79第四章 结构化分析与设计 -第5页
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79第四章 结构化分析与设计 -5
其他形式再传送回上级模块；图4.14SC图使用的基本模块符号；下面再来介绍一下SC图的模块调用，根据模块化程序；图4.15SC图中模块调用方式；结构化设计方法以结构化分析方法为基础，对数据流图；结构化设计方法的主要思想是进行逐层分解和模块化，；绍过了，在此不再重复；4.7数据流图到软件体系结构的映射；结构化设计方法将系统设计成相对独立和单一功能模块；4.7.
其他形式再传送回上级模块。源模块是不调用其他模块的传入模块，只适用于部分的始端；漏模块是不调用其他模块的传出模块，仅用于传出部分的末端；控制模块是只调用其他模块，不受其他模块调用的模块。其中传入模块、传出模块和变换模块用来组成变换结构中的各个相应部分，而数据流图变换的顶层模块属于控制模块。SC图中的基本模块符号如图4.14所示。
图4.14 SC图使用的基本模块符号
下面再来介绍一下SC图的模块调用，根据模块化程序设计的特点，在SC图中有三种调用方式：简单调用、选择调用和循环调用。在SC图中，简单调用采用调用线的箭头指向被调用的模块，选择调用用菱形符号来表示对模块的选择，而循环调用采用叠加在调用线始端的环形箭头来表示。SC图中的模块调用方式如图4.15所示。
图4.15 SC图中模块调用方式
结构化设计方法以结构化分析方法为基础，对数据流图进行变换映射得到结构图，从这个结构出发逐步得到详细的程序设计模块，步骤如下：评审和细化数据流图，必要时进行修改；判断数据流图的类型(变换型还是事务型)；映射数据流图到结构图；逐层分解模块；对模块进行优化；设计模块接口。
结构化设计方法的主要思想是进行逐层分解和模块化，将系统设计成由多个相对独立、功能单一的模块组成的结构。模块是目标系统的逻辑和物理基本单位，系统中一个模块完成一个具体的功能。因为模块之间相互独立，所以每一模块就可以单独地被理解、编写、测试、排错和修改，从而有效地防止错误在模块之间扩散蔓延，提高了系统的质量，包括系统的可维护性和可靠性，大大简化了系统研制开发的工作。模块设计的要点是强调“高内聚、低耦合”，也就是说每个模块完成特定的简单功能，模块间的联系较少，这点在前面的章节已经介
绍过了，在此不再重复。结构化设计方法的设计原则总结：使每个模块执行一个功能(坚持功能性内聚)、每个模块用过程语句(或函数方式等)调用其他模块、模块间传送的参数作数据用、
模块间共用的信息(如参数等)尽量少。
4.7 数据流图到软件体系结构的映射
结构化设计方法将系统设计成相对独立和单一功能模块组成的结构，通过理解数据流图和模块结构图之间的联系，并结合结构化方法自顶向下逐层分解，将数据流图映射成结构图。模块设计成单一功能的结构容易被理解和修改，为后续的结构化编程打下基础。
信息流类型
在进行结构化设计的时候首先要对数据流图DFD进行认真细致的分析研究，以确定数据流图的类型。数据流图分为二种类型：变换型和事务型，下面分别来解释这二种类型的数据流图。
变换型结构
在变换型结构中信息通常以“外部世界”所具有的形式进入系统，经过处理后又以这种形式离开系统。变化型结构通常有三个部分组成：传入路径、变换中心和传出路径。输入信息流沿传入路径进入系统，同时由外部形式变换为内部形式，经系统变换中心加工和处理，作为输出信息流又沿传出路径离开系统，并还原为外部形式。以上是从整体上对数据流图的认识，实际上来说在传入路径和传出路径上也存在这对数据流的变换，所以变换中心的变换称为中心加工，从而和其他地方的加工区别开来。在变换型数据流图中，中心加工是该结构模型的核心，中心加工的输入数据流是系统的“逻辑输入”，中心加工的输出是系统的“逻辑输出”。相应地，系统输入端的数据流称为系统的“物理输入”，系统输出端的数据流称为系统的“物理输出”。变换型结构的基本模型如图4.16所示，
图4.16 变换型结构基本模型
事务型结构
