第六講 結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計

1、第六講 結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計主講：肖紅彥武漢理工大學(xué)管理學(xué)院信管系7/23/20221本章教學(xué)目標理解并掌握系統(tǒng)設(shè)計的方法系統(tǒng)設(shè)計的工具7/23/20222本章主要內(nèi)容系統(tǒng)設(shè)計概述1學(xué)時系統(tǒng)設(shè)計的目標、原那么系統(tǒng)總體設(shè)計3學(xué)時系統(tǒng)的平臺設(shè)計功能結(jié)構(gòu)設(shè)計編碼設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計2學(xué)時詳細設(shè)計2學(xué)時輸入/輸出設(shè)計界面設(shè)計編寫系統(tǒng)設(shè)計報告 7/23/202236.1 系統(tǒng)設(shè)計概述系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)系統(tǒng)設(shè)計的原那么系統(tǒng)設(shè)計的目標7/23/20224一、系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)1、任務(wù)在系統(tǒng)分析提出的邏輯模型的根底上，科學(xué)合理地進行物理模型的設(shè)計。即確定新系統(tǒng)的實施方案，解決“怎么做的問題。2、主要工作 總體設(shè)計 詳細設(shè)計功能結(jié)

2、構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)存儲/文件設(shè)計數(shù)據(jù)庫設(shè)計人機界面/對話設(shè)計代碼設(shè)計輸出/輸入設(shè)計網(wǎng)絡(luò)設(shè)計處理流程設(shè)計物理配置方案設(shè)計平安保密設(shè)計7/23/20225二、系統(tǒng)設(shè)計的原那么系統(tǒng)性原那么實用性原那么經(jīng)濟性原那么平安性原那么標準性原那么適應(yīng)性原那么 7/23/20226三、系統(tǒng)設(shè)計的目標運行效率可靠性可操作性易維護性經(jīng)濟性7/23/202276.2 系統(tǒng)的平臺設(shè)計管理信息系統(tǒng)的平臺設(shè)計包括：軟硬件配置方案設(shè)計網(wǎng)絡(luò)平臺的設(shè)計。7/23/20228軟硬件配置1.系統(tǒng)軟硬件的配置應(yīng)考慮的問題：功能要求性能要求容量要求平安性和可靠性的要求7/23/202292.開發(fā)工具的選擇應(yīng)考慮的問題系統(tǒng)的環(huán)境系統(tǒng)的開放性應(yīng)盡量

3、面向終端用戶應(yīng)盡可能支持系統(tǒng)開發(fā)的整個生命周期。7/23/202210計算機物理系統(tǒng)配置方案報告1計算機物理系統(tǒng)配置概述2計算機物理系統(tǒng)選擇的依據(jù)3計算機物理系統(tǒng)配置(1硬件結(jié)構(gòu)情況、硬件的組成及其聯(lián)接方式，還要說明硬件所能到達的功能，并畫出硬件結(jié)構(gòu)配置圖。(2硬件設(shè)備清單，標明設(shè)備名稱、型號、規(guī)格、性能指標、價格、數(shù)量、生產(chǎn)廠家等。(3通訊與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備清單，標明設(shè)備名稱、型號、規(guī)格、性能指標、價格、數(shù)量、生產(chǎn)廠家等。(4軟件系統(tǒng)配置的選擇情況，列出所需軟件清單，標明軟件名稱、來源、特點、適用范圍、技術(shù)指標和價格等。4.費用情況5. 具體配置方案的評價7/23/2022116.3 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)

4、構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計的思想采用自頂向下、逐層分解的方法，把系統(tǒng)劃分為假設(shè)干子系統(tǒng)，而子系統(tǒng)又劃分為假設(shè)干功能模塊，模塊又劃分為子模塊。層層劃分直到每一個模塊是相對獨立、功能單一的獨立程序為止。主要內(nèi)容模塊及其層次分解模塊分解的根本原那么兩種結(jié)構(gòu)中心7/23/202212一、模塊及其層次分解1、模塊模塊是可以組合、分解和更換的單元，是組成系統(tǒng)、易于處理的根本單位。系統(tǒng)中的任何一個處理功能都可以看作是一個模塊。一個模塊具有三種根本屬性：功能：說明該模塊實現(xiàn)什么邏輯：描述模塊內(nèi)部如何實現(xiàn)要求的功能狀態(tài)：描述該模塊的使用環(huán)境、條件及模塊間的相互關(guān)系。具體來說，模塊應(yīng)具備以下四個要素：輸入和輸出：是模塊與外部的

