第6章詳細(xì)設(shè)計(jì)

第6章詳細(xì)設(shè)計(jì)6.1結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)6.2人機(jī)界面設(shè)計(jì)6.3過程設(shè)計(jì)的工具6.4面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法6.5程序復(fù)雜程度的定量度量6.6小結(jié)習(xí)題本章要求理解結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)掌握人機(jī)界面設(shè)計(jì)的內(nèi)容、過程和指南掌握用流程框圖、NS圖、PAD圖、判定表和判定樹以及PDL語言來描述算法掌握J(rèn)ackson程序設(shè)計(jì)方法掌握程序復(fù)雜度的定量和度量詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的根本目標(biāo)是確定應(yīng)該怎樣具體地實(shí)現(xiàn)所要求的系統(tǒng)，也就是說，經(jīng)過這個階段的設(shè)計(jì)工作，應(yīng)該得出對目標(biāo)系統(tǒng)的精確描述，從而在編碼階段可以把這個描述直接翻譯成用某種程序設(shè)計(jì)語言書寫的程序。

詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的任務(wù)包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、算法設(shè)計(jì)、界面設(shè)計(jì)、其他設(shè)計(jì)、編寫設(shè)計(jì)說明書、評審。還不是具體地編寫程序，而是要設(shè)計(jì)出程序的“藍(lán)圖”。

衡量程序的質(zhì)量不僅要看它的邏輯是否正確，性能是否滿足要求，更主要的是要看它是否容易閱讀和理解。6.1結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的概念最早由E.W.Dijkstra提出。1965年他在一次會議上指出：“可以從高級語言中取消GOTO語句”，“程序的質(zhì)量與程序中所包含的GOTO語句的數(shù)量成反比”。

1966年Bohm和Jacopini證明了，只用3種基本的控制結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)任何單入口單出口的程序。這3種基本的控制結(jié)構(gòu)是“順序”、“選擇”和“循環(huán)”，它們的流程圖分別為圖6.1(a)，6.1(b)和6.1(c)。實(shí)際上用順序結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)(又稱DO-WHILE結(jié)構(gòu))完全可以實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)(又稱IF-THEN-ELSE結(jié)構(gòu))，因此，理論上最基本的控制結(jié)構(gòu)只有兩種。Bohm和Jacopini的證明給結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。6.13種基本的控制結(jié)構(gòu)習(xí)題：6-1假設(shè)只有SEQUENCE和DO-WHILE兩種控制結(jié)構(gòu)，怎樣利用它們完成IF-THEN-ELSE操作?6-2假設(shè)只允許使用SEQUENCE和IF-THEN-ELSE兩種控制結(jié)構(gòu)，怎樣利用它們完成DO-WHILE操作?

結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的經(jīng)典定義如下所述：“如果一個程序的代碼塊僅僅通過順序、選擇和循環(huán)這3種基本控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，并且每個代碼塊只有一個入口和一個出口，則稱這個程序是結(jié)構(gòu)化的?！比绻辉试S使用順序、IF-THEN-ELSE型分支和DO-WHILE型循環(huán)這3種基本控制結(jié)構(gòu)，則稱為經(jīng)典的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)；如果除了上述3種基本控制結(jié)構(gòu)之外，還允許使用DO-CASE型多分支結(jié)構(gòu)和DO-UNTIL型循環(huán)結(jié)構(gòu)，則稱為擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)；如果再加上允許使用LEAVE(或BREAK)結(jié)構(gòu)，則稱為修正的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)。

圖6.2其他常用的控制結(jié)構(gòu)習(xí)題：6-4圖6.18給出的程序流程圖代表一個非結(jié)構(gòu)化的程序，請問：(1)為什么說它是非結(jié)構(gòu)化的?(2)設(shè)計(jì)一個等價(jià)的結(jié)構(gòu)化程序。(3)在(2)題的設(shè)計(jì)中你使用附加的標(biāo)志變量flag了嗎?若沒用，請?jiān)僭O(shè)計(jì)一個使用flag的程序；若用了，再設(shè)計(jì)一個不用flag的程序。圖6.18一個非結(jié)構(gòu)化程序6.2人機(jī)界面設(shè)計(jì)人機(jī)界面設(shè)計(jì)是接口設(shè)計(jì)的一個重要的組成部分。對于交互式系統(tǒng)來說，人機(jī)界面設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及過程設(shè)計(jì)一樣重要。近年來，人機(jī)界面在系統(tǒng)中所占的比例越來越大，在個別系統(tǒng)中人機(jī)界面的設(shè)計(jì)工作量甚至占總設(shè)計(jì)量的一半以上。人機(jī)界面的設(shè)計(jì)質(zhì)量，直接影響用戶對軟件產(chǎn)品的評價(jià)，從而影響軟件產(chǎn)品的競爭力和壽命，因此，必須對人機(jī)界面設(shè)計(jì)給予足夠重視。6.2.1設(shè)計(jì)問題

在設(shè)計(jì)人機(jī)界面的過程中，幾乎總會遇到下述4個問題：系統(tǒng)響應(yīng)時間、用戶幫助設(shè)施、出錯信息處理和命令交互。不幸的是，許多設(shè)計(jì)者直到設(shè)計(jì)過程后期才開始考慮這些問題，這樣做往往導(dǎo)致出現(xiàn)不必要的設(shè)計(jì)反復(fù)、項(xiàng)目延期和用戶產(chǎn)生挫折感。最好在設(shè)計(jì)初期就把這些問題作為重要的設(shè)計(jì)問題來考慮，這時修改比較容易，代價(jià)也低。系統(tǒng)響應(yīng)時間是許多交互式系統(tǒng)用戶經(jīng)常抱怨的問題。一般說來，系統(tǒng)響應(yīng)時間指從用戶完成某個控制動作(例如，按回車鍵或點(diǎn)擊鼠標(biāo))，到軟件給出預(yù)期的響應(yīng)(輸出信息或做動作)之間的這段時間。

