软件工程第六章

详细设计的目标

详细设计的根本目标是：

详细设计的基本任务

 为每个模块进行详细的算法设计；
 为模块内的数据结构进行设计；
 对数据库进行物理设计；
 其他设计：
确定程序模块间的详细接口，根据软件
系统的类型，还可能要进行代码设计、输入
输出格式设计、人机界面设计等设计；
 编写详细设计说明书；
 对详细设计进行评审。

第 6 章

详细设计（模块设计）

第 6 章详细设计（模块设计）

 6.1 结构化程序设计（S P）
 6.2 人机界面设计
 6.3 过程设计工具
 6.4 面向数据结构的设计方法
 6.5 程序复杂程度的定量度量

6.1 结构化程序设计
一 . 结构化程序设计 (S P)
的主要思想

需求分析阶段总体设计阶段详细设计阶段
S A 方法 S D 方法 S P 方法

 主要思想设计方法：自顶向下、逐步求精
 结构化程序设计：指导人们用良好的思想方法
开发出易理解、易验证的程序。

一 . 结构化程序设计 (S P)
的主要思想

二 . 结构化程序设计 (S P)
的三种基本控制结构

 1966 年， C . B o hm 和 G . J a c o p ini 证明：只
用三种基本控制结构就能实现任何单入口单出口的
程序。
 结构化程序设计的三种基本控制结构 exp F
A T F
exp T
A B A
B

顺序结构分支结构循环结构

图 6.2 其他常用的控制结构


开始

 P141 习题 4 p

 右侧程序流程图是 g
一个非结构化的程
序
q

停止


开始开始

p p

g g

q q

停止停止

当型循环？直到型循
环？

三 . 结构化程序设计 (S P)
的设计准则

 一个程序模块内的基本结构（即顺序、选
择和循环）应尽量少；
 将一个基本结构组成一个容易识别的程序
块；
 程序块的入 / 出口都只有一个

四 . 如何把非结构化的程序
转化成结构化的程序
1. 重复编码法：
1 1

2 4 2 4

goto 语句
3 3 4

非结构化程序结构化程序


2. 布尔标识法：
WHILE p DO p F
BEGIN 　 T
　 … F q T
IF q THEN GOTO L1;
A; A
B
B
　 END; L1
L1: … 非结构化程序

b:=True
bool := true;
WHILE (p and bool) DO
BEGIN 　 p&b F

　 … T
IF q THEN bool := false F q T
ELSE BEGIN
A; A b:=False

B
END B
END;
L1
… 结构

b:=True

p F p&b F

T T
F q T F q T

A b:=False
A

B B
L1
L1

五、结构化程序设计

 经典的结构程序设计：只允许使用顺序
、 IF-THEN-ELSE 型分支和 DO-WHILE 型
循环这 3 种基本控制结构。
 扩展的结构程序设计：还允许使用 DO-
CASE 型多分支结构和 DO-UNTIL 型循环结
构；
 修正的结构程序设计：再加上允许在循
环体中使用 LEAVE( 或 BREAK) 结构。


六 . 结构化程序设计 (S P) 的优点

 自顶向下、逐步求精：采用先整体后局部、先抽象
后具体的方法开发出来的软件具有良好的结构，且
开发出的程序易于理解；
 单入口单出口：良好的结构特征，降低复杂度，增
强可读性，可维护性，可验证性等，从而提高软件
开发工程的成功率和生产率；
 有利于程序正确性的证明。

6.2 人机界面设计

人机界面概述

 人机界面（ Huma n- C o mp ute r
Inte rfa c e ，简称 HC I ）又称人 - 机
接口或用户界面，它是用户与计算机
系统交换信息的媒介，更是用户使用
计算机系统的综合操作环境。
 设计用户界面不仅需要计算机科学的
理论和知识，而且需要认知心理学以
及人 - 机工程学、语言学等学科的知
识。

最有影响的事件和成果

 1963 年发明鼠标器的美国斯坦福研究所的
D.Engelbart ，他预言鼠标器比其他输入设备
都好，并在超文本系统、导航工具方面做了
杰出的成果 (Augmented Human Intellect
project ) ，而获 1997 年 ACM 图灵奖。 10 年
后鼠标器经不断改进，成为影响当代计算机
使用的最重要成果。