5、信息交換。一個模塊從它的調(diào)用者那里獲得輸入，把產(chǎn)生的結(jié)果再傳遞給調(diào)用者。處理功能：指模塊把輸入轉(zhuǎn)換成輸出所作的工作。內(nèi)部數(shù)據(jù)：指僅供該模塊本身引用的數(shù)據(jù)。程序代碼：指用來實現(xiàn)模塊功能的程序。7/23/2022132、模塊的層次分解根據(jù)模塊功能的具體化程度，可以把模塊分為邏輯模塊和物理模塊。邏輯模塊是在邏輯模型中定義的模塊。如數(shù)據(jù)流程圖中的處理功能都是邏輯模塊。物理模塊：是一個特定邏輯模塊的具體化，可以是一個計算機程序、子程序、過程或函數(shù)，也可以是一個人工過程的某項具體工作。7/23/202214二、模塊分解的根本原那么模塊分解的根本原那么高凝聚原那么低偶合原那么7/23/2022151、高凝聚

6、原那么模塊凝聚內(nèi)聚是衡量一個模塊內(nèi)部各組成局部間整體統(tǒng)一性的指標，描述了一個模塊功能專一性的程度。根據(jù)模塊的內(nèi)部構(gòu)成情況，凝聚可以劃分為七個等級。1偶然凝聚 低2邏輯凝聚3時間凝聚4過程凝聚5通信凝聚6順序凝聚7功能凝聚 高高凝聚原那么：為了到達較高的模塊質(zhì)量，總是盡量是其凝聚程度較高，其中，功能凝聚最為理想。7/23/2022162、低偶合原那么模塊偶合，是衡量一個模塊與其他模塊在聯(lián)接方式和接口復(fù)雜性方面相互作用關(guān)系的指標。標志著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。模塊的偶合程度，一般取決于以下因素：模塊本身的質(zhì)量模塊間相互聯(lián)結(jié)的類型模塊間接口的復(fù)雜程度模塊間傳遞信息流的類型模塊偶合的三種類型數(shù)據(jù)偶合控制偶

7、合內(nèi)容偶合7/23/202217低偶合原那么低偶合原那么：在設(shè)計系統(tǒng)模塊結(jié)構(gòu)時，應(yīng)使模塊的偶合程度盡可能低。偶合程度：低高數(shù)據(jù)偶合控制偶合內(nèi)容偶合模塊凝聚和偶合有著密切的聯(lián)系，一般情況下，模塊的凝聚程度較高，那么它們之間的偶合程度較低，反之亦然。例如，假設(shè)模塊都是功能凝聚，那么模塊之間的關(guān)系必然是數(shù)據(jù)偶合。7/23/202218模塊結(jié)構(gòu)圖模塊結(jié)構(gòu)圖的主要成分有：模塊調(diào)用數(shù)據(jù)參數(shù)控制信息轉(zhuǎn)接符號7/23/202219調(diào)用的三種類型7/23/202220從數(shù)據(jù)流圖導(dǎo)出初始結(jié)構(gòu)圖 數(shù)據(jù)流圖通常可分為兩種典型的結(jié)構(gòu)，即變換型結(jié)構(gòu)以轉(zhuǎn)換為中心事務(wù)型結(jié)構(gòu) 以業(yè)務(wù)為中心7/23/2022211、以轉(zhuǎn)換為中心

8、結(jié)構(gòu)的分解如果待分解的模塊是一個數(shù)據(jù)凝聚的模塊，即內(nèi)部包含假設(shè)干順序執(zhí)行且對某些數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換處理的模塊，稱為以轉(zhuǎn)換為中心的結(jié)構(gòu)。這種模塊可以分解為輸入、處理、輸出三大局部。轉(zhuǎn)換處理輸入處理輸出7/23/202222變換型模塊結(jié)構(gòu)圖舉例P239)7/23/2022232、以業(yè)務(wù)為中心結(jié)構(gòu)的分解待分解的模塊要處理幾項邏輯上相似的業(yè)務(wù)，即它是一個邏輯凝聚的模塊。這種模塊可以將之分解為一個檢查業(yè)務(wù)類型的模塊和一個調(diào)度模塊，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)類型，調(diào)度模塊調(diào)用不同的下層模塊，進行不同的處理。多種業(yè)務(wù)處理獲得業(yè)務(wù)類型分析業(yè)務(wù)類型處理A業(yè)務(wù)處理B業(yè)務(wù)處理C業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)類型標志業(yè)務(wù)類型標志讀取事務(wù)記錄7/23/202