系統(tǒng)響應(yīng)時間有兩個重要屬性，分別是長度和易變性。如果系統(tǒng)響應(yīng)時間過長，用戶就會感到緊張和沮喪。系統(tǒng)響應(yīng)時間過短也不好，這會迫使用戶加快操作節(jié)奏，從而可能會犯錯誤。

易變性指系統(tǒng)響應(yīng)時間相對于平均響應(yīng)時間的偏差，在許多情況下，這是系統(tǒng)響應(yīng)時間的更重要的屬性。即使系統(tǒng)響應(yīng)時間較長，響應(yīng)時間易變性低也有助于用戶建立起穩(wěn)定的工作節(jié)奏。1.系統(tǒng)響應(yīng)時間2.用戶幫助設(shè)施幾乎交互式系統(tǒng)的每個用戶都需要幫助，當(dāng)遇到復(fù)雜問題時甚至需要查看用戶手冊以尋找答案。大多數(shù)現(xiàn)代軟件都提供聯(lián)機(jī)幫助設(shè)施，這使得用戶無須離開用戶界面就能解決自己的問題。

常見的幫助設(shè)施可分為集成的和附加的兩類。集成的幫助設(shè)施從一開始就設(shè)計(jì)在軟件里面,附加的幫助設(shè)施是在系統(tǒng)建成后再添加到軟件中的，集成的幫助設(shè)施優(yōu)于附加的幫助設(shè)施。(1)在用戶與系統(tǒng)交互期間，是否在任何時候都能獲得關(guān)于系統(tǒng)任何功能的幫助信息?有兩種選擇：提供部分功能的幫助信息和提供全部功能的幫助信息。(2)用戶怎樣請求幫助?有3種選擇：幫助菜單，特殊功能鍵和HELP命令。(3)怎樣顯示幫助信息?有3種選擇：在獨(dú)立的窗口中，指出參考某個文檔(不理想)和在屏幕固定位置顯示簡短提示。(4)用戶怎樣返回到正常的交互方式中?有兩種選擇：屏幕上的返回按鈕和功能鍵。(5)怎樣組織幫助信息?有3種選擇：平面結(jié)構(gòu)，信息的層次結(jié)構(gòu)和超文本結(jié)構(gòu)。具體設(shè)計(jì)幫助設(shè)施時，必須解決下述的一系列問題:出錯信息和警告信息，是出現(xiàn)問題時交互式系統(tǒng)給出的“壞消息”。出錯信息設(shè)計(jì)得不好，將向用戶提供無用的甚至誤導(dǎo)的信息，反而會加重用戶的挫折感。交互式系統(tǒng)給出的出錯信息或警告信息，應(yīng)該具有下述屬性。(1)信息應(yīng)該用用戶可以理解的術(shù)語描述問題。(2)信息應(yīng)該提供有助于從錯誤中恢復(fù)的建設(shè)性意見。(3)信息應(yīng)該指出錯誤可能導(dǎo)致哪些負(fù)面后果(例如，破壞數(shù)據(jù)文件)，以便用戶檢查是否出現(xiàn)了這些問題，并在確實(shí)出現(xiàn)問題時及時解決。(4)信息應(yīng)該伴隨著聽覺上或視覺上的提示，例如，在顯示信息時同時發(fā)出警告鈴聲，或者信息用閃爍方式顯示，或者信息用明顯表示出錯的顏色顯示。(5)信息不能帶有指責(zé)色彩，也就是說，不能責(zé)怪用戶。3.出錯信息處理命令行曾經(jīng)是用戶和系統(tǒng)軟件交互的最常用的方式，并且也曾經(jīng)廣泛地用于各種應(yīng)用軟件中。現(xiàn)在，面向窗口的、點(diǎn)擊和拾取方式的界面已經(jīng)減少了用戶對命令行的依賴，但是，許多高級用戶仍然偏愛面向命令行的交互方式。在多數(shù)情況下，用戶既可以從菜單中選擇軟件功能，也可以通過鍵盤命令序列調(diào)用軟件功能。在提供命令交互方式時，必須考慮下列設(shè)計(jì)問題。(1)是否每個菜單選項(xiàng)都有對應(yīng)的命令?(2)采用何種命令形式?有3種選擇：控制序列(例如，Ctrl+P)，功能鍵和鍵入命令。(3)學(xué)習(xí)和記憶命令的難度有多大?忘記了命令怎么辦?(4)用戶是否可以定制或縮寫命令?4.命令交互在越來越多的應(yīng)用軟件中，人機(jī)界面設(shè)計(jì)者都提供了“命令宏機(jī)制”，利用這種機(jī)制用戶可以用自己定義的名字代表一個常用的命令序列。需要使用這個命令序列時，用戶無須依次鍵入每個命令，只需輸入命令宏的名字就可以順序執(zhí)行它所代表的全部命令。在理想的情況下，所有應(yīng)用軟件都有一致的命令使用方法。如果在一個應(yīng)用軟件中命令Ctrl+D表示復(fù)制一個圖形對象，而在另一個應(yīng)用軟件中Ctrl+D命令的含義是刪除一個圖形對象，顯然會使用戶感到困惑，并且往往會導(dǎo)致用錯命令。6.2.2設(shè)計(jì)過程用戶界面設(shè)計(jì)是一個迭代的過程，也就是說，通常先創(chuàng)建設(shè)計(jì)模型，再用原型實(shí)現(xiàn)這個設(shè)計(jì)模型，并由用戶試用和評估，然后根據(jù)用戶意見進(jìn)行修改。

一旦建立起用戶界面的原型，就必須對它進(jìn)行評估，以確定其是否滿足用戶的需求。評估可以是非正式的.