 70 年代 Xerox 研究中心
的 Alan Kay 提出了
Smalltalk 面向对象程
序设计等思想，并发明
了重叠式多窗口系统。

 1989 年 Tim Berners-
Lee 在日内瓦的 CERN 用
HTML 及 HTTP 开发了 WWW
网，随后出现了各种浏
览器（网络用户界面）
，使互联网飞速发展起
来。

 90 年代美国麻省理工学
院 N.Negroponte 领导
的媒体实验室在新一代
多通道用户界面方面
（包括语音、手势、智
能体等），做了大量开
创性的工作。

 90 年代美国 Xerox 公司
PARC 的首席科学家
Mark Weiser 首先提出
“无所不在计算
（ Ubiquitous


人机界面概述

人机界面的风格 — — 四代。
第一代界面 — — 命令和询问方式。
通信完全以正文形式并通过用户命令和用户对
系统询问的响应来完成。例如：
D > run p ro g 1. e xe /d e b ug =' o n' /o ut=p l /in=t1
/a llo c =1000k
RUN A L L O C A TIO N TO B E Q UE UE D ? > > ye s
A UTO MA TIC C HE C K PO INTING INTE RVA L ?
>>5


人机界面概述
 第二代界面 — — 简单的菜单式，例如：
c ho o s e p ro g ra m o p tio n tha t is d e s ire d :
1=inp ut d a ta ma nua lly
2=inp ut d a ta fro m e xis ting d a ta file
3=p e rfo rm s imp lifie d a na lys is
4=p e rfo rm d e ta ile d a na lys is
5=p ro d uc e ta b ula r o utp ut
6=p ro d uc e g ra p hic a l o utp ut
7=o the r o p tio ns c la s s e s
s e le c t o p tio n? _
这种方式与命令行方式相比不易出错，但使用起
来仍然乏味。


人机界面概述

第三代界面 — — 面向窗口的点选界面
（ p o int a nd p ic k inte rfa c e ）
亦称为 WIMP 界面，
即：窗口（ wind o ws ）、四位一体，
图标（ ic o ns ）、形成桌面
（ d e s kto p ）
菜单（ me nus ）、
指示器（ p o inting d e vic e ）

人机界面技术的进展

1. 自然、高效的多通道交互
2. 移动手持设备的人机交互
3. 智能用户界面


一 . 设计问题
设计人机界面，必须考虑四个方面：
系统的响应时间；
用户帮助设施；
出错信息处理；
命令方式。
1 ）系统响应时间指当用户执行了某个控制动作后
（如，点击鼠标器等），系统做出反应的时间
（指输出信息或执行对应的动作）。
系统响应时间过长、不同命令在响应时间上的
差别过于悬殊，用户将难以接受。


一 . 设计问题
2 ）用户都希望得到联机帮助。
联机帮助设施有两类：集成式和附加式。
① 集成式帮助一般都与软件设计同时考虑，上下文
敏感，整个帮助过程快捷而友好；
② 附加式帮助一般是在软件完成后附上一个受限的
联机用户手册。
此外，还要考虑诸如帮助范围（仅考虑部分还是
全部功能）、用户求助的途径、帮助信息的显示
、用户如何返回正常交互工作及帮助信息本身如
何组织等一系列问题。


一 . 设计问题

3 ）出错信息处理
出错信息应选用用户明了、含义准确的
术语描述，同时还应尽可能提供一些有关
错误恢复的建议。此外，显示出错信息时
，若辅以听觉（如铃声）、视觉（专用颜
色）刺激，则效果更佳。


一 . 设计问题
4 ）命令交互
键盘命令曾经一度是用户与软件系统之
间最通用的交互方式，随着面向窗口的界
面的出现，键盘命令虽不再是唯一的交互
形式，但许多有经验的熟练的软件人员仍
喜爱这一方式，更多的情形是菜单与键盘
命令并存，供用户自由选用。


