软件工程导论 第6章 详细设计(finished)

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1、第六章详细设计详细设计阶段的根本目标是确定应该怎样具体地实现所要求的系统，也就是说，经过这个阶段的设计工作，应该得出对目标系统的精确描述，从而在编码阶段可以把这个描述直接翻译成用某种程序设计语言书写的程序。详细设计阶段的任务还不是具体地编写程序，而是要设计出程序的“蓝图”，以后程序员将根据这个蓝图写出实际的程序代码。因此，详细设计的结果基本上决定了最终的程序代码的质量。考虑程序代码的质量时必须注意，程序的“读者”有两个，那就是计算机和人。在软件的生命周期中，设计测试方案、诊断程序错误、修改和改进程序等等都必须首先读懂程序。实际上对于长期使用的软件系

2、统而言，人读程序的时间可能比写程序的时间还要长得多。因此，衡量程序的质量不仅要看它的逻辑是否正确，性能是否满足要求，更主要的是要看它是否容易阅读和理解。详细设计的目标不仅仅是逻辑上正确地实现每个模块的功能，更重要的是设计出的处理过程应该尽可能简明易懂。结构程序设计技术是实现上述目标的关键技术，因此是详细设计的逻辑基础。6.1结构程序设计结构程序设计的概念最早由E.W.Dijkstra提出。1965年他在一次会议上指出：“可以从高级语言中取消GOTO语句”，“程序的质量与程序中所包含的GOTO语句的数量成反比”。1966年Bohm和Jacopini证

3、明了，只用3种基本的控制结构就能实现任何单入口单出口的程序。这3种基本的控制结构是“顺序”、“选择”和“循环”，它们的流程图分别为图6.1(a)，6.1(b)和6.1(c)。实际上用顺序结构和循环结构(又称DO_WHILE结构)完全可以实现选择结构(又称IF_THEN_ELSE结构)，因此，理论上最基本的控制结构只有两种。Bohm和Jacopini的证明给结构程序设计技术奠定了理论基础。expAFTBA(a)BTAexpF(c)TAexpF或图6.13种基本的控制结构（a）顺序结构，先执行A再执行B；（b）IF_THEN_ELSE型选择（分支）结构

4、；（c）DO_WHILE型循环结构1968年Dijkstra再次建议从一切高级语言中取消GOTO语句，只使用3种基本控制结构写程序。他的建议引起了激烈争论，经过讨论人们认识到，不是简单地去掉GOTO语句的问题，而是要创立一种新的程序设计思想、方法和风格，以显著地提高软件生产率和降低软件维护代价。1971年IBM公司在纽约时报信息库管理系统的设计中成功地使用了结构程序设计技术，随后在美国宇航局空间实验室飞行模拟系统的设计中，结构程序设计技术再次获得圆满成功。这两个系统都相当庞大，前者包含83000行高级语言源程序，后者包含40万行源程序，而且在设计过

5、程中用户需求又曾有过很多改变，然而两个系统的开发工作都按时并且高质量地完成了。这表明，软件生产率比以前提高了一倍，结构程序设计技术成功地经受了实践的检验。1972年IBM公司的Mills进一步提出，程序应该只有一个入口和一个出口，从而补充了结构程序设计的规则。那么，什么是结构程序设计呢?结构程序设计的经典定义如下所述：“如果一个程序的代码块仅仅通过顺序、选择和循环这3种基本控制结构进行连接，并且每个代码块只有一个入口和一个出口，则称这个程序是结构化的。”上述经典定义过于狭隘了，结构程序设计本质上并不是无GOTO语句的编程方法，而是一种使程序代码容易

6、阅读、容易理解的编程方法。在多数情况下，无GOTO语句的代码确实是容易阅读、容易理解的代码，但是，在某些情况下，为了达到容易阅读和容易理解的目的，反而需要使用GOTO语句。例如，当出现了错误条件时，重要的是在数据库崩溃或栈溢出之前，尽可能快地从当前程序转到一个出错处理程序，实现这个目标的最好方法就是使用前向GOTO语句(或与之等效的专用语句)，机械地使用3种基本控制结构实现这个目标，反而会使程序晦涩难懂。因此，下述的结构程序设计的定义可能更全面一些：“结构程序设计是尽可能少用GOTO语句的程序设计方法。最好仅在检测出错误时才使用GOTO语句，而且应

7、该总是使用前向GOTO语句。”虽然从理论上说只用上述3种基本控制结构就可以实现任何单入口单出口的程序，但是为了实际使用方便起见，常常还允许使用DO_UNTIL和DO_CASE两种控制结构，它们的流程图分别是图6.2(a)和图6.2(b)。FＴAexp（a）expCASE1CASE2CASEn…(b)图6.2其他常用的控制结构(a)DO_WHILE型循环结构;(b)多分支结构有时需要立即从循环(甚至嵌套的循环)中转移出来，如果允许使用LEAVE(或BREAK)结构，则不仅方便而且会使效率提高很多。LEAVE或BREAK结构实质上是受限制的GOTO语句

8、，用于转移到循环结构后面的语句。如果只允许使用顺序、IF_THEN_ELSE型分支和DO_WHILE型循环这3种基本控制结