Bài giảng Nhập môn công nghệ phần mềm - Phần 4: Thiết kế và lập trình

ng trình theo các chức năng của hệ phần mềm có dựa theo luồng dữ liệu và phân chia ra các thành phần 
(6) Khi cấu trúc chương trình lớn quá , phải phân chia nhỏ hơn thành các môđun 
 HUT, Falt . of IT 
7 
 Dept. of SE, 2001 
Các điểm lưu ý ( tiếp ) 
(7) Xem xét dữ liệu vào - ra và các tệp dùng chung của chương trình . Truy cập tệp tối ưu 
(8) Hãy nghĩ xem để có được những thiết kế trên thì nên dùng phương pháp luận và những kỹ thuật gì ? 
 HUT, Falt . of IT 
8 
 Dept. of SE, 2001 
Thiết kế hệ thống 
Thiết kế hệ thống 
Thiết kế hệ thống phần cứng [(1), (2)] 
Thiết kế hệ thống phần mềm [(3)-(7)] 
Thiết kế hệ thống phần mềm 
Thiết kế tệp ( file design ) [(7)] 
Thiết kế chức năng hệ thống [(3)-(6)] 
 HUT, Falt . of IT 
9 
 Dept. of SE, 2001 
6.2 Phương pháp thiết kế hệ thống 
Phương pháp thiết kế cấu trúc hóa ( Structured Design ) của Constantine 
Ngoài ra còn các phương pháp khác , như Phương pháp thiết kế tổng hợp ( Composite Design ) của Myers 
 HUT, Falt . of IT 
10 
 Dept. of SE, 2001 
Thiết kế cấu trúc hóa 
Bắt nguồn từ modularity , top - down design , structured programming 
Còn xem như Phương pháp thiết kế hướng luồng dữ liệu ( Data flow - oriented design ) 
Quy trình 6 bước : (1) tạo kiểu luồng thông tin ; (2) chỉ ra biên của luồng ; (3) ánh xạ DFD sang cấu trúc chương trình ; (4) xác định phân cấp điều khiển ; (5) tinh lọc cấu trúc ; (6) chọn mô tả kiến trúc 
 HUT, Falt . of IT 
11 
 Dept. of SE, 2001 
Thiết kế cấu trúc hóa 
(1) Môđun và tham số 
(2) Lưu đồ bong bóng và cấu trúc phân cấp 
Lưu đồ bong bóng ( Bubble chart ) 
Cấu trúc phân cấp ( Hierarchical structured chart ) 
(3) Phương pháp phân chia STS ( Source / Transform / Sink ) và TR ( Transaction ) 
(4) Phân tích cấu trúc hóa 
(5) Chuẩn phân chia môđun 
 HUT, Falt . of IT 
12 
 Dept. of SE, 2001 
(1) Môđun 
Dãy các lệnh nhằm thực hiện chức năng ( function ) nào đó 
Có thể được biên dịch độc lập 
Môđun đã được dịch có thể được môđun khác gọi tới 
Giao diện giữa các môđun thông qua các biến tham số ( arguments ) 
 HUT, Falt . of IT 
13 
 Dept. of SE, 2001 
( 2 a ) Lưu đồ bong bóng ( Bubble chart ) 
Biểu thị luồng xử lý dữ liệu 
Ký pháp 
Tên 
chức năng 
Tên dữ liệu 
Tên dữ liệu 
( Dữ liệu vào ) 
( Dữ liệu ra ) 
( Bong bóng ) 
 HUT, Falt . of IT 
14 
 Dept. of SE, 2001 
( 2 b ) Cấu trúc phân cấp ( Hierarchical structured chart ) 
Là phân cấp biểu thị quan hệ phụ thuộc giữa các môđun và giao diện ( interface ) giữa chúng 
Các quy ước : 
Không liên quan đến trình tự gọi các môđun , nhưng ngầm định là từ trái qua phải 
Mỗi môđun xuất hiện trong cấu trúc 1 lần , có thể được gọi nhiều lần 
Quan hệ trên dưới : không cần nêu số lần gọi 
 HUT, Falt . of IT 
15 
 Dept. of SE, 2001 
Hierarchical structured chart 
Các quy ước ( tiếp ): 
Tên môđun biểu thị chức năng ( “làm gì” ), đặt tên sao cho các môđun ở phía dưới tổng hợp lại sẽ biểu thị đủ chức năng của môđun tương ứng phía trên 
Biến số ( arguments ) biểu thị giao diện giữa các môđun , biến số ở các môđun gọi / bịgọi có thể khác nhau 
Mũi tên với đuôi tròn trắng biểu thị dữ liệu , đuôi tròn đen ( hồng ) biểu thị flag 
Chiều của mũi tên là hướng truyền tham số 
 HUT, Falt . of IT 
16 
 Dept. of SE, 2001 
Hierarchical structured chart 
Module A 
Module B 
Module C 
Module D 
Module E 
1 