商业系统数据处理过程中的一次交易可称为一次事务，从广义上来说，一次动作或状态的变换都可以称为一次事务。在事务型结构模型中，单个数据沿着传入路径进入到系统，由外部形式变换为内部形式后到达事务中心(完成分派任务)，事务中心根据数据项计值结果从若干动作路径中选定一条继续执行。事务型结构的基本模型如图4.17所示，在改图中可以看出，事务中心根据所接受的事务类型选择一个事务处理模块执行。每个事务处理模块是并列的，
依赖于一定的选择条件，分别完成不同的事务处理工作。每个事务处理模块可能要共享某些操作模块，每个操作模块可能要共享一些细节模块，这是由事务处理的特点决定的。
图4.17 事务型结构基本模型
在一个实际的大型系统的数据流图中，通常变换型和事务型这二种结构是并存的。在基于事务流的系统中，当信息沿动作路径流动时可能呈现变换流的特征；在基于交换流的系统中，其中某些部分也可能是事务型的。图4.18显示了同时存在二类结构的系统，整体是变换型结构而中心主加工是事务型的，在实际的工作中一定要细致分析准确确定数据流结构类型。
图4.18 混合型结构基本模型
当系统通过结构化分析产生数据流图后，就要进行结构化设计产生结构图，也就是把DFD图映射为SC图。为了有效地准确地进行映射，SD方法规定了基本的映射步骤：
1）对结构化分析阶段产生的DFD图进行复审。复审的目的就是通过仔细检查发现系统存在的错误和遗漏，通过对DFD图修改和细化，以便尽早发现问题以避免在设计阶段出现更严重的后果。
2）确定数据流图的类型。该步骤是从整体上准确判断系统的数据流图是变换型还是事务型，当然实际大型系统是混合型的，我们还要判断每个局部数据流图是变换型还是事务型。
3）按照SD方法所规定的一组映射规则，把DFD图转换为初始的SC图。通过变换映射和事务映射规则，把变换型和事务型的DFD图映射为相应的SC图。具体映射规则大致如下：
(1)变换映射
①划分DFD图的边界，即把DFD图划分为输入、变换和输出三个部分；
②建立初始SC图的框架；
③分解SC图的各个分支。
(2)事务映射
①在DFD图中确定事务中心、接受部分和发送部分；
②画出SC框架图；
③分解SC图的各个分支。
4）按照优化规则改进初始SC图，获得最终SC图。
上一节简单介绍了变换映射的基本步骤，本节以例子来详细的介绍变换映射的方法和过程。在变换映射中第一步是划分DFD图的边界，也就是将DFD图划分为三个基本的组成部分，不同的设计人员可能产生不同的划分结果；第二步是完成第一级分解，建立初始SC图的框架；第三步完成第二级分解，细化SC图的每个分支，得到初始SC图。
例4-10：采用变换映射的方法将图4.19的数据流图DFD变换成相应的结构图SC。
图4.19 变换型结构的DFD图划分
考察图4.19是典型的变换型结构，首先可以将数据流图划分为传入部分、中心加工和传出部分，如图中虚线所示。其中c和e 是变换中心的输入流，是逻辑输入数据流；f是变换中心的输出流，是逻辑输出数据流。其次开始第一级分解，开始建立SC图的框架。初始SC图的框架通常包括最上面二层模块：顶层和第一层，顶层是一个控制模块，第一层是包括传入部分、变换中心和传出部分的模块。图4.20显示了第一级分解后的SC图，在该图中顶层模块用MC来表示，MA、MT和ME用来表示传入模块、加工中心和传出模块，在模块调用线旁边标注出数据流的名称。
图4.20 第一级分解后的SC图
最后一步是完成第二级分解，对每个分支进行详细的分解，也就是画出每个分支的所需要的全部模块，从而得到初始的SC图。在本例题中中心加工部分和输出部分都比较简单，下面重点介绍一下输入部分的分解。中心加工的逻辑输入数据c和e分别来自传入部分的加工C和E，而C的输入来自B的输出，B的输入来自A的输出；同理E的输入来自D的输出。通过不断的调用分析，从而可以画出每个分支的详细的模块结构。传入分支MA和传出分支的分解如图4.21所示。
图4.21 传入分支和传出分支第二级分解后的SC图
通过对传入部分、中心变换和传出部分进行分解后，就可以得到初始的SC图。在分解的过程中没有必要硬套映射规则，要根据实际情况添加和合并模块，例10的初始SC图如4.22所示。
图4.22 初始SC图
在具有事务结构的数据处理系统中就要采用事务映射的方法来完成，事务映射和变换映
