張 瑋

（貴州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

軟件工程中結(jié)構(gòu)化方法與面向?qū)ο蠓椒ǖ谋容^研究

張 瑋

（貴州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 貴陽 550025）

文章主要對(duì)軟件工程中結(jié)構(gòu)化方法與面向?qū)ο蠓椒ㄟM(jìn)行分別闡述，并將二者加以比較，相較而言，結(jié)構(gòu)化方法在延展性與重用性方面較差，但運(yùn)行效率較高；面向?qū)ο蠓椒ㄔ谘诱剐耘c重用性方面較好，但運(yùn)行效率較低。

軟件工程；結(jié)構(gòu)化方法；面向?qū)ο蠓椒?/p>

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展離不開軟件工程的不斷進(jìn)步，現(xiàn)階段，軟件工程已經(jīng)逐漸成為信息社會(huì)下的核心競(jìng)爭(zhēng)力之一，隨著技術(shù)發(fā)展與理念進(jìn)步，軟件開發(fā)方法也在不斷革新，而結(jié)構(gòu)化方法與面向?qū)ο蠓椒閮煞N最為重要開發(fā)方法。

1 軟件工程中的結(jié)構(gòu)化方法

1.1 理論概述

軟件工程中，結(jié)構(gòu)化方法是較為經(jīng)典的設(shè)計(jì)與開發(fā)方式之一，是沿用了系統(tǒng)性的科學(xué)方式，以自上而下層次劃分的方式來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)化方法設(shè)計(jì)分析、設(shè)計(jì)與程序設(shè)計(jì)3個(gè)環(huán)節(jié)，其中，結(jié)構(gòu)化分析與結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)相對(duì)較為抽象，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)內(nèi)容相對(duì)具象，屬學(xué)科設(shè)計(jì)領(lǐng)域。結(jié)構(gòu)化方法通常包括兩種類型：（1）基于尤頓設(shè)計(jì)方法學(xué)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)的面向過程的設(shè)計(jì)方法；（2）以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)方法為代表的面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。

1.2 設(shè)計(jì)原則與核心技術(shù)

結(jié)構(gòu)化方法在軟件工程中的應(yīng)用理念，是將需要處理的問題看作一個(gè)整體性的問題，以系統(tǒng)化和科學(xué)化的方式來對(duì)問題加以分析并解決，通常需要遵循抽象化原則、分解性原則與模塊化原則。結(jié)構(gòu)化方法在軟件工程中應(yīng)用的核心問題與核心技術(shù)在于模型的構(gòu)建問題，其本質(zhì)目的是出于進(jìn)一步理解現(xiàn)實(shí)世界的需要，模型的構(gòu)建通常首先進(jìn)行系統(tǒng)需求分析，運(yùn)用結(jié)構(gòu)化方法，以結(jié)構(gòu)化分析方式來對(duì)系統(tǒng)與環(huán)境進(jìn)行分析，并構(gòu)建系統(tǒng)模型；以結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)系統(tǒng)活動(dòng)與功能模型進(jìn)行確定；以結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法來確定系統(tǒng)環(huán)境模型，并在其基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)行為與功能模型加以明確，合理描述系統(tǒng)的內(nèi)部行為。通常所需要采用構(gòu)建系統(tǒng)活動(dòng)與功能模型的開發(fā)工具包括數(shù)據(jù)字典、數(shù)據(jù)流圖、狀態(tài)圖與實(shí)體模型等[1]。