Luồng dữ liệu 
Luồng flag 
 HUT, Falt . of IT 
17 
 Dept. of SE, 2001 
(3) Phương pháp phân chia STS , TR 
Thiết kế cấu trúc : 
Phương pháp phân chia STS ( Source / Transform / Sink : Nguồn / Biếnđổi / Hấpthụ ) 
Phương pháp phân chia TR ( Transaction ) 
Minh họa phân chia chức năng theo bong bóng của DFD ( biểu đồ luồng dữ liệu ) 
 HUT, Falt . of IT 
18 
 Dept. of SE, 2001 
(3 a ) Phương pháp phân chia STS 
1) Chia đối tượng “bài toán” thành các chức năng thành phần 
Bài toán 
Problem 
F 1 
F 2 
F 3 
F 4 
F 5 
 HUT, Falt . of IT 
19 
 Dept. of SE, 2001 
Quyết định luồng dữ liệu chính 
2) Tìm ra luồng dữ liệu chính đi qua các chức năng : từ đầu vào ( Input ) tới đầu ra ( Output ) 
F1 
F2 
F3 
F4 
F5 
INPUT 
OUTPUT 
Luồng dữ 
liệu chính 
 HUT, Falt . of IT 
20 
 Dept. of SE, 2001 
Quyết định bong bóng và dữ liệu 
3) Theo luồng dữ liệu chính : thay từng chức năng bởi bong bóng và làm rõ dữ liệu giữa các bong bóng 
F 2 
F 3 
F 4 
F 5 
F 1 
Data 1 
Data 2 
Data 3 
Data 4 
Data 5 
Data 6 
INPUT 
OUTPUT 
 HUT, Falt . of IT 
21 
 Dept. of SE, 2001 
Từ sơ đồ bong bóng sang  sơ đồ phân cấp 
4) Xác định vị trí trừu tượng hóa tối đa đầu vào và đầu ra 
F 2 
F 3 
F 4 
F 5 
F 1 
Data 1 
Data 2 
Data 3 
Data 4 
Data 5 
Data 6 
INPUT 
OUTPUT 
Trừu tượng hóa 
tối đa đầu vào 
Trừu tượng hóa 
tối đa đầu ra 
Source Module 
Transform Module 
Sink Module 
 HUT, Falt . of IT 
22 
 Dept. of SE, 2001 
5) Chuyển sang sơ đồ phân cấp 
F2 
F3 
F4 
F5 
F1 
Data1 
Data2 
Data3 
Data4 
Data5 
Data6 
INPUT 
OUTPUT 
Trõu t­îng hãa 
tèi ®a ®Çu vµo 
Trõu t­îng hãa 
tèi ®a ®Çu ra 
Source Module 
Transform Module 
Sink Module 
Control 
Module 
Source 
Module 
Transform 
Module 
Sink 
Module 
0 
1 
2 
3 
 HUT, Falt . of IT 
23 
 Dept. of SE, 2001 
6) Xác định các tham số giữa các môđun dựa theo quan hệ phụ thuộc 
Module 0 
Module 1 
Module 2 
Module 3 
0 
1 
2 
3 
3 
3 
5 
5 
 HUT, Falt . of IT 
24 
 Dept. of SE, 2001 
7) Với từng môđun ( Source , Transform , Sink ) lại áp dụng cách phân chia STS lặp lại các bước từ 1) đến 6). Đôi khi có trường hợp không chia thành 3 mô đun nhỏ mà thành 2 hoặc 1 
8) Tiếp tục chia đến mức cấu trúc lôgic khi môđun tương ứng với thuật toán đã biết thì dừng . Tổng hợp lại ta được cấu trúc phân cấp : mỗi nút là 1 môđun với số nhánh phía dưới không nhiều hơn 3 
 HUT, Falt . of IT 
25 
 Dept. of SE, 2001 
(3 b ) Phương pháp phân chia TR 
Khi không tồn tại luồng dữ liệu chính , mà dữ liệu vào có đặc thù khác nhau như những nguồn khác nhau xem như các Giao dịch khác nhau 
Mỗi giao dịch ứng với 1 môđun xử lý nó 
Phân chia môđun có thể : theo kinh nghiệm ; theo tính độc lập môđun ; theo số bước tối đa trong 1 môđun ( ví dụ < 50) và theo chuẩn 
 HUT, Falt . of IT 
26 
 Dept. of SE, 2001 
(4) Phân tích cấu trúc hóa 
Xác định luồng dữ liệu 
Luồng tuyến tính thì theo phân chia STS 
Luồng phân nhánh thì theo phân chia TR 
 HUT, Falt . of IT 
27 
 Dept. of SE, 2001 
(5) Chuẩn phân chia môđun 
Tính độc lập : Độ kết hợp ( coupling ) và Độ bền vững ( strength ) 
5 tiêu chuẩn của Myers 
Decomposability 
Composability 
Understandability 
Continuity 
Protection 
 HUT, Falt . of IT 
28 
 Dept. of SE, 2001 
Đặc trưng của thiết kế cấu trúc hóa 
Dễ thích ứng với mô hình vòng đời thác nước do tính thân thiện cao 
Thiết kế theo tiến trình , không hợp với thiết kế xử lý theo lô ( batch system ) 