二 . 设计过程
用户界面设计是一个迭代
初步设计过程，直至与用户模型和
系统假想一致为止。
创建界面创建新界面
原型 1 原型

用户评审界面修改设计

设计人员分析
用户评审意见界面设计
完毕
图 12-3-1 界面设计演进过程

6.3 过程设计工具

一 . 过程设计工具分类

详细设计编码实现

•程序流程图基于某种程序设
•盒图（ N － S 图）计语言的源程序
图形代码
•问题分析图（ PAD 图）
•判定树
要求：无二义性描
表格 •判定表述
语言 •过程设计语言 PDL 或伪码（ Psudo-
code ）

6.3 过程设计工
具
二 . 程序流程图

 历史最悠久 , 使用最广泛 ; 但使用最混乱 .
 程序流程图中使用的符号

 程序流程图也称为程序框图，它使用五种基本控制结
构：

6.3 过程设计工
具
二 . 程序流程图
 优点：
• 简单易用、容易修改；
• 对控制流程直观、易于理解、易于复审，便于初
学者掌握。
 缺点：
• 诱使程序员过早考虑控制流程，而不考虑程序的
全局结构；不是逐步求精的过程。
• 采用箭头表示控制流，随意转移控制 , 导致破坏
结构程序设计的精神；
• 不易表示数据结构，数据的处理与变换不清楚；

6.3 过程设计工
具
三 . 盒图（ N - S 图）
 不允许违背结构化程序设计精神
 没有箭头，因此不允许随意转移控制。
 由美国 I.Nassi 和 B.Shneiderman,1973 年提出。

 功能域（即一个结构的作用域）明确
 不可能任意转移控制

 易于确定局部和全局数据的作用域

 易于表现嵌套关系和模块的层次结构

坚持使用盒图作为详细设计的工具，可以使程
序员逐步养成用结构化的方式思考问题和解决问题
的习惯。

6.3 过程设计工
具
三 . 盒图（ N - S 图）
 N － S 图的基本符号
循环条件
任务 F 条 T F 条件 T
1 2
任务 else件 then then do-while
部分部分部分部分
任务 3
if-then-else 结构 if-then 结构 do-while 结构
顺序结构
case 条件
do-until
值1 值2 值n 部分
子程序
case1 case2 casen 循环条件
P
调用子程序部分部分部分 do-until 结构
case 结构

6.3 过程设计工
具
三 . 盒图（ N - S 图）
例
a
b
k:
T x1 F
x2
f
x4 1 2 3
T F
i g k
Do-While x3
d e
Do-Until x5 h c

Do-Until x6
j

6.3 过程设计工
具
四 . 问题分析图（ Problem
Analysis Diagram 图）

 PAD 图
 日立公司， 1973 年发明
 采用二维树形结构来表示程序的控制流。
 它即克服了传统的流程图不能清晰表现程序
结构的缺点，又不像 N- S 图那样受到把全
部程序约束在一个方框内的限制，这就是其
优势所在。

6.3 过程设计工
具
P1 P1 def
C P1
P2 P2 L1
L2 P2 P11
顺序结构选择结构 X=
( if C the n P 1 e ls e P 2)
Ln Pn
WHILE C P
Case 分支
While 型循环结构与分层结构
( 用 def 细化处理框 )
UNTIL C P 连接
( 语句标号 )
Until 型循环结构

6.3 过程设计工
四. 问题分析图
具
（ Problem Analysis
Diagram 图）
开始始 f
a Until x5 i
b
Until x6 x4

