全國計算機考試四級的軟件設計複習綱要

在明確了用戶的需求以後，下一步的任務就是對未來的軟件系統進行設計。軟件設計通常可分爲概要設計和詳細設計。概要設計的任務是確定軟件系統的結構，進行模塊劃分，確定每個模塊的功能、接口以及模塊間的調用關係。詳細設計的任務是爲每個模塊設計實現的細節。此外，在概要設計階段還應對全局數據結構進行設計，詳細設計階段還應對局部數據結構進行設計。有的設計方法不區分概要設計和詳細設計，統稱爲軟件設計。人們在開發過程中，總結出許多軟件設計的概念和原則，這些概念和原則對提高軟件的設計質量有很大的幫助。

1.抽象

抽象是指忽視一個主題中與當前目標無關的那些方面，以便更充分地注意與當前目標有關的方面。抽象是認識複雜問題的過程中人類使用的最有力的思維工具，它抽取出事物的本質特性而暫時不考慮它的細節。軟件工程中從軟件定義到軟件開發要經歷多個階段，在這個過程中每前進一步都可看作是對軟件解法的抽象層次的一次細化。抽象的最低層次就是實現該軟件的源程序代碼。在進行模塊化設計時可以有多個抽象層次，最高抽象層次的模塊用概括的方式敘述問題的解法，較低抽象層次的模塊是對較高的抽象層次模塊對問題解決描述的細化。過程抽象和數據抽象是常用的兩種主要抽象手段。過程抽象是指任何一個完成明確功能的操作都可被使用者當作單個的實體看待，儘管這個操作實際上可能由一系列更低級的操作來完成。過程抽象常常也稱爲功能/子功能抽象。例如函數、子程序。數據抽象定義了數據類型和施加於該類型的操作，並限定了對象值的.範圍，只能**使用這些操作修改和觀察這些數據。例如抽象數據類型。

2.模塊化

模塊化是指將一個待開發的軟件分解成若干個小的簡單的部分———模塊，每個模塊可獨立地開發、測試，最後組裝成完整的程序。這是一種複雜問題的“分而治之”的原則，模塊化的目的是使程序的結構清晰，容易閱讀，容易理解，容易測試，容易修改。模塊是指執行某一特定任務（也可以是實現某一特定的抽象數據類型）的數據結構和程序代碼。一個模塊有它的外部特徵和內部特徵。外部特徵包括模塊的接口（即它的輸入/輸出參數，引用的全局變量和它需調用的其他模塊）和模塊的功能，內部特徵包括模塊的局部數據和實現該模塊的程序代碼。調用一個模塊只需知道它的外部特徵，而不必瞭解其內部特徵。

3.信息隱蔽

信息隱蔽是開發整體程序結構時使用的法則，即將每個程序的成分隱蔽或封裝在一個單一的設計模塊中，定義每一個模塊時儘可能少地顯露其內部的處理。在設計時首先列出一些可能發生變化的因素，在劃分模塊時將一個可能發生變化的因素隱蔽在某個模塊的內部，使其他模塊與這個因素無關。在這個因素髮生變化時，我們只需修改含有這個因素的模塊，而與其他模塊無關。隱蔽的對象可以有:什麼的決策，可能修改的決策，數據結構的內部連接以及對它所做的操作細節，內部特徵碼，與計算機硬件有關的細節等。信息隱蔽原則對提高軟件的可修改性、可測試性和可移植性都有重要的作用。

4.模塊獨立

模塊獨立是指每個模塊完成一個相對獨立的特定子功能，並且與其他模塊之間的聯繫簡單。衡量模塊獨立程序的度量標準有兩個:耦合和內聚。耦合是指模塊之間聯繫的緊密程度。耦合度越高則模塊的獨立性越差。內聚是指模塊內部各元素之間聯繫的緊密程度。例如一個完成多個功能的模塊的內聚度就比完成單一功能的模塊的內聚度低。內聚度越低模塊的獨立性越差。因此，模塊獨立就是希望每個模塊都是高內聚低耦合的。

（1）耦合

兩個模塊之間的耦合方式通常有如下7種，下面按它們的耦合度從低到高的次序依次作介紹。

① 非直接耦合:非直接耦合是指兩個模塊沒有直接的聯繫，它們中的任一個都能不依賴於對方而獨立地工作。

② 數據耦合:數據耦合是指兩個模塊藉助於參數表傳遞簡單數據。

③ 標記耦合（stamp coupling）:當一個數據結構的一部分（如記錄的一部分）藉助於模塊接口被傳遞時就發生標記耦合。

④ 控制耦合:控制耦合指兩個模塊間傳遞的信息中包含用於控制模塊內部邏輯的控制信息。

⑤ 外部耦合:當模塊與軟件以外的環境有關時就發生外部耦合。例如，輸入/輸出把一個模塊與特定的設備、格式、通信**耦合在一起。

⑥ 公共耦合:多個模塊引用一全局數據區的模式稱爲公共耦合。例如FORTRAN語言中的COMMON語句，C語言中的external數據類型，一個磁盤文件等都是全局數據區。

⑦內容耦合:內容耦合指兩上模塊之間出現了下列情況之一:

一個模塊訪問另一個模塊的內部數據;

一個模塊不**正常入口轉到另一模塊的內部;

兩個模塊有一部分程序代碼重疊;

一個模塊有多個入口。