。SP被称为软件发展中的第三
个里程碑,Dijkstra提出“GOTO语句可以从高级语言中取消”,
1969年Bohm和Jacopini首次证明了只要三种控制结构(顺序、
选择、 重复)就能表达用一个入口和一个出口的流程图所能表
达的任何程序逻辑。
第8章 结构化方法
2)
70年代中期L.L.Constantine和E.Yourdon提出和倡导了结构
化设计。在SP取得重大成功的影响下,Yourdon等人把结构化
和逐步求精的思想由编码阶段应用推广到设计阶段,后来又扩
充到分析阶段,形成了包括SD和SA在内的基于数据流的系统
设计方法。SD的目标在于控制系统体系结构一级的复杂性,
实施原则是基于功能分解,验证技术是人工复审测试。
3)
70年代末期,由Demarco等人提出了SA方法。该方法旨在
减少分析活动中的错误,产生系统的逻辑模型,其分析的对象
是结构化的功能说明;它实施的原则是面向数据流,基于功能
分解,靠人工复审测试进行验证。
第8章 结构化方法
3. 基本思想
结构化方法总的指导思想是自顶向下,逐步求精, 它的两个
基本原则是抽象与分解。
4. 特点
结构化方法具有以下特点:
(1) 它是使用最早的开发方法, 使用时间也最长。
(2) 它应用最广, 特别适合于数据处理。
(3) 相应的支持工具多, 发展较为成熟。
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5. 优点
结构化方法一经问世, 就显示出了它的以下几大优点:
(1) 简单、 实用。
(2) 适合于瀑布模型, 易为开发者掌握。
(3) 成功率较高, 据美国1000家公司统计, 该方法的成功
率高达90.2%, 名列第二,仅次于面向对象的方法。
(4) 特别适合于数据处理领域中的应用, 对其他领域的应
用也基本适用。
6.
(1) 对于规模大的项目, 特别复杂的应用不太适应。
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2) 难于解决软件重用的问题。
(3) 难于适应需求的变化。
(4) 难于彻底解决维护问题。
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8.2 结 构 化 分 析
8.2.1自项向下逐层分解的分析策略
面对一个复杂的问题,分析人员不可能一开始就考虑到问
题的所有方面以及全部的细节,采取的策略往往是分解,把一
个复杂的问题划分成若干小问题,然后再分别解决, 将问题的
复杂性降低到人可以掌握的程度。分解可分层进行,先考虑问
题最本质的方面,忽略细节,形成问题的高层概念,然后再逐
层添加细节,即在分层过程中采用不同程度的“抽象” 级别,
最高层的问题最抽象,而低层的较为具体。图8.1是自项向下逐
层分解的示意图。
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顶层的系统X很复杂,可以把它分解为0层的1, 2, 3三个子
系统,若0层的子系统仍很复杂, 再分解为下一层的子系统1.1,
1.2, 1.3和3.1, 3.2, 3.3 ……直到子系统都能被清楚的理解为止。
图8.1的顶层抽象地描述了整个系统, 底层具体地画出了系
统的每一个细节, 而中间层是从抽象到具体的逐步过渡,这种
层次分解使分析人员分析问题时不至于一下子陷入细节,而是
逐步地去了解更多的细节,如在顶层,只考虑系统外部的输入
和输出, 其他各层反映系统内部情况。
第8章 结构化方法
X
顶层
2
1
0层
3
1. 2
1. 1
3. 2
3. 1
1. 3
2. 2
2. 1
3. 3
图 8.1 对一个问题的逐层分解
1层
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8.2.2描述工具
SA方法利用图形等半形式化的描述方式表达需求,简明
易懂,用它们形成需求说明书中的主要部分。这些描述工具有
(1) 数据流图。数据流图描述系统的分解, 即描述系统
由哪几部分组成,各部分之间有什么联系等。
(2)数据字典。数据字典定义了数据流图中的数据和加工。
它是数据流条目、数据存储条目、数据项条目和基本加工条目
的汇集。
(3) 描述加工逻辑的结构化语言、判定表及判定树。结构
化语言、判定表或判定树则详细描述数据流图中不能被再分解
的每一个基本加工的处理逻辑。
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8.2.3SA分析步骤
1.
当前系统(也称现行系统)指目前正在运行的系统, 可能
是需要改进的正在计算机上运行的软件系统,也可能是人工的
处理系统。通过对当前系统的详细调查,了解当前系统的工作
过程,同时收集资料、文件、数据及报表等,将看到的、听到
的、 收集到的信息和情况用图形描述出来。也就是用一个模型
来反映自己对当前系统的理解, 如画系统流程图(参见第2章
2.1.3)。这一模型包含了许多具体因素,反映现实世界的实际
情况。
2.
物理模型反映了系统“怎么做”的具体实现,去掉物理模
型中非本质的因素(如物理因素),抽取出本质的因素。
第8章 结构化方法
所谓本质的因素是指系统固有的、不依赖运行环境变化而
变化的因素,任何实现均这样做。非本质因素不是固有的, 随
环境不同而不同,随实现不同而不同。
对物理模型进行分析,区别本质因素和非本质因素,去掉
非本质因素,就形成当前系统的逻辑模型,反映了当前系统
“做什么”的功能。
3.