（1）數(shù)據(jù)字典工具即包括全部系統(tǒng)數(shù)據(jù)元素定義的數(shù)據(jù)集，在定義數(shù)據(jù)元素時(shí)必須保證其精準(zhǔn)性與真實(shí)性，通常而言，一個(gè)數(shù)據(jù)字典工具需要包括的內(nèi)容有：名稱、學(xué)名、使用方法、內(nèi)容簡(jiǎn)述、其他信息。（2）數(shù)據(jù)流圖是在運(yùn)用結(jié)構(gòu)化分析與結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法時(shí)的基礎(chǔ)與核心，以面向處理過程作為系統(tǒng)描述的主要思想，對(duì)信息與數(shù)據(jù)從錄入到輸出應(yīng)用圖形變換的全部過程加以描述，對(duì)系統(tǒng)的邊界進(jìn)行模擬，并展示系統(tǒng)內(nèi)外部信號(hào)接口，展示數(shù)據(jù)錄入、輸出與存儲(chǔ)的過程。（3）狀態(tài)圖是對(duì)對(duì)象變遷進(jìn)行實(shí)時(shí)描述的狀態(tài)，注重對(duì)于系統(tǒng)時(shí)間的依賴。狀態(tài)圖在某些方面與數(shù)據(jù)流圖較為相似，但實(shí)際上二者有著相當(dāng)大的差異，數(shù)據(jù)流圖更加注重對(duì)于數(shù)據(jù)流及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的描述，狀態(tài)圖則更加注重狀態(tài)的變化，例如，對(duì)操作的起始狀態(tài)與結(jié)束狀態(tài)的描述。通常狀態(tài)圖中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與輸入數(shù)據(jù)流相互對(duì)應(yīng)的條件，這個(gè)條件同時(shí)會(huì)與控制流相對(duì)應(yīng)。（4）實(shí)體模型其實(shí)是用以模擬系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)之間相互關(guān)系的一種模型，與當(dāng)前的系統(tǒng)及程序設(shè)計(jì)語言相互獨(dú)立。

2 軟件工程中的面向?qū)ο蠓椒?/h2>

2.1 程序設(shè)計(jì)語言

面向?qū)ο蠓椒ㄊ腔诿嫦驅(qū)ο罄砟顬楹诵倪M(jìn)而展開軟件工程設(shè)計(jì)與開發(fā)方法的整合，這種設(shè)計(jì)與開發(fā)方法的核心就是對(duì)象，對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象化構(gòu)造，并開發(fā)與之相應(yīng)的軟件工程。面向?qū)ο蠓椒ǖ谋驹词敲嫦驅(qū)ο蟪绦?，涉及了許多相關(guān)理念，受到這一語言的影響，隨后不斷涌現(xiàn)更加創(chuàng)新、更加實(shí)用的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言，面向?qū)ο蠓椒ǖ靡钥焖侔l(fā)展[2]。

2.2 基本理論

面向?qū)ο蠓椒ǖ幕纠碚撌腔诜诸悓W(xué)中所闡述的人類認(rèn)知世界的3種普遍方式而發(fā)展出來的，這3種普遍方式在于：（1）對(duì)對(duì)象特征與屬性加以區(qū)分的方式；（2）對(duì)對(duì)象的整體與局部加以區(qū)分的方式；（3）對(duì)對(duì)象和類加以區(qū)分或整合的方式。面向?qū)ο蠓椒ǖ幕驹碚腔谝陨?種認(rèn)知理念而構(gòu)建的，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用過程中，通常采用以上的3種理念對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分解、整合、分析與設(shè)計(jì)，符合理論來源于實(shí)踐，實(shí)踐反哺理論的探索方法。

2.3 核心技術(shù)