用戶界面的評估周期如下所述：完成初步設(shè)計(jì)之后就創(chuàng)建第一級原型；用戶試用并評估該原型，直接向設(shè)計(jì)者表述對界面的評價(jià)；設(shè)計(jì)者根據(jù)用戶意見修改設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)下一級原型。上述評估過程持續(xù)進(jìn)行下去，直到用戶感到滿意，不需要再修改界面設(shè)計(jì)時為止。在創(chuàng)建了用戶界面的設(shè)計(jì)模型之后，可以運(yùn)用下述評估標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)計(jì)進(jìn)行早期復(fù)審。(1)系統(tǒng)及其界面的規(guī)格說明書的長度和復(fù)雜程度，預(yù)示了用戶學(xué)習(xí)使用該系統(tǒng)所需要的工作量。(2)命令或動作的數(shù)量、命令的平均參數(shù)個數(shù)或動作中單個操作的個數(shù)，預(yù)示了系統(tǒng)的交互時間和總體效率。(3)設(shè)計(jì)模型中包含的動作、命令和系統(tǒng)狀態(tài)的數(shù)量，預(yù)示了用戶學(xué)習(xí)使用該系統(tǒng)時需要記憶的內(nèi)容的多少。(4)界面風(fēng)格、幫助設(shè)施和出錯處理協(xié)議，預(yù)示了界面的復(fù)雜程度及用戶接受該界面的程度。6.2.3人機(jī)界面設(shè)計(jì)指南用戶界面設(shè)計(jì)主要依靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)?？偨Y(jié)眾多設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)得出的設(shè)計(jì)指南，有助于設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出友好、高效的人機(jī)界面。下面介紹3類人機(jī)界面設(shè)計(jì)指南。1.一般交互指南2.信息顯示指南3.數(shù)據(jù)輸入指南

一般交互指南涉及信息顯示、數(shù)據(jù)輸入和系統(tǒng)整體控制，因此，這類指南是全局性的，忽略它們將承擔(dān)較大風(fēng)險(xiǎn)。

(1)保持一致性。應(yīng)該為人機(jī)界面中的菜單選擇、命令輸入、數(shù)據(jù)顯示以及眾多的其他功能，使用一致的格式。(2)提供有意義的反饋。應(yīng)向用戶提供視覺的和聽覺的反饋，以保證在用戶和系統(tǒng)之間建立雙向通信。(3)在執(zhí)行有較大破壞性的動作之前要求用戶確認(rèn)。如果用戶要刪除一個文件，或覆蓋一些重要信息，或終止一個程序的運(yùn)行，應(yīng)該給出“您是否確實(shí)要……”的信息，以請求用戶確認(rèn)他的命令。(4)允許取消絕大多數(shù)操作。UNDO或REVERSE功能曾經(jīng)使眾多終端用戶避免了大量時間浪費(fèi)。每個交互式系統(tǒng)都應(yīng)該能方便地取消已完成的操作。1.一般交互指南(5)減少在兩次操作之間必須記憶的信息量。不應(yīng)該期望用戶能記住在下一步操作中需使用的一大串?dāng)?shù)字或標(biāo)識符。應(yīng)該盡量減少記憶量。(6)提高對話、移動和思考的效率。應(yīng)該盡量減少用戶擊鍵的次數(shù)，設(shè)計(jì)屏幕布局時應(yīng)該考慮盡量減少鼠標(biāo)移動的距離，應(yīng)該盡量避免出現(xiàn)用戶問“這是什么意思?”的情況。(7)允許犯錯誤。系統(tǒng)應(yīng)該能保護(hù)自己不受嚴(yán)重錯誤的破壞。(8)按功能對動作分類，并據(jù)此設(shè)計(jì)屏幕布局。下拉菜單的一個主要優(yōu)點(diǎn)就是能按動作類型組織命令。實(shí)際上，設(shè)計(jì)者應(yīng)該盡力提高命令和動作組織的“內(nèi)聚性”。(9)提供對用戶工作內(nèi)容敏感的幫助設(shè)施(參見6.2.1節(jié))。(10)用簡單動詞或動詞短語作為命令名。過長的命令名難于識別和記憶，也會占用過多的菜單空間。

如果人機(jī)界面顯示的信息是不完整的、含糊的或難于理解的，則該應(yīng)用系統(tǒng)顯然不能滿足用戶的需求?？梢杂枚喾N不同方式“顯示”信息：用文字、圖形和聲音；按位置、移動和大??；使用顏色、分辨率和省略。下面是關(guān)于信息顯示的設(shè)計(jì)指南。(1)只顯示與當(dāng)前工作內(nèi)容有關(guān)的信息。用戶在獲得有關(guān)系統(tǒng)的特定功能的信息時，不必看到與之無關(guān)的數(shù)據(jù)、菜單和圖形。(2)不要用數(shù)據(jù)淹沒用戶，應(yīng)該用便于用戶迅速吸取信息的方式來表示數(shù)據(jù)。例如，可以用圖形或圖表來取代龐大的表格。(3)使用一致的標(biāo)記、標(biāo)準(zhǔn)的縮寫和可預(yù)知的顏色。顯示的含義應(yīng)該非常明確，用戶無須參照其他信息源就能理解。2.信息顯示指南(4)允許用戶保持可視化的語境。如果對所顯示的圖形進(jìn)行縮放，原始的圖像應(yīng)該一直顯示著(以縮小的形式放在顯示屏的一角)，以使用戶知道當(dāng)前看到的圖像部分在原圖中所處的相對位置。(5)產(chǎn)生有意義的出錯信息(參見6.2.1節(jié))。(6)使用大小寫、縮進(jìn)和文本分組以幫助理解。人機(jī)界面顯示的信息大部分是文字，文字的布局和形式對用戶從中提取信息的難易程度有很大影響。(7)使用窗口分隔不同類型的信息。利用窗口用戶能夠方便地“保存”多種不同類型的信息。(8)使用“模擬”顯示方式表示信息，以使信息更容易被用戶提取。例如，顯示煉油廠儲油罐的壓力時，如果簡單地用數(shù)字表示壓力，則不易引起用戶注意。但是，如果用類似溫度計(jì)的形式來表示壓力，用垂直移動和顏色變化來指示危險(xiǎn)的壓力狀況，就容易引起用戶的警覺，因?yàn)檫@樣做為用戶提供了絕對和相對兩方面的信息。(9)高效率地使用顯示屏。當(dāng)使用多窗口時，應(yīng)該有足夠的空間使得每個窗口至少都能顯示出一部分。此外，屏幕大小應(yīng)該選得和應(yīng)用系統(tǒng)的類型相配套(這實(shí)際上是一個系統(tǒng)工程問題)。