目标系统指待开发的新系统。分析、比较目标系统与当前
系统逻辑上的差别,即在当前系统的基础上决定变化的范围,
把那些要改变的部分找出来,将变化的部分抽象为一个加工,
这个加工的外部环境及输入输出就确定了。
第8章 结构化方法
然后对“变化的部分”重新分解,分析人员根据自己的
经验,采用自顶向下逐步求精的分析策略, 逐步确定变化部
分的内部结构,从而建立目标系统的逻辑模型。
4.
为了完整地描述目标系统,还要作一些补充:说明目标系
统的人机界面,它所处的应用环境及它与外界环境的相互联系,
决定人机界面; 说明至今尚未详细考虑的细节,如出错处理、
输入输出格式、存储容量和响应时间等性能要求与限制。
第8章 结构化方法
8.3
数据流图(Data Flow Diagram, 简称DFD), 是SA方法中用
于表示系统逻辑模型的一种工具,它以图形的方式描绘数据在
系统中流动和处理的过程。由于它只反映系统必须完成的逻辑
功能,所以它是一种功能模型。
图8.2是一个飞机机票预订系统的数据流图,其功能为旅行
社把预订机票的旅客信息(姓名、年龄、单位、身份证号码、
旅行时间及目的地等)输入机票预订系统。系统为旅客安排航
班,打印出取票通知单(付有应交的账款)。
旅客在飞机起飞的前一天凭取票通知等交款取票, 系统
检验无误,输出机票给旅客。
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订 票单
有 效订 票 单
分 类并 检 查
订票
旅 行社
有 效取 票 单
记 帐文 件
机 票文 件
记帐
航 班目 录
帐单
机 票准 备
取 票通 知 单
取 票单
旅客
机票
旅 行社
机票
图 8.2 飞机机票预订系统
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8.3.1基本图形符号
数据流图有以下 4 种基本图形符号:
→: 箭头, 表示数据流。
○: 圆或椭圆, 表示加工。
=: 双杠, 表示数据存储。
□: 方框, 表示数据的源点或终点。
1.
数据流是数据在系统内传播的路径,由一组成分固定的数
据项组成。如订票单由旅客姓名、年龄、单位、身份证号、 日
期及目的地等数据项组成。
第8章 结构化方法
由于数据流是流动中的数据,所以必须有流向,即在加
工之间、 加工与源点终点之间、加工与数据存储之间流动。
除了与数据存储之间的数据流不用命名外,数据流应该用名
词或名词短语命名。
2. 加工
加工也称为数据处理,它对数据流进行某些操作或变换。
每个加工也要有名字,通常是动词短语,简明地描述完成什
么加工。 在分层的数据流图中, 加工还应编号。
3.
数据存储指暂时保存的数据,它可以是数据库文件或任
何形式的数据组织。流向数据存储的数据流可理解为写入文
件,或查询文件,从数据存储流出的数据可理解为从文件读
数据或得到查询结果。
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4.
数据源点和终点是软件系统外部环境中的实体(包括人员、
组织或其他软件系统),统称外部实体。它们是为了帮助理解
系统界面而引入的,一般只出现在数据流图的顶层图中,表示
了系统中数据的来源和去处。
有时为了增加数据流图的清晰性,防止数据流的箭头线太
长,在一张图上可重复画同名的源/终点(如某个外部实体既是
源点也是终点的情况),在方框的右下角加斜线则表示是一个
实体。有时数据存储也需重复标识。
第8章 结构化方法
8.3.2画数据流图
为了表达较为复杂问题的数据处理过程, 用一张数据流图
是不够的。 要按照问题的层次结构进行逐步分解, 并以一套
分层的数据流图反映这种结构关系。
1.
画系统的输入输出即先画顶层数据流图。顶层流图只包含
一个加工,用以标识被开发的系统,然后考虑该系统有哪些输
入数据,这些输入数据从哪里来;有哪些输出数据,输出到哪
里去。这样就定义了系统的输入、输出数据流。顶层图的作用
在于表明被开发系统的范围以及它和周围环境的数据交换关系,
顶层图只有一张。图8.3为飞机机票预订系统的顶层图。
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订 票单
机票
旅 行社
飞 机机 票 预订 系 统
取 票通 知 单
旅客
取 票单
图 8.3 飞机机票预订系统顶层图
第8章 结构化方法
2.
画系统内部即画下层数据流图。一般将层号从0开始编号,
采用自顶向下,由外向内的原则。画0层数据流图时,一般根
据当前系统工作分组情况,并按新系统应有的外部功能,分解
顶层流图的系统为若干子系统,决定每个子系统间的数据接口
和活动关系。如机票预订系统按功能可分成两部分,一部分为
旅行社预订机票,另一部分为旅客取票,两部分通过机票文件
的数据存储联系起来,0层数据流图如图8.4。画更下层数据流
图时, 则分解上层图中的加工,一般沿着输入流的方向,凡数
据流的组成或值发生变化的地方则设置一个加工,这样一直进
行到输出数据流(也可从输出流到输入流方向画)。
第8章 结构化方法
订 票单
机票
旅 行社
飞 机机 票 预订 系 统
取 票通 知 单
旅客
取 票单
图 8.4 飞机机票预订系统0层图
第8章 结构化方法
如果加工的内部还有数据流,则对此加工在下层图中继续
分解,直到每一个加工足够简单,不能再分解为止。不再分解
的加工称为基本加工。
3.
