系统设计

1. 考点：软件设计的任务与活动

1.1 基本概念

• 阶段划分：

  • 概要设计
  • 详细设计

• 核心原则与方法：

  • 抽象化
  • 自顶而下、逐步求精
  • 信息隐蔽
  • 模块独立（高内聚、低耦合）

• 核心总结：

  • 软件设计分为概要设计和详细设计两个阶段。
  • 设计过程中遵循：​抽象化、自顶而下逐步求精、信息隐蔽。
  • 最终目标是实现模块独立，即高内聚、低耦合。

1.2 概要设计

• 设计软件系统总体结构：

  • 采用某种设计方法，将一个复杂的系统按功能划分成模块；
  • 确定每个模块的功能；
  • 确定模块之间的调用关系；
  • 确定模块之间的接口，即模块之间传递的信息；
  • 评价模块结构的质量。

• 数据结构设计：

  • 此处宜使用​抽象的数据模型，详细阶段规定具体实现细节。

• 数据库设计：

  • 概念设计、逻辑设计 、物理设计（如数据项存储要求、存取方法、索引的建立等）。

• 编写概要设计文档：

  • 主要有概要设计说明书、数据库设计说明书、用户手册以及修订测试计划。

• 评审。

• 核心总结：

  • 概要设计的核心是：​划分模块、确定功能、确定调用关系、确定接口、评价质量。
  • 数据库设计包含：​概念设计、逻辑设计、物理设计。
  • 最终产出：​概要设计说明书、数据库设计说明书、用户手册、修订测试计划，并经过评审。

1.3 详细设计

• 算法设计：

  • 对每个模块进行详细的算法设计，用某种图形、表格和语言等工具将每个模块的处理过程的详细算法描述出来。

• 模块内数据结构设计：

  • 对模块内的数据结构进行设计。

• 数据库物理设计：

  • 对数据库设计进行​物理设计，即确定数据库的物理结构。

• 其他设计：

  • 代码设计、输入/输出格式设计、用户界面设计等。

• 编写详细设计说明书。

• 评审：

  • 对处理过程的算法和数据库的物理结构都要评审。

• 核心总结：

  • 详细设计的重点是：​算法设计、模块内数据结构设计、数据库物理设计。
  • 最终产出：​详细设计说明书，并进行评审。

1.4 结构化设计的任务与活动

• 概要设计（模块的外部设计） ：

  • 体系结构设计：定义软件系统各主要部件之间的关系。
  • 数据设计​：基于 E-R 图确定软件涉及的​文件系统的结构及数据库的表结构。

• 详细设计：

  • 接口设计（人机界面设计） ：软件内部，软件和操作系统间以及软件和人之间如何通信。
  • 过程设计​：系统结构部件转换成软件的过程描述。确定软件​各个组成部分内的算法及内部数据结构，并选定某种过程的表达形式来描述各种算法。

• 核心总结：

  • 概要设计 = 模块的外部设计，包含体系结构设计和​数据设计。
  • 详细设计 = 包含接口设计（人机界面设计） 和​过程设计。
  • 概要设计中的数据设计基于 E-R 图确定文件系统结构及数据库表结构。
  • 详细设计中的过程设计确定各组成部分内的算法及内部数据结构。

2. 经典例题

2.1 题目一

题目： 概要设计文档的内容不包括（ ）。

• A、体系结构设计
• B、数据库设计
• C、模块内算法设计
• D、逻辑数据结构设计

【解析】

• 正确答案：C

• 解析说明：

  • 关于选项 C（模块内算法设计） ​：模块内算法设计属于详细设计阶段的内容。详细设计会对每个模块进行详细的​算法设计，用图形、表格和语言等工具将每个模块的处理过程详细描述出来。因此，模块内算法设计不属于概要设计文档的内容。

  • 其他选项说明：

    • A、体系结构设计：属于概要设计的内容，定义软件系统各主要部件之间的关系。
    • B、数据库设计：属于概要设计的内容，包含概念设计、逻辑设计、物理设计。
    • D、逻辑数据结构设计：属于概要设计的内容，概要设计阶段会进行数据设计（如基于 ER 图确定文件系统结构和数据库表结构）。

正确答案：C（模块内算法设计）。

2.2 题目二

题目： 软件详细设计阶段的主要任务不包括（ ）。

• A、数据结构设计
• B、算法设计
• C、模块之间的接口设计
• D、数据库的物理设计

【解析】

• 正确答案：C

• 解析说明：

  • 关于选项 C（模块之间的接口设计） ​：模块之间的接口设计属于概要设计阶段的内容。概要设计的核心任务之一就是确定模块之间的调用关系和接口，即模块之间传递的信息。详细设计则聚焦于模块内部的实现细节，因此模块之间的接口设计不属于详细设计的主要任务。

  • 其他选项说明：

    • A、数据结构设计​：属于详细设计的内容，即对模块内的数据结构进行设计。
    • B、算法设计：属于详细设计的内容，对每个模块进行详细的算法设计，描述其处理过程。
    • D、数据库的物理设计：属于详细设计的内容，对数据库设计进行物理设计，即确定数据库的物理结构。

正确答案：C（模块之间的接口设计）。

2.3 题目三

题目： 在采用结构化开发方法进行软件开发时，设计阶段接口设计主要依据需求分析阶段的（ ）。接口设计的任务主要是（ ）。

第一组选项：

• A、数据流图
• B、E-R图
• C、状态-迁移图
• D、加工规格说明

第二组选项：

• A、定义软件的主要结构元素及其之间的关系
• B、确定软件涉及的文件系统的结构及数据库的表结构
• C、描述软件与外部环境之间的交互关系，软件内模块之间的调用关系
• D、确定软件各个模块内部的算法和数据结构

【解析】

• 正确答案：第一空选 A，第二空选 C。

• 解析说明：

  • 第一空：设计阶段接口设计主要依据需求分析阶段的（ A ） 。

    • 结构化开发方法中，需求分析阶段的核心产出是​数据流图（DFD） ，它描述了数据的流动和加工变换。设计阶段进行接口设计时，主要依据数据流图来划分模块和确定模块间的数据传递关系。
    • B 错误：E-R 图用于数据建模，主要面向数据库设计。
    • C 错误：状态-迁移图用于行为建模，主要面向实时/控制类系统。
    • D 错误：加工规格说明是对数据流图中加工的详细说明，不是接口设计的主要依据。

  • 第二空：接口设计的任务主要是（ C ） 。

    • 接口设计即人机界面设计，主要任务是描述​软件与外部环境之间的交互关系​，以及​软件内模块之间的调用关系。
    • A 错误​：定义软件的主要结构元素及其之间的关系，属于体系结构设计的任务。
    • B 错误​：确定软件涉及的文件系统的结构及数据库的表结构，属于数据设计的任务。
    • D 错误​：确定软件各个模块内部的算法和数据结构，属于​过程设计（详细设计）的任务。

正确答案：第一空 A（数据流图），第二空 C（描述软件与外部环境之间的交互关系，软件内模块之间的调用关系）。

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