信息系统分析与设计-第5部分 信息系统设计

发布时间:2021-08-05 06:06:56

第5部分 信息系统设计

信息系统设计的目的与任务
目的: 将系统分析阶段所提出的、充分反映了用户信息 需求的系统逻辑方案转换成可以实施的、基于计算机 与网络技术的物理(技术)方案。 任务: 从信息系统的总体目标出发,根据系统分析阶段 对系统的逻辑功能的要求,并考虑到经济、技术和运 行环境等方面的条件,确定系统的总体结构和系统各 组成部分的技术方案,合理选择计算机和通信软、硬 件设备,提出系统的实施计划。

系统设计的依据
1. 系统分析成果 系统分析的成果是系统设计的主要依据,系统设计是系统分析的继续, 系统设计人员必须严格执照系统分析阶段的成果——“系统说明书”所规定 的目标、任务和逻辑功能进行设计工作。对系统逻辑功能的充分理解是系 统设计成功的关键。 2. 现行技术 主要指可供选用的计算机硬件技术、软件技术、数据管理技术以用数 据通信与计算机网络技术。 3. 现行的信息管理和信息技术的标准、规范和有关法律制度。 4. 用户需求 系统的直接使用者是用户,进行系统设计时应充分尊重和理解用户的 要求,特别是用户在操作使用方面的要求,尽可能使用户感到满意。 5. 系统运行环境 新系统的目标要和现行的管理方法相匹配,与组织的改革与发展相适 应,要符合当前需要,适应系统工作环境。其中包括基础设施的配臵情况、 直接用户的空间分布情况、工作地的自然条件及安全保密方面的要求,现 行系统的硬、软件状况和管理与技术环境的发展趋势,在新系统的技术方 案中要尽可能保护已有投资,又要有较强的应变能力,以适应未来的发展。

系统设计任务
系统分析 系统设计

逻辑模型
科学合理地提出

物理模型
怎么做
从抽象又回到具体

做什么
从具体到抽象

信息系统设*锥蔚闹饕谌
1.系统总体设计
(1)系统总体布局方案的确定 (2)软件系统总体结构的设计 (3)数据存储的总体设计 (4)计算机和网络系统方案的选择

2.详细设计
(1)代码设计 (2)数据库设计 (3)人机界面设计(包括输入设计、输出设计、人-机对话设计) (4)处理过程设计

3.系统实施进度与计划的制订 4.“系统设计说明书”的编写

结构化系统设计
结构化系统设计(Structured design, SD)从建立一个具有良好结构的系统的观点 出发,基于把一个复杂的系统分解成相对独立 的模块的原则,研究将系统分解为不同模块的 方法技术,分析系统分解时产生的各种影响, 提出评价结构质量的具本标准,给出从表达用 户要求的数据流图(DFD)导出模块结构图 的规则。

系统设计原则
简单性: 只要能达到预定的目标和实现预定的功能,系统就应避免一切不必要的 复杂,尽量简单。 灵活性(适应性、可修改性、可变性): 系统对外界环境条件的变化有很强的适应性。这样其可保持长久的生命 力。为此,系统应具有较好的开放性和结构的可变性。 完整性(系统性): 系统是作为一个整体而存在的。因此,在系统设计中要从整个系统的角 度进行考虑,系统的代码要统一,设计规范要标准,传递语言要尽可能一致,对 系统的数据采集要做到数出一处、全局共享,使一次输入得到多次利用。 可靠性: 指系统抵御外界干扰的能力及受外界干扰时的恢复能力。一个成功的信 息系统必须具有较高的可靠性,如安全保密性、检错及纠错能力、抗病毒能 力等。 经济性: 系统应该给用户带来一定的效益(直接经济效益、间接经济效益)。系统 的投资和经营费用应尽快得到回收。

结构化信息系统设计的要点
将系统按一定规则构造成相对独立的模块,即所 谓的模块化。 系统的模块化要讲究层次结构即自顶向下,逐步 求精。 在设计时,一方面要将整个应用软件系统合理划 分成各种功能模块,另一方面又要正确处理模块间与 模块内部的联系。 模块分解即上层模块分解为下层模块,有三种不 同的结构形式:顺序、选择和循环结构。对于开发者 来说,可以有多种可供选择的处理方式和技术手段、 物理模型和开发方案。

系统总体设计
任务: 以逻辑方案(主要是数据流程图)为主,进 行: 1.设计供选择的布局方案、计算机和网 络方案 2.推荐最佳方案 3.总体设计(划分系统功能模块、数据 存储)

系统总体布局
系统的总体设计任务是指确定整个系统的各项信息资源的 配臵、系统各部分的结构,以及计算机与网络系统的选择等。 其中系统的总体布局是指系统的硬、软件资源以及数据资源在 空间上的配臵方案,通常有以下几种方案可供选择: 从信息资源管理的集中程度来看: 集中式系统(Centralized System) 分布式系统(Distributed Systems) 从信息处理方式来看: 批处理方式(Batch processing) 联机处理方式(On-line processing)

集中式系统
集设备、软件资源、数据于一体的集中管理系统,主要 有以下几种类型: 单机批处理系统 单机多终端分时系统(终端无处理功能) 主机智能终端系统(终端有辅助处理功能)

分布式系统
利用计算机网络把分布在不同地点的计算机硬件、 软件、数据等信息资源联系在一起,服务于一个共同的 目标而实现相互通信和资源共享,就形成了信息系统的 分布式结构。具有分布式结构的系统称为分布式系统。 分布式系统运行的网络环境有: 局域网(LAN)、广域网(WAN)、局域网和广 域网混合形式以及互联网(Internet)、内联网 (Intranet)等。

分布式系统
分布式系统的计算模式有:
文件服务模式

资源共享模式 客户机/服务器(C/S)模式 浏览器/Web服务器(B/S)模式

C/S模式
客户机/服务器(C/S)模式中,将信息 系统分解为两部分。 常用的C/S模式有两层结构、三层结构 两种。 数据库
服务器
数据库 服务器 客户机 客户机 应用 服务器

B/S模式
B/S模式基于三层或多层分布式环境。各层应用逻辑 和商业服务被分高为各种组件,组件之间通过网络进行通 信。 客户端(第一层,表示层,又称为Web浏览器层) Web应用服务器(第二层,功能层,又称商务逻辑层) 数据库服务器(第三层,数据层)
数据库服务器 Web服务器 数据库服务器

应用服务器
Web服务器 Web服务器

浏览器

浏览器

浏览器

B/S模式

系统体系结构设计

C/S与B/S模式的综合应用
客户端利用浏览器通过Web服务器实现 信息查询、检索、公告发布等。 客户端利用应用软件直接与数据库服务 器或其它应用服务器进行信息交流。
数据库服务器
基于Web的应用服务器

C/S应用服务器
Web服务器 C/S客户机 浏览器

系统体系结构设计
CGI JDBC/ODBC Middleware 浏览器(Browser) 接口 中间 层 应用 服务器 HTTP/HTML Web 服务器 HTTP/WML 无线设备 HTTP/XML 数据库 服务器 DB Server SQL

企业内部信息系统

其他应用

系统布局方案的选择原则
1. 处理功能、存储能力应满足系统要求 2. 使用方便 3. 可维护性、可扩展性、可变更性好 4. 安全性、可靠性高 5. 经济实用

信息系统*台确定的依据
信息系统*台确定应考虑用户投资、技术支持等诸多因素, 应将硬件与软件*台统筹考虑。 主要考虑因素有: (1)用户单位的实际应用环境和应用需求; (2)作为*台的硬件产品的功能与性能; (3)国内、国际目前信息系统*台发展的主流; (4)信息系统总体设计人员采用的技术策略和实现手段; (5)性能/价格比,技术支持,后援保证; (6)用户的投资能力和技术水*。

信息系统*台选型分析
信息系统*台主要包括:
计算机网络环境的选择 服务器主机设备的选择 计算机软件包括操作系统的选择、 Web服务器软件、应用服务器软件、数 据库系统等

网络环境
位于系统体系结构的底层,属于硬 件基础设施,是信息的传输系统。
主要由Internet的接入及其设备、支持管 理系统的局域网、Intranet和Extranet四个部 分组成。

企业管理系统与Internet连接设计
1. 选择ISP(Internet Service Provider)服务商 ISP:分为IAP和ICP IAP(Internet Access Provider):Internet接入提供商 ICP(Internet Content Provider):Internet内容提供商,为用户提供各种网上 信息服务,如网络新闻、搜索引擎、网页制作、电子商务等。 2. 选择接入方式 虚机主机 服务器托管 专线方式接入 数据中心 综合业务数字网(ISDN,Integrated Services Digital Network)方式接入 非对称数字用户环路(ADSL,Asymmetric Digital Subscriber Loop)方式 接入 线缆调*獾髌鳎–able Modem)方式接入 T1和T3连接

支持管理信息系统的Intranet
1. 总体设计 Intranet网络*私峁股杓疲ㄓ械愕降懔印⒆芟呓峁埂⑿切 结构、环形结构) 2. Intranet物理配臵方案设计 采用何种主干网架设,网络设备、服务器、网管工具、网络 操作系统、工作站的选取等。 3. 系统构建设计 (1) 硬件*台的架设 包括是否对现有网络升级、IP地址分配、网络配臵、分配 Web服务器、FTP服务器、配臵客户端等 (2) Intranet维护设计 硬件的监护、软件的维护、信息的更新、Intranet安全性测试、 数据的备份与恢复方案的设计 4. 网络管理设计