x1 g
j k
结束束 h

While x3 c
1
k def
x2 2 d
3 e

6.3 过程设计工
具
 主要优点：
 （ 1 ）由该图设计出的程序必为结构化的

 （ 2 ）结构非常清晰，竖线的条数即程序的层次

数
 （ 3 ）所表现的程序逻辑易读、易懂、易记

 （ 4 ）可利用软件工具自动转换为高级语言源程

序
 （ 5 ）既可表示程序逻辑，也可描绘数据结构

 （ 6 ）支持自顶向下、逐步求精（利用 def ）

 面向高级语言： FORTRAN ， PASCAL 等都有相应

6.3 过程设计工
具
五. 判定表

 判定表复杂的条件组合应做的动作
：

条件条件组合项
（所有条件）（条件组合的矩阵）

操作操作执行项
（所有可能的动作）（与每种条件组合相应的动作）

6.3 过程设计工
具
五. 判定表

 建立判定表的步骤

6.3 过程设计工
具
五. 判定表

 判定表的分析过程

6.3 过程设计工
具
五. 判定表

 步骤 1 ：求出各种判定条件可能的取
值；

6.3 过程设计工
具
五. 判定表

 步骤 2 ：根据条件取值数，计算条件
组合数

6.3 过程设计工
具
五. 判定表

 步骤 3 ：在判定表中列出所有条件组
合，求出各组合的操作判定值

6.3 过程设计工
具
五. 判定表

6.3 过程设计工
具
五. 判定表

 下面以行李托运费的算法为例说明判定表的
组织方法。假设某航空公司规定，乘客可以
免费托运重量不超过 30kg 的行李。当行李
重量超过 30kg 时，对头等舱的国内乘客超
重部分每公斤收费 4 元，对其他舱的国内乘
客超重部分每公斤收费 6 元，对外国乘客超
重部分每公斤收费比国内乘客多一倍，对残
疾乘客超重部分每公斤收费比正常乘客少一
半。

Rules
Rule 五 .1 判定 4 5
2 3 表 6 7 8 9
Condition rows

国内乘客 T T T T F F F F
头等舱 T F T F T F T F
残疾乘客 F F T T F F T T
行李重量 W ≤30 T F F F F F F F F
免费 ×
(W-30) ×2 ×
Action rows

(W-30) ×3 ×
(W-30) ×4 × ×
(W-30) ×6 × ×
(W-30) ×8 ×
(W-30) ×12 ×
用判定表表示计算行李费的算法

判定表

 适合描述：包含复杂的条件组合，并要根据
这些条件选择动作执行的模块；
 缺点：
 不能表示：循环、顺序和选择。
 当条件为多值条件时（如机票分为头等舱、二
等舱、经济舱等多种级别），判定表的简洁程
度也下降。
 其含义不能一眼看出，初用者需要一个简短的
学习过程

六. 判定树 6.3 过程设计工
具
判定树：判定表的变种；形式简单，但简洁性不如判
定表残疾乘 (W-30) × 2
头等舱客
国内正常乘 (W-30) × 4
乘客客
残疾乘 (W-30) × 3
其他舱客
行李重正常乘 (W-30) × 6
量 W> 客
残疾乘 (W-30) × 4
行 30
头等舱客
李
外国正常乘 (W-30) × 8
费
乘客客
算残疾乘 (W-30) × 6
法其他舱客
行李重量正常乘 (W-30) × 12
免费客
W ≤ 30

判定树

 形式简单：不用任何说明，一眼可看出
含义；易学易用。
 缺点：
 简洁性较差：同一个数据元素的值往

往要要重复写多遍。
 分支的次序：对判定树的简洁程度有较

大影响

6.3 过程设计工
具
七 . 过程设计语言 PDL （伪码
）
 伪码：一种以正文形式表示数据和处理过程的设
计工具，是一种混合语言。
伪码＝严格的关键字外部语法＋自然语言的词汇
C 、 PAS C AL ，借用英语 / 汉语
某种结构化的程序设，某种自然语
计语言的语法控制框言
架。
灵活表示实际
用于定义控制结操作和条件
构和数据结构

(1) 、数据说明 :
其功能是定义数据的类型和作用域
格式 : TYPE < 变量名 > AS < 限定词 1> < 限定词 2>
说明 : 1. 变量名 : 是一个模块内部使用的变量或模块间共用
的全局变量名。
2. 限定词 1 : 标明数据类型
3. 限定词 2 : 标明该变量的作用域

TYPE number AS STRING LENGTH (12)

(2) 、程序块 : 的过程成分是由块结构构成的，而块将作为
PDL
一个单个的实体来执行。

BEGIN < 块名 >
< 一组伪代码语句 >
END

把 :
(3) 、子程序结构 PDL 中的过程称为子程序。

PROCEDURE < 子程序名 > < 一组属性 >
INTERFACE < 参数表 >
< 程序块或一组伪代码语句 >
END

(4) 、基本控制结构 :