(1) 命名:不论数据流、数据存储还是加工,合适的命名
使人们易于理解其含义。数据流的名字代表整个数据流的内容,
而不仅仅是它的某些成分,不使用缺乏具体含义的名字,如
“数据”、 “信息”等。加工名也应反映整个处理的功能,
不使用“处理”、 “操作”这些笼统的词。
第8章 结构化方法
(2) 画数据流而不是控制流: 数据流图反映系统“做什么”,
不反映“如何做”,因此箭头上的数据流名称只能是名词或名
词短语, 整个图中不反映加工的执行顺序。
(3) 一般不画物质流: 数据流反映能用计算机处理的数据,
并不是实物,因此对目标系统的数据流图上一般不要画物流,
如机票预订系统中,人民币也在流动, 但并未画出,因为交款
是“人工”行为。
(4) 每个加工至少有一个输入数据流和一个输出数据流,
反映出此加工数据的来源与加工的结果。
(5) 编号: 如果一张数据流图中的某个加工分解成另一张数
据流图时, 则上层图为父图,直接下层图为子图。子图应编号,
子图上的所有加工也应编号,子图的编号就是父图中相应加工
的编号,加工的编号由子图号、小数点及局部号组成, 如图8.5
所示。
第8章 结构化方法
图2
图 2.1
b
a
2. 2
e
2. 1
d
c
2. 3
图 8.5 父图与子图(1)
a
a1
2. 1.2
a2
2. 1.3
b
2. 1.1
c
第8章 结构化方法
(6)
父图与子图的平衡:子图的输入、输出数据流同父图
相应加工的输入、输出数据流必须一致,此即父图与子图的平
衡。 图8.5中子图2.1与父图2相应加工2.1的输入、输出数据流
的数目、名称完全相同, 即一个输入流a,两个输出流b和c。
再看图8.6,好像父图与子图不平衡,因为父图加工4与子图输
入输出数据流数目不相等,但是借助于数据字典(见8.4)中
数据流的描述可知, 父图的数据流“订货单”由“客户”、
“账号”及“数量”三部分数据组成,即子图是父图中加工、
数据流同时分解而来, 因此这两张图也是平衡的。
第8章 结构化方法
父图
子 图4
4. 1
4. 2
帐号
4
订 货单
客户
4. 3
提 货单
数量
图8.6 父图与子图的平衡
提 货单
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有时考虑平衡可忽略一些枝节性的数据流(如出错处理)。
父图与子图的平衡, 是分层数据流图中的重要性质,保证了数
据流图的一致性, 便于分析人员的阅读与理解。
(7)
局部数据存储:当某层数据流图中的数据存储不是父
图中相应加工的外部接口,而只是本图中某些加工之间的数据
接口, 则称这些数据存储为局部数据存储,一个局部数据存储
只有当它作为某些加工的数据接口或某个加工特定的输入或输
出时,就把它画出来,这样有助于实现信息隐蔽。
(8)
提高数据流图的易理解性:注意合理分解,要把一个
加工分解成几个功能相对独立的子加工, 这样可以减少加工之
间输入、输出数据流的数目,增加数据流图的可理解性。
第8章 结构化方法
分解时要注意子加工的独立性、均匀性,特别是画上层数
据流时,要注意将一个问题划分成几个大小接近的组成部分,
这样做便于理解。 不要在一张数据流图中出现某些加工已是
基本加工,某些加工还要分解好几层。
为了使数据流图便于在计算机上输入与输出, 以下给出了
描述数据流图的另一套基本符号:
———→: 表示数据流, 只能水平或垂直画。
编号
编
号
: 表示加工。
: 表示数据存储。
第8章 结构化方法
图8.7给出了采用这套符号画出的等价于图8.2的DFD。
1
旅 行社
订 票单 分 类并 检 验
取 票单
有 订
效 票
单
2
有 效订 票 单
D2
记 帐文 件
3
旅客
记帐
订票
D1
航 班目 录
机 票文 件
D3
4
帐单
机 票准 备
机票
图 8.7 与图8.2等价的DFD
取 票通 知 单
旅 行社
第8章 结构化方法
8.3.3 SA
现以第2.4.2节中的销售管理系统为例, 采用SA方法来进
行需求分析,建立功能模型。
图8.8为采用SA方法画出的销售管理系统的分层DFD。首
先分析功能说明,先找出哪些是属于系统之外的外部实体, 然
后画出顶层数据流图,顶层图如图8.8(a)所示。
随后分解系统,每个子系统有哪些流动着的数据, 哪些需
要暂时保存的数据,通过什么加工使数据发生变换。根据系统
功能,在0层图上分解系统为5个加工,加工的名称及加工之间
的数据流在功能说明中有动词和名词与之对应。
第8章 结构化方法
图8.8(b)为0层图, 它说明系统分为5个子系统。在下层图
(1 层, 2 层 ……)的分解过程中,应仔细考虑每个加工内部
还应该进行哪些处理,还有什么数据流产生,这些可能在功能
说明中没有, 需要分析人员和用户参考现行系统的工作流程,
进行“创造”, 精细数据流图。 图8.8(c)为 1 层图,其中图C1、
图C2、 ……图C5分别是0层图5个加工分解的结果。
第8章 结构化方法
订 单
顾 客
仓 库
备 货单
销 售管 理 系统
进 货通 知 单
统 计表
采 购部 门
经 理
缺 货通 知 单
( a)
订 单
可 供货 订 单
处 理订 单
1
备 货单
处 理供 货
2
缺 货订 单
缺 货记 录
订 单记 录
库 存记 录
原 缺货 现 可供 货 订单
处 理缺 货
4
处 理进 货
3
缺 货通 知 单
销 售统 计
5
统 计表
进 货通 知 单
(b)
图 c1
订 单
合 格订 单
检 验订 单
1. 1