用戶的大部分時間用在選擇命令、鍵入數(shù)據(jù)和向系統(tǒng)提供輸入。在許多應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤仍然是主要的輸入介質(zhì)，但是，鼠標(biāo)、數(shù)字化儀和語音識別系統(tǒng)正迅速地成為重要的輸入手段。下面是關(guān)于數(shù)據(jù)輸入的設(shè)計(jì)指南。(1)盡量減少用戶的輸入動作。最重要的是減少擊鍵次數(shù)，這可以用下列方法實(shí)現(xiàn)：用鼠標(biāo)從預(yù)定義的一組輸入中選一個；用“滑動標(biāo)尺”在給定的值域中指定輸入值；利用宏把一次擊鍵轉(zhuǎn)變成更復(fù)雜的輸入數(shù)據(jù)集合。(2)保持信息顯示和數(shù)據(jù)輸入之間的一致性。顯示的視覺特征應(yīng)該與輸入域一致。3.數(shù)據(jù)輸入指南(3)允許用戶自定義輸入。專家級的用戶可能希望定義自己專用的命令或略去某些類型的警告信息和動作確認(rèn)，人機(jī)界面應(yīng)該為用戶提供這樣做的機(jī)制。(4)交互應(yīng)該是靈活的，并且可調(diào)整成用戶最喜歡的輸入方式。用戶類型與喜好的輸入方式有關(guān)，例如，秘書可能非常喜歡鍵盤輸入，而經(jīng)理可能更喜歡使用鼠標(biāo)之類的點(diǎn)擊設(shè)備。(5)使在當(dāng)前動作語境中不適用的命令不起作用。這可使得用戶不去做那些肯定會導(dǎo)致錯誤的動作。(6)讓用戶控制交互流。用戶應(yīng)該能夠跳過不必要的動作，改變所需做的動作的順序(在應(yīng)用環(huán)境允許的前提下)，以及在不退出程序的情況下從錯誤狀態(tài)中恢復(fù)正常。(7)對所有輸入動作都提供幫助(參見6.2.1節(jié))。(8)消除冗余的輸入。除非可能發(fā)生誤解，否則不要要求用戶指定輸入數(shù)據(jù)的單位；盡可能提供默認(rèn)值；絕對不要要求用戶提供程序可以自動獲得或計(jì)算出來的信息。6.3過程設(shè)計(jì)的工具程序流程圖又稱為程序框圖，它是歷史最悠久、使用最廣泛的描述過程設(shè)計(jì)的方法，然而它也是用得最混亂的一種方法。