READ/WRITE TO < 设备 > <I/O 表 >
--- 输入 / 输出结构

IF < 条件 >
THEN < 程序块 / 伪代码语句组 > ；
ELSE < 程序块 / 伪代码语句组 > ；
ENDIF

--- 选择型结构

DO LOOP < 条件描述 >
DO WHILE < 条件描述 >
< 程序块 / 伪代码语句组 > ；
< 程序块 / 伪代码语句组 > ；
EXIT WHEN
ENDDO
ENDLOOP

REPEAT UNTIL < 条件描述 > DO FOR < 下标 = 下标表，表达式 >
< 程序块 / 伪代码语句组 > ； < 程序块 / 伪代码语句组 > ；
ENDREP ENDFOR

--- 重复型结构 --- 重复型结构

CASE OF <case 变量名 > ；
WHEN < case 条件 1> SELECT < 程序块 / 伪代码语句组 > ；
WHEN < case 条件 2> SELECT < 程序块 / 伪代码语句组 > ；
---- 多路选择结构
… …
DEFAULT: < 缺省或错误 case: < 程序块 / 伪代码语句组 > ；

ENDCASE

6.3 过程设计工
具
）
 PDL 的特性

6.3 过程设计工
具
）
 示例：拼写检查程序

6.3 过程设计工
具
）
 使用 PDL 语言逐步求精

6.3 过程设计工
具
）
 PDL 的优点

6.3 过程设计工
具
八. 总结

 要求掌握：
 程序流程图
 N － S 图

 PA D 图
相互转换
 PD L 语言（伪码）

 判定树

 判定表

6.4 面向数据结构设计方
法
面向数据结构的设计方法

 原理：重复出现的数据通常由循环控制结构处理
；选择数据通常由分支控制结构。
 缺点：没有足够重视和体现模块独立原理
 适用范围：详细设计阶段
 面向数据结构的设计方法：
 Jackson 方法：英国人 M.Jackson 在 1973 年

提出
 Warnier 方法：法国人 J.D.Warnier 在 1973

年提出

法
面向数据结构的设计方法

映射程序过程表示
数据结构程序结构
(Jackson 伪代码
(Jackson 图 ) (Jackson 图 )
)
程序分析程序设

法
一 . Jac ks o n 图

 Jackson 图描述数据结构
A A A

B C D B° C° D° B*
顺序结构选择结构重复结构

A 由 B 、 C 、 D 3 个元素顺序根据条件， A 由 B 出现 N 次 (N≥0) 组成
组成 A 是 B 或 C 或 D 中的某一个
每个元素只出现一次，出现的
次序依次为 B 、 C 、 D
 小圈表示选择结构，星号表示重复结构。

法
一 . Jac ks o n 图

Jackson 图有下述优点：
1. 便于表示层次结构，而且是对结构进
行自顶向下分解的有力工具；
2. 形象直观可读性好；
3. 既能表示数据结构也能表示程序结构
( 因为结构程序设计也只使用上述 3 种基
本控制结构 ) 。

法
二 . 改进的 Jac ks o n 图

 改进：
 选择条件或循环结束条件直接在图上表示
出来，增强图的表达能力，容易直接把图
翻译成程序
 框间连线为直线而不是斜线，从而容易在

行式打印机上输出。

6.4 面向数据结构设计方法

二 . 改进的 Jac ks o n 图

A A A A

S(i) S(i) I(i)
B C D B° C° D° B° —° B*

顺序选择可选重复

在构成顺序结构的元素中不能有重复出现或选择出现的元素
　
即：第一个图中的ＢＣＤ不能是在右上角有小圆圈或星

法

 J a c ks o n 图、层次图和层次方框图的区别：

图名方框连线用途阶段
设计模块内部详细
Jackson 图数据或程序组成
处理过程设计
描绘软件总体总体
层次图模块调用
结构设计
分析用户需要需求
层次方框图数据抽象
的数据结构分析