服务器
服务器是指客户机/服务器(或浏览器/ 服务器)网络上的一些机器,管理着应用程 序、数据和网络资源,系统中的服务器主机 *台软件和应用软件运行的主要环境。 目前的服务器主要可以分为PC服务器和 Unix服务器两大类。

服务器主机设计与选择
? 开放性好(可以运行各种操作系统) ? 可管理性高(管理方便、快捷) ? 可用性好(故障处理技术成熟) ? 可靠性高、安全性好; ? 可扩展性好 ? 模块化设计 ? 网络吞吐量及网络接口能力高 ? 售后服务和技术支持好

操作系统选择
管理信息系统应采用的操作系统时考虑的主要因素: 符合国际标准、独立于硬件、多服务器支持、公布应用 程序接口、技术支持、多种传输协议、易于管理、有容错能 力、可靠性、可伸缩性、互操作性、安全性。 支持网络化管理信息系统运行的主流操作系统主要有: Windows系列和Unix/Linux系统两个家族,目前各种服 务器都支持Windows。 Unix/Linux又可以分成Unix和Linux两部分。 目前主流Unix操作系统主要包括IBM公司的AIX和SUN 公司的SunOS、Solaris、HP公司的HP-UX、OSF/1。 Linux以共享软件为基础,具有很多版本,如Turbo Linux 、Red Hat、Red Flag等,Linux既可以在各种PC服务 器上运行,也可以在某些小型机上运行。

Web服务器选择
Web服务器是位于客户端Web浏览器和需 要获得的信息之间的基本媒介,负责传送静态 内容到Web浏览器。 在开发B/S结构的管理信息系统时,Web服 务器的地位显得尤为重要,它们不仅在处理核 心事务时具有关键地位,而且对于网络安全和 性能也十分重要。

Web服务器软件的选择原则
大多数Web服务器软件主要是为一种操作 系统进行优化的,所以首先要和操作系统联系 起来考虑。 对于Web服务器软件,在选择时要考虑以 下几个方面: 响应能力; 保护原有投资; 管理的难易程度; 功能扩展难易程度; 稳定可靠性; 安全性。

常用Web服务器软件
Appache Httpd服务器: 自由软件,简单、速度快、性能稳定,并可作为代 理服务器来使用。可用于很多操作系统*台。 Internet Information Server: Microsoft推 出的IIS提供适应性较强的 Internet 和 Intranet 服务器功能。在Windows 下,具有很高执行效 率且易于管理,内臵了ASP动态网页制作技术。IIS安装 简单、操作方便、负载能力较强。 ONE Web Server : Sun公司推出的建立在开放标准基础上的多进程、多 线程、安全的Web 服务器。它具备高性能、可靠性、可 升级性和可管理性,适用于任何规模的企业。Sun ONE Web Server还提供了全文搜索索引和检索功能,允许用 户在服务器上搜索文档并在Web 页面上显示搜索结果。

两种主流搭配
Windows NT/2000+IIS Linux +apache httpd

常用的Web应用服务器
Apache:Tomcat BEA:Weblogic IBM :WebSphere SUN:iPlanet Application Server
搭配方案: Unix +Websphere Application Server Unix +iPlanet Web Server 如果选用IBM的Unix 服务器,则最好使用 IBM提供的Websphere; 如果选用HP的Unix 服务器,那么iPlanet Web Server 则是最佳选择。

数据库系统的选择与配置
数据技术对管理信息系统的支持主要表现 在存储管理各种数据和决策支持。 管理信息系统处理的数据一般有两种: 一种是结构化的数据; 另一种是非结构化的数据,例如,各种网 页、声音、图像等,一般以文件形式进行管理。 目前的一些关系数据库能够对非结构化数据进 行管理。

关系数据库
具有简洁的数据模型、透明的查询语言和 方便的操作方法、易于管理结构化的数据、数 据冗余较低、具有丰富的开发工具。 关系数据库一般还支持联机事务处理 (OLTP)、联机事务分析(OLAP)等,部分 关系数据库还支持数据挖掘、数据仓库等。 主流的关系数据库产品主要包括: Oracle 、Informix、Sybase 、DB2、SQL Server 、MySQL等 。

多媒体数据库
主要处理非结构化数据 。 据数据模型的不同,多媒体数据库可以分为 基于关系模型的多媒体数据库、基于面向对象技 术的多媒体数据库和超媒体数据库3种。 基于关系模型的多媒体数据库以传统的关系 模型为基础,在数据类型方面进行了扩充,增加 了如语音、图像等新的数据类型。这样的数据库 有Oracle 8i、DB2等 。 面向对象的多媒体数据库将数据抽象为不同 的数据对象 。例Illustra Server 。 超媒体数据库的基本特点是利用所谓的关系 链来表示多媒体数据片段。

数据库的性价比
数据库系统 MySQL SQL Server Oracle 免费 费用 操作系统费用 Linux ,免费 速度 较快 快 容量 较大 较大 大 备份 恢复 较好 好 最好

按连接计算, Windows NT,价格较 较高 高

Linux ,免费; 按计算机主频 Windows NT、Solaris, 最快 计算,较高 价格较高

软件系统的总体结构设计
主要任务:根据系统的总体目标和功能 将整个系统合理划分成若干个功能模块,正 确地处理模块间的调用关系和数据联系即模 块之间的接口,定义各模块的内部结构等。

软件系统总体结构设计的原则
1. 分解——协调原则 软件系统是一个整体,系统目标和功能的实现是由相互联系的各个组 成部分共同工作的结果,在处理过程中要根据系统总体要求协调各部分的 关系。 分解的具体要求: (1)按系统功能进行分解 (2)按管理活动和信息运动的客观规律分解 (3)按信息处理的方式和手段分解 (4)按系统的工作规程分解 (5)按用户工作的特殊需要分解 (6)按开发、维护和修改的方便性分解 协调的主要依据: (1)目标协调 (2)工作进程协调 (3)工作规范和技术规范协调 (4)信息协调(指信息的提供和收回) (5)业务内容协调(如某些业务指标的控制等)

软件系统总体结构设计的原则
2. 模块化原则 结构化设计的基础是模块化,结构化方 法规定了一系列模块的分解——协调原则 和技术,将整个系统分解成相对独立的若 干模块,通过对模块的设计和模块间关系 的协调来实现整个软件系统的功能。

软件系统总体结构设计的原则
3. 自顶向下的原则 首先抓住系统总的功能目标,然后逐层 分解,即先确定上层模块的功能,再确定下 层模块的功能。

软件系统总体结构设计的原则
4. 信息隐蔽、抽象的原则 上层模块只负责为下一层模块的工作提供 原则和依据,并不规定下层模块具体行为, 即上层模块中规定下层模块做什么和所属模 块间的协调关系,但不规定怎么做,以保证 各模块的相对独立性和内部结构的合理性, 使得模块与模块之间层次分明、易于理解、 易于实施、易于维护。

软件系统总体结构设计的原则
5. 一致性原则 要保证整个软件设计过程中具有统一的 规范、统一的标准、统一的文件模式等。

软件系统总体结构设计的原则
6. 明确性原则 每个模块必须功能明确、接口明确、消除 多重功能和无用接口。

系统设计工具
系统流程图 HIPO(分层和输入-处理-输出)技术 系统结构图(控*峁雇迹

系统流程图
系统流程图是传统的描述工具,通常用它表达系统的执行 过程。它用图形符号描述了所有的输入/输出和与之有关的处理, 同时也包括对所有文件的建立过程。系统流程图也表达了数据 在系统中的流向。但是,它着重表达的是数据在系统中传输时 所通过的存储介质和工作站点,与物理技术有着密切的关系。 在绘制系统流程图时的主要依据: 1.信息处理的步骤和内容 2.每一步骤根据内容所涉及的物理过程,主要包括:输入/ 输出的内容和形式、存储要求、加工所有的物理设备 3.各步骤之间的物理和逻辑关系

系统流程图既表示信息联系,又表示信息处理的逻辑顺序, 还反映了人机关系,但不考虑加工方法和人-机对话过程。

系统流程图使用的符号
输入/输出 人工操作 预处理 人工输入 通信联结 处理

辅助 处理
脱机 储存

数据库存贮

显示

联结

文件

磁带

判断 离页联结符

卡片

纸带

直接访 问存储器

磁盘 端点

库存系统的流程图
入库单 出库单 新品单 报废单

供应商

编辑事务 编辑后的 事务

配件 错误

联机处理 供应商 配件库存 联机处理

修正文件

配件

报表 事务 历史 库存 历史

系统流程图的特点
系统流程图表达了数据在系统中的流向和 使用的计算机设备、编辑原始单据、文件调用 和修正、产生报表和后备存贮文件等,它侧重 于系统的物理组成和信息处理的顺序,无法指 出系统软件结构和每个模块的功能,因此也就 无法评审这个系统是否满足用户的信息需求, 也不可能知道这个系统的大小以及是否易于维 护和修改等。

HIPO技术
HIPO技术是用图形方法表达一个系统的输入和输出功能 以及模块的层次。HIPO(Hierarchy plus Input/process/Output) 技术包含两个方面的内容: 1.H图 表示自顶向下分解所得系统的模块层次结构,H图又可称 为模块层次图。 2.IPO图(输入-处理-输出图) 描述分层图中一个模块的输入、输出和处理内容。 应用HIPO技术可以进行系统设计、评价,在系统实施之 前加工、修改已设计的系统。HIPO图清晰易懂,可以使用户、 管理人员和其他系统建设者很方便地理解软件系统的结构,也 有利用程序的编写和系统的维护。

