第三章 结构化方法
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结构化方法，可用于定义需求，建立待建系统的功能模型，可用于定义满足需求的结构，给出一种特定的软件解决方案。
一、结构化需求分析
1）、 在进行软件系统/产品的需求工作中，通常面临三大挑战。
1、空间问题。
2、人与人之间的通信。
3、需求的变化性。
2）、为了应对以上三大挑战，好的需求技术应具有以下基本特征：
1、提供方便通信的机制。
2、鼓励需求分析人员使用空间的术语思考问题，编写文档。
3、提供定义系统边界的方法。
4、提供支持抽象的基本机制。
5、为需求分析人员提供多种可供选择的方案。
6、提供特定的技术，适用需求的变化。
（1）、基本术语
1）、数据流，在结构化分析方法中，数据流是数据的流动
用于表达在分析中所要使用的、用于表达“客体”的信息。
2）、加工，在结构化分析方法中，加工是数据的变换单元，即它接受输入的数据，进行处理并产生输出。（选择题、填空题）
用于表达在分析中所要使用的、用于表达“处理”的信息。
3）、数据存储，数据存储是数据的静态结构（选择题、填空题）
用于表达在分析中所要使用的、用于表达“结构化客体”的信息。
4）、数据源和数据潭，数据源是数据流的起点；数据潭是数据流的归宿地
使用的目的：为了表示系统的环境，使用它们和相关数据流来定义系统的边界。用于表达系统/产品“边界”的信息。
（2）、系统功能模型表示
需求分析的任务是建立系统功能模型。结构化分析方法出一种表达功能模型的工具，即数据流图，简称DFD图
1）、DFD图是一种描述数据变换的图形化工具。
2）、使用DFD图来表达系统/产品功能模型，应注意；
1、在DFD图中，数据流起到连接其他实体（加工、数据存储、数据源和数据潭）。
2、加工之间可以有多个数据流，数据流之间可以没有任何关系，不表明它们的先后次序。
3、对于一个比较大的软件系统，往往采用多层次的数据流图。
（3）、建模过程
1）、建立系统环境图，即系统顶层数据流图，确定系统语境
2）、自顶向下，逐步求精，建立系统的层次数据流图，直到底层的加工足够简单，不必分解。
3）、定义数据字典，定义其中包含的所有数据流和数据存储的数据结构，并给出各数据项的基本数据类型。
数据流条目给出DFD图中所有数据流的结构定义。
数据存储条目给出DFD图中所有数据存储的结构定义。
数据项条目给出所有数据项的类型定义。
注：描述加工，使用结构化自然语言，判定表，判定树。
（4）、需求验证
需求阶段的主要任务是完整地定义问题，确定系统的功能和能力。该阶段主要任务一般包括需求发现、需求分析和需求验证，最终形成系统的软件需求规格说明书。
1、需求规格说明书中每一单一需求需要满足五个性质：
必要性、无歧义性、可测性、可跟踪性和可测量性
2、验证需求规格说明是否满足4个性质：
重要性和稳定性程度、可修改性、完整性和一致性
二、结构化设计
结构化设计分为：
1）、总体设计
目标是建立系统的模块结构，即系统实现所需要的软件模块——系统中可标识的软件成分，以及模块间调用关系.