2.3.1 面向?qū)ο蠓治瞿Ｐ?/p>

面向?qū)ο蠓治龇椒?，更加關(guān)注現(xiàn)實(shí)模型的構(gòu)建問題，依據(jù)系統(tǒng)科學(xué)的相關(guān)理論，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行拆解與分層，一直以來，基于面向?qū)ο蠓治龇椒ǘa(chǎn)生的分層方法數(shù)量較多，且各有其獨(dú)特性，例如，彼得·科特與愛德華·尤頓的分層方法，是將面向?qū)ο蠓治瞿Ｐ瓦M(jìn)行拆解，將之劃分為主題、對(duì)象、結(jié)構(gòu)、屬性與服務(wù)5個(gè)層次，面向?qū)ο蠓治龇椒ǖ闹饕繕?biāo)是就這5個(gè)層次的內(nèi)容進(jìn)行模型的構(gòu)建。對(duì)這5個(gè)層次進(jìn)行闡述：（1）主題層面，是基于面向?qū)ο蠓治瞿Ｐ椭械牟煌闆r，向用戶提供交流渠道的一種機(jī)制，能夠提高人們理解系統(tǒng)模型的能力。（2）對(duì)象層面，將對(duì)象看作屬性的一個(gè)封裝集合，是對(duì)出于問題域中的客觀事物加以抽象描述的一種方法，對(duì)象是類的集合產(chǎn)生的，類是對(duì)對(duì)象的描述方式，都能夠通過屬性與服務(wù)加以闡述。（3）結(jié)構(gòu)層面，面向?qū)ο蠓椒ㄖ?，結(jié)構(gòu)整合與結(jié)構(gòu)分解是非常重要的類型，分別對(duì)“整體性與局部性”的關(guān)系及“一般性與特殊性”的關(guān)系進(jìn)行描述，就結(jié)構(gòu)整合而言，是基于人類認(rèn)知世界的普遍方法之一—對(duì)整體與局部的區(qū)分方法而發(fā)展出來的；就結(jié)構(gòu)分解而言，是基于人類認(rèn)知世界的普遍方法之一—對(duì)對(duì)象和類加以區(qū)分的方式而發(fā)展出來的。（4）屬性層面，是對(duì)對(duì)象和類中數(shù)據(jù)單元進(jìn)行描述的一層，其中的每一個(gè)對(duì)象都有獨(dú)立的屬性，這些屬性是用以描述狀態(tài)的數(shù)據(jù)。（5）服務(wù)層面，每一個(gè)服務(wù)都是得到一條指令之后執(zhí)行命令的一種操作機(jī)制，是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界抽象化模擬的一種方式。

2.3.2 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模型

面向?qū)ο蠓治瞿Ｐ团c面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模型之間無需考慮相互轉(zhuǎn)換的問題，面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模型依據(jù)現(xiàn)實(shí)情況下的設(shè)計(jì)需求，對(duì)面向?qū)ο蠓治瞿Ｐ退⒌?個(gè)層次進(jìn)行必要調(diào)整，能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互、任務(wù)與數(shù)據(jù)管理等層面的內(nèi)容抽象化，能夠保證面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模型的完整性。

2.3.3 面向?qū)ο蠓治瞿Ｐ团c面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模型的實(shí)現(xiàn)

運(yùn)用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言來構(gòu)建面向?qū)ο蠓治瞿Ｐ团c面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)模型，相對(duì)來說較為簡(jiǎn)單，這是由于面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)兩種模型之間的構(gòu)造相類，同樣能夠支持對(duì)象、類與繼承等相關(guān)概念，運(yùn)用面向?qū)ο蠓椒ㄐ枰裢庾⒁饨Y(jié)構(gòu)問題。面向?qū)ο蠓椒ǖ南嚓P(guān)概念能夠在語言結(jié)構(gòu)中加以呈現(xiàn)，更多的是表現(xiàn)方式而非表現(xiàn)能力的問題，而由于軟件工程的開發(fā)需要將程序語言進(jìn)行數(shù)據(jù)語言的轉(zhuǎn)換，因而使用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言會(huì)產(chǎn)生更好的效果[3]。

3 結(jié)構(gòu)化方法與面向?qū)ο蠓椒ǖ谋容^

綜上所述，將結(jié)構(gòu)化方法與面向?qū)ο蠓椒ㄟM(jìn)行比較（見表1）。

實(shí)例：以程序設(shè)計(jì)語言來對(duì)網(wǎng)上書城銷售業(yè)績(jī)加以表現(xiàn)（模擬代碼呈現(xiàn)）。

描述1：結(jié)構(gòu)化方法《狼圖騰》數(shù)量=5

《月亮與六便士》數(shù)量=6

《新教倫理與資本主義精神》數(shù)量=4

《藝術(shù)與現(xiàn)實(shí)的審美關(guān)系》數(shù)量=7

……

//銷售程序段

《狼圖騰》數(shù)量=《狼圖騰》數(shù)量-1//售出1本《狼圖騰》

《藝術(shù)與現(xiàn)實(shí)的審美關(guān)系》數(shù)量=《藝術(shù)與現(xiàn)實(shí)的審美關(guān)系》-2//售出2本《藝術(shù)與現(xiàn)實(shí)的審美關(guān)系》