HIPO技术实例
以库存管理系统为例,对其中的数据加工“修改 库存数据”功能应用HIPO技术进行模块结构设计。
修改库 存数据

提取库房收 发数据

提取原有库 存数据

处理收 发数据

刷新库 存记录

H图中一个方形的方块代表一个模块,方块内可 写出标识此模块的处理功能或模块名。模块间的调用 关系,用联结两模块的直线表示。

第二轮H图
修改库 存数据

提取库房收 发数据

提取原有库 存数据

处理收 发数据

刷新库 存记录

增加 在库数

减少 在库数

增加 记录

删除 记录

第二轮H图
修改库 存数据

提取库房收 发数据

提取原有库 存数据

处理收 发数据

刷新库 存记录

增加 在库数

减少 在库数

增加 记录

删除 记录

IPO图
IPO图是图形化表格。它描述分层图中每一个模块的输入/输出关系、 处理内容、本模块的内部数据和模块间的调用关系,是系统设计的重要 成果,是系统实施阶段编制程序设计任务书和进行程序设计的出发点和 依据。系统设计中,每一模块都要有相应的IPO图作为设*峁拿枋觥

IPO图
系统名:
模块名: 由下列模块调用: 输入: 处理内容:

制图者:
日 调用下列模块: 输出: 期:

内部数据元素:

备注:

IPO图例 IPO图
系统名:库存管理 模块名:处理收发数据 制图者:白XX 日 期:1/5/2008

由下列模块调用:修改库存数 据
输入:(由修改库存数据模块 提供)库存收发数据、库存数 据

调用下列模块:增加在库数、 减少在库数、增加记录、删 除记录
输出:(由修改库存数据模 块接收)修改后的库存数据、 无效收发数据

处理内容: 如库房收入,则调用增加在库数模块; 如库房发出,则调用减少在库数模块; 如增加库存文件记录,则调用增加记录模块; 如删除文件记录,则调用删除记录模块。 否则,按无效数据处理 内部数据元素: 备注:

HIPO图
H图(分层图)表示了系统的模块层次 结构,但它只能一般地看到各模块间的关 系。模块间的具本通信与控制关系、数据 流在模块之间的流动状况,分层图没有明 确描述。逐个查阅IPO图,对于复杂的系统 如随烟海,无法看清全局情况。

系统结构图(控*峁雇迹
在系统设计中,为了保证系统的可行性、可读性、 可修改性,要求各模块之间的耦合(即数据联系)尽可 能小,尽量减少不必要的数据在模块之间的流动,尽量 防止和减少因一个模块的问题对其他模块工作的影响, 这就要求系统对模块之间的控制和通信关系有明确的描 述。描述模块的层次结构和它们之间的控制通信联系工 具是系统结构图。 系统结构图用方块表示模块。模块间用箭线联结, 箭头指示方向为被调用的模块。调用关系分为直接调用 (无条件调用)、选择调用(判断调用)和重复调用 (循环调用)三种。 系统结构图的出发点是数据流图,但如果已具备H 图,则在此基础上加注模块间的控制与通信标志就成了 系统结构图

模块间的调用关系

模块A

模块A

模块A

模块B

模块B

模块B

直接调用

选择调用

重复调用

双层嵌套的重复调用
模块A

模块B

模块C

模块D

重复调用可以嵌套,上例是双层嵌套的重复调用。其中 外层的模块B、D每被模块A调用一次时,内层的模块C被模 块A重复调用多次。

模块间通信的表示方法
在两模块连接箭线旁边用圆圈头的短箭线 “O→”并加注文字或代号表示数据流,箭头方 向表示数据传送方向; 用带圆点头的短箭线“●→”并加注文字 表示传送状态标志信号(如错误信号或开关信 号)。

系统结构 图示例
a

修改库 存数据
b d e a d e b f g g

b

c

提取库房收 发数据

提取原有库 存数据
i
c j i

处理收 发数据
n
j m a i m

刷新库 存记录
n

c

增加 在库数

减少 在库数

增加 记录

删除 记录

a.收发数据 e.主文件错误标志 j. 收发数

b.收发处理错误标志 c.零件号 f.修改错误标志 g.重写错误标志 k.临界库存水* m.增加记录标志

d.库存数据 i.在库数 n.删除记录标志

模块(module)
在软件系统设计中,模块是指一组程序语句,它包括输入 与输出、逻辑处理功能、内部信息及其运行环境。 (1)输入与输出,模块的输入来源和输出去向在正常的情况 下都是同一个调用者,即模块。从调用者处获得输入信息,经过 模块本身的处理后,再把输出返送给调用者 (2)逻辑功能,模块的逻辑功能描述了该模块能够做什么样 的事情,具备什么样功能,即对于输入信息能够加工成什么样的 输出信息。 (3)内部信息,模块的内部信息是指模块执行的指令和在模 块运行时所需要的属于该模块自己的数据。 (4)运行环境,模块的运行环境说明了模块的调用与被调用 的关系。 在系统设计中,只关心模块的外部信息,即研究模块能完 成什么样的功能,具体的实现将在系统实施阶段完成。模块通常 还有其他一些附加属性,如模块的名称、编号等。

模块化
模块化就是将系统划分为若干个模块,每个模 块完成一个特定的功能,然后将这些模块汇集起来 组成一个整体(即系统),用以完成指定功能的一 种方法。 采用模块化设计原理可以使整个系统设计简易、 结构清晰,可读性、可维护性增强,提高系统的可 行性,同时也有助于信息系统开发与组织管理。 系统设计强调把一个系统设计成具有层次的模 块化结构。 理想的系统结构: 每个模块完成一个相对独立的特定功能; 模块之间的接口简单。

模块独立程度 模块独立程度可以由两个定性标准度 量,分别称为块间联系和块内联系。块 间联系是度量不同模块彼此间互相依赖 (联结)的紧密程度,块内联系则是衡 量一个模块内部的各个部分彼此结合的 紧密程度。

块间耦合(coupling)
块间耦合是一个系统内不同模块之间互连程度的度量。 块间耦合强弱取决于模块间联系形式及接口的复杂程度。 模块间接口的复杂性越高,说明耦合的程度也越高。 块间耦合程度直接影响系统的可读性、可维护性及可 修改性。在系统设计中,应尽可能追求块间耦合松散的系 统。在这样的系统中,可以研究、测试、维护任何一个模 块,而不需要对其他模块有很多了解。同时,由于模块间 耦合简单,错误传播的可能性就越小。

块内联系(cohesion)
模块内部元素的联系方式即为块内联系,有时也 称为模块内部的紧凑性或关联度或内聚度,它是决定 系统结构的另一个重要因素。 所谓模块内部的元素是指该模块的程序中的一条 或若干条的指令。系统中的每个模块应具有高度的块 内联系,它的各个元素都是彼此相关的,是为完成一 个共同的功能而结合在一起的。模块设计中应尽力避 免较低的块内联系,这是基本原则。

模块间的耦合形式
模块间的耦合形式决定了模块间联系程 度。 模块间的耦合分为: 非直接耦合 数据耦合 标记耦合 控制耦合 外部耦合 公共耦合 内容耦合

模块间的耦合形式
(1)非直接耦合: 指两个能彼此独立工作,没有直接关系,仅通过主程序开展控制和调用来实现,两者之间不传 递任何信息。是一种最理想的耦合。 (2)数据耦合: 指两个模块之间通过数据交换实现相互之间的联系。一个模块带参数调用另一个模块,被调用 模块执行后返回一个参数给调用它的模块,每个参数是单个数据项。数据耦合是一种好的形式,但 如果模块间传递的数据量大,会产生不利影响。 (3)标记耦合: 一个模块调用另一个模块时,传送存放数据的变量名或文件名等标记符号,这种耦合出错机会 多,复杂程度高。 (4)控制耦合: 如果两个模块间传递的信息中有控制信息,则这种块间耦合称为控制耦合。通常被调用的模块 含有多种功能,传递的控制变量决定调用哪一种功能。被调用模块的逻辑控制走向,受控于调用模 块。控制耦合程度高,增加了编程和理解的复杂性,在设计时应尽量避免。 (5)外部耦合: 指模块与外部环境间的联系,如输入输出模块。 (6)公共耦合: 多个模块共享公共的数据区为公共耦合,耦合程度高,在设计中应避免。 (7)内容耦合: 如果一个模块需要涉及另一个模块的内部信息(数据、部分程序代码、模块的出入口不符合单 入单出原则),则这种联系称为内容耦合,这是一种最不好的耦合,应尽力避免。 七种耦合方式的耦合强度由弱变强,模块间的接口方式也越来越复杂。