9、224事務(wù)型模塊結(jié)構(gòu)圖實例舉例P2407/23/202225變換分析與事務(wù)分析的混合使用 7/23/2022266.4 編碼設(shè)計編碼是代表事物名稱、屬性、狀態(tài)等的符號，它以數(shù)字或字符來代表各種客觀實體。在信息系統(tǒng)中，代碼是人和計算機的共同語言，是便于進行信息的分類、校對、統(tǒng)計和檢索的關(guān)鍵。信息編碼的主要目的唯一地標識對象便于系統(tǒng)進行分類統(tǒng)計工作將定性的東西定量化提高計算機的處理效率提高數(shù)據(jù)的全局一致性7/23/202227編碼設(shè)計的原那么惟一性標準性柔性靈活性兼容性簡短性可識別性擴充性7/23/2022281、代碼的種類6.4.2 編碼的種類與設(shè)計方法7/23/2022292、編碼方法1順序碼

10、：即將順序的自然數(shù)或字母賦予編碼對象。如：“1表示男性，“2表示女性。 7/23/2022302區(qū)間碼區(qū)間碼把數(shù)據(jù)項分成假設(shè)干組，每一區(qū)間代表一個組，碼中數(shù)字的值和位置都代表一定意義。多面碼身份證號碼上下關(guān)聯(lián)區(qū)間碼會計科目代碼十進制碼中國圖書分類碼7/23/2022313)層次碼層次碼：它是按對象的附屬、層次關(guān)系為排列順序的一種編碼方式。編碼時將代碼分成假設(shè)干層級，并與分類對象的分類層級相對應(yīng)，代碼從左至右，表示層級由高到低。每個層級的編碼可采用順序碼。 第一層代碼第二層代碼第三層代碼層次碼的主要優(yōu)點是能明確地表示分類對象的類別，編碼本身有嚴格的隸屬關(guān)系，同時有較好的柔性。主要缺點是當層次較多

11、時，編碼位數(shù)較長，冗余較多。4助憶碼：TV、BJ5縮略碼：CCTV7/23/2022326.4.3 編碼的校驗校驗碼：即在編碼設(shè)計結(jié)構(gòu)中原有代碼本體四根底上，提供事先規(guī)定的數(shù)學(xué)方法計算出校驗碼一位或兩位，附在原代碼的后面，使它成為代碼的一個組成局部，我們稱之為校驗碼。使用時。校驗碼和原代碼一起輸入，由計算機用同樣的數(shù)學(xué)方法按輸入的代碼本體計算出校驗碼，并將它與輸入校驗碼進行比較，以驗證輸入是否有錯。校驗位可以發(fā)現(xiàn)以下各種錯誤： 抄寫錯誤，例如1寫成7； 易位錯誤，例如1234寫成1324； 雙易錯誤，例如26913寫成21963； 隨機錯誤，包括以上多種錯誤或其他錯誤。7/23/202233校

12、驗碼設(shè)計舉例1算術(shù)級數(shù)法：原代碼12345，各乘以權(quán)65432 乘積之和610121210=50 以M為模去除乘積之和，得出的余數(shù)作為校驗碼： 50/11l= 46因此代碼為123456。2幾何級數(shù)法：原代碼12345，各乘以權(quán)32 16 8 4 2 乘積之和3232241610=114 以11為模去除乘積之和，以其余數(shù)作為校驗碼： 11411= 104， 因此代碼為123454。 3質(zhì)數(shù)法：原代碼12345，各乘以權(quán) 17 13 7 5 3 乘積之和 17+26212015= 99 以11為模去除乘積之和，把得出余數(shù)作為校驗碼： 99/11l= 90 因此代碼為123450注意，以11為模時