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第6章 传统的设计方法
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DFD图转化为变换型与事务型SC图
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DFD），是SA方法中用于表示系统逻辑模型的一种工具，它以图形的方式描绘数据在系统中流动和处理的过程，由于它只反映系统必须完成的逻辑功能，所以它是一种功能模型。
数据流图是从数据的角度来描述一个系统的，而流程图则是从对数据加工的角度来描述系统的；数据流图中的箭头是数据流，而流程图中的箭头则是控制流,它表达的是程序执行的次序；数据流图适合于宏观地分析一个组织业务概况,而程序流程图只适合于描述系统中某个加工的执行细节。
一、数据流图的基本组成成分
数据流：是由一组固定成分的数据组成，表示数据的流向。值得注意的是，数据流图中描述的是数据流，而不是控制流。除了流向数据存储或从数据存储流出的数据不必命名外，每个数据流必须要有一个合适的名字，以反映该数据流的含义。
加工：加工描述了输入数据流到输出数据之间的变换，也就是输入数据流经过什么处理后变成了输出数据。每个加工都有一个名字和编号。编号能反映该加工位于分层的数据流图的哪个层次和哪张图中，能够看出它是由哪个加工分解出来的子加工。
数据存储：数据存储表示暂时存储的数据。每个数据存储都有一个名字。
外部实体：外部实体是存在于软件系统之外的人员或组织，他指出数据所需要的发源地或系统所产生的数据的归属地。
二、分层数据流图的设计方法
1、画子系统的输入输出
把整个系统视为一个大的加工，然后根据数据系统从哪些外部实体接收数据流，以及系统发送数据流到那些外部实体，就可以画出输入输出图。这张图称为顶层图。
2、画子系统的内部
把顶层图的加工分解成若干个加工，并用数据流将这些加工连接起来，使得顶层图的输入数据经过若干加工处理后，变成顶层图的输出数据流。这张图称为0层图。从一个加工画出一张数据流图的过程就是对加工的分解。
确定加工的方法：在数据流的组成或值发生变化的地方应该画出一个加工，这个加工的功能就是实现这一变化，也可以根据系统的功能决定加工。
确定数据流的方法：用户把若干数据当作一个单位来处理（这些数据一起到达、一起处理）时，可以把这些数据看成一个数据流。
关于数据存储：对于一些以后某个时间要使用的数据，可以组织成为一个数据存储来表示。
3、画加工的内部
把每个加工看作一个小系统，把加工的输入输出数据流看成小系统的输入输出流。于是可以象画0层图一样画出每个小系统的加工的DFD图。
4、画子加工的分解图
对第三步分解出来的DFD图中的每个加工，重复第三步的分解过程，直到图中尚未分解的加工都是足够简单的（即不可再分解）。至此，得到了一套分层数据流图。
5、对数据流图和加工编号
对于一个软件系统，其数据流图可能有许多层，每一层又有许多张图。为了区分不同的加工和不同的DFD子图，应该对每张图进行编号，以便于管理。
● 顶层图只有一张，图中的加工也只有一个，所以不必为其编号。
● 0层图只有一张，图中的加工号分别是0.1、0.2、…，或者1， 2 。
● 子图就是父图中被分解的加工号。
● 子图中的加工号是由图号、圆点和序号组成，如：1.12，1.3 等等。
三、应该注意的问题：
1、命名。 应适当的为数据流、加工、数据存储以及外部实体命名，名字应该反映该成分的实际含义，避免使用空洞的名字。
2、画数据流图，不是画控制流。数据流反映系统“做什么”，不反映“如何做”，因此箭头上的数据流名称只能是名词或名词短语，整个图中不反映加工的执行顺序。
3、一般不画物质流。数据流反映能用计算机处理的数据，并不是实物，因此对目标系统的数据流图一般不要画物质流。
4、一个加工的输出数据流，不应与输入数据流同名，即使他们的组成完全相同。
5、允许一个加工有多条数据流流向另一个加工，也允许一个加工有两条相同的输出数据流流向不同的加工。
6、编号。如果一张数据流图中的某个加工分解成另一张数据流图时，则上层图为父图，直接下层图为子图。子图及其所有的加工都应编号。