确 定能 否 供货
1. 2
库 存记 录
可 供货 订 单
缺 货记 录
图 c2
可 供货 订 单
根 据供 货 单修 改 库存
2. 1
库 存记 录
登 记过 的 订单
开 备货 单
2. 2
备 货单
订 单记 录
图 c3
进 货通 知 单
根 据进 货 单
修 改库 存
3. 1
核 对后 进 货单
库 存记 录
处 理缺 货 订单
3. 2
订 单变 更 信息
缺 货记 录
可 供货 订 单
图 c4
汇 总
各 项缺 货 量
4. 1
缺 货量
打 印
缺 货通 知 单
4. 2
缺 货通 知 单
缺 货记 录
图 c5
顾 客区 域
日 期
统 计选 择
5. 1
图 8.8
订 单记 录
按 顾客
所 在地 区 统计
5. 2
按 销售 日 期统 计
5. 3
统 计表
货 物
按 销售
货 物名 统 计
5. 4
顾 客名
按 顾客 名 统计
5. 5
( c)
(a) 顶层图; (b) 0层图; (c) 1层图
修 改缺 货 记录
3. 3
第8章 结构化方法
8.4 数 据 字
8.4.1
数据字典是为分析人员查找数据流图中有关名字的详细定
义而服务的,因此也像普通字典一样, 要把所有条目按一定
的次序排列起来,以便查阅。数据字典有以下 4 类条目:数
据流、 数据项、 数据存储及基本加工。 数据项是组成数据流
和数据存储的最小元素。源点、终点不在系统之内,故一般
不在字典中说明。
1.
数据流条目给出了DFD中数据流的定义,通常列出该数
据流的各组成数据项。在定义数据流或数据存储组成时,使
用表8 - 1给出的符号。
第8章 结构化方法
下面给出了几个使用表8 -1中符号,定义数据流组成及数
据项的例子。
例: 机票=姓名+日期+航班号+起点+终点+
姓名= {字母}
18
2
航班号=“Y7100”·[KG-*3]·“Y8100”
终点=[上海|北京|西安]
数据流条目主要内容及举例如下:
数据流名称:
第8章 结构化方法
第8章 结构化方法
别名:
简述:
来源:
去向: 加工1“检验订单”
数据流量: 1000份/
组成: 编号+订货日期+顾客编号+地址+电话+银行账号+
货物名称+规格+
其中数据流量指单位时间内(每小时或每天或每周或每月)
的传输次数。
第8章 结构化方法
2.
数据存储条目是对数据存储的定义, 主要内容及举例如下:
数据存储名称:
别名:
简述:
组成: 货物名称+编号+生产厂家+单价+
组织方式: 索引文件,
查询要求:
第8章 结构化方法
3. 数据项条目
数据项条目是不可再分解的数据单位, 其定义格式及
举例如下:
数据项名称:
别名: G-No, G-num, Goods-No
简述:
类型:
长度: 10
取值范围及含义: 第1位: 进口/
第2~4位:
第5~7位:
第8~10位:
第8章 结构化方法
4. 加工条目
加工条目是用来说明DFD中基本加工的处理逻辑的, 由于
上层的加工是由下层的基本加工分解而来,只要有了基本加工
的说明,就可理解其他加工。加工条目的主要内容及举例如下:
加工名:
编号: 1.2
激发条件:
优先级:
输入:
输出: 可供货订单、
加工逻辑:
第8章 结构化方法
IF 订单项目的数量 <
THEN
ELSE 此订单缺货, 登录,
ENDIF
数据字典中的加工逻辑主要描述该加工“做什么”, 即实
现加工的策略, 而不是实现加工的细节,它描述如何把输入数
据流变换为输出数据流的加工规则。为了使加工逻辑直观易读,
易被用户理解,有几种常用的描述方法, 它们是结构化语言、
判定表及判定树(
8.5节)。
第8章 结构化方法
8.4.2
1. 手工建立
手工建立数据字典的内容用卡片形式存放, 其步骤如下:
(1) 按 4 类条目规范的格式印制卡片。
(2) 在卡片上分别填写各类条目的内容。
(3) 先按图号顺序排列,同一图号的所有条目按数据流、
数据项、数据存储和加工的顺序排列。
(4) 同一图号中的同一类条目(如数据流卡片)可按名字
的字典顺序存放,加工一般按编号顺序存放。
(5) 同一成分在父图和子图都出现时, 则只在父图上定义。
(6) 建立索引目录。
第8章 结构化方法
2. 利用计算机辅助建立并维护
(1)
编制一个“字典生成与管理程序”,可以按规定的格
式输入各类条目,能对字典条目增、删、改,能打印出各类查
询报告和清单, 能进行完整性、一致性检查等。美国密执安大
学研究的PSL/PSA就是这样一个系统。
(2) 利用已有的数据库开发工具,针对数据字典建立一个数
据库文件,可将数据流、数据项、数据存储和加工分别以矩阵
表的形式来描述各个表项的内容,如数据流的矩阵表为:
第8章 结构化方法
流量
组成
…
去向
…
…
…
来源
…
名称
…
编号
然后使用开发工具建成数据库文件,便于修改、查询,
并可随时打印出来。另外, 有的DBMS本身包含一个数据字
典子系统, 建库时能自动生成数据字典。
计算机辅助开发数据字典比手工建立数据字典有更多的
优点,能保证数据的一致性和完整性,使用也方便,但增加
了技术难度与机器开销。
第8章 结构化方法
8.5 加工逻辑的描述
8.5.1结构化语言
结构化语言是介于自然语言(英语或汉语)和形式语言之
间的一种半形式语言。 形式语言精确,但不易被理解,自然语
言易理解,但它不精确,可能产生二义性。结构化语言取“长”
补“短”,它是在自然语言基础上加了一些限定,使用有限的
词汇和有限的语句来描述加工逻辑, 它的结构可分成外层和内
层两层。
1.