模块间的联结形式图示
A A B B C B C A C

Data

数据耦合

控制耦合

公共耦合

系统模块设计应遵循的原则
模块间尽量使用数据耦合; 必要时才采用控制耦合; 对公共耦合应限制耦合的模块数; 坚决不用内容耦合。

模块内部的组合形式(内聚)
模块内部的组合形式主要有七种。 (1)偶然组合:如果一个模块所要完成的动作之间没有任何关系,或者即使有某种关系,也 是非常松散的,就称之为偶然组合。偶然组合可理解性差,难于修改,设计中应尽力避免。 (2)逻辑组合:如果一个模块内部的各个组成部分在逻辑上具有相似的处理动作,但功能上、 用途上却彼此无关,则称之为逻辑组合。逻辑组合的模块与其他模块之间有相当复杂的块间联系, 其可修改性差,维护困难。 (3)时间组合:时间组合也称为瞬时组合,模块内各组成部分所包含的处理动作必须在同一 时间内完成。时间组合模块的联系程度较低,不易于修改,维护较难,但它在一定程度上反映了 系统的某些实质,因此比逻辑组合要强一些。 (4)过程组合:如果一个模块内部的各个组成部分所要完成的动作彼此间没什么关系,但必 须以特定的次序(控制流)执行,则称之为过程组合,其组合方式较强,可修改性高。 (5)通信组合:如果一个模块内部的各个组成部分所完成的动作都使用了同一个输入数据或 产生同一个输出数据,则称之为通信组合。通信组合方式的模块与其他模块间的联系较简单,其 内部紧凑性比过程组合强,但它各部分执行次序可以是任意的,容易产生重复动作。 (6)顺序组合:对于一个模块内部的各个组成部分,如果前一部分处理动作的输出是后一部 分处理动作的输入,则称之为顺序组合。其块内联系程度较高,与其他模块的联系也较低。 (7)功能组合:如果一个模块内部包括且仅包括为完成某一功能所必需的组成部分,则称之 为功能组合。功能组合方式有一个目的、有单一的功能,因而界面清楚,与其他模块的联系低, 可读性、可修改性、可维护性、可测试性均很好,是最高级程序块内联系,在进行模块设计时, 应尽可能追求功能块内组合。 低内聚:偶然组合、逻辑组合、时间组合 中内聚:过程组合、通信组合 高内聚:顺序组合、功能组合

模块内部的组合形式
A
A B C B a E 偶然组合 F 逻辑组合前模块 G H 逻辑组合 C D B C D

A

A

B 通信组合 C

读入 编辑

A 顺序组合

模块内部的七种组合形式的比较
块内组合 功能组合 顺序组合 通信组合 过程组合 时间组合 联结形式 好 好 中 中 不好 可修改性 好 好 中 中 不好 可读性 好 好 中 中 中 通用性 好 中 不好 不好 最差 联系程度 高

逻辑组合
偶然组合

最差
最差

最差
最差

不好
最差

最差
最差 低

模块设计的注意事项
模块块间耦合(耦合度)与块内组合(内聚度) 是模块设计中最重要的概念,低耦合度、高内聚度是 设计中的两项重要原则。 1. 改进系统结构 2. 系统的深度和宽度 3. 模块的扇出数与扇入数 4. 模块的规模 5. 模块的作用范围与控制范围

系统结构的改进
对于初步设计出的系统结构,应分析与审查,发 现高耦合、低内聚的模块,要通过模块的分解与合并, 改进系统结构,从而提高内聚度,降低耦合度。 1. 对于若干个模块共有一个子功能,应当将其独 立抽出,作为一个新的模块可被其它模块所调用。 2. 尽可能地采用数据信息作为模块之间联系的媒 介,可以通过分解等手段,将一些传递控制信息或其 他非数据信息的模块转化为数据联系的模块。 3. 强调以功能划分模块。每一模块尽量做到只有 单一的功能,对于复杂的模块,应从功能的角度出发 予以分解。 4. 强调系统整体的最优性优于局部的最优性,不 片面追求系统中每一模块的最优设计,局部的优化应 服从整体的安排。

系统的深度和宽度
系统的深度表示系 统结构中的控制层数。 宽度则表示控制的 总分布,即同一层次的 模块总数的最大值。 一般情况下,深度 和宽度标志着一个系统 的复杂程度,它们之间 应有一定的比例关系, 即深度与宽度均要适当。 深度过大,可能说明系 统分割得不细;宽度过 大,则有可能带来系统 管理上的困难。

深度 宽度

模块的扇出数与扇入数
一个模块控制的直属下级模块的个数称为该模块的扇出数; 一个模块的直接上级模块个数称为模块的扇入数。

扇出

扇入

模块的扇出数与扇入数
模块的扇出数直接影响系统的宽度,扇出过大则意味着该模块 的直接下属模块多,控制与协调较困难。这时一般需要增加中间层 次的控制模块。 扇出数小,说明上、下级模块或其本身可能过大,应考虑是否 采用分解的方法,使结构变得合理。 模块的扇出数必须适当,经验表明,一个设*虾玫南低车* 均扇出数通常是3或4,一般不应超过7,否则会引起出错概率的增 大。 模块的扇入数通常说明系统的通用性情况,扇入数越大,表明 共享该模块的上级模块数越多,因而通用性强,维护也较方便,但 是片面追求高扇入数可能使得模块的独立性降低。 通常, 一个较好的系统结构,高层扇出数较高,中间扇出数较 少,低层模块有很高的扇入数。

模块的规模
系统分解模块时,模块规模不可过大,也不可 过小。 过大->分解不充分,内聚度降低 过小->降低模块的独立性,接口复杂 经验表明,一个模块的规模最好限制在1~2页 纸内,这样的模块易于编制、维护、修改。

模块的作用范围与控制范围
模块的作用范围是指受该模块内部的一个判定影响的所有模块 的集合。 只要某一模块中含有一些依赖于某个判定的操作,那么该模块 就在这个判定的作用范围之中。 模块的控制范围包括该模块本身及所有的下属模块的集合。 控制范围完全取决于系统的结构,它与模块本身的功能无关。 系统设计中,对于模块的控制范围和作用范围有两条规则: 1. 所有受模块M的一个判定影响的模块应从属于模块M。 即对任何一个内部存在判定调用逻辑模块,其作用范围应是其 控制范围的子集。 2. 受模块M判定影响的模块,最好局限在模块M本身或其直属 下级模块。 即做出判定调用的模块与属于该判定作用范围的模块在系统的 层次上不能相隔过远,否则会增大模块间的块间联系。 SD 方法认为:当作用范围为控制范围的子集时,才能获得较 低的块间联系。

实例
在下图 中,确定模块A 的控制范围及模块F 的控制范围 和作用范围。
A A
C B C D F D

G

E

F

E
G

B

模块A 的控制范围是: 模块A、B、C、D、G、E、F。 如果模块F 的判定涉及到模块B、E、F,则模块F 的作用范围是: 模块B、E、F。 模块F 的控制范围是: 模块F。

显然,不满足模块的“作用范围与控制范围”的原则,块间联系大,因此不是一个 好的设计。

实例
确定右图中模块 TOP 的控制范围和模块B 的控制范围及作用范围。 模块TOP 的控制范 围是: TOP、X、T、B、A、 B1、B2; 模块B 的控制范围 与作用范围: 相同,均为:模块B、 A、B1、B2; 满足控制范围与作 用范围的原则,而且, 判定的作用范围恰好在 判定所在模块的下一层。

TOP X T

B

A

B1

B2

实例:根据应用范围与作用范围原理,判断图中各设计
TOP A B A TOP B

C E
(a)

D F

C E

D F
(b)

图(a):模块F 的作用范围不在控制范围之内,不满足作用范围与控制范 围的原则。 图(b):模块TOP 作用范围所涉及到的模块不是直接的,所以也不是一个 好的设计。

从数据流图导出模块结构图
数据流图两种典型结构: 变换型结构和事务型结构. 变换型结构是一种线性结构,它可以明显地分为输入、 主加工和输出三个部分; 事务型结构通常可以确定一个处理逻辑,起调度作用, 为系统的事务中心,事务中心对每一种类型的事务分别有 专门的模块予以处理,这种模块就称为“事务”模块,它 的直接下级模块称为“动作”模块,事务中心为进入系统 的事务选择相应用的“事务”模块。 两种典型的结构分别通过“变换为中心的分析”和 “以事务为中心的分析”技术导出标准形式的模块结构图。

原始数据 (物理输入)

P1 输入

P2 处理

P3 输出

输出结果
(物理输出)

A类事务

编辑 A

合格A类事务

原始事务记录

事务 中心

B类事务

编辑 B

合格B类事务

C类事务

编辑 C

合格C类事务

以变换为中心的设计
以数据流图为基础,首先找出变换中心,确定模块结构图的顶层模块,然后,按照 “自顶向下”的设计原则逐步细化,最后得到一个满足数据流图所表达用户要求的 模块结构。 变换分析的整个过程分为三步: 确定主加工,找出变换中心; 设计模块结构的顶层和第一层; 设计中、下层模块。
原始数据 (物理输入) P1 读数

机内 数据

P2 编辑

正确 数据

P3 处理

结果

P4 格式编辑

格式化 结果

P5 输出

输出结果 (物理输出)

逻辑输入

主加工

逻辑输出

变换型数据流图

变换型结构的数据流图
X1

A
X2

E B
X3 Z1

Z2

D
Y2 Y1
S1

C

F

S2

G

S3

找出变换中心,确定主加工
根据系统分析报告,可以决定数据流程图中系统的主加工。 通常,几股数据流的汇合处或是一个数据流的分流处可以定义 为系统的主加工,即系统的变换中心。 变换中心的确定:在数据流图中标出输入数据的最后点, 即系统主加工的输入数据流,称为逻辑输入。再找出输出数据 的第一点即系统主加工的输出数据流,称为逻辑输出。这两点 间留下的加工框,就是变换中心,也即主加工。将此主加工的 功能用一个模块来表示,这就是结构图的顶层模块。