13、，假設(shè)余數(shù)是10，那么按0處理。7/23/202234編碼設(shè)計說明書編碼設(shè)計說明書是用來說明系統(tǒng)所使用的代碼的名稱、編碼規(guī)那么、使用范圍和使用期限等信息的文件，它是系統(tǒng)實施階段軟件編制人員的主要參考資料之一。編碼說明書包括的主要內(nèi)容有：編碼對象名、編碼類型、編碼數(shù)量、編碼結(jié)構(gòu)以及編碼使用年限和使用范圍等。 例：p2517/23/2022356.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計1、人對現(xiàn)實世界的認識過程信息是人們對客觀世界各種事物特征的反映，而數(shù)據(jù)那么是表示信息的一種符號。從客觀事物到信息，再到數(shù)據(jù)，是人們對現(xiàn)實世界的認識和描述過程，這里經(jīng)過了三個世界或稱領(lǐng)域：現(xiàn)實世界觀念世界數(shù)據(jù)世界7/23/202236信息的

14、轉(zhuǎn)換客觀 事物類：事物 相關(guān)性質(zhì)集合人實體 實體集合及 實體聯(lián)系 相關(guān)屬性集合 加工、轉(zhuǎn)換數(shù) 文件據(jù) 記錄庫 相關(guān)數(shù)據(jù)項集合加工轉(zhuǎn)換存儲 二進制數(shù)據(jù)集合結(jié)構(gòu)計算機世界DBMS數(shù)據(jù)世界DBMS的數(shù)據(jù)模型信息世界認識選擇描述現(xiàn)實世界E-R模型7/23/202237應(yīng)用1應(yīng)用3應(yīng)用2概念模式概念要求概念要求概念要求應(yīng)用1應(yīng)用3應(yīng)用2邏輯模式內(nèi)模式外模式3外模式2外模式1綜合轉(zhuǎn)換映像映像數(shù)據(jù)庫的各級模式7/23/2022382、數(shù)據(jù)庫設(shè)計的步驟數(shù)據(jù)庫設(shè)計的步驟用戶需求分析概念結(jié)構(gòu)設(shè)計E-R模型邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計 關(guān)系模型數(shù)據(jù)模型 層次模型 網(wǎng)絡(luò)模型物理結(jié)構(gòu)設(shè)計物理結(jié)構(gòu)順序存儲鏈接存儲索引存儲散列存儲現(xiàn)實世界

15、概念模型數(shù)據(jù)模型物理模型抽象轉(zhuǎn)換實現(xiàn)7/23/2022393、概念模型設(shè)計模型的相關(guān)概念實體 (Entity)實體型(Entity Type)實體集(Entity Set)屬性(Attribute) 鍵(Key)聯(lián)系 (Relation)模型的表示方法在ER模型中，信息由實體型、實體屬性和實體間的聯(lián)系三種概念單元來表示。ER模型的描述工具：圖7/23/202240自底向上的概念模型設(shè)計7/23/202241實例：建立教學(xué)管理數(shù)據(jù)庫概念模型管理范圍教師管理學(xué)生管理課程管理7/23/202242教師管理的局部模式現(xiàn)有的教學(xué)管理系統(tǒng)初步分析系統(tǒng)的對象根據(jù)效勞種類分析教師子模塊局部ER圖7/23/20

16、2243學(xué)生管理的局部模式現(xiàn)有的教學(xué)管理系統(tǒng)初步分析系統(tǒng)的對象根據(jù)效勞種類分析學(xué)生子模塊圖5.21 學(xué)籍管理局部應(yīng)用的分E-R圖導(dǎo)師班級學(xué)生組成管理班主任檔案材料宿舍住宿歸檔指導(dǎo)系有參加學(xué)會1N111NNN11NMN1具有社會關(guān)系1N局部ER圖7/23/202244課程管理的局部模式現(xiàn)有的教學(xué)管理系統(tǒng)初步分析系統(tǒng)的對象根據(jù)效勞種類分析課程子模塊局部ER圖圖5.22 課程管理局部應(yīng)用分E-R圖1教室M1教科書教師分配課程系開設(shè)N1學(xué)生選修NMN上課PN7/23/202245三個局部ER圖合并的全局ER圖1圖5.24 合并后的教學(xué)管理E-R圖1N1P1N1N1N1MMNNNN社會關(guān)系具有1NNM1