外层用来描述控制结构, 采用如下顺序、 选择及重复三
第8章 结构化方法
(1) 顺序结构:是一组祈使语句、选择语句及重复语句的
顺序排列。祈使语句指至少包含一个动词及一个名词, 指出要
执行的动作及接受动作的对象。
(2) 选择结构: 一般用IF THEN ELSE ENDIF, CASE
OF ENDCASE等关键词。
(3) 重复结构:一般用DO
UNTIL等关键词。
WHILE ENDDO, REPEAT
2.
内层一般是采用祈使语句的自然语言短语, 使用数据字典
中的名词和有限的自定义词,其动词含义要具体,尽量不用形
容词和副词来修饰。还可使用一些简单的算术运算和逻辑运算
符号。
第8章 结构化方法
8.5.2判定表
例如, 某数据流图中有一个“确定保险类别”的加工, 指
的是申请汽车驾驶保险时,要根据申请者的情况确定不同的保
险类别。加工逻辑为: 如果申请者的年龄在21岁以下,要额外
收费;如果申请者是21岁以上并是26岁以下的女性,适用于A
类保险;如果申请者是26岁以下的已婚男性,或者是26岁以上
的男性, 适用于B类保险; 如果申请者是21岁以下的女性或是
26岁以下的单身男性, 适用于C类保险。除此之外的其他申请
者都适用于A类保险。
这段叙述使人不能较快地看懂该加工的动作, 而用判定表
表示出来就清楚了。
判定表由 4 部分组成, 用双线分割开 4 个区域, 如图8.9
所示。
第8章 结构化方法
第8章 结构化方法
各部分的含义在图上标出。 现就上例构造一张判定表, 可
采取以下步骤:
(1) 提取问题中的条件: 条件是年龄、 性别及婚姻。
(2) 标出条件的取值: 为绘制判定表方便, 用符号代替条
件的取值, 见表8 - 2。
(3) 计算所有条件的组合数N: N=mi=3×2×2=12。
(4) 提取可能采取的动作或措施: 适用于A类保险、 B类保
险、C类保险和额外收费。
(5) 制作判定表: 如表8 - 3所示。
第8章 结构化方法
第8章 结构化方法
第8章 结构化方法
(6) 完善判定表: 初始的判定表可能不完善, 表现在两个方
面。 第一, 缺少判定列中应采取的动作。例如“确定保险类
别”的说明中若没有最后一句“除此之外……”, 那么第9、 10两
列就无选取的动作,这时就应与用户说明并将其补充完整第二,
有冗余的判定列。两个或多个规则中,具有相同的动作,而与
它所对应的各个条件组合中有取值无关的条件。如第1和第2、
第5和第6、第9和第10、第11和第12都与第三个条件“婚姻”
取值无关,因此可将它们分别合并。 合并后的规则还可进一步
合并,如图8.10所示,图中“Y”表示逻辑条件取值为“真”,
“N”表示逻辑条件取值为“假”,“—”表示与取值无关。
第8章 结构化方法
Y
Y
Y
Y
Y
N
N
N
N
N
Y
N
—
—
N
N
√
√
√
√
√
√
两 条规 则 合并
图 8.10 动作相同的规则合并
Y
进 一步 合 并
N
第8章 结构化方法
8.5.3
判定树是判定表的变形,一般情况下它比判定表更直观,
且易于理解和使用。图8.11是与表8 - 3功能等价的判定树。
上述三种描述加工逻辑的工具各有优缺点,对于顺序执行
和循环执行的动作,用结构化语言描述;对于存在多个条件复
杂组合的判断问题, 用判定表和判定树。判定树较判定表直
观易读,判定表进行逻辑验证较严格,能把所有的可能性全部
都考虑到。可将两种工具结合起来,先用判定表作底稿,在此
基础上产生判定树。
经过需求分析,开发人员已经基本上理解了用户的要求,
确定了目标系统的功能,定义了系统的数据,描述了处理这些
数据的基本策略。将这些共同的理解进行整理,最后形成文
档——需求说明书。
第8章 结构化方法
年 龄 ≤ 21岁
未婚
C类 保 险 且 额 外 收 费
已婚
B类 保 险 且 额 外 收 费
已婚
B类 保 险
未婚
C类 保 险
男性
21 岁 < 年 龄 ≤ 26
确 定保 险 类别
年 龄 > 26岁
B类 保 险
年 龄 ≤ 21岁
C类 保 险 且 额 外 收 费
年 龄 > 21岁
A类 保险
女性
图 8.11 判定树
第8章 结构化方法
上述三种描述加工逻辑的工具各有优缺点,对于顺序执行
和循环执行的动作,用结构化语言描述;对于存在多个条件复
杂组合的判断问题,用判定表和判定树。判定树较判定表直观
易读,判定表进行逻辑验证较严格,能把所有的可能性全部都
考虑到。可将两种工具结合起来,先用判定表作底稿,在此基
础上产生判定树。
经过需求分析,开发人员已经基本上理解了用户的要求,
