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第6章 详细设计

详细设计的概念

  1. 详细设计以总体设计阶段的工作为基础的 ，但又不同于 总体设计 .
  2. 主要表现为以下两个方面 ：（ 1 ）在总体设计阶段 ，数据项和数据结构以比较抽象的方式描述 ，而详细设计阶段则应在此基础上给出足够详细描述。（ 2 ）详细设计要提供关于算法的更多的细节。例如 ：总体设计可以声明一个模块的作用是对一个表进 行排序 ，详细设计则要确定使用哪种排序算法。 在详细 设计阶段为每个模块增加了足够的细节后 ，程序员才能 够以相当直接的方式进行下一阶段的编码工作。

详细设计的任务

  1. 确定每个模块的算法。
  2. 确定每一个模块的数据组织。
  3. 为每个模块设计一组测试用例。
  4. 编写详细设计说明书。

详细设计的原则

  1. 模块的逻辑描述正确可靠、清晰易读。
  2. 采用结构化程序设计方法，改善控制结构，降低程序复杂度，提高程序的可读性、可测试性和可维护性。

结构程序设计

结构程序设计是一种设计程序的技术 ，它采用①自顶向下逐步求精的设计方法和②单入口单出口的控制结构。

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使用结构程序设计技术的好处

  1. 自顶向下逐步求精的方法符合人类解决复杂问题的普遍规律，可以显著提高软件开发的成功率和生产率。
  2. 先全局后局部、先整体后细节、先抽象后具体的逐步求精过程开发出的程序有清晰的层次结构。
  3. 使用单入口单出口的控制结构而不使用 GOTO 语句，使得程序的静态结构和它的动态执行情况比较一致。
  4. 控制结构有确定的逻辑模式，编写程序代码只限于使用很少几种直截了当的方式。
  5. 程序清晰和模块化使得在修改和重新设计一个软件时可以重用的代码量最大。
  6. 程序的逻辑结构清晰，有利于程序正确性证明。

详细设计的工具

程序流程图（程序框图）

优点：

  1. 独立于任何一种程序设计语言
  2. 直观 和清晰地描述过程的控制流程
  3. 易于学习掌握
  4. 至今仍是软件开发者最普遍采用 的一种工具。

缺点：

  1. 由于程序流程图的特点，它本身并不是逐步求精的好工具。它使程序员容易过早地考虑程序的具体控制流程，而忽略了程序的全局结构。

  2. 程序流程图中用箭头代表控制流，这使得程序员不受任何约束，可以完全不顾结构程序设计的精神，随意转移控制。就是箭头就相当于是goto

  3. 程序流程图在表示数据结构方面存在不足。

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Danger

注意DO_UNTIL语句的语句条件，条件为真的时候结束循环

常用的符号

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N-S图

优点

  1. 功能域（即某一个特定控制结构的作用域）有明确的规定，并且可以很直观地从N-S图上看出来。

  2. 它的控制转移不能任意规定，必须遵守结构化程序设计的要求。（一定只有顺序选择循环）

  3. 很容易确定局部数据和全局数据的作用域。

  4. 很容易表现嵌套关系，也可以表示模块的层次结构。

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PAD图（Problem Analysis Diagram）

优点

  1. 清晰度和结构化程度高。
  2. PAD图中的最左面的线是程序的主干线,即程序的 第一层结构。 随着程序层次的增加 ，PAD图逐渐 向右延伸。 因此 ，PAD图可读性强。
  3. 利用PAD图设计出的程序必定是结构化的程序。
  4. 容易将PAD图转化成高级语言源程序。
  5. PAD图支持自顶向下逐步求精的方法。

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Note

WHILE和UNTIL循环要注意写字

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就是如果有嵌套的内容，可以使用定义

PDL语言（过程设计语言、伪代码）

PDL具有“非纯粹” 的编程语言的特点。

PDL-----关键字+自然语言

过程设计语言 (PDL) 的特点如下：

  1. PDL 采用严格的关键字外部语法，用于定义控制结构和数据结构。
  2. 支持结构化构件、数据说明机制和模块化。
  3. 处理部分采用自然语言描述，表示实际操作和条件的内部语法通常灵活自由，以适应各种工程项目的需要。
  4. PDL 可以说明简单和复杂的数据结构。
  5. 子程序的定义与调用规则不受具体接口方式的影响，具有很大的灵活性。
  6. PDL 是一种“混杂”语言，使用自然语言的词汇，同时使用结构化程序设计语言的语法。
  7. 然而，PDL 的缺点是不如图形工具形象直观。

数据说明

其功能是定义数据的类型和作用域。

格式:

TYPE <变量名> AS <限定词1> <限定词2>
TYPE number AS STRING LENGTH (12)

程序块

PDL 的过程成分是由块结构构成的，而块将作为一个单个的实体来执行。

格式:

BEGIN <块名>
    <一组伪代码语句>
END

子程序结构

把 PDL 中的过程称为子程序。

格式:

PROCEDURE <子程序名> <一组属性>
INTERFACE <参数表>
    <程序块或一组伪代码语句>
END

基本控制结构

条件语句

格式:

IF <条件>
THEN <程序块/伪代码语句组>
ELSE <程序块/伪代码语句组>
ENDIF

循环结构

WHILE 循环:

DO WHILE <条件描述>
    <程序块/伪代码语句组>
ENDDO

REPEAT UNTIL 循环:

REPEAT UNTIL <条件描述>
    <程序块/伪代码语句组>
ENDREP

选择结构

格式:

CASE OF <case 变量名>
    WHEN <case 条件1> SELECT <程序块/伪代码语句组>
    WHEN <case 条件2> SELECT <程序块/伪代码语句组>
    ...
    DEFAULT: <缺省或错误case: <程序块/伪代码语句组>>
ENDCASE

程序复杂程度的定量度量

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McCabe方法（环形复杂度）

度量

程序的环形复杂度 ，取决于程序控制流的复杂程度 ，也即是取决于程序结构的复杂程度。

环形复杂度高的程序 ，往往是最困难、 最容易出问题的程序。

模块规模以V(G)≤10为宜 ，也就是说 ，V(G)=10 是模块规模的一个更科学更精确的上限。

流图

“退化了的”程序流程图，它仅仅描绘程序的控制流程 ，完全不表现对数据的具体操 作以及分支或循环的具体条件。

  1. 顺序的处理框序列和菱形判定框 --》一个节点
  2. 箭头代表控制流

说白了就是一个控制流图

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环形复杂度的三种表示方法

Tip

考试的时候，任意选择一种写上去就好

方法一：

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  1. 所有的闭合的就是区域
  2. 不要忘了加上最外层的区域

方法二：

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方法三：

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Tip

考场甄选

Halstead方法

N = N1 + N2

  • N1：运算符出现的总次数

  • N2：操作数出现的总次数

预测程序长度的公式为：$$H = n_1 \log_2 n_1 + n_2 \log_2 n_2 $$