7、保持父图与子图的平衡。也就是说，父图中的某加工的输入输出流必须与他的子图的输入输出数据流在数量上和名字上相同。值得注意的是，如果父图中的一个输入（输出）数据流对应于子图中的几个输入（输出）数据流，而子图中组成这些数据流的数据项的全体正好是父图中的这一个数据流，那么他们仍然算是平衡的。
8、在自顶向下的分解过程中，若一个数据存储首次出现时，只与一个加工有关系，那么这个数据存储应作为这个加工的内部文件而不必画出。
9、保持数据守恒，也就是，一个加工的所有输出数据流中的数据必须能从该加工的输出流中直接获得，或者通过该加工能产生的数据。
10、每个加工必须既有输入数据流，又有输出数据流。
11、在整套数据流图中，每个数据存储必须既有读的数据流，又有写的数据流。但是在某张子图中，可能只有读没有写，或者只有写没有读。
12、提高数据流图的易懂性。注意合理分解，要把一个加工分解成几个功能相对独立的子加工，这样可以减少加工之间输入、输出数据流的数目，增加数据流图的可理解性。
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基本图形符号
数据流图有四种基本图形符号：
：箭头，表示数据流；
〇：圆或椭圆，表示加工；
=：双杠(带一边开口,一边闭合)，表示数据存储；
□：方框，表示数据的源点或终点。
数据流。数据流是数据在系统内传播的路径，因此由一组成分固定的数据组成。如订票单由旅客姓名、年龄、单位、身份证号、日期、目的地等数据项组成。由于数据流是流动中的数据，所以必须有流向，除了与数据存储之间的数据流不用命名外，数据流应该用名词或名词短语命名。
(2)加工(又称为数据处理)。对数据流进行某些操作或变换。每个加工也要有名字，通常是动词短语，简明地描述完成什么加工。在分层的数据流图中，加工还应编号。
(3)数据存储(又称为文件)，指暂时保存的数据，它可以是数据库文件或任何形式的数据组织。
(4)数据源点或终点，是本软件系统外部环境中的实体(包括人员、组织或其他软件系统)，统称外部实体。一般只出现在数据流图的顶层图。
画数据流图的步骤
(1)首先画系统的输入输出，即先画顶层数据流图。顶层流图只包含一个加工，用以表示被开发的系统，然后考虑该系统有哪些输入数据、输出数据流。顶层图的作用在于表明被开发系统的范围以及它和周围环境的数据交换关系。下图为飞机机票预订系统的顶层图。
(2)画系统内部，即画下层数据流图。不再分解的加工称为基本加工。一般将层号从0开始编号，采用自顶向下，由外向内的原则。画0层数据流图时，分解顶层流图的系统为若干子系统，决定每个子系统间的数据接口和活动关系。例如，在上面的机票预订系统按功能可分成两部分，一部分为旅行社预订机票，另一部分为旅客取票，两部分通过机票文件的数据存储联系起来，0层数据流图如图3-4。
(3)注意事项。
①命名。不论数据流、数据存储还是加工，合适的命名使人们易于理解其含义。
②画数据流而不是控制流。数据流反映系统”做什么”，不反映“如何做”，因此箭头上的数据流名称只能是名词或名词短语，整个图中不反映加工的执行顺序。
③一般不画物质流。数据流反映能用计算机处理的数据，并不是实物，因此对目标系统的数据流图一般不要画物质流。
④每个加工至少有一个输入数据流和一个输出数据流，反映出此加工数据的来源与加工的结果。
⑤编号。如果一张数据流图中的某个加工分解成另一张数据流图时，则上层图为父图，直接下层图为子图。子图及其所有的加工都应编号。
⑥父图与子图的平衡。子图的输入输出数据流同父图相应加工的输入输出数据流必须一致，此即父图与子图的平衡。
⑦局部数据存储。当某层数据流图中的数据存储不是父图中相应加工的外部接口，而只是本图中某些加工之间的数据接口，则称这些数据存储为局部数据存储。
⑧提高数据流图的易懂性。注意合理分解，要把一个加工分解成几个功能相对独立的子加工，这样可以减少加工之间输入、输出数据流的数目，增加数据流图的可理解性。
图书馆管理信息系统DFD图
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