第三篇——軟體工程之結構化設計方法

   軟體工程有很大的一個章節介紹結構化分析方法。對于結構化分析，我認為它是整體和細節的橋梁，把一個軟體整體分成幾個塊，不同的塊負責不同的内容，比如資料輸入，資料處理，資料輸出；然後在塊的基礎上敲定細節，需要讀入哪些資料，資料的類型，怎麼讀入資料，資料輸入後的計算、查詢、添加、删除、修改，資料輸出的格式等等。一個軟體可能是一個很大的工程，但是它也是由許多小部件搭建起來的，如何确定這些小部件，這時候就需要用到結構化分析方法。對于結構化的具體知識，結合書上的内容，做了一個整理。可能不完善，但是對于基本概念的掌握很有幫助。

  結構化分析方法是在子產品化，自頂向下逐漸細化及結構化程式設計基礎之上發展起來的，可以分為兩類：一類是根據系統系統的資料流進行設計，還有一類是根據系統的資料結構進行設計。

   軟體設計的5個原則：

1 分而治之：将大型複雜的問題分解成許多容易的小問題，軟體的體系設計，子產品化設計都是分而治之的具體政策。

2 子產品獨立性：指軟體系統中每個子產品隻設計軟體要求的具體子功能，與軟體系統中其他子產品的借口是簡單的。耦合性越高，子產品獨立性越若弱。

3 提高抽象層次：抽象是指護士一個主題中與目前目标無關的方面，以便更注意與目前目标有關的方面。軟體設計時，盡量提高軟體的抽象層次，按抽象級别從高到低進行軟體設計，将軟體的體系結構，按自頂向下方式，對各個層次的過程細節和資料細節逐層細化，直到用程式設計的語句能夠實作為止。當然實作這個過程需要我們對軟體的接口，子產品的運作等等有足夠的熟悉。

4 複用性設計：指在構造新的軟體的時候，不必從零做起，可以直接使用已有的軟構件即可組裝成新的系統。

5 靈活性設計：引入靈活性的方法有，降低耦合并提高内聚（易于提高替換功能）；建立抽象（建立有多态操作的接口和父類）；不要将代碼寫死（消除代碼中的常數）；抛出異常（由操作的調用者處理異常）；使用并建立可複用的代碼。

   子產品結構及表示：

   一個軟體系統需要很多子產品（包括程式設計中的函數和子程式）組成，稱不能再分解的子產品為原子子產品。如果一個軟體系統的全部實際加工（資料處理或計算）都有原子子產品來完成，而其他所有非原子子產品僅僅執行控制或協調功能，這樣的系統就是完全因子分解的系統，但是大多數系統做不到完全因子分解。

子產品一般分為四類：傳入子產品、傳出子產品、變換子產品（從上級調用子產品取得資料，進行特定的處理，轉換成其他形式，再将加工結果傳回給調用子產品）、協調子產品。

   傳入子產品：取得輸入資料，經過某些處理，再将其傳送給其他子產品；

　傳出子產品：輸出資料，在輸出之前可能進行某些處理，資料可能被傳輸到系統的外部，也可能會輸出到其他子產品進行進一步的處理，但最終目的是輸出到系統的外部；

　變換子產品：也叫加工子產品，從上級調用子產品取得資料，進行特定的資料處理，轉換成其他形式，再将加工結果傳回給調用子產品；

　協調子產品：通過調用，協調和管理其他子產品來完成特定的功能；

子產品的結構有樹狀結構和網狀結構。

　在樹狀結構中，位于最上層的根部是頂層子產品，它是程式的主子產品，與其聯系的有若幹下屬子產品，各下屬子產品還可以進一步引出更下一層的下屬子產品；

　網狀結構則完全不同，在網狀結構中，任意兩個子產品之間都可以有調用關系，任何兩個子產品都是平等的，沒有從屬關系；

結構圖（SC）：清楚地反映軟體子產品之間的層次調用關系和聯系，它不僅嚴格地定義了各個子產品的名字，功能和接口，而且還集中地反映了設計思想。

　在結構圖中，兩個子產品之間用單向箭頭聯結。箭頭從調用子產品指向被調用子產品，表示調用子產品調用了被調用子產品，但是被調用子產品執行完成後，控制又傳回到調用子產品；為了表示在子產品之間傳遞的資料或者控制資訊，在聯合子產品的箭頭旁邊給出短箭頭，并且用尾端帶有空心圓的短箭頭表示資料資訊，用尾端帶有實心圓的短箭頭表示控制資訊。通常在短箭頭的附近應注有資訊的名字。當子產品A有條件地調用另一個子產品B時，在子產品A的箭頭尾部标以一個菱形符号。當一個子產品A反複地調用子產品C和子產品D時，在調用箭頭尾部則标以一個弧形符号。

　在多層次的結構圖中，子產品結構的層次數成為結構圖的深度。結構圖的深度在一定意義上反映了程式結構的規模和複雜程度。對于中等規模程度的程式，其結構圖的深度約為10左右。結構圖中同一層子產品的最大子產品數稱為結構圖的寬度。子產品的扇入和扇出：扇出表示一個子產品直接調用或控制下屬子產品的數目，扇入則定義為調用或控制一個給定子產品的調用子產品的數目。多扇入的子產品通常是公用子產品。

　在軟體工程這門課程中，結構化是比較實用的一章，掌握結構化設計的方法，對于我們在軟體程式設計中有流程指導作用。