软件工程中结构化设计方法

软件工程的基本思想是面对复杂的问题，让软件的开发按照工程的概念、原理、技术和方法模式来实施，有计划地按照要求分阶段实现。针对大型项目开发，为了保证软件产品质量，提高软件开发效率，在进行详细设计、程序设计之前，必须先确定软件总体结构。软件总体结构设计的方法主要有结构化设计、面向数据结构的设计和面向对象的设计，其中结构化设计方法是应用最广泛的一种，它是建立良好程序结构的方法，提出了衡量模块质量的标准是"高内聚、低耦合"。另外，结构化设计（StructuredDesign，SD）方法是一种面向过程的设计方法或面向数据流的设计方法，它可以与结构化分析（StructuredAnalysis，SA）方法、结构化程序设计（StructuredProgramming）方法前后呼应，形成了统一、完整的系列化方法。结构化设计方法以需求分析阶段获得的数据流图为基础，通过一系列映射，把数据流图变换为软件结构图。

1数据流的类型

在需求分析阶段，用SA方法产生了数据流图。结构化的设计能方便地将数据流图（DataFlowDiagram，DFD）转换成软件结构图。DFD中从系统的输入数据流到系统的输出数据流的一连串连续变换形成了一条信息流。根据数据流类型不同，可分为变换型和事务型2类，事务型和变换型数据流的设计步骤基本是大同小异，它们之间主要差别就是从数据流图到软件结构的映射方法不同。因此，在进行软件结构设计时，首先对数据流图进行分析，然后判断属于那一种类型，根据不同的数据流类型，通过一系列映射，把数据流程图转换为软件结构图。基本流程见图1.

1.1变换型数据流

信息在沿着输入通路进入系统，同时由外部形式变换成内部形式进入系统的信息，通过变换中心经加工处理，以后再沿着输出通路变换成外部形式离开系统。当数据流具有了信息流的这种特征时这种信息流就叫作变换型数据流。变换型数据流的DFD可明显地分为三大部分：逻辑输入、变换中心（主加工）、逻辑输出。变换型数据流结构见图2.逻辑输入：可以从数据流图上的物理输入开始，一步一步向系统中间移动，一直到数据流不再被看作是系统的输入为止，则其前一个数据流就是系统的逻辑输入。可以认为逻辑输入就是离物理输入端最远的，且仍被看作是系统输入的数据流。变换中心：多股数据流汇集的地方往往是系统的中心变换部分。

逻辑输出：从物理输出端开始，一步一步地向系统中间移动，就可以找到离物理输出端最远，且仍被看作是系统输出的数据流。

图1数据流程图转换为软件结构图基本流程

图2变换型数据流结构

1.2事务型数据流


信息在沿着输入通路进入系统，由外部形成内部形式后到达事务中心。通常事务中心位于几条处理路径的起点，从数据流程图上很容易标识出来，因为事务处理中心一般会有"发射中心"的特征。因为事务流有明显的事务中心，所以各式各样活动流都以事务中心为起点呈辐射状流出。事务型数据流结构见图3.

图3事务型数据流结构

事务中心主要完成下述任务：接收输入数据（输入数据又称为事务）；分析每个事务以确定它的类型；根据事务类型选取一条活动通路。通常，事务中心前面的部分叫作接收路径，发射中心后面各条发散路径叫作事务处理路径。对于每条处理路径来讲，还应该确定它们自己的流特征。

2映射过程

任何一个设计过程都不是统一、固定不变的，设计的要求越高，往往需要设计者在方法上不但具有超强的判断能力还要有规则性的创造精神。根据不同类型，分析其映射过程。

2.1变换型数据流到软件结构图映射

（1）设计软件结构的顶层和第1层。设计一个主模块，并用系统的名字为它命名，作为系统的顶层。第1层为每个逻辑输入设计一个输入模块，它的功能是为主模块提供数据；为每一个逻辑输出设计一个输出模块，它的功能是将主模块提供的数据输出；为中心变换设计一个变换模块，它的功能是将逻辑输入转换成逻辑输出。主模块控制和协调第1层的输入模块、变换模块和输出模块的工作。

（2）设计软件结构的下层结构。每个逻辑输入模块有2个下属模块：一个接收数据；另一个把数据变换成上级模块所需要的数据格式。而接收数据模块又是输入模块，又要重复上述工作。如此循环下去，直到输入模块已经涉及到物理输入端为止。同样，每个逻辑输出模块有2个下属模块：一个是将上级模块提供的数据变换成输出的形式；另一个是将它们输出。对于每一个逻辑输出，在数据流程图上向物理输出端方向移动，遇到物理输出为止。设计中心变换模块的下层模块没有通用的方法，一般应参照数据流程图的中心变换部分