6.3.1程序流程圖圖6.3程序流程圖中使用的符號從20世紀(jì)40年代末到70年代中期，程序流程圖一直是軟件設(shè)計(jì)的主要工具。它的主要優(yōu)點(diǎn)是對控制流程的描繪很直觀，便于初學(xué)者掌握。由于程序流程圖歷史悠久，為最廣泛的人所熟悉，盡管它有種種缺點(diǎn)，許多人建議停止使用它，但至今仍在廣泛使用著。不過總的趨勢是越來越多的人不再使用程序流程圖了。程序流程圖的主要缺點(diǎn)如下：(1)程序流程圖本質(zhì)上不是逐步求精的好工具，它誘使程序員過早地考慮程序的控制流程，而不去考慮程序的全局結(jié)構(gòu)。(2)程序流程圖中用箭頭代表控制流，因此程序員不受任何約束，可以完全不顧結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)的精神，隨意轉(zhuǎn)移控制。(3)程序流程圖不易表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。6.3.2盒圖(N-S圖)出于要有一種不允許違背結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)精神的圖形工具的考慮，Nassi和Shneiderman提出了盒圖，又稱為N-S圖。它有下述特點(diǎn)：(1)功能域(即，一個特定控制結(jié)構(gòu)的作用域)明確，可以從盒圖上一眼就看出來。(2)不可能任意轉(zhuǎn)移控制。(3)很容易確定局部和全程數(shù)據(jù)的作用域。(4)很容易表現(xiàn)嵌套關(guān)系，也可以表示模塊的層次結(jié)構(gòu)。圖6.4給出了結(jié)構(gòu)化控制結(jié)構(gòu)的盒圖表示，也給出了調(diào)用子程序的盒圖表示方法。盒圖沒有箭頭，因此不允許隨意轉(zhuǎn)移控制。堅(jiān)持使用盒圖作為詳細(xì)設(shè)計(jì)的工具，可以使程序員逐步養(yǎng)成用結(jié)構(gòu)化的方式思考問題和解決問題的習(xí)慣。圖6.4盒圖的基本符號6.3.3PAD圖PAD是問題分析圖(problemanalysisdiagram)的英文縮寫，自1973年由日本日立公司發(fā)明以后，已得到一定程度的推廣。它用二維樹形結(jié)構(gòu)的圖來表示程序的控制流，將這種圖翻譯成程序代碼比較容易。圖6.5給出PAD圖的基本符號。圖6.5PAD圖的基本符號(1)使用表示結(jié)構(gòu)化控制結(jié)構(gòu)的PAD符號所設(shè)計(jì)出來的程序必然是結(jié)構(gòu)化程序。(2)PAD圖所描繪的程序結(jié)構(gòu)十分清晰。圖中最左面的豎線是程序的主線，即第一層結(jié)構(gòu)。隨著程序?qū)哟蔚脑黾?，PAD圖逐漸向右延伸，每增加一個層次，圖形向右擴(kuò)展一條豎線。PAD圖中豎線的總條數(shù)就是程序的層次數(shù)。(3)用PAD圖表現(xiàn)程序邏輯，易讀、易懂、易記。PAD圖是二維樹形結(jié)構(gòu)的圖形，程序從圖中最左豎線上端的結(jié)點(diǎn)開始執(zhí)行，自上而下，從左向右順序執(zhí)行，遍歷所有結(jié)點(diǎn)。(4)容易將PAD圖轉(zhuǎn)換成高級語言源程序，這種轉(zhuǎn)換可用軟件工具自動完成，從而可省去人工編碼的工作，有利于提高軟件可靠性和軟件生產(chǎn)率。PAD圖的主要優(yōu)點(diǎn)如下：(5)即可用于表示程序邏輯，也可用于描繪數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(6)PAD圖的符號支持自頂向下、逐步求精方法的使用。開始時設(shè)計(jì)者可以定義一個抽象的程序，隨著設(shè)計(jì)工作的深入而使用def符號逐步增加細(xì)節(jié)，直至完成詳細(xì)設(shè)計(jì)，如圖6.6所示。圖6.6使用PAD圖提供的定義功能來逐步求精的例子6.3.4判定表當(dāng)算法中包含多重嵌套的條件選擇時，用程序流程圖、盒圖、PAD圖或后面即將介紹的過程設(shè)計(jì)語言(PDL)都不易清楚地描述。然而判定表卻能夠清晰地表示復(fù)雜的條件組合與應(yīng)做的動作之間的對應(yīng)關(guān)系。一張判定表由4部分組成:左上部列出所有條件左下部是所有可能做的動作右上部是表示各種條件組合的一個矩陣右下部是和每種條件組合相對應(yīng)的動作。判定表右半部的每一列實(shí)質(zhì)上是一條規(guī)則，規(guī)定了與特定的條件組合相對應(yīng)的動作。下面以行李托運(yùn)費(fèi)的算法為例說明判定表的組織方法。假設(shè)某航空公司規(guī)定，乘客可以免費(fèi)托運(yùn)重量不超過30kg的行李。當(dāng)行李重量超過30kg時，對頭等艙的國內(nèi)乘客超重部分每公斤收費(fèi)4元，對其他艙的國內(nèi)乘客超重部分每公斤收費(fèi)6元，對外國乘客超重部分每公斤收費(fèi)比國內(nèi)乘客多一倍，對殘疾乘客超重部分每公斤收費(fèi)比正常乘客少一半。用判定表可以清楚地表示與上述每種條件組合相對應(yīng)的計(jì)算行李費(fèi)的算法，如表6.1（見書118頁）所示。從上面這個例子可以看出，判定表能夠簡潔而又無歧義地描述處理規(guī)則。當(dāng)把判定表和布爾代數(shù)或卡諾圖結(jié)合起來使用時，可以對判定表進(jìn)行校驗(yàn)或化簡。但是，判定表并不適于作為一種通用的設(shè)計(jì)工具，沒有一種簡單的方法使它能同時清晰地表示順序和重復(fù)等處理特性。6.3.5判定樹判定表雖然能清晰地表示復(fù)雜的條件組合與應(yīng)做的動作之間的對應(yīng)關(guān)系，但其含義卻不是一眼就能看出來的，初次接觸這種工具的人理解它需要有一個簡短的學(xué)習(xí)過程。此外，當(dāng)數(shù)據(jù)元素的值多于兩個時(例如，6.3.4例子中假設(shè)對機(jī)票需細(xì)分為頭等艙、二等艙和經(jīng)濟(jì)艙等多種級別時)，判定表的簡潔程度也將下降。判定樹是判定表的變種，也能清晰地表示復(fù)雜的條件組合與應(yīng)做的動作之間的對應(yīng)關(guān)系。判定樹的優(yōu)點(diǎn)在于，它的形式簡單到不需任何說明，一眼就可以看出其含義，因此易于掌握和使用。多年來判定樹一直受到人們的重視，是一種比較常用的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的工具。圖6.7是和表6.1等價(jià)的判定樹。圖6.7用判定樹表示計(jì)算行李費(fèi)的算法6.3.6過程設(shè)計(jì)語言過程設(shè)計(jì)語言（PDL）也稱為偽碼，這是一個籠統(tǒng)的名稱，現(xiàn)在有許多種不同的過程設(shè)計(jì)語言在使用。它是用正文形式表示數(shù)據(jù)和處理過程的設(shè)計(jì)工具。PDL具有嚴(yán)格的關(guān)鍵字外部語法，用于定義控制結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；另一方面，PDL表示實(shí)際操作和條件的內(nèi)部語法通常又是靈活自由的，可以適應(yīng)各種工程項(xiàng)目的需要。因此，一般說來，PDL是一種“混雜”語言，它使用一種語言的詞匯，同時卻使用另一種語言(某種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言)的語法。(1)關(guān)鍵字的固定語法，它提供了結(jié)構(gòu)化控制結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)說明和模塊化的特點(diǎn)。為了使結(jié)構(gòu)清晰和可讀性好，通常在所有可能嵌套使用的控制結(jié)構(gòu)的頭和尾都有關(guān)鍵字，例如，if…fi(或endif)等等。(2)自然語言的自由語法，它描述處理特點(diǎn)。(3)數(shù)據(jù)說明的手段。應(yīng)該既包括簡單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如純量和數(shù)組)，又包括復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(例如，鏈表或?qū)哟蔚臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu))。(4)模塊定義和調(diào)用的技術(shù)，應(yīng)該提供各種接口描述模式。