确定了目标系统的功能, 定义了系统的数据,描述了处理这些
数据的基本策略。将这些共同的理解进行整理,最后形成文
档——需求说明书。
第8章 结构化方法
8.6 结 构 化 设 计
8.6.1数据流的类型
要把数据流图(DFD)转换成软件结构,必须研究DFD
的类型。各种软件系统,不论DFD如何庞大与复杂,一般可
分为变换型数据流图和事务型数据流图两类。
1.
变换型的DFD是由输入、变换(或称处理)和输出三部
分组成,如图8.12所示,虚线为标出的流界。
变换型数据处理的工作过程一般分为取得数据、变换数
据和给出数据。这三步体现了变换型DFD的基本思想。
第8章 结构化方法
逻 辑输 入
逻 辑输 出
物 理输 出
物 理输 入
输 入流
变 换中 心
图 8.12 变换型DFD
输 出流
第8章 结构化方法
变换是系统的主加工,变换输入端的数据流为系统的逻辑
输入,输出端为逻辑输出。而直接从外部设备输入的数据称为
物理输入,反之称为物理输出。外部的输入数据一般要经过输
入正确性和合理性检查、编辑及格式转换等预处理,这部分工
作都由逻辑输入部分完成,它将外部形式的数据变成内部形式,
送给主加工。同理,逻辑输出部分把主加工产生的数据的内部
形式转换成外部形式然后物理输出。因此变换型的DFD是一个
顺序结构。
2.
若某个加工将它的输入流分离成许多发散的数据流, 形成
许多平行的加工路径,并根据输入的值选择其中一个路径来执
行,这种特征的DFD称为事务型的数据流图,这个加工称为事
务处理中心,如图8.13所示。
第8章 结构化方法
加 工路 径
事 务处 理 中心
T
输 入流
…
图 8.13 事务型DFD
第8章 结构化方法
8.6.2设计过程
结构化设计方法的过程如下:
(1) 精化DFD: 把DFD转换成软件结构图前,设计人员要仔
细地研究分析DFD并参照数据字典,认真理解其中的有关元素,
检查有无遗漏或不合理之处,进行必要的修改。
(2) 确定DFD类型: 如果是变换型,确定变换中心和逻辑
输入、逻辑输出的界线,映射为变换结构的顶层和第一层; 如
果是事务型,确定事务中心和加工路径,映射为事务结构的顶
层和第一层。
(3) 分解上层模块, 设计中下层模块结构。
第8章 结构化方法
(3) 分解上层模块, 设计中下层模块结构。
(4) 根据优化准则对软件结构求精。
(5) 描述模块功能、 接口及全局数据结构。
(6) 复查, 如果有错, 转(2)修改完善, 否则进入详细
设计。
第8章 结构化方法
8.6.3
当DFD具有较明显的变换特征时, 则按照下列步骤设计。
1. 确定DFD中的变换中心、
如果设计人员经验丰富,则容易确定系统的变换中心, 即
主加工。如几股数据流的汇合处往往是系统的主加工。若一下
不能确定,则要从物理输入端开始,沿着数据流方向向系统中
心寻找,直到有这样的数据流,它不能再被看作是系统的输入
则它的前一个数据流就是系统的逻辑输入。同理,从物理输出
端开始,逆数据流方向向中间移动,可以确定系统的逻辑输出。
介于逻辑输入和逻辑输出之间的加工就是变换中心,用虚线划
分出流界,DFD的三部分就确定了。
第8章 结构化方法
2. 设计软件结构的顶层和第一层——变换结构
变换中心确定以后,就相当于决定了主模块的位置, 这就
是软件结构的顶层, 如图8.14 所示。其功能是主要完成所有模
块的控制,它的名称是系统名称,以体现完成整个系统的功能。
主模块确定之后,设计软件结构的第一层。 第一层至少要有输
入、输出和变换三种功能的模块,即为每个逻辑输入设计一个
输入模块,其功能为向顶层模块提供相应的数据,如图8.14中
的f3;为每个逻辑输出设计一个输出模块,其功能为输出顶层
模块的信息,如图8.14中的f7,f8。同时,为变换中心设计一
个变换模块,它的功能是将逻辑输入进行变换加工,然后逻辑
输出, 如图8.14中, 将f3变换成f7和f8。这些模块之间的数据传
送应该与DFD相对应。
第8章 结构化方法
输入
变 换中 心
输出
f7
f9
F
f4
f3
f2
C
D
B
f6
f5
A
G
f8
E
H
f1 0
f1 1
f1
主 模块
f3
f8
f7
f3
f7
f8
ge t
f3
f2
f2
ge t
将 f3变 换 成
f7和 f8
f3
f2
f3
B
f4 f4
f5
C
pu t
f7
f6
f6 f7
pu t
f1 0
f9
E
F
f8
f8
f9
f8 f5
D
f7
f1 0
pu t
f9
G
pu t
f2
f1
ge t
f1