……

//采購程序段

《月亮與六便士》數(shù)量=《月亮與六便士》數(shù)量+3//采購3本《月亮與六便士》

運(yùn)用Microsoft Excel統(tǒng)計(jì)處理數(shù)據(jù)、計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，結(jié)合SPSS 21.0軟件，采用單因素方差分析（One-way ANOVA）的Duncan多重比較法，分別對(duì)不同時(shí)間對(duì)照和增溫處理下美國薄荷的各項(xiàng)生理指標(biāo)進(jìn)行分析，比較不同時(shí)間各指標(biāo)的處理組與對(duì)照組之間差異顯著性。數(shù)據(jù)在進(jìn)行方差分析前，均進(jìn)行了方差齊性檢驗(yàn)。運(yùn)用Oringin 9.1軟件繪圖。

《新教倫理與資本主義精神》數(shù)量=《新教倫理與資本主義精神》數(shù)量+2//采購2本《新教倫理與資本主義精神》

……

基于以上設(shè)計(jì)語言可以看出：（1）對(duì)變量及初始值加以定義；（2）依據(jù)時(shí)間順序進(jìn)行相應(yīng)處理。

描述2：面向?qū)ο蠓椒?/p>

網(wǎng)上書城{

《狼圖騰》數(shù)量；

《新教倫理與資本主義精神》數(shù)量；

《藝術(shù)與現(xiàn)實(shí)的審美關(guān)系》數(shù)量；

售出（書名，數(shù)量）{

書名=書名-數(shù)量；

}

采購（書名，數(shù)量）{

書名=書名+數(shù)量；

}

}

面向?qū)ο蠓椒ǖ幕纠砟钤谟?，?duì)問題加以分解，模仿人類思維方式構(gòu)建問題模型，對(duì)結(jié)構(gòu)與行為進(jìn)行模擬，盡量保證軟件工程更加趨近于現(xiàn)實(shí)世界[4]。

表1 結(jié)構(gòu)化方法與面向?qū)ο蠓椒ㄖg的比較

4 結(jié)語

考慮到軟件工程的開發(fā)應(yīng)該在滿足用于需求的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)成本的最小化，綜合考量?jī)煞N方法，建議在實(shí)際的軟件開發(fā)工作中，針對(duì)用戶的實(shí)際需求來選用不同的設(shè)計(jì)方式，以充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)化方法與面向?qū)ο蠓椒ǖ牟煌瑑?yōu)勢(shì)，或可將二者加以有機(jī)結(jié)合，互相彌補(bǔ)兩種方法的短板，以實(shí)現(xiàn)軟件開發(fā)的優(yōu)化。

[1]周民，王秀麗.結(jié)構(gòu)化方法與面向?qū)ο蠓椒ńY(jié)合方案的探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012（20）：42-43，45.

[2]汪寒昊，謝加勝，邢躍.軟件開發(fā)方法—結(jié)構(gòu)化方法與面向?qū)ο蠓椒ū容^[J].科技信息，2011（13）：77-78.

[3]藺茹.軟件工程中面向?qū)ο蠓椒ǖ膬?yōu)勢(shì)分析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（24）：54-55.

[4]曹昊，許玲，謝贊福，等.結(jié)構(gòu)化較面向?qū)ο蠓椒▋?yōu)勢(shì)應(yīng)用域的研究[J].微計(jì)算機(jī)信息，2010（21）：194-196.

Research on the comparison of structured method and object-oriented method in software engineering

Zhang Wei
(Guizhou Light Industry Technical College, Guiyang 550025, China)

This paper mainly describes structured method and object-oriented method in software engineering, the two are compared, in contrast, the structured method is poor in scalability and structured method of reuse, but high efficiency; object oriented method is better in scalability and reusability, but low operation efficiency.

software engineering; structured method; object-oriented method

張瑋（1981— ），女，貴州銅仁人，講師，學(xué)士；研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)。