软件设计基础理论电子书

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前言

第1章 软件设计基础原则

1.1 什么是软件设计

1.1.1 设计是一种“规划”

1.1.2 软件的材料载体与广义的软件设计内涵

1.1.3 狭义的软件设计内涵

1.2 为什么要进行软件设计

1.3 复杂度控制的关键之一：设计分层

1.3.1 分层抽象方法

1.3.2 软件设计的分层

1.3.3 设计层次验证

1.3.4 软件设计分层要点

1.3.5 产品设计与工程设计

1.4 复杂度控制的关键之二：关注点分离

1.4.1 分离设计主题

1.4.2 多视点方法

1.5 软件设计的目标与衡量标准

1.5.1 根本标准：功能、质量、审美

1.5.2 设计目标和衡量标准应用示例

1.5.3 功能是设计方案的必备特征

1.5.4 质量是工程设计的重点

1.5.5 审美是超越合格达到优秀的路径

1.5.6 软件设计的结果是一种折中与妥协

1.6 外部表现与内部结构

1.6.1 软件设计的重点是坚固、优雅的内部结构

1.6.2 外部表现和内部结构的区分示例

1.6.3 抽象、分解与层次结构

1.6.4 常见的设计对象及其外部表现和内部结构

1.6.5 设计整个系统时区分外部表现和内部结构

1.6.6 设计模块时区分外部表现和内部结构

1.6.7 设计类时区分外部表现和内部结构

1.6.8 设计数据结构时区分外部表现和内部结构

1.6.9 设计代码时区分外部表现和内部结构

1.7 逻辑设计与物理设计

1.7.1 载体介质及其匹配

1.7.2 区分逻辑设计与物理设计

1.7.3 设计数据类型时逻辑设计与物理设计的失配

1.7.4 设计数据结构时逻辑设计与物理设计的失配

1.7.5 设计面向对象机制时逻辑设计与物理设计的失配

1.7.6 设计模块时逻辑设计与物理设计的失配

1.7.7 设计质量时逻辑设计与物理设计的失配

1.8 软件设计是持续决策的过程

1.8.1 设计结果与设计过程

1.8.2 决策的要素

1.8.3 设计是一个跳跃性过程，验证设计是一个推理过程

1.8.4 选择一个可行答案，没有唯一正确答案

1.8.5 设计决策有顺序影响，而且影响不可逆

1.8.6 设计约束：是友非敌

1.9 工程与艺术

1.9.1 工程设计与艺术设计

1.9.2 理性主义与经验主义

1.9.3 设计兼具科学性与艺术性

1.10 总结

第2章 程序设计

2.1 如何保证程序正确性

2.1.1 像设计硬件一样设计软件吗

2.1.2 测试不能保证正确性

2.1.3 用程序设计方法实现正确性

2.2 结构化编程与功能正确性

2.2.1 使用简单结构——三种控制结构

2.2.2 使用块结构组织复杂代码

2.2.3 兼顾正确性与复杂度控制：函数/方法

2.3 数据抽象、类型与数据操作正确性

2.3.1 类型

2.3.2 结构化类型：强正确性保证

2.3.3 非结构化类型：弱正确性保证

2.3.4 复杂抽象数据类型（数据结构）及其质量

2.4 程序契约与正确性

2.4.1 前置条件与后置条件

2.4.2 不变量

2.4.3 程序契约的局限性

2.5 面向对象编程与可复用性

2.5.1 可复用性需要的出现

2.5.2 面向对象编程与可复用性

2.5.3 类和对象

2.5.4 封装

2.5.5 继承

2.5.6 多态

2.6 软件构造与更多代码质量

2.6.1 什么是软件构造

2.6.2 软件构造技术与代码质量

2.6.3 软件构造技术示例

2.7 总结

第3章 复杂软件设计

3.1 控制更高的复杂度需要模块

3.1.1 模块

3.1.2 模块分解质量与模块化、信息隐藏

3.2 模块化

3.2.1 模块分割的质量考虑

3.2.2 理想中的模块分割——完全独立

3.2.3 现实中的模块分割——低耦合、高内聚

3.2.4 代码组织及联系方式分析

3.3 （结构化）函数/方法之间的耦合