PDL應(yīng)該具有下述特點(diǎn)：(1)可以作為注釋直接插在源程序中間。這樣做能促使維護(hù)人員在修改程序代碼的同時也相應(yīng)地修改PDL注釋，因此有助于保持文檔和程序的一致性，提高了文檔的質(zhì)量。(2)可以使用普通的正文編輯程序或文字處理系統(tǒng)，很方便地完成PDL的書寫和編輯工作。(3)已經(jīng)有自動處理程序存在，而且可以自動由PDL生成程序代碼。PDL的缺點(diǎn)是不如圖形工具形象直觀，描述復(fù)雜的條件組合與動作間的對應(yīng)關(guān)系時，不如判定表清晰簡單。PDL作為一種設(shè)計(jì)工具有如下一些優(yōu)點(diǎn)：6.4面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法層次的數(shù)據(jù)組織通常和使用這些數(shù)據(jù)的程序的層次結(jié)構(gòu)十分相似。面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法的最終目標(biāo)是得出對程序處理過程的描述。在完成了軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，可以使用面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法來設(shè)計(jì)每個模塊的處理過程。Jackson方法和Warnier方法是最著名的兩個面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，使用面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，當(dāng)然首先需要分析確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且用適當(dāng)?shù)墓ぞ咔逦孛枥L數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。6.4.1Jackson圖雖然程序中實(shí)際使用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)種類繁多，但是它們的數(shù)據(jù)元素彼此間的邏輯關(guān)系卻只有順序、選擇和重復(fù)3類，因此，邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也只有這3類。1.順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)由一個或多個數(shù)據(jù)元素組成，每個元素按確定次序出現(xiàn)一次。圖6.8是表示順序結(jié)構(gòu)的Jackson圖的一個例子。圖6.8A由B、C、D3個元素順序組成2.選擇結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)包含兩個或多個數(shù)據(jù)元素，每次使用這個數(shù)據(jù)時按一定條件從這些數(shù)據(jù)元素中選擇一個。圖6.9是表示3個中選1個結(jié)構(gòu)的Jackson圖。圖6.9根據(jù)條件A是B或C或D中的某一個3.重復(fù)結(jié)構(gòu)重復(fù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，根據(jù)使用時的條件由一個數(shù)據(jù)元素出現(xiàn)零次或多次構(gòu)成。圖6.10是表示重復(fù)結(jié)構(gòu)的Jackson圖。圖6.10A由B出現(xiàn)N次(N≥0)組成便于表示層次結(jié)構(gòu)，而且是對結(jié)構(gòu)進(jìn)行自頂向下分解的有力工具；形象直觀可讀性好；既能表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也能表示程序結(jié)構(gòu)(因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)也只使用上述3種基本控制結(jié)構(gòu))。Jackson圖有下述優(yōu)點(diǎn)：6.4.2改進(jìn)的Jackson圖上一小節(jié)介紹的Jackson圖的缺點(diǎn)是，用這種圖形工具表示選擇或重復(fù)結(jié)構(gòu)時，選擇條件或循環(huán)結(jié)束條件不能直接在圖上表示出來，影響了圖的表達(dá)能力，也不易直接把圖翻譯成程序，此外，框間連線為斜線，不易在行式打印機(jī)上輸出。為了解決上述問題，本書建議使用圖6.11中給出的改進(jìn)的Jackson圖。圖6.11改進(jìn)的Jackson圖6.4.3Jackson方法Jackson結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法基本上由下述5個步驟組成：(1)分析并確定輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，并用Jackson圖描繪這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(2)找出輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元。所謂有對應(yīng)關(guān)系是指有直接的因果關(guān)系，在程序中可以同時處理的數(shù)據(jù)單元(對于重復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)單元必須重復(fù)的次序和次數(shù)都相同才可能有對應(yīng)關(guān)系)。(3)用下述3條規(guī)則從描繪數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的Jackson圖導(dǎo)出描繪程序結(jié)構(gòu)的Jackson圖：第一，為每對有對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元，按照它們在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖中的層次在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次畫一個處理框(注意，如果這對數(shù)據(jù)單元在輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中所處的層次不同，則和它們對應(yīng)的處理框在程序結(jié)構(gòu)圖中所處的層次與它們之中在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖中層次低的那個對應(yīng))；第二，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中剩余的每個數(shù)據(jù)單元所處的層次，在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次分別為它們畫上對應(yīng)的處理框；第三，根據(jù)輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中剩余的每個數(shù)據(jù)單元所處的層次，在程序結(jié)構(gòu)圖的相應(yīng)層次分別為它們畫上對應(yīng)的處理框?？傊枥L程序結(jié)構(gòu)的Jackson圖應(yīng)該綜合輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的層次關(guān)系而導(dǎo)出來。在導(dǎo)出程序結(jié)構(gòu)圖的過程中，由于改進(jìn)的Jackson圖規(guī)定在構(gòu)成順序結(jié)構(gòu)的元素中不能有重復(fù)出現(xiàn)或選擇出現(xiàn)的元素，因此可能需要增加中間層次的處理框。(4)列出所有操作和條件(包括分支條件和循環(huán)結(jié)束條件)，并且把它們分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置。(5)用偽碼表示程序。Jackson方法中使用的偽碼和Jackson圖是完全對應(yīng)的，下面是和3種基本結(jié)構(gòu)對應(yīng)的偽碼。和圖6.11(a)所示的順序結(jié)構(gòu)對應(yīng)的偽碼，其中‘seq’和‘end’是關(guān)鍵字： A seq