Dùng phân chia - kết hợp để giải quyết tính phức tạp của hệ thống 
Topdown trong phân chia môđun 
Kỹ thuật lập trình hiệu quả 
 HUT, Falt . of IT 
29 
 Dept. of SE, 2001 
Chương 7:  Kỹ thuật thiết kế chương trình 
7.1 Thiết kế chương trình là gì ? 
7.2 Phương pháp thiết kế chương trình 
7.3 Công cụ thiết kế 
 HUT, Falt . of IT 
30 
 Dept. of SE, 2001 
7.1 Thiết kế chương trình là gì ? 
Là thiết kế chi tiết cấu trúc bên trong của phần mềm : thiết kế tính năng từng môđun và giao diện tương ứng 
Cấu trúc ngoài của phần mềm : thiết kế hệ thống 
Trình tự xử lý bên trong : Thuật toán ( giải thuật , Algorithm ); Logic 
 HUT, Falt . of IT 
31 
 Dept. of SE, 2001 
7.2 Phương pháp thiết kế chương trình 
Không có trạng thái mờ ( fuzzy ), để đảm bảo thiết kế cấu trúc trong đúng đắn 
Ngôn ngữ lập trình phù hợp 
Triển khai đúng đắn đặc tả chức năng các môđun và chương trình nhờ phương pháp luận thiết kế chi tiết 
Dùng quy trình thiết kế dễ chuẩn hóa từng bước 
 HUT, Falt . of IT 
32 
 Dept. of SE, 2001 
Kỹ thuật thiết kế chương trình 
Kỹ thuật thiết kế mô hình hệ phần mềm 
Hướng tiến trình ( process ) : Kỹ thuật thiết kế cấu trúc điều khiển 
Hướng cấu trúc dữ liệu ( data ): Kỹ thuật thiết kế cấu trúc dữ liệu 
Hướng sự vật / đối tượng ( object ): Kỹ thuật thiết kế hướng đối tượng 
 HUT, Falt . of IT 
33 
 Dept. of SE, 2001 
7.2.1 Lập trình cấu trúc hóa 
Khái niệm cơ bản : tuần tự , nhánh ( chọn ), lặp ; cấu trúc mở rộng , tiền xử lý , hậu xử lý 
Những điểm lợi khi thiết kế thuật toán 
Tính độc lập của môđun : chỉ quan tâm vào - ra 
Làm cho chương trình dễ hiểu 
Dễ theo dõi chương trình thực hiện 
Hệ phức tạp sẽ dễ hiểu nhờ tiếp cận phân cấp 
 HUT, Falt . of IT 
34 
 Dept. of SE, 2001 
Loại bỏ GOTO 
GOTO dùng để làm gì ? 
Cho phép thực hiện các bước nhảy đến một nhãn nhất định 
Tại sao cần loại bỏ GOTO ? 
Phá vỡ tính cấu trúc của lập trình cấu trúc hóa 
Phương pháp loại bỏ GOTO 
Có thể loại bỏ GOTO trong mọi trường hợp ? 
Thế nào là “kỹ năng lập trình cấu trúc” 
 HUT, Falt . of IT 
35 
 Dept. of SE, 2001 
Lưu ý khi thiết kế chương trình 
Phụ thuộc vào kỹ năng và kinh nghiệm của người thiết kế 
Cần chuẩn hóa tài liệu đặc tả thiết kế chi tiết 
Khi thiết kế cấu trúc điều khiển của giải thuật , vì theo các quy ước cấu trúc hóa nên đôi khi tính sáng tạo của người thiết kế bị hạn chế , bó buộc theo khuôn mẫu đã có 
 HUT, Falt . of IT 
36 
 Dept. of SE, 2001 
7.2.2 Lưu đồ cấu trúc hóa 
Tác dụng của lưu đồ ( flow chart ) 
Quy phạm ( discipline ) 
Trừu tượng hóa thủ tục 
Lưu đồ cấu trúc hóa 
Cấu trúc điều khiển cơ bản 
Chi tiết hóa từng bước giải thuật 
Thể hiện được trình tự điều khiển thực hiện 
 HUT, Falt . of IT 
37 
 Dept. of SE, 2001 
Lưu đồ Nassi - Shneiderman ( NS chart by IBM ) 
a - Nối ( concatination ) b - Chọn ( selection ) 
c - Đa