《结构化软件设计》课件

结构化软件设计本课程将介绍结构化软件设计方法的基本原理、方法和工具，并结合实例讲解如何应用结构化软件设计方法进行软件设计课程大纲结构化设计概述模块化设计12什么是结构化设计？模块分解与接口设计数据流图与数据字典结构化程序设计34系统数据流分析伪代码、流程图设计为什么要学习结构化设计高效开发易于维护结构化设计强调模块化，降低复杂度，提升代码可读性，方便团模块间耦合度低，修改一个模块不会影响其他模块，降低维护成队协作，提高开发效率本，延长软件生命周期软件架构的演化单体架构早期软件系统通常采用单体架构，所有功能集中在一个应用程序中，部署和维护相对简单分层架构随着软件规模的增长，分层架构将系统划分为多个层次，例如表示层、业务逻辑层和数据访问层，提高了代码可维护性和可扩展性面向服务架构SOASOA将系统分解为独立的服务，通过标准化的接口进行通信，提高了系统灵活性、可重用性和可扩展性微服务架构微服务架构将系统进一步细化，每个服务独立运行，并通过轻量级机制进行通信，更加强调模块化和独立部署结构化设计基本概念模块化抽象将软件系统分解成独立的模块，隐藏模块内部实现细节，只暴露每个模块负责特定的功能必要的接口层次化将模块按照功能和层次进行组织，形成一个分层结构模块化设计原则将软件系统分解成独立的模块，每个模块之间保持松散耦合，降低相互依模块完成特定的功能赖性，便于独立开发和维护模块内部高度内聚，完成单

一、明确的功能，提高代码复用性耦合与内聚耦合内聚模块之间相互依赖的程度，耦合度越高，模块间的依赖性越强，模块内部各个元素之间联系的紧密程度，内聚度越高，模块的独修改一个模块可能会影响其他模块立性越强，修改一个模块对其他模块的影响越小顶层设计系统目标1明确系统功能和性能要求架构设计2选择合适的架构模式模块划分3将系统分解为独立的模块数据模型4定义数据结构和关系数据流图DFD数据流图是结构化分析方法中重要的工具，它以图形方DFD式描述数据在系统中的流动过程，以及数据在加工处理过程中的变化情况用于系统分析和设计阶段，帮助理解系统功能和数据流向DFD，并为后续设计数据库、程序模块等提供依据数据字典数据元素定义数据结构定义数据流定义详细描述每个数据元素的名称、类型、长定义数据元素之间的关系，如记录、文件描述数据在系统中流动的方式，包括数据度、取值范围等、数据库等流的名称、来源、去向等状态转换图状态转换图是一种图形化表示方法，用于描述State TransitionDiagram系统或对象在不同状态之间的转换过程它包含以下关键元素状态（）、事件（）、转换（State Event）Transition控制规范功能需求流程控制数据访问控制规范定义软件系统中各个模块之间规定了程序执行的顺序，包括分支、循定义了数据在系统中的存储、访问和修如何交互，如何传递数据和控制信息环、跳转等控制语句的使用改方式，确保数据的完整性和一致性结构化程序设计顺序结构1语句按顺序执行，没有跳转或分支选择结构2根据条件判断执行不同的代码分支循环结构3重复执行一段代码，直到满足条件为止伪代码自然语言简化结构代码基础使用自然语言描述算法，易于理解省略细节，专注于逻辑流程为代码编写提供结构化框架流程图设计流程图是一种图形化的工具，用于描述算法或程序的执行步骤它使用不同的符号来表示不同的操作，并使用箭头连接这些符号来表示操作之间的顺序流程图可以帮助开发人员更好地理解算法的逻辑，并可以帮助他们识别潜在的错误和问题流程图也是一种有效的沟通工具，可以帮助开发人员与其他利益相关者交流算法的设计算法设计设计思路数据结构明确问题，分析问题，提出解决问题选择合适的存储结构，例如数组，链的步骤表，树，图流程控制测试验证使用循环，分支，递归等结构实现算使用测试用例验证算法的正确性和效法逻辑率编码与测试代码规范单元测试12遵循代码规范，确保代码可读编写单元测试用例，验证每个性、可维护性，并减少错误模块的功能是否正确集成测试系统测试34测试多个模块的集成情况，确对整个系统进行测试，验证系保它们能够协同工作统是否满足需求面向对象设计思想封装继承将数据和操作数据的方法封装允许创建新的类，继承现有类在一起，以保护数据和提高代的属性和方法，以实现代码复码的可重用性用和扩展多态同一操作在不同对象中表现出不同行为，提高代码的灵活性建模语言基础UML统一建模语言图形化表示是一种用于可视化、指定使用图来表示软件系统的UML