设计模块结构图的顶层和第一层
变换中心即结构图的“顶”,即系统的主模块,“顶”设 计好后,由顶向下,就可按输入、变换、输出等分支来处理从 而设计出结构的第一层。 为主加工每个输入(逻辑输入)设计一个输入模块,其功 能是向主模块提供数据。 为主加工每一个输出(逻辑输出)设计一个输出模块,其 功能是从主模块接收数据并为下层模块提供数据输出。 为主加工设计一个变换模块,其功能是将逻辑输入变换成 逻辑输出。 第一层模块同主模块间传送的数据应该与数据流图相对应, 主模块控制并协调输入、变换以及输出模块的工作。

在数据流图中找系统的主加工
X1

A
X2

主加工
Z1 X3

E

Z2

B

D
Y2 Y1
S1

C

F

S2

G

S3

设计中、下层模块
设计中、下层模块,是从第一层模块开始,自顶向下,逐 步细化来完成,主要包括: 输入模块的细化 输出模块的细化 变换中心的细化 在设计每一个模块时,应注意给它们起一个适当的名字, 以反映出该模块的功能。

用变换分析由DFD导出的结构图
原始数据 (物理输入) P1 读数 逻辑输入 正确数据 正确数据 输入 机内数据 正确数据 结果 输出 格式化 结果 格式化 格式编排 结果 输出 计算 机内 数据 P2 编辑 正确 数据 P3 处理 主加工 处理 结果 结果 P4 格式编辑 逻辑输出 格式化 结果 P5 输出 输出结果 (物理输出)

读数据

编辑

由变换型数据流图导出的初始模块结构图
主模块
X3
Y2

S1、Z1

输入模块

处理模块

输出模块

输入X3

输入Y2

输出Z1

输出S1

输入X2

变换成X3

输入Y1

变换成Y2 变换成Z2

输出Z2

变换成S2

输出S2

X1

输入X1

变换成X2

变换成S3

输出S3

由变换型数据流图导出的初始模块结构图
主模块
X3
Y2

S1、Z1

输入模块

处理模块

输出模块

输入X3
X3

输入Y2

输出Z1

输出S1

输入X2

变换成X3

输入Y1

变换成Y2 变换成Z2 输出Z2

变换成S2

输出S2

输入X1

变换成X2

变换成S3 输出S3

由变换型数据流图导出的初始模块结构图
主模块
X3
Y2

S1、Z1

输入模块

处理模块

输出模块

输入X3
X3

输入Y2

输出Z1

输出S1

输入X1

变换成X2 变换成X3

输入Y1

变换成Y2 变换成Z2 输出Z2 变换成S2 变换成S3 输出S3

由变换型数据流图导出的初始模块结构图

以事务为主中心的设计
对于事务型DFD,可以通过事务分析导出相应的结 构图。其最高层模块不仅具有控制功能,而且还具有分 析事务类型和调度的功能。一般来说,在一个系统中可 能有若干个事务中心,它们可能是传入子系统中的一部 分,或可能是传出子系统的一部分,还可以是变换子系 统的一部分。

事务分析的步骤
1. 确定事务的来源(数据字典中已定义) 2. 确定适当的、以事务为中心的系统结构 3. 确定出每一种事务以及它所需要的处理动作 4. 对有相同处理功能的模块进行合并 5. 针对每一种类型的事务,分别建立专门的事务模块, 对它们进行独立的处理 6. 一种事务所引起的每一个处理动作,要分别建立一 个直接从属于该事务模块的下级模块 7. 必要时,对动作模块作进一步的分解

事务中心的输出可能形式
1. 只是对输入的事务做格式上的转换,并没有做实际 处理,然后被传递到较高层的传入子系统模块做进一步的 处理。 2. 对输入的事务做有效性检验,产生一个是否合格的 标志。 3. 对输入的事务做实际的处理,得到某种计算结果, 然后被传递到较高层的中心变换子系统模块做进一步处理, 或是被传递到较低层的传出子系统模块去处理。 4. 数据库中的某些数据修改以后的结果。

事务型系统的数据流图
B x1 X A x2 x3 D C y2 y3 E Z y1

事务型中心数据流图实例
建立产 品档案

原始产 品记录

确定事 务类型

原始价 格数据

调整产 品价格

产品新 价格

输出

报表

改变 库存量

事务型模块结构图实例
事务处理调度

获得事务记录

输出

建立产品档案 读事务文件 事务识别

调整产品价格

改变库存量

事务型模块基本结构

事务型DFD图
A类事务 编辑 A 合格A类事务

原始事务记录

确定 事务 中心

B类事务

编辑 B

合格B类事务

C类事务

编辑 C

合格C类事务

转换后的结构图
事务记录 事务处理 类型标志 事务记录 调度处理 类型标志 事务记录 读 事务文件 分析 事务类型 处理 A类事务 A事务 B事务 处理 B类事务 处理 C类事务 C事务

类型标志
获得 事务类型 事务记录

编辑 A类事务

编辑 B类事务

编辑 C类事务

典型的事务中心结构图
事务处理

处理 T1事务

处理 T2事务

……
……

处理 Tn事务

动作A1

动作A1

动作A3

动作An

变换型和事务型混合结构的数据流图
事务中 心 事务中 心

C1
b1 a

c1 c2

e1

F1
f1

A

b

B

b1 b3

C2 C3

D d

E
e2 f2

G F2
事务型

g

H
h

c2 ’ c3

I
i
输出逻辑

事务型 输入逻辑 主加工

变换分析与事务分析的混合使用
系统 输入b 处理 输出g

变换分析与事务分析的混合使用
系统 输入b 处理 输出g

输入a

转换成b

变换分析与事务分析的混合使用
系统 输入b 处理 输出g

输入a

转换成b

变b为d

变换并识别b C1 C2 C3

变换并输出d

变换分析与事务分析的混合使用
系统 输入b 处理 输出g

输入a

转换成b

变b为d

变d为g

变为h

变为i

输出i

变换并识别b C1 C2 C3

变换并输出d 变换并识别e e1 e2 变换并输出g

变换型和事务型混合结构的数据流图
事务中 心 事务中 心

C1
b1 a

c1 c2

e1

F1
f1

A

b

B

b1 b3

C2 C3

D d

E
e2 f2

G F2
事务型

g

H
h

c2 ’ c3

I
i
输出逻辑

事务型 输入逻辑 主加工

变换分析与事务分析的混合使用

系统结构图实例
招工考试成绩统计系统 输入 变换 输出

招工考试成绩统计系统初始结构图 招工考试成绩统计系统

输入

变换

输出

输入考生 基本情况

输入考生 成绩

计算 总分

按总分 排名

输出考生 成绩单

输出录取 通知书

招工考试成绩统计系统细化结构图

例:画出打印报告的软件结构图

数据存储的总体结构设计
从系统设计的角度出发来考虑数据的组织和存储时, 应着眼于全局,从系统的观点出发,为数据存储的总体 结构提出一个较为合理的逻辑框架,以保证详细设* 段的数据的完整性与一致性。 主要涉及内容:数据分类、数据存储规划的确定、 数据存储空间的分布、数据库管理系统(DBMS)的选 择等。 文件是存放数据的基本方式,在数据存储设计中文 件是数据管理的最基本方式。

数据的分类
系统分析阶段已根据系统的逻辑功能和系统规划对主题数据进行识别 和分类。总体设*锥危υ谏鲜龇掷嗟幕∩细萑砑低扯允荽 的要求和数据在处理过程中的进们与作用进一步分类,以便于存储和维护。 数据分类:基础数据、中间数据、工作数据、暂存数据。基础数据是 指整个系统的输入数据、输出数据、代码、各种工作和技术标准、规范以 及主要子系统的共享数据等;中间数据是指在数据处理中需要保存的中间 结果;工作数据是指为提高某项处理功能的效率而事先加工好的数据;暂 存数据是指处理过程中需存储、在处理过程结束后即可消除的数据。 数据分类时,可以从数据处理与存储的实际需要出发,对系统所涉及 的各类数据进行逻辑上的描述,从中确定数据的总体结构,主要包括: 各类数据记录和数据项的逻辑描述; 各类数据文件的组织方式(顺序、索引); 各类数据文件之间的逻辑关系。

数据存储规模的确定
数据作为一种非消耗性资源,会随着系统的运行而大量积 累和增加,增加系统负荷,影响系统运行效率,维护困难。因 此,在进行数据存储总体结构设计时,既要考虑现有数据量的 存储规模,又要预见到未来数据量的增长趋势,注意控制数据 量的无限制增长,合理组织数据的存储格式,应用各种必要的 数据压缩技术并选择合适的外部存储设备。

数据存储空间的分布
数据存储空间的分布应与系统总体设计的物理环境配臵协 调一致。 要注意区别哪些是共享数据,哪些是独占数据,哪些是流 动数据,哪些是非流动性数据。

数据库管理系统(DBMS)的选择
DBMS已是信息系统的基本环境,因此,在数据存储总体 结构设计时,必须要考虑选择的DBMS,以有效地实现数据存 储设计的要求。 在数据库管理系统的选择上,主要考虑: (1)数据库的性能; (2)数据库管理系统的系统*台; (3)数据库管理系统的安全保密性能; (4)数据的类型。 目前,市场上数据库管理系统较多,流行的有Oracle、 Db2、Sybase、SQL Server、MySQL、Informix、FoxPro等。