f1 1
f1 0
f1
A
f 10
H
f1 1
pu t
f 11
图 8.14 变换分析设计举例
第8章 结构化方法
3. 设计中、
对第一层的输入、 变换及输出模块自顶向下、 逐层分解。
1)
输入模块的功能是向它的调用模块提供数据, 所以必须要
有数据来源。这样输入模块应由接收数据和转换成调用模块所
需的信息两部分组成。
因此,每个输入模块可以设计成两个下属模块:一个接收,
一个转换。用类似的方法一直分解下去,直到物理输入端。 如
图8.14中模块“get f3”和“get f2”的分解。模块“get f1”为物
理输入模块。
第8章 结构化方法
2)
输出模块的功能是将它的调用模块产生的结果送出,它由
将数据转换成下属模块所需的形式和发送数据两部分组成。
这样每个输出模块可以设计成两个下属模块:一个转换,
一个发送, 一直到物理输出端。如图8.14中, 模块“put f7”,
“put f8”和“put f10”的分解。模块“put f9”和“put f11”为物
理输出模块。
3)
根据DFD中变换中心的组成情况,按照模块独立性的原则
来组织其结构,一般对DFD中每个基本加工建立一个功能模块,
如图8.14中模块“C”, “D”和“E”。
第8章 结构化方法
4.
以上步骤设计出的软件结构仅仅是初始结构, 还必须根据
设计准则对初始结构精细和改进,以下为提供的求精办法。
(1) 输入部分的求精:对每个物理输入设置专门模块, 以
体现系统的外部接口;其他输入模块并非真正输入,当它与转
换数据的模块都很简单时,可将它们合并成一个模块。
(2) 输出部分的求精:为每个物理输出设置专门模块, 同时
注意把相同或类似的物理输出模块合并在一起, 以减低耦合度。
(3) 变换部分的求精: 根据设计准则, 对模块进行合并或
调整。
第8章 结构化方法
总之, 软件结构的求精,带有很大的经验性。 往往形成
DFD中的加工与SC中的模块之间是一对一的映射关系, 然后
再修改。但对于一个实际问题,可能把DFD中的两个甚至多
个加工组成一个模块,也可能把DFD中的一个加工扩展为两
个或更多个模块,根据具体情况要灵活掌握设计方法, 以求
设计出由高内聚和低耦合的模块所组成的、具有良好特性的
软件结构。
第8章 结构化方法
8.6.4
对于具有事务型特征的DFD,则采用事务分析的设计方法。
结合图8.15,说明该方法的设计过程。
1) 确定DFD
当DFD中的某个加工具有明显地将一个输入数据流分解成
多个发散的输出数据流时, 该加工就是事务中心。从事务中
心辐射出去的数据流为各个加工路径。
2) 设计软件结构的顶层和第一层——
设计一个顶层模块,它是一个主模块,有两个功能, 一
是接收数据,二是根据事务类型调度相应的处理模块。事务型
软件结构应包括接收分支和发送分支两个部分。
第8章 结构化方法
B
F1
C
A
D
输 入流
事 务中 心
加 工路 径
主 模块
f1
f1
接 收分 支
发 送分 支
ge t
调度
f1
B
C
D
事 务层
动 作层
…
…
细 节层
图 8.15 事务分析设计举例
第8章 结构化方法
(1) 接收分支: 负责接收数据, 它的设计与变换型DFD的
输入部分设计方法相同。
(2) 发送分支: 通常包含一个调度模块,它控制管理所有
的下层的事务处理模块。当事务类型不多时,调度模块可与主
模块合并。
3) 事务结构中、 下层模块的设计、 优化等工作同变换
结构。
第8章 结构化方法
8.6.5
综合型数据流图与分层数据流图映射成软
1. 综合DFD的映射
一个大型系统的DFD中,既有变换流,又有事务流,属
于综合的数据流图,其软件结构设计方法如下:
(1) 确定DFD整体上的类型。事务型通常用于对高层数据
流图的变换,其优点是把一个大而复杂的系统分解成若干较小
的简单的子系统。变换型通常用于对较低层数据流图的转换。
变换型具有顺序处理的特点,而事务型具有平行分别处理的特
点,所以两种类型的DFD导出的软件结构有所不同。只要从
DFD整体的、主要功能处理分析其特点,就可区分出该DFD整
体类型。
第8章 结构化方法
(2) 标出局部的DFD范围, 确定其类型。
(3) 按整体和局部的DFD特征, 设计出软件结构。
2. 分层DFD的映射
对于一个复杂问题的数据流图,往往是分层的。分层的数
据流图映射成软件结构图也应该是分层的,这样便于设计,也
便于修改。 由于数据流图的顶层图反映的是系统与外部环境的
界面,所以系统的物理输入与物理输出都在SC的顶层或0层图,