三 . Jackson 方法

三 . Jac ks o n 方法
1 . 五个基本步骤


总之，描绘程序结构的 J a c ks o n 图应该综合输入数
据结构和输出数据结构的层次关系而导出来。

步骤 4 ：列出所有操作和条件 ( 包括分支条件和循环结
束条件 ) ，并分配到程序结构图的适当位置。

步骤 5 ：用伪码表示程序。
伪码和 J a c ks o n 图是完全对应的。

3 种基本结构对应的伪码

A A seq
B
C
B C D D
A end
顺序

1. 五个基本步骤

A A select cond1
B
S(i) A or cond2
C
B° C° D° A or cond3
D
选择 A end

1. 五个基本步骤

A iter until cond
A B
A end
I(i)
B*
A iter while cond
重复 B
A end

2. 实例分析


2. 实例分析
输入、输出的数据结构及对应关系分别为：
输出表
正文文件
格
I
字符串空格总
*
表格体
数
I I
字符 *
串信息 *

S

空格 °
非空格 °
字符串空格数
输入数据结构输出数据结构

法
2. 实例分析统计空格

输出表格
程序体印总数
表格体空格总数 I
I 处理字符串 *
串信息 *

字符串空格数印字符串分析字符串印空格数
I
分析字符 *
3 导出程序 S
J a c kS o n 结构图处理非空格
处理空格 °
°

法
三 . Jac ks o n 方法统计空
2. 实例分析格

3 导出程序程序体印总数
J a c kS o n 结构图 I
处理字符串
正文文件 *

I
印字符印空格
字符串 * 分析字符串
串数
I I
字符 *
分析字符 *
S
S
空格 °
非空格 °
处理非空格
处理空格 °
°

2. 实例分析
1. 列出所有操作和条件，并且把它们分配到程
序结构图的适当位置。
（ 1
）停止（ 2 ）打开文件
（ 3
）关闭文件（ 4 ）印出字符串
（ 5
）印出空格数目（ 6 ）印出空格总数
（ 7
） sum:=sum ＋ 1 // sum 是保存空格个数的变量
（ 8
） totalsum:=totalsum ＋ sum// totalsum 保存空格总
数
（ 9 ）读入字符串
（ 10 ） sum:=0
（ 11 ） totalsum:=0
（ 12 ） pointer:=1 // 指示当前分析的字符在字符串中
的位置
（ 13 ） pointer:=pointer ＋ 1
I(1) 文件结束、 I(2) 字符串结束

2. 实例分析
 经过简单分
析不难把这
些操作和条
件分配到程
序结构图的
适当位置。

5 、写出伪码。
统计空格 seq
打开文件
读入字符串
totalsum∶=0
程序体 iter until 文件结束
处理字符串 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 iter until 字符串结束
分析字符 select 字符是空格

处理空格 seq
sum∶=sum+1
pointer∶=pointer+1
处理空格 end
分析字符 or 字符不是空格
处理非空格 seq
pointer∶=pointer+1
处理非空格 end
分析字符 end
分析字符串 end
印空格数 seq
印出空格数目
印空格数 end

totalsum∶=totalsum+sum
读入字符串
处理字符串 end
程序体 end
印总数 seq
印出空格总数
印总数 end
关闭文件
停止
统计空格 end

3. Jac ks o n 方法小结

6.5 程序复杂度定量度
量
程序复杂度

 程序复杂度主要指模块内程序的复杂性。它直
接关联到软件开发费用的多少，开发周期的长
短和软件内部潜伏错误的多少。
 减少程序复杂度，可提高软件的简单性和可理
解性，并使软件开发费用减少，开发周期缩短
，软件内部潜藏错误减少。

量
程序复杂度
 定量度量程序复杂程度的用处：
 程序的复杂程度乘以适当常数估算出软件
中错误的数量以及所需的开发工作量，可
用于比较两个不同的设计或两个不同算法
的优劣；
 可以作为模块规模的精确限度。