数据存储总体结构设计原则
1. 数据结构的合理性 数据文件的合理组织,数据元素的合理归类和划分,以及 数据项的合理描述 2. 数据存储的安全性 合理进行取舍,在尽量降低系统的冗余的前提下,确保数 据的安全性与可靠性。 3. 维护和管理方便 为提高系统运行效率,应保证对数据进行管理和维护上的 方便,它是提高系统运行效率的基础。

详细设计
代码设计 数据库设计 用户界面设计 处理过程设计

代码设计
目前,计算机还无法识别客观世界中的任何一种具体的事物, 它只能识别ASCII字符集中的256个基本字符和数字,因此,计 算机信息系统设计的基本前提条件是把管理对象数字化或字符 化,这就是代码设计。 代码,是用来表征客观事物实体类别和属性的一个或一组易于 计算机识别和处理的有序的特定符号或记号,它可以是字符、 数字、某些特殊符号或它们的组合,是实体明确的、唯一的标 识。 代码可以提高计算机的处理效率,便于数据的存储和检索。

代码的作用
标识作用 统计和检索作用 对象状态的描述作用

代码设计的原则
1. 标准化、规范化 国际、国家和行业的有关标准是代码设计的重要依据,应尽量采用已标准化 的编码,此外,系统内部使用的代码也应统一,在一个代码体系中,代码结构、 类型、编写格式必须统一。 2. 惟一性 在一个编码体系中,一个对象只能赋予一个惟一的标识代码。 3. 简明性 代码设计要尽可能简单、明了,以便降低误码率,提高工作效率。 4. 可扩充性 必须留有一定的后备余量,以适应发展的需要。 5. 系统性 代码可以分组,且有一组分组规划,从而在整个系统中使代码具有通用性和 一贯性。 6. 适应性 要尽可能地反映对象的特点,代码有逻辑含义,清晰直观,帮助记忆,便于 填写,对于一些容易混淆的字符和数字应少用。 7. 合理性 代码结构要与所描述对象的分类体系相匹配。

代码设计的种类
顺序码 无含义码

无序码
代码 系列顺序码 数值化字母顺序码 层次码 特征组合码 复合码

有含义码

无含义码
只起代替编码对象名称的作用,并不提供有关编 码对象的其他信息,有顺序码和无序码两类。 顺序码: 是一种最简单、最常用的代码。此种代码是将顺 序的自然数字和字母赋予编码对象。如规定1为男,2 为女。通常非系统化的编码对象采用此代码。 无序码: 是将无序的自然数或字母赋予编码对象。此种代 码无任何规律,是先靠机器的随机程序编写的。

有含义码
系列顺序码: 用连续数字代表编码对象的码,通常从1开始。有序码没有逻辑含义,一般不说明 信息的任何特征。 块码是有序码的特例,将有序码分为各个块,每块代表一定类型的编码对象,这 种编码允许扩充。 数值化字母顺序码: 数值化字母顺序码是按编码对象名称的字母排列顺序编写的代码。此种代码是将 所有的编码对象按其名称的字母顺序排列,然后分别赋予不断增加的数字码。编码对 象容易归类,便于检索。 层次码: 适用于线性分类体系,它是按分类对象的从属、层次关系为排列顺序的一种代码。 其优点是能明确地表示分类对象的类别,有严格的隶属关系,代码结构简单,容量大, 便于机器汇总。缺点是代码结构弹性较差,当层次较多时,代码位数较长。 特征组合码: 特征组合码常用于面分类体系。它是将分类对象按其属性或特征分成若干个面, 每个面内的诸类目按其规律分别进行编码,因此,面与面之间的代码没有层次关系, 也没有隶属关系。使用时,根据需要选用各面的代码,并按预先确定的面的顺序将代 码组合,以表示类目。其优点是代码结构具有一定的柔性,适于机器处理,缺点是容 量利用率低,不便于求和、汇总。 复合码: 复合码是一种应用较广的有含义代码,它是由两个或两个以上完整的、独立的代 码组成。如由分类部分和标识部分组成。复合码的优点是代码结构具有很大的柔性, 易于扩大代码容量和调整对象的所属类别,缺点是长度较长。

代码校验
校验码又称编码结构中的校验位。为保证正确的 输入,有意识地在编码设*峁怪性氲幕∩希 通过事先规定的数学方法计算出校验码(一位或两 位),附加在原代码的后面,使它变成代码的一个组 成部分,使用时与原代码一起输入,此时计算机会用 同样的数学运算方法按输入的代码数字计算出校验位, 将它与输入校验位进行比较,以检验输入是否有错。

数据库设计
数据模型的定义: 把表示客观事物以及客观事物之间联系的数据库 的数据结构称为数据模型,它是数据库中数据逻辑结 构的全局描述。是帮助人们将现实世界中的客观事物 转换成计算机能处理的数据的有力工具。

数据模型的两个层次
现实世界 认识抽象 信息世界 概念模型 转换 计算机世界 DBMS支持的某种数据模型

现实世界中客观对象的抽象过程

概念模型
(1)E-R模型(实体-联系模型)涉及的基本概念 E-R模型的三个组成要素: ①实体:凡是可以相互区别而可以被人们识别的事、物、 概念等统统抽象为实体。 ②属性:实体都具有若干特征,这些特征称为实体的属 性。 ③联系:现实世界中客观事物内部及客观事物之间的联 系在信息世界中被描述为实体(型)内部的联系和实体(型) 之间的联系。前者通常是指组成实体的各个属性之间的联系; 后者则是指不同实体集之间的联系。 其他相关基本概念: 实体集:具有相同性质的同类实体的集合。

一对一的联系
如果对于实体集A中每一个实体,实体集B中至 多只有一个实体与之联系;反之对于实体集B中每一 个实体,实体集A中也至多只有一个实体与之联系。 我们称实体集A与实体集B之间具有一对一联系。记为 1:1。 班级
1

任职

1

正班长

一对多联系(1:n)
如果对于实体集A中每一个实体,实体集B中 有n个实体(n>=0)与之联系;反之对于实体集B中 每一个实体,实体集A中至多只有一个实体与之 联系。我们称实体集A与实体集B之间具有一对 多联系。记为1:n。一对一联系是一对多联系的 特例。

学校

1

任职

n

教师

多对多联系(m:n)
如果对于实体集A中每一个实体,实体集B中 有n个实体(n>=0)与之联系;反之对于实体集B中每 一个实体,实体集A中也有m个实体(m>=0)与之联 系。我们称实体集A与实体集B之间具有多对多联 系。记为m:n。一对多联系是多对多联系的特例。 m n

教师

讲授

课程

E-R图
E-R图的三个基本图素:

实体名

属性名

联系名

E-R图的画法: 利用无向线把实体的属性(椭圆)与该实体 (矩形框)连接起来,同时把有联系的实体通过 联系(菱形框)连接起来,并在无向边旁标上联 系的类型(1:1,1:n,m:n)。

实例
用E-R图来表示某个学校日常教学管理的概念模型。 日常教学管理涉及的实体有: 学生 属性有学号、姓名、性别和出生日期 教师 属性有教师编号、姓名、学历和专长 课程 属性有课程号、课程名称、学分。 院系 属性有院系编号、院系名称、联系电话

实例
这些实体之间的联系如下: (1)一个院系可以容纳若干个教师和学生,而一个教师 或学生只能隶属于一个院系,因此院系和教师之间以及院 系与学生之间是一对多的联系。 (2)一个院系可以开设多门课程,而一门课程只能由一 个院系提供,因此院系和课程之间的联系是一对多的。 (3)一个教师可以教授多门课程,而一门课程可以由多 位教师主讲。由此可以看出,教师和课程之间是多对多的 联系。 (4)学生可以选修多门课程,一门课程可以被若干个学 生选修。学生与课程之间的联系是多对多的。

由分析给出日常教学管理的E-R图
学号 姓名 性别 出生日期

n 学生 m 属 于 院系编号
院系名称 联系电话 1 院系 1 1

学 *
n 课程 n

课程编号
课程名称

提 供

n

学分

属 于

n

教师

m

教 授

教师编号

教师姓名

学历

专长

设计E-R图应遵循的原则
a.首先针对特定用户的应用,确定实体、属性和实 体间的联系,作出反映该用户视图的局部E-R图。 b.综合各个用户的局部E-R图,产生反映数据库整 体概念的总体E-R图。在综合时,删掉局部E-R图中的 同名实体,以便消除冗余,保持数据的一致性。 c.在综合局部E-R图时,还要注意消除那些冗余的 联系,冗余信息会影响数据的完整性,使维护工作复杂 化,但有时也要折中考虑,有时必要的冗余会提高数据 处理效率。 d.综合时也可以在总体E-R图中增加新的联系。 经过综合后的E-R图应尽量能真实地模拟现实世界, 也容易被用户理解。

实例
某工厂生产若干产品。 每种产品由不同的零件组成。 有的零件所用的材料可以用在不同的产品上。 零件由不同的原材料制成,不同零件所用的材料可 以相同。 零件按所属的不同产品分别放在仓库中。 原材*凑绽啾鸱旁谌舾刹挚庵小 试分析仓库管理系统中的数据关系,设计系统的实 体关系模型。

