结构化设计

• 定义：结构化设计是一种软件开发活动，旨在通过系统化的方法将需求规格转化为清晰的软件结构。
• 目标：降低系统复杂性，建立高内聚、低耦合的模块结构，便于理解、实现和维护。

设计层次

• 总体设计：从系统全局角度出发，确定模块划分和层次关系，形成初始设计并逐步精化。
• 详细设计：进一步描述每个模块的逻辑、接口和实现细节，确保可以直接进入编码。

整体框架

• 体系结构设计：定义系统的总体框架与模块分布。
• 接口设计：定义模块与模块、系统与系统、系统与用户之间的交互方式。
• 数据设计：定义数据存储结构、数据库模式以及数据流转。

总体设计

初始模块结构图设计

数据流图分类

• 变换型 DFD：强调数据从输入到输出的连续变换过程。
• 事务型 DFD：强调根据事务选择不同处理路径。

变换型设计步骤

• 复审并精化模型
• 确定系统边界
• 进行第一级分解，绘制顶层和第一层模块结构图

事务型设计步骤：通过事务处理逻辑确定模块分支和路径。

初始模块结构图精化的原则

• 模块：实现特定功能的一组过程与数据。
• 模块化：将系统划分为模块的过程，能显著降低复杂性。

耦合

• 内容耦合：一个模块直接修改另一模块内部数据
• 公共耦合：一组模块均访问同一全局数据区
• 外部耦合：一组模块均与外部环境有关
• 控制耦合：模块之间传输控制信息
• 标记耦合：模块间有数据结构依赖关系
• 数据耦合：模块之间有数据值传递
• 非直接耦合：模块之间没有任何关系

低耦合原则：通过接口隐藏细节、避免全局变量、强化封装

内聚

• 偶然内聚：模块组成部分没有关联
• 逻辑内聚：组件逻辑功能类似
• 时间内聚：模块各部分在同一时间内被执行
• 过程内聚：模块各部分受同一控制流支配
• 通信内聚：模块使用相同输入或输出的数据
• 顺序内聚：前一模块的输出，是后以模块的输入
• 功能内聚：模块各组成部分执行同一功能

高内聚原则：模块功能单一，暴露最小接口。

启发式规则：在精化过程中可借助经验和模式优化设计，提升内聚并降低耦合

• 改进软件结构，提高模块独立性
• 模块规模适中
• 深度、宽度、扇入和扇出适中
• 模块的作用域力争在控制域之内
• 降低模块接口的复杂性
• 模块功能应该可以预测

接口设计

• 模块接口：明确函数/过程调用方式与数据传递。
• 系统接口：规定系统与外部软件、硬件的交互方式。
• 人机交互界面：
  • 特性：可使用性、灵活性、可靠性。
  • 用户类型：外行、初学者、熟练者、专家。
  • 设计原则：一致性、操作简洁、避免无反馈、支持撤销、减少记忆负担、提高学习效率。

数据设计

• 文件存储：系统需要的文件结构及存储方式。
• 数据库设计：定义数据模型、关系模式及访问方式，现代设计常结合 ORM 实现。

详细设计

工具

• 伪代码：用接近自然语言的方式描述逻辑。
• 程序流程图：可视化控制流。
• PAD 图、N-S 图：结构化图形化工具。
• 判定表与判定树：用于处理复杂条件和决策逻辑。

软件设计规约

• 概要设计规约：系统环境、模块设计、文件与全局数据描述。
• 详细设计规约：每个模块的详细逻辑和接口。
• 规约格式：形成统一、标准化的文档输出。

软件设计评审

• 非正式评审：小范围交流、走查代码与文档。
• 正式评审：严格的会议评审流程，确保设计符合规范与需求。