B C D A end和圖6.11(b)所示的選擇結(jié)構(gòu)對應(yīng)的偽碼，其中‘select’、‘or’和‘end’是關(guān)鍵字，cond1、cond2和cond3分別是執(zhí)行B、C或D的條件： A select cond1 B A or cond2 C A or cond3 D A end和圖6.11(d)所示重復(fù)結(jié)構(gòu)對應(yīng)的偽碼，其中‘iter’、‘until’、‘while’和‘end’是關(guān)鍵字，cond是條件： A iteruntil(或while)cond

B A end［例］一個正文文件由若干個記錄組成，每個記錄是一個字符串。要求統(tǒng)計(jì)每個記錄中空格字符的個數(shù)，以及文件中空格字符的總個數(shù)。要求的輸出數(shù)據(jù)格式是，每復(fù)制一行輸入字符串之后，另起一行印出這個字符串中的空格數(shù)，最后印出文件中空格的總個數(shù)。圖6.12表示輸入輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的Jackson圖對于這個簡單例子而言，輸入和輸出數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)很容易確定。圖6.12是用Jackson圖描繪的輸入輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。確定了輸入輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之后，第二步是分析確定在輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中有對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元。在這個例子中哪些數(shù)據(jù)單元有對應(yīng)關(guān)系呢?輸出數(shù)據(jù)總是通過對輸入數(shù)據(jù)的處理而得到的，因此在輸入輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)最高層次的兩個單元總是有對應(yīng)關(guān)系的。這一對單元將和程序結(jié)構(gòu)圖中最頂層的方框(代表程序)相對應(yīng)，也就是說經(jīng)過程序的處理由正文文件得到輸出表格。因?yàn)槊刻幚磔斎霐?shù)據(jù)中一個“字符串”之后，就可以得到輸出數(shù)據(jù)中一個“串信息”，它們都是重復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)單元，而且出現(xiàn)次序和重復(fù)次數(shù)都完全相同，因此，“字符串”和“串信息”也是一對有對應(yīng)關(guān)系的單元。還有其他有對應(yīng)關(guān)系的單元嗎?為了回答這個問題依次考察輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中余下的每個數(shù)據(jù)單元。“字符”不可能和多個字符組成的“字符串”對應(yīng)，和輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中其他數(shù)據(jù)單元也不能對應(yīng)。“空格”能和“空格數(shù)”對應(yīng)嗎?顯然，單個空格并不能決定一個記錄中包含的空格個數(shù)，因此沒有對應(yīng)關(guān)系。通過類似的考察發(fā)現(xiàn)，輸入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中余下的任何一個單元在輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中都找不到對應(yīng)的單元，也就是說，在這個例子中輸入輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中只有上述兩對有對應(yīng)關(guān)系的單元。在圖6.12中用一對虛線箭頭把有對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)單元連接起來，以突出表明這種對應(yīng)關(guān)系。Jackson程序設(shè)計(jì)方法的第三步是從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖導(dǎo)出程序結(jié)構(gòu)圖。按照前面已經(jīng)講述過的規(guī)則，這個步驟的大致過程是：首先，在描繪程序結(jié)構(gòu)的Jackson圖的最頂層畫一個處理框“統(tǒng)計(jì)空格”，它與“正文文件”和“輸出表格”這對最頂層的數(shù)據(jù)單元相對應(yīng)。但是接下來還不能立即畫與另一對數(shù)據(jù)單元(“字符串”和“串信息”)相對應(yīng)的處理框，因?yàn)樵谳敵鰯?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中“串信息”的上層還有“表格體”和“空格總數(shù)”兩個數(shù)據(jù)單元，在程序結(jié)構(gòu)圖的第二層應(yīng)該有與這兩個單元對應(yīng)的處理框——“程序體”和“印總數(shù)”。因此，在程序結(jié)構(gòu)圖的第三層才是與“字符串”和“串信息”相對應(yīng)的處理框——“處理字符串”。在程序結(jié)構(gòu)圖的第四層似乎應(yīng)該是和“字符串”、“字符”及“空格數(shù)”等數(shù)據(jù)單元對應(yīng)的處理框“印字符串”、“分析字符”及“印空格數(shù)”，這3個處理是順序執(zhí)行的。但是，“字符”是重復(fù)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)單元，因此“分析字符”也應(yīng)該是重復(fù)執(zhí)行的處理。改進(jìn)的Jackson圖規(guī)定順序執(zhí)行的處理中不允許混有重復(fù)執(zhí)行或選擇執(zhí)行的處理，所以在“分析字符”這個處理框上面又增加了一個處理框“分析字符串”。最后得到的程序結(jié)構(gòu)圖為圖6.13。圖6.13描繪統(tǒng)計(jì)空格程序結(jié)構(gòu)的Jackson圖Jackson程序設(shè)計(jì)方法的第四步是列出所有操作和條件，并且把它們分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置。首先，列出統(tǒng)計(jì)空格個數(shù)需要的全部操作和條件。(1)停止 (2)打開文件(3)關(guān)閉文件 (4)印出字符串(5)印出空格數(shù)目 (6)印出空格總數(shù)(7)sum;=sum+1 (8)totalsum:=totalsum+

sum(9)讀入字符串 (10)sumz=O(11)totalsumz=O (12)pointer:=1

(13)pointer:=pointer+1 I(1)文件結(jié)束I(2)字符串結(jié)束 S(3)字符是空格經(jīng)過簡單分析不難把這些操作和條件分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置，結(jié)果為圖6.14。圖6.14把操作和條件分配到程序結(jié)構(gòu)圖的適當(dāng)位置統(tǒng)計(jì)空格seq

打開文件 讀入字符串 totalsum∶=0

程序體iteruntil文件結(jié)束 處理字符串seq

印字符串seq

印出字符串 印字符串end

sum∶=0

pointer∶=1

分析字符串iteruntil字符串結(jié)束 分析字符select字符是空格Jackson方法的最后一步是用偽碼表示程序處理過程。因?yàn)镴ackson使用的偽碼和Jackson圖之間存在簡單的對應(yīng)關(guān)系，所以從圖6.14很容易得出下面的偽碼： 處理空格seq