为了度量程序复杂性，要求复杂性
度量应满足以下假设：

● 它可以用来计算任何一个程序的复杂
性；
● 对于不合理的程序，例如对于长度
动态增长的程序，或者对于原则上无
法排错的程序，不应当使用它进行复
杂性计算；

量
一. McCabe 方法

量
一. McCabe 方法

什么是程序图？

量
一. McCabe 方法

程序图的基本元素

6.5 程序复杂度定量度量

程序流程图与对应的流图


一 . Mc C ab e 方法

 流图中的结点可能具有以下的含义：
 过程块：一组连续执行的无分支的语句。在过程块
中，如果块中的某个语句被执行，那么块中的所
有其它语句也将会被执行。
例如：结点 2 和 3 、 4 和 5 。反例： 3 和 4 不
是过程块；
 汇聚点：程序中控制流的结合点（如果程序流程图
中这个结合点没有对应的处理框应该在流图中补上）。
例如：结点 9 和 10
 判定点（谓词结点）：程序中控制流的分叉点。

图由 PDL 翻译成的流图

量

 环形复杂度 V(G): 强连通图 G 中线性无
关的有向环的个数。三种计算方法：
 V(G) = 图中平面区域的个数
 V(G) = P （判定结点的个数） + 1
 V(G) = E( 边数 )–N( 结点数 )+2


环形复杂性的计算方法



1

2

3 5

4 6

程序流程图



例： 1,2 结点数：
1 N＝ 5
边数：
2 5 E＝ 6

3 3,4
5
判定结点数：
4 6 6 P＝ 2

程序 7 区域数： 3
流程图流图环型复杂度：


二 . Mc C ab e 方法

将复合条件分解成若干简单
条件。 a
复合条件：在条件中包含了
一个或多个布尔运算符 ( 逻 False
True
辑
OR ， AND ， NAND ， NO
R) 。 a or b b True
If
False X
Then X
Else Y
Y
End If


二. McCabe 方法

McCabe 的缺点是：
 对于不同种类的控制流的复杂性不能区分
 简单 IF 语句与循环语句的复杂性同等看待
 模块间接口当成一个简单分支一样处理

量

 环形复杂度的用途：
 环形复杂度是对测试难度的一种定量

度量
 对软件最终的可靠性给出一种预测

 模块规模以 V(G)≤10 为宜


二. Halstead 方法

 Halstead 方法是另一个著名的
方法，它根据程序中运算符和操
作数的总数来度量程序的复杂程
度。
令 : N1 为程序中运算符出现的总
次数， N2 为操作数出现的总次数
，程序实际长度 N 定义为：
N = N1 + N2



 详细设计完成之后，可以知道程序中
使用的不同运算符 ( 包括关键字 ) 的
个数 n1 ，以及不同操作数 ( 变量和常
数 ) 的个数 n2 。 Halstead 给出预测
程序长度 H 的公式如下：
H = n1 log 2 n1 + n2 log 2 n2
 这里， H 是程序长度的预测值，并
不等于程序中语句个数。



 Halstead 的重要结论：

 程序的实际 Halstead 长度 N 可以由运算符、操作
数 n 算出。即使程序还未编制完成，也能预先算出
程序的实际 Halstead 长度 H ，虽然它没有明确
指出程序中到底有多少个语句。

 经过多次验证，预测的 Halstead 长度与实际的
Halstead 长度是非常接近的。



程序的潜在错误
 Halstead 度量还可以用来预测程序中可能
存在的错误 E 。预测公式为
E = ( N 1+ N 2) ∗ log 2 ( n 1+ n 2) / 3000
 例如，一个程序对 150 个运算符共使用了
1200 次，对 75 个数据库项共访问 1300 次
，那么预测该程序的错误数：
E = (1200+1300) ∗ log 2 (150+75)/3000
≈ 6.5
即预测该程序中可能包含 6 ～ 7 个错误



有人曾对从 300 条到 12000 条语句
范围内的程序核实了上述公式，发现
预测的错误数与实际错误数相比误差
在 8% 之内。



 没有注意调用的深度。 Halstead 公式应当
对调用子程序的不同深度区别对待。在计算
嵌套调用的运算符和操作数时，应乘上一个
调用深度因子。这样可以增大嵌套调用时的
错误预测率。
 没有把不同类型的运算符，操作数与不同的
错误发生率联系起来，而是把它们同等看待。
例如，对简单 if 语句与 while 语句就没有
区别。

软件工程第六章

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