3.3.1 内容耦合

3.3.2 公共耦合

3.3.3 控制耦合

3.3.4 印记耦合

3.3.5 数据耦合

3.3.6 隐式的耦合

3.3.7 函数/方法之间的耦合小结

3.4 （结构化）函数/方法的内聚

3.4.1 偶然内聚

3.4.2 逻辑内聚

3.4.3 时间内聚

3.4.4 过程内聚

3.4.5 通信内聚

3.4.6 顺序内聚

3.4.7 功能内聚

3.4.8 函数/方法的内聚小结

3.5 （面向对象）类/对象之间的耦合

3.5.1 类/对象之间的耦合类型

3.5.2 方法之间的耦合

3.5.3 成员变量产生的耦合

3.5.4 隐藏组件耦合

3.5.5 分散组件耦合

3.5.6 明确组件耦合

3.5.7 修改型继承耦合

3.5.8 改进型继承耦合

3.5.9 扩展型继承耦合

3.5.10 继承的降耦合作用

3.5.11 继承的弱点：灵活性

3.5.12 类/对象之间的耦合小结

3.6 （面向对象）类/对象的内聚

3.7 复杂模块的耦合与内聚

3.7.1 复杂模块之间的耦合

3.7.2 复杂模块的内聚

3.8 按功能设计与按决策设计

3.8.1 KWIC

3.8.2 按功能进行设计

3.8.3 按决策进行设计

3.8.4 方案比较

3.8.5 比较结果分析

3.9 信息隐藏

3.9.1 基本思路

3.9.2 隐藏设计决策

3.9.3 封装变化

3.10 （结构化）函数/方法的信息隐藏分析

3.11 （面向对象）类/对象的信息隐藏分析

3.11.1 耦合、内聚与信息隐藏

3.11.2 单一职责原则

3.11.3 接口分离原则

3.11.4 依赖倒置原则

3.11.5 开闭原则

3.12 复杂模块的信息隐藏分析

3.12.1 重新审视耦合与内聚

3.12.2 决策的层次结构

3.12.3 模块的层次结构

3.12.4 模块说明

3.13 总结

3.13.1 模块化方法总结

3.13.2 信息隐藏方法总结

3.13.3 设计原则

第4章 软件设计方法学

4.1 概述

4.1.1 什么是软件方法学

4.1.2 软件方法学流派

4.1.3 软件设计方法学

4.1.4 使用软件设计方法学的好处

4.2 逐步精化程序设计

4.2.1 基本思想

4.2.2 示例一

4.2.3 示例二

4.2.4 示例三

4.2.5 作用和效果

4.3 结构化软件设计

4.3.1 基本思想

4.3.2 示例一

4.3.3 示例二

4.3.4 作用和效果

4.4 数据为中心的软件设计

4.4.1 基本思想

4.4.2 示例一

4.4.3 示例二

4.4.4 作用和效果

4.5 面向对象软件设计

4.5.1 基本思想

4.5.2 示例一

4.5.3 示例二

4.5.4 作用和效果

4.6 总结

第5章 大规模软件系统设计

5.1 大规模软件系统设计的关注点

5.1.1 质量

5.1.2 项目环境与约束

5.2 高层次软件设计——软件体系结构

5.2.1 详细设计的不足

5.2.2 高层次软件设计的出现

5.2.3 高层设计与中层设计

5.2.4 高层结构的关键：连接件

5.3 软件体系结构设计元素

5.3.1 部件

5.3.2 连接件

5.3.3 配置

5.3.4 高层抽象的作用

5.4 软件体系结构设计的“4+1”视图

5.4.1 “4+1”视图概述

5.4.2 场景视图

5.4.3 逻辑视图

5.4.4 开发视图

5.4.5 进程视图

5.4.6 物理视图

5.5 软件体系结构设计与质量

5.5.1 可靠性与体系结构设计

5.5.2 可用性与体系结构设计

5.5.3 安全性与体系结构设计

5.5.4 性能与体系结构设计

5.5.5 可修改性与体系结构设计

5.5.6 可测试性与体系结构设计

5.6 总结

附录

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