sum∶=sum+1 pointer∶=pointer+1

處理空格end

分析字符or字符不是空格 處理非空格seq

pointer∶=pointer+1

處理非空格end

分析字符end

分析字符串end

印空格數(shù)seq

印出空格數(shù)目 印空格數(shù)end

totalsum∶=totalsum+sum

讀入字符串 處理字符串end

程序體end

印總數(shù)seq

印出空格總數(shù) 印總數(shù)end

關(guān)閉文件 停止統(tǒng)計(jì)空格end以上簡單介紹了由英國人M.Jackson提出的結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)方法。這個方法在設(shè)計(jì)比較簡單的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)時特別方便，當(dāng)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜的程序時常常遇到輸入數(shù)據(jù)可能有錯、條件不能預(yù)先測試、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)沖突等問題。為了克服上述困難，把Jackson方法應(yīng)用到更廣闊的領(lǐng)域，需要采用一系列比較復(fù)雜的輔助技術(shù)，詳細(xì)介紹這些技術(shù)已經(jīng)超出本書的范圍。6.5程序復(fù)雜程度的定量度量定量度量程序復(fù)雜程度的方法很有價(jià)值：把程序的復(fù)雜程度乘以適當(dāng)常數(shù)即可估算出軟件中錯誤的數(shù)量以及軟件開發(fā)需要用的工作量，定量度量的結(jié)果可以用來比較兩個不同的設(shè)計(jì)或兩個不同算法的優(yōu)劣；程序的定量的復(fù)雜程度可以作為模塊規(guī)模的精確限度。下面著重介紹使用得比較廣泛的McCabe方法和Halstead方法。6.5.1McCabe方法1.流圖McCabe方法根據(jù)程序控制流的復(fù)雜程度定量度量程序的復(fù)雜程度，這樣度量出的結(jié)果稱為程序的環(huán)形復(fù)雜度。為了突出表示程序的控制流，人們通常使用流圖(也稱為程序圖)。所謂流圖實(shí)質(zhì)上是“退化了的”程序流程圖，它僅僅描繪程序的控制流程，完全不表現(xiàn)對數(shù)據(jù)的具體操作以及分支或循環(huán)的具體條件。在流圖中用圓表示結(jié)點(diǎn)，一個圓代表一條或多條語句。程序流程圖中的一個順序的處理框序列和一個菱形判定框，可以映射成流圖中的一個結(jié)點(diǎn)。流圖中的箭頭線稱為邊，它和程序流程圖中的箭頭線類似，代表控制流。在流圖中一條邊必須終止于一個結(jié)點(diǎn)，即使這個結(jié)點(diǎn)并不代表任何語句(實(shí)際上相當(dāng)于一個空語句)。由邊和結(jié)點(diǎn)圍成的面積稱為區(qū)域，當(dāng)計(jì)算區(qū)域數(shù)時應(yīng)該包括圖外部未被圍起來的那個區(qū)域。(a)程序流程圖（b)流圖用任何方法表示的過程設(shè)計(jì)結(jié)果，都可以翻譯成流圖。圖6.16是用PDL表示的處理過程及與之對應(yīng)的流圖。圖6.16由PDL翻譯成的流圖當(dāng)過程設(shè)計(jì)中包含復(fù)合條件時，生成流圖的方法稍微復(fù)雜一些。所謂復(fù)合條件，就是在條件中包含了一個或多個布爾運(yùn)算符(邏輯OR，AND，NAND，NOR)。在這種情況下，應(yīng)該把復(fù)合條件分解為若干個簡單條件，每個簡單條件對應(yīng)流圖中一個結(jié)點(diǎn)。包含條件的結(jié)點(diǎn)稱為判定節(jié)點(diǎn)，從每個判定結(jié)點(diǎn)引出兩條或多條邊。圖6.17是由包含復(fù)合條件的PDL片斷翻譯成的流圖。圖6.17由包含復(fù)合條件的PDL映射成的流圖環(huán)形復(fù)雜度定量度量程序的邏輯復(fù)雜度。有了描繪程序控制流的流圖之后，可以用下述3種方法中的任何一種來計(jì)算環(huán)形復(fù)雜度。(1)流圖中的區(qū)域數(shù)等于環(huán)形復(fù)雜度。(2)流圖G的環(huán)形復(fù)雜度V(G)=E-N+2,其中，E是流圖中邊的條數(shù)，N是結(jié)點(diǎn)數(shù)。(3)流圖G的環(huán)形復(fù)雜度V(G)=P+1，其中，P是流圖中判定結(jié)點(diǎn)的數(shù)目。2.計(jì)算環(huán)形復(fù)雜度的方法圖6.16所示流圖的環(huán)形復(fù)雜度為4.(1)區(qū)域數(shù)＝4(2)V(G)=E-N+2=11-9+2=4(3)V(G)=P+1=3+1程序的環(huán)形復(fù)雜度取決于程序控制流的復(fù)雜程度，也即是取決于程序結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。當(dāng)程序內(nèi)分支數(shù)或循環(huán)個數(shù)增加時，環(huán)形復(fù)雜度也隨之增加，因此它是對測試難度的一種定量度量，也能對軟件最終的可靠性給出某種預(yù)測。McCabe研究大量程序后發(fā)現(xiàn)，環(huán)形復(fù)雜度高的程序往往是最困難、最容易出問題的程序。實(shí)踐表明，模塊規(guī)模以V(G)≤10為宜，也就是說，V(G)=10是模塊規(guī)模的一個更科學(xué)更精確的上限。3.環(huán)形復(fù)雜度的用途6.5.2Halstead方法Halstead方法是另一個著名的方法，它根據(jù)程序中運(yùn)算符和操作數(shù)的總數(shù)來度量程序的復(fù)雜程度。1.程序長度，即預(yù)測的Halstead長度

令N1為程序中運(yùn)算符出現(xiàn)的總次數(shù)，N2為操作數(shù)出現(xiàn)的總次數(shù)，程序長度N定義為：N=N1+N2詳細(xì)設(shè)計(jì)完成之后，可以知道程序中使用的不同運(yùn)算符(包括關(guān)鍵字)的個數(shù)n1，以及不同操作數(shù)(變量和常數(shù))的個數(shù)n2。Halstead給出預(yù)測程序長度的公式如下：H=n1log2

n1+n2log2n2多次驗(yàn)證都表明，預(yù)測的長度H與實(shí)際長度N非常接近。圖9-5-2是用FORTRAN語言寫出的交換排序的例子預(yù)測程序長度:H＝n1·log2n1+n2·log2n2＝10·log210+7·log27＝52.87程序長度:N＝N1+N2=28+22=50

Halstead還給出了預(yù)測程序中包含錯誤的個數(shù)的公式如下：E=Nlog2(n1+n2)/3000有人曾對從300條到12000條語句范圍內(nèi)的程序核實(shí)了上述公式，發(fā)現(xiàn)預(yù)測的錯誤數(shù)與實(shí)際錯誤數(shù)相比誤差在8%之內(nèi)。例如

，一個程序?qū)?5個數(shù)據(jù)庫項(xiàng)共訪問1300次，對150個運(yùn)算符共使用了1200次，那么預(yù)測該程序的錯誤數(shù)：

B＝(1300+1200)·log2(75+150)∕3000＝6.5

即預(yù)測該程序中可能包含6～7個錯誤。2.程序的潛在錯誤3.程序量V

V＝(N1+N2)·log2(n1+n2)

4.程序量比率（語言的抽象級別）

L＝(2∕n1)·(n2∕N2)

5.程序員工作量

E＝V∕L6