学生实验解析
仓库 n n 存放 1 材料 n

存放 1 产品 n m 组成

使用 1 零件

学生实验解析
每种产品由不同 的零件组成。 有的零件所用的 材料可以用在不 同的产品上。 零件由不同的原 材料制成,不同 零件所用的材料 可以相同。 零件按所属的不 同产品分别放在 仓库中。 原材*凑绽啾 放在若干仓库中。
存放 仓库 1 n n 存放 1 m 材料 n

存放

使用 1

1 产品

n n1

m m 组成 n

零件

学生作业
仓库 1 1 存放 n y 材料 m

存放 m 零件 x n 1 组成

使用 n 产品

数据模型
(1)层次模型 (2)关系模型 (3)网状模型

层次模型
层次模型用树形结构来表示实体以及实体之间的联系。层次模型必须 满足两个条件: (1)有且只有一个结点没有双亲结点(这个结点称为根结点); (2)根结点以外的其他结点有且只有一个双亲结点。因此,双亲结点 与子女结点之间的联系是一对多。所以,层次数据库系统只能直接处理实 体间一对多的联系。
院系 院系编号 院系名称 联系电话

教研室 教研室编号 教研室名称 联系电话
教师 教师编号 教师姓名 学历 专长

学生
学号 姓名 性别 年龄 院系编号

教学管理系统层次模型

关系模型
用二维表格数据来表示实体和实体间联系的模型叫做关系数据 模型。二维表由行和列组成。

学生情况表
学号 2002110001 姓名 丁方 性别 男 年龄 19 院系编号 11 年级 02

2002120002
2002110003

刘东
张丽




18
19

12
11

02
02

院系表
院系编号 院系名称 联系电话

11
12

计算机科学学院
文学院

1234567
1345678

教学管理系统关系模型

关系模型中的基本术语
元组(Tuple):表中的一行即为一个元组; 属性(Attribute):表中的一列即为一个属性,每列 的标识称为属性名。 关系(Relation):一个关系对应通常说的一张表,描 述一个实体集中各类数据的集合,如学生情况表。 主码(Key):表中某个属性或属性组可以唯一标识 一个元组。 域(Domain):属性的取值范围,如大学生的年龄 属性的域是14—38岁,性别的域是男、女,院系编号的域 是整个学校所有院系编号的集合; 分量:元组中的一个属性值; 关系模式:对关系的描述,一般表示为:关系名(属 性1,属性2,…,属性n)。学生情况表表示的关系可描 述为:学生(学号,姓名,性别,年龄,院系编号,年 级)。

利用二维表构建关系模型注意事项
(1)关系中的每一列属性,都是不能再分的基本字段,这种特 性称为原子性;例如下表中的成绩可分为*时成绩、期末成绩和 总评成绩,表中有表,因此不符合关系模型的要求。 (2)同一关系中的属性名不能重复; (3)各行相异,不允许重复; (4)行、列次序无关紧要。

表中有表示例
学号 2002110001 2002110002 姓名 丁方 刘东 成绩

*时成绩
78 89

期末成绩
87 80

总评成绩
80 85

2002110003

张丽

68

79

75

关系数据库的规范化
关系数据库的规范化:关系数据库中的每一个关系(二 维表)都必须满足一定的条件。
1.第一范式(1NF): 必须满足的条件:元组中的每一个属性都必须是不可分割的。

学号 2002110001 2002110002 2002110003

姓名 丁方 刘东 张丽

*时成绩 78 89 68

期末成绩 87 80 79

总评成绩 80 85 75

符合第一范式的关系

第二范式(2NF)
必须满足的条件:不仅满足第一范式要求条件,而且所 有非主属性完全依赖(主码能唯一确定其它非主属性)于其 主码。
非主属性 依赖于 教师编号 姓名 职称

依赖于
研究课题编号 研究课题名称

主码

不符合第二范式的关系

引发问题:

解决方法
引发问题: (1) 数据冗余:当某个教师有多项研究课题时 (2) 插入异常:当新来一名教师时;当新增加一项课题时 (3) 删除异常:当删除教师信息时或课题信息时
解决方法: 将一个非2NF的关系模式分解成为多个2NF的关系模式。 本例应改为: 教师(教师编号,姓名,职称) 研究课题(研究课题编号,研究课题名称) 教师研究课题(教师编号,研究课题编号)

用二维表来表示

多个2NF的关系模式二维表
教师(教师编号,姓名,职称)
教师编号 姓名 职称

研究课题(研究课题编号,研究课题名称)
研究课题编号 研究课题名称

教师研究课题(教师编号,研究课题编号)
教师编号 研究课题编号

第三范式(3NF)
必须满足的条件:不仅满足第二范式要求条件,而 且所有非主属性都不传递依赖于任何主码。
主码

学号

姓名

院系编号

院系名称

学号
院系编号

院系编号
院系名称

学号

院系名称

不符合第三范式的关系 引发问题:

解决方法
引发问题: (1) 数据冗余:当某些学生都属于一个院系时 (2) 插入异常:当新增一名学生时;当新增一个院系时 (3) 删除异常:当删除学生信息时或院系信息时 解决方法: 将一个非3NF的关系模式分解成为多个3NF的关系模式。 实例修改: 学生(学号,姓名,院系编号) 院系(院系编号,院系名称)

用二维表来表示

多个3NF的关系模式二维表
学生(学号,姓名,院系编号)
学号 姓名 院系编号

院系(院系编号,院系名称)
院系编号 院系名称

学校日常管理的概念模型
学号
姓名 n 属 于 1 院系 1 1 提 供 性别 出生日期 学生 m 学 * n 课程 n

院系编号 院系名称

课程编号
课程名称 学分

n

联系电话

属 于

n

教师

m 学历

教 授

教师编号

教师姓名

专长

实体联系的属性
学生(学号,姓名,性别,出生年月,民 族,政治面貌,生源地) 课程(课程编号,名称,类型,学分) 教师(教师编号,姓名,性别,学历,学 位,专长,职称,简历) 院系(院系编号,院系名称,联系电话) 属于(教师,院系) 属于(学生,院系) 讲授(教师,课程) 学*(学生,课程)

E-R图转换为关系模拟
学生(学号,姓名,性别,出生年月,民 族,政治面貌,生源地 ,院系编号) 课程(课程编号,名称,类型,学分) 教师(教师编号,姓名,性别,学历,学 位,专长,职称,简历 ,院系编号) 院系(院系编号,院系名称,联系电话) 属于(教师,院系) 属于(学生,院系) 讲授(教师,课程) 教师课程(教师编号,课程编号) 学*(学生,课程)
学生选课(学生编号,课程编号,教师编号) 学生选课(学生编号,课程编号,教师编号,学年,学期,成绩,二次考试)

规范优化关系
民族(民族代码,民族) 政治面貌(代码,政治面貌) 生源地(代码,生源地) 职称(职称编码,职称) 专业(专业代码,专业)

联系的转换
1:1
学院 有 负责 院长

学院(学院编号,学院名称,联系电话) 院长(院长编号,教师编号,就职时间) 负责(院长编号,学院编号)

院长(院长编号,教师编号,就职时间,学院编号)

联系的转换
1:n
学院 有 属于 教师

学院(学院编号,学院名称,联系电话) 教师(教师编号,教师姓名,教师性别……) 属于(教师编号,学院编号)

教师(教师编号,教师姓名,教师性别…,学院编号)

联系的转换
m:n
课程 承担于 讲授 教师

课程(课程编号,课程名称,……) 教师(教师编号,教师姓名,教师性别……) 课程教师(教师编号,课程编号,年度,……)

关系模式命名规范和关系模式描述
学生(学号,姓名,性别,出生年月,民族代码,政治面貌代码, 生源地代码,院系编号,专业代码,入学时间) 民族(民族代码,民族) 政治面貌(代码,政治面貌) 生源地(代码,生源地) 专业(专业代码,专业) 课程(课程编号,名称,类型,学分) 院系(院系编号,院系名称,联系电话) 教师(教师编号,姓名,性别,学历,学位,专长,职称编码,简 历,院系编号) 职称(职称编码,职称) 教师简历(教师编号,简历) 学生选课(学生编号,课程编号,教师编号,学年,学期,成绩, 二次考试) 教师课程(教师编号,课程编号)

关系模式命名规范和关系模式描述
学生(学号,姓名,性别,出生年月,民族代码,政治面貌代码,生源地 代码,院系编号,专业代码,入学时间) Student( Ucode, Uname, Sex, Birthday, NationUCode, PolityUCode, ProvinceUCode, DeptUCode, SpecUCode, Inyear)
属性 学号 字段 UCode 数据类型 INTEGER 码 PK 可空 N 约束 取值=专业代码+入学 年级+班级+序号,例 如:0911070101

姓名 性别 出生年月 民族代码

UName Sex Birthday NationUCode

CHAR(8) BOOL DATE TINYINT FK

N N Y N 参照Nation/DF/UC 默认值为真,代表 “女”

……

实验八
产品有产品号、产品名、产品单价等属性。 每种产品要使用多种零件产生,一种零件可能安装在多种产品上。 零件的属性有零件号、零件名、单价。 每种零件由多种材料制造,每种材料可用于不同的零件制作。 材料有材料号、材料名、计量单位和单价等属性。 设以上各产品需要各零件数为JS,各零件需要的材料数为CS。