2）、详细设计
在总体设计中引用两个模块
1、模块：指软件中具有特定标识的独立成分
2、模块调用：指模块之间的一种使用关系
（1）、总体设计
总体设计任务：把系统的功能需求分配到一个特定的软件体系结构中
1）、表达软件体系结构的工具
1）、Yourdon提出的模块结构图。 尾部是空心圆的箭头线标明传递的是数据信息； 尾部是实心圆的箭头线标明传递的是控制信息；
2）、层次图，主要描述软件的层次结构，适用自顶向下的设计软件
3）、HIPO图，H图（层次图）+IPO图
IPO图，左边框中是输入数据，右边框中是输出数据。
2）、总体设计步骤
1、基本步骤：
①、将系统的DFD图转化为初始的模块结构图
②、基于“高内聚低耦合”软件色设计原理，将初始的模块结构图转化为最终的、可供详细设计使用的模块结构图（MSD）。
③、对前两个阶段所得到的高层软件结构进行复审。
3）、变换型数据流图和事务型数据流图
1、变换数据流图：有输入部分和变换部分之间的界面、变换部分和输出部分之间界面的数据流图。
2、事务型数据流图：数据到达一个加工T，该加工T根据输入数据的值，在其后的若干动作序列（称为一个事务）中选出一个来执行。
处理T称为事务中心：
接收输入数据
分析并确定对应的事务
选取与该事物对应的一条活动路径
事务型数据流图的数据处理模式：”集中—发散“式
4）、变换设计和事务设计
1、变换设计：将变换型数据流图转换为系统的模块结构图。
第一步：设计准备——复审并精华系统模型
第二步：确定输入、变换、输出这三部分之间的边界。
第三步：第一级分解——系统模块结构图顶层和第一层的设计。
变换型数据流图对应的软件结构有一个主模块和由它控制的3个部分：
主模块或主控模块：位于顶层，协调并控制第一层模块。
输入模块部分：协调对所有输入数据的接受，为主模块提供加工数据。
变换模块部分：接受输入模块部分的数据，对其进行加工，产生输出数据。
输出模块部分：协调对所有输出数据的产生过程，将变换模块产生的输出数据，以用户可视的形式输出。
第四步：“第二级分解”——自顶向下，逐步求精
第二级分解：通过一个自顶向下逐步细化的过程，为每一个输入模块、变换模块和输出模块设计它们的从属模块
通过以上步骤，可将变换型数据流图转换为初始的模块结构图。
2、事务设计：
第一步：设计准备——复审并精华系统模型。
第二步：确定事务处理中心。
第三步：第一级分解——系统模块结构图顶层和第一层的设计。
第四步：“第二级分解”——自顶向下，逐步求精
5）、模块化及启发式规则
1、模块化：是执行一个特殊任务的一个过程以及相关的数据结构。
(基于高内聚低耦合的设计原则)
结构化软件设计是一种典型的模块化方法。
2、耦合：耦合是指不同模块之间相互依赖程度的度量。
模块间耦合类型由强到弱的顺序：
内容耦合 > 公共耦合 > 控制耦合 > 标记耦合 > 数据耦合
①、内容耦合：一个模块直接修改或操作另一个模块的数据，或者不通过正常入口而转入到另一个模块。
②、公共耦合：两个或两个以上的模块共同引用一个全局数据项。
③、控制耦合：一个模块通过接口向另一个模块传递一个控制信号，接受信号的模块根据信号值进行恰当的动作。
④、标记耦合：一个模块A通过接口向两个模块B和C传递一个公共参数，那么称模块B和模块C之间存在一个标记耦合。
⑤、数据耦合：模块之间通过参数来传递数据。
3、聚合：指一个模块内部各成分之间相互关联程度的度量。
模块间内聚类型由低到高的顺序：
偶然内聚 < 逻辑内聚 < 时间内聚 < 过程内聚 < 通信内聚 < 顺序内聚 < 功能内聚
①、偶然内聚：一个模块的各成分之间基本不存在任何关系。
②、逻辑内聚：几个逻辑上相关的功能被放在同一个模块中。
③、时间内聚：一个模块完成的功能必须在同一时间内执行，但这些功能只是因为时间因素关联在一起。
④、过程内聚：一个模块内部的处理成分是相关的，这些处理必须以特定的次序执行。（和程序流程图有关联性）
⑤、通信内聚：一个模块的所有成分都操作同一个数据集或生成同一个数据集。
⑥、顺序内聚：一个模块的各个成分和同一个功能密切相关，而且一个成分的输出作为另一个成分的输入。
⑦、功能内聚：模块的所有成分对于完成单一的功能都是基本的。（最理想内聚）
3、启发式规则（选择、填空、简单题）
①、改进软件结构，提高模块独立性。
②、力求模块规模适中。
③、力求深度、宽度、扇出和扇入适中。
④、尽力使模块的作用域在其控制域之内。
⑤、尽力降低模块接口的复杂度。
⑥、力求模块功能可以预测。
深度：表示其控制的层数，粗略地标志一个系统的规模和复杂程度。（
填空题）
宽带：指同一个层次上模块总数的最大值。
扇出：指一个模块直接控制（调用）的下级模块数目。（选择题、填空题）
扇入：指一个模块可以有多少个上级模块直接调用它。（选择题、填空题）
模块的作用域：指受该模块内一个判定所影响的所有模块的集合。（选择题）
模块的控制域：指这个模块本身以及所有直接或间接从属于它的模块的集合。（选择题）