UML、构建和文档化软件密集系统的设计和行为，例如类图、用例图标准化图形化语言、序列图等提高沟通效率提供了一种通用的语言，帮助开发人员、架构师和用户之间更有效UML地沟通类图设计类图是面向对象设计中重要的组成部分，它以图形方式描述类之间的关系，为软件开发提供直观、清晰的蓝图类图设计主要包括以下步骤识别系统中的关键类•确定类之间的关系，包括继承、关联、聚合、组合等•定义类的属性和方法•使用工具绘制类图•UML用例图设计参与者用例关系表示与系统交互的用户或其他系统描述了系统提供的特定功能或服务表示参与者和用例之间的交互关系序列图设计序列图用于描述对象之间交互的顺序，展现对象之间如何协作完成特定任务它通过时间轴展示每个对象在交互过程中的行为顺序序列图的组成部分包括参与交互的对象、时间轴、消息以及激活框等通过绘制序列图，可以清晰地展示软件系统中各个对象之间的交互流程，便于理解系统逻辑和行为状态图设计状态图是描述对象生命周期的一种图，它描述了对象在不同状态之间转换的过程，以及引起转换的事件和动作状态图可以帮助我们理解系统的行为，并可以用于设计系统中的状态机，例如，用于控制系统中不同状态之间的转换活动图设计活动图用于描述一个工作流程或业务流程，可以显示活动之间的顺序关系以及并行关系活动图可以帮助开发人员理解系统中的工作流程，并识别潜在的瓶颈或问题组件图与部署图组件图展示软件系统中的组件及其相互关系，帮助理解系统架构和模块划分部署图则描述软件系统在物理环境中的部署情况，包括硬件、网络和软件组件的分布设计模式概述什么是设计模式设计模式的分类设计模式的优点设计模式是软件开发中经过验证的最佳创建型模式创建对象的模式，例如设计模式可以提高代码可读性、可维护•实践，提供可重复使用的解决方案，帮工厂模式、抽象工厂模式、单例模式性和可扩展性，并简化开发过程助开发人员解决常见问题，提高代码可、建造者模式读性、可维护性和可扩展性结构型模式组织类和对象的模式，•例如适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式行为型模式描述类和对象之间交互•的模式，例如策略模式、模板方法模式、观察者模式、命令模式常见设计模式工厂模式单例模式创建对象的最佳实践，隐藏创建细节确保一个类只有一个实例，并提供全局访问点观察者模式定义对象间一对多依赖，当一个对象改变状态，所有依赖它的对象都会收到通知重构概念与实践代码优化改进设计提高可读性重构是改善代码结构和质量的过程，让代通过重构，可以改进软件设计，使代码更重构后的代码更易于阅读和理解，方便开码更易理解、维护和扩展清晰、更灵活、更易于修改发团队成员协作敏捷开发思想迭代开发用户参与12将项目分解成小的迭代，快速用户全程参与，确保软件满足完成并获得反馈实际需求团队协作3团队成员共同努力，快速响应变化总结与展望回顾课程内容，我们学习了结构化设从设计原则到建模语言，从算法设计计与面向对象设计的基本概念和方法到设计模式，我们掌握了一套软件开发的系统框架未来的软件开发趋势，将更加注重敏捷开发、云计算、人工智能等技术的应用课程问答与讨论本节课将开放时间进行自由问答和讨论，您可以就课程内容提出任何疑问，也可以分享您在学习过程中的经验和思考老师将尽力解答您的问题，并与大家共同探讨结构化软件设计在实际项目中的应用和挑战。