17、系聘用承接項目參加設(shè)置院長學(xué)院主管NN111教師評定職稱分配工作量111N檔案材料歸檔參加學(xué)會1宿舍住宿教科書擔任指導(dǎo)課程選修教室上課有1班級學(xué)生組成N開設(shè)N管理11教師管理1 17/23/2022464、關(guān)系標準化理論相關(guān)概念函數(shù)依賴 平凡函數(shù)依賴非平凡函數(shù)依賴完全函數(shù)依賴局部函數(shù)依賴 傳遞函數(shù)依賴 多值函數(shù)依賴范式：第一范式1NF、第二范式2NF、第三范式3NF、BC范式、第四范式4NF7/23/202247關(guān)系標準化小結(jié)7/23/2022485、物理設(shè)計 物理設(shè)計的內(nèi)容確定數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)選擇適宜的存取路徑確定數(shù)據(jù)的存放位置確定存取分布7/23/20224966 輸入/輸出設(shè)計與用戶界面設(shè)

18、計系統(tǒng)輸入輸出設(shè)計的地位用戶與系統(tǒng)的界面用戶與系統(tǒng)關(guān)系最密切的接口是一項工作量大、手工作業(yè)多的操作系統(tǒng)輸入輸出設(shè)計的作用對用戶來說很重要增加用戶對系統(tǒng)的信心給用戶帶來良好的工作環(huán)境7/23/202250輸入設(shè)計1.輸入設(shè)計的原那么p2642.輸入設(shè)計的內(nèi)容輸入方式設(shè)計輸入方式設(shè)計校驗方式設(shè)計7/23/202251輸入方式設(shè)計根據(jù)總體設(shè)計、數(shù)據(jù)庫設(shè)計和輸出設(shè)計的要求來確定數(shù)據(jù)輸入的具體形式。 常用的輸入方式鍵盤輸入模數(shù)、數(shù)模輸入條碼輸入掃描儀輸入傳感器輸入聲、光、電、磁等網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送利用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)直接傳送數(shù)據(jù)寬帶網(wǎng)。 利用 網(wǎng)絡(luò)(通過modem)傳送數(shù)據(jù)。磁光盤傳送7/23/202252校驗方式設(shè)

19、計常用校驗方式：人工校驗 二次鍵入校驗 數(shù)據(jù)平衡校驗檢驗位校驗控制總數(shù)校驗數(shù)據(jù)類型校驗格式校驗邏輯校驗界限校驗順序校驗記錄記數(shù)校驗對照校驗7/23/2022536.6.2 輸出設(shè)計輸出是用戶與系統(tǒng)的另一個重要接口，用戶所需要的各種管理業(yè)務(wù)和經(jīng)營決策等信息，都是由系統(tǒng)的輸出局部完成的。輸出設(shè)計的主要內(nèi)容包括輸出內(nèi)容設(shè)計輸出格式設(shè)計輸出方式設(shè)計要求：界面美觀、功能齊備、數(shù)據(jù)直接反映用戶需求。7/23/2022541、輸出信息的內(nèi)容2、輸出信息的格式3、輸出信息使用方面的內(nèi)容4、輸出設(shè)備5、輸出介質(zhì)一、需考慮的問題7/23/202255輸出可大致分為中間輸出和最終輸出兩類。中間輸出：子系統(tǒng)對主系統(tǒng)或

20、另一個子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳送最終輸出：指通過終端設(shè)備(如顯示屏幕、打印機等)向管理者輸出的一類信息。下面著重來討論最終輸出方式的設(shè)計問題。二、輸出設(shè)計的方法7/23/2022561、主要方式1報表輸出2圖形輸出究竟采用哪種輸出形式為宜?根據(jù)系統(tǒng)分析和管理業(yè)務(wù)的要求而定。對于基層或具體事務(wù)的管理者：應(yīng)用報表方式給出詳細的記錄數(shù)據(jù)為宜；對于高層領(lǐng)導(dǎo)或宏觀、綜合管理部門：應(yīng)該使用圖形方式給出比例或綜合開展趨勢的信息。7/23/2022572、輸出設(shè)備顯示器打印機磁帶、磁盤光盤繪圖儀縮微膠卷網(wǎng)絡(luò)傳輸7/23/202258三、輸出格式設(shè)計輸出格式的設(shè)計要注意以下幾點：方便使用者；要考慮系統(tǒng)的硬件性能；盡量利用原系統(tǒng)的輸出格式，確需修改的應(yīng)與有關(guān)部門協(xié)商，征得用戶同意；輸出表格要考慮系統(tǒng)開展的