相应的软件结构图的物理输入与输出部分应放在主图中,便于
同DFD的顶层图对照检查。 分层DFD的映射方法是:
(1) 主图是变换型, 子图是事务型, 见图8.16,
表示“或者”。
(2) 主图是事务型, 子图是变换型, 见图8.17。
第8章 结构化方法
主 图:
子 图A :
A2
g1
DFD:
f1
f2
A
f3
B
f4
C
f1
g3
A1
A4
g4
A3
g2
主 模块
A
SC :
f2
f1
f3
g3
ge t
f2
B
pu t
f1
f3
f1
ge t
f3
f1
f2
A
f4
f4
A4
g4
g3
pu t
g4
A1
g1
f4
C
f2
g4 g3
A2
g2
A3
图 8.16 主图变换型, 子图事务型
f2
第8章 结构化方法
主 图:
DFD:
f1
子 图 B:
f2
B
f4
A
f3
C
f2
g1
B1
ge t
f2
g1
f4
g1
f1
ge t
A
g1
g2
B2
f2
f2
B
pu t
g1
C
f4
g2
f4
B1
B3
( f2变 换 g1 )
( g2 变 换 f4)
f5
pu t
g2
g2
f3
f4
pu t
f4
B
f1
f1
B3
f5
主 模块
SC :
g2
B2
f5
图 8.17 主图事务型, 子图变换型
第8章 结构化方法
8.6.6 SD
将8.3.3中的销售管理系统的DFD转换为软件结构图。
分析该系统的0层图, 它有 4 个主要功能, 即订货处理、
进货处理、缺货处理和销售统计。其中,订货处理包括订单
处理和供货处理两部分。 这 4 个处理可平行工作,因此从整
体上分析可按事务型数据流图来设计,根据功能键来选择 4
个处理中的一个。设计出的软件结构如图8.18所示。
第8章 结构化方法
销 售管 理 系统
读 键盘
类别
1 订货 处 理
输 入订 单
输 出备 货 单
子 图1:
2 进货 处 理
3 缺货 处 理
4 销售 统 计
输 入进 货 通知 单
输 出缺 货 通知 单
输 出统 计 表
订 货处 理
读 库存 记 录
根 据订 单 及库 存 确定 能否 供 货
可 供货 处 理
根 据可 供 货订 单 修改 库存
子 图2:
缺 货订 单 留底
订 单留 底
进 货处 理
根 据进 货 通知 单 修改 库存
处 理缺 货 订单
可 供货 处 理
子 图3:
修 改缺 货 记录
缺 货处 理
读 缺货 记 录
子 图4:
缺 货统 计
销 售处 理
读 订单 记 录
按 地区 统 计
分 类统 计
按 日期 统 计
按 货物 名 统计
按 顾客 名 统计
图 8.18 销售管理系统软件结构图
第8章 结构化方法
8.6.7设计的后处理
由设计的工作流程可知,经过变换分析或事务分析设计,
形成软件结构并经过优化和改进后,还要做以下工作:
(1)为每个模块写一份处理说明: 从设计的角度描述模块的
主要处理任务、条件抉择等,以需求分析阶段产生的加工逻辑
的描述为参考。 这里的说明应该是清晰、无二义性的。
(2) 为每个模块提供一份接口说明: 包括通过参数表传递
的数据、外部的输入/输出和访问全局数据区的信息等, 并指
出它的下属模块与上属模块。
为清晰易读, 对以上两个说明可用设计阶段常采用的图形
工具——IPO图(见3.3.3节)来表示。
第8章 结构化方法
(3) 数据结构说明: 软件结构确定之后, 必须定义全局的
和局部的数据结构,因为它对每个模块的过程细节有着深远的
影响。 数据结构的描述可用伪码(如PDL语言、类Pascal 语言)
或Warnier图、 Jackson图等形式表达。
(4) 给出设计约束或限制: 如数据类型和格式的限制, 内
存容量的限制,时间的限制,数据的边界值,个别模块的特殊
要求等。
(5) 进行设计评审:软件设计阶段, 不可避免地会引入
人为的错误,如果不及时纠正,就会传播到开发的后续阶段中
去,并在后续阶段引入更多的错误。
第8章 结构化方法
因此一旦设计文档完成以后,就可进行评审,有效的评
审可以显著地降低后续开发阶段和维护阶段的费用。在评审
中应着重评审软件需求是否得到满足,即软件结构的质量、
接口说明、数据结构说明、实现和测试的可行性以及可维护
性等。
(6) 设计优化:应贯穿整个设计的过程。 设计的开始就
可以给出几种可选方案,进行比较与修改,找出最好的。设
计中途的每一步处处考虑软件结构的简明、合理及高效等性
能, 以及尽量简单的数据结构。

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