仓库
1

1

存放

n n

材料
n

存放 m 零件 m

使用 m 1 组成 n 产品

m

实验八
产品有产品号、产品名、产品单价等属性。 材料号 每种产品要使用多种零件产生,一种零件可能安装在多 种产品上。 零件的属性有零件号、零件名、单价。 每种零件由多种材料制造,每种材料可用于不同的零件 制作。 材料有材料号、材料名、计量单位和单价等属性。 材料名 计量单位 计量单位

材料 n

产品号

产品名

产品单价

使用

m 产品

m

n
组成

零件

零件号

零件名

单价

实验八
材料号 材料名 计量单位 单价

材料 n

产品号

产品名

产品单价

使用

产品

m

组成 有 产品零件

m

n

零件

有 产品号 零件号 JS

零件号

零件名

单价

Material

实验八

PK

Ucode UName Unit Price

PM Parts PK PK MaterialUCode PartUCode PK UCode UName Price

CS FK1,FK2 Ucode

Product PK UCode UName Price PK PK

PP PROUCode PARTUCode

JS FK1,FK2 UCode

网状模型
用网状结构来表示实体以及实体之间的联系。凡是 满足:(1)允许一个以上的结点无双亲;(2)一个结点可 以有多于一个的双亲这两个条件的基本层次联系集合为 网状模型。层次模型是网状模型的特例。
学生
学号 姓名 性别 年龄 院系编号 年级

课程
课程编号 课程名称 学分

选修 学号 课程编号 成绩

网状模型示例

用户界面设计
设计原则: 控制用户想法 减少用户记忆量 界面最好有连续性

页面布局结构设计
页面导航 文件链接关系

客户端页面布局结构设计
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图 书 信 息 修 订

输入设计
输入设计的目标: 在保证输入信息正确性和满足需要的前提下,应做到输入 方法简单、迅速、经济和方便使用者。 输入设计原则: 输入量应保持在能满足处理要求的最低限度。输入量越 少,错误率越小,数据准备时间也越少; 输入的准备及输入过程应尽量简单易行,以减少错误; 应尽早对输入数据进行检查,以便尽早更正错误; 输入数据应尽早记录在其处理所需要的介质上,以避免 转录及可能发生的错误;

输入信息的获得
输入原始数据时,要了解这些数据的产生部门、 输入周期、输入信息的最大量、*均发生量以及确定 收集方法和收集时间等。 为便于操作人员用键盘输入和减少错误率,可 设计专门的输入记录单。

输入设计
1. 数据输入媒体设计

2. 人机对话方式设计 菜单法、表格法、应答式、代码式 3. 输入信息的内容设计 确定输入数据项名称、数据类型、精度或倍数、数值范围及输 入格式。 4. 数据校验设计 人工校验、二次输入校验、数据*衡校验、界限限定、逻辑校 验 、格式校验

菜单

菜单

表格法、应答法

应答

表格

对话设计原则
对话要清楚、简单,不能具有二义性; 对话要适合操作人员的水*,容易学*掌握; 对话本身应具有指导用户怎样操作和回答总是的能力; 对话应能反映用户的观点、业务和*惯等; 必须很快地反馈用户的输入状态(尤其是出错的情况), 不能让用户犹豫或等待; 要把错误信息的细节显示出来,指导用户如何改正; 对话应适合于用户的环境和具体情况,允许具有不同能力 和经验的用户在不同的速度下进行操作。

输入信息的校验
校验对象: 主文件数据?重点校验 各种金额和数值数据?及时校验 出错的类型: 数据内容的错误; 数据多余和不足; 数据的延误。

二次输入校验

输入两次密码

数据*衡校验

界线限定法

差错纠正
原始数据出错: 人工校验发现的原始数据处理差错?立即退 到产生数据的处理场所予以纠正。 发现差错离产生差错的场所愈*,愈易纠正, 所花时间愈少。 由程序查出的差错: 剔除出错数据留待纠正,正确数据照常处理; 出错数据查出后马上进行纠正,纠正后再与 正确数据一起输入处理; 废弃出错数据,只用正确数据进行处理。

输出设计
输出信息使用方面的内容: 使用者、使用目的、报表数据、使用周期、有效期、保管 方法以及复印份数等。 输出信息的内容: 输出的项目、位数、数据形式(文字、数字)。 输出设备: 显示终端、打印机、卡片输出机、绘图仪、声、像等媒体 设备。 输出介质: 纸张、磁盘、磁带等 输出格式: 报表、卡片、图表、图形、文件

处理过程设计
在详细设*锥危砉躺杓频娜挝袷前 照软件系统总体设计对各模块功能的要求,考虑 系统开发环境与开发工具的特点,编制出每个模 块的计算机处理的流程图和确定其数据存储需求, 为系统实施中的编程与测试提供依据。

模块设计
模块详细设计也称为程序设计。 主要依据系统设*锥蔚腍IPO图、系统结构 图等,把系统设计的结果翻译成计算机能执行的 形式,让计算机按照人的意志工作。 模块设计过程: 选择程序设计语言 详细设计 描述程序 编码实施 用选定的语言按程序描述编程

程序设计语言分类
低级语言 程序 设计 语言 高级语言 面向过程语言 面向对象语言 专用语言 超高级语言

程序设计语言的选择依据 a. 用户要求 b. 系统规模 c. 程序员的知识与经验 d. 应用领域

程序描述工具
图形工具
? 程序流程图
? N-S图 ? PAD图

表格工具
? 判定树 ? 判定表

语言工具
? PDL语言

程序流程图基本图素

输入/输出

处理

过程调用

准备

条件判断

开始或结束

连接符

连接两个任意符号, 并表示程序执行方向

实例:录入学生课程成绩
开始
开课班级 开课课程 开课学期

搜索有没有该班该门课 程该学期的成绩记录

没有 选取该班学生写入到 学生课程成绩表中


显示成绩表格供 用户录入成绩

结束

IPO图例 IPO图
系统名:库存管理 模块名:处理收发数据 制图者:白XX 日 期:1/5/98

由下列模块调用:修改库存数 据
输入:(由修改库存数据模块 提供)库存收发数据、库存数 据

调用下列模块:增加在库数、 减少在库数、增加记录、删 除记录
输出:(由修改库存数据模 块接收)修改后的库存数据、 无效收发数据

处理内容: 如库房收入,则调用增加在库数模块; 如库房发出,则调用减少在库数模块; 如增加库存文件记录,则调用增加记录模块; 如删除文件记录,则调用删除记录模块。 否则,按无效数据处理 内部数据元素: 备注:

收发数据处理过程设计
开始 提取一项 收发数据


调用增加 在库数模块

进货?


发货?

无效收发 数据处理

否 否
删除此库 存记录?

是 是
调用增加 记录模块
新增此库 存记录?




调用删除 记录模块

调用减少 在库数模块



收发数据处 理完毕否?



返回修改库存 数据模块

结束

IPO图例 IPO图
系统名:工资管理 模块名:数据输入 制图者:王XX 日 期:2000.3.1 调用下列模块:无 输入:(手工输入) 职工考核数据 职工工资变动数据 输出:(存入职工工资数据 库)职工考核数据 职工工资变动数据

由下列模块调用:工资管理

处理内容: 手工录入职工周期性的考核数据(月、年) 手工录入职工工资变动数据(有变动时)

内部数据元素:

备注:

数据输入模块 的处理过程

开始 输入编号 输入出勤天数 输入编号、姓名 输入产量 输入工资变动指标 提取工资档 案变动名单

输入材料消耗量

是 否
输完所有 人了吗?

还有其他 变动吗?


工资档案 有变化?


是 是
还有其他 人变动吗?


结束



程序设计原则
a. 结构化程序强调自上而下、单入口、 单出口标准结构 b. 处理、数据等说明规范 c. 语句构造应遵循简单明了的原则

盒图
也称为N-S(Nassi-Shneiderman)图。 盒图表达的3种基本结构:
A B F B P T A F ↓ P A T P =1 =2 …… =n A1 A2 …… An

顺序型
DO-WHILE P S

选择型
S
DO-WHILE P

多分支选择型

WHILE重复型

UNTIL重复型

A> 0

y
Print x while n<=20 print n n=n+1 Print -x

n

PAD图
问题分析图(Problem Analysis Diagram)。 图示: A1
P A
B P B A P A A2

顺序型

选择型

An

多分支选择型
WHILE P S UNTIL P S

WHILE重复型

UNTIL重复型

系统设计说明书(系统设计报告)
系统设计说明书是从系统总体的角度出发对系统建设中各主 要技术方面的设*兴得鳎窍低成杓*锥蔚某晒娜孀芙幔 也是系统实施阶段的主要依据之一,其着重点在于阐述系统设计的 指导思想以及所采用的技术路线、方法和具体技术措施。 要求:全面、准确、清楚地阐明系统的技术方案和在实话过 程中采取的技术手段、方法和技术标准以及相应的环境条件要求。 全面:是对系统所有的功能模块以及相应的运行环境要求都 应进行技术上的说明。 准确:是指对各功能模块的内部规定、外部说明、接口设计 以及相互之间的逻辑关系等从技术上必须给予准确的、无二义性的 描述。 清楚:是在编写系统设计说明书时应注意文字上的描述清晰、 简洁、可读性好,便于系统开发人员的阅读和理解。

系统设计说明书的主要内容
系统开发项目概述 模块设计说明 代码设计说明 输入设计说明 输出设计说明 数据库设计说明 网络环境的说明 安全保密说明 系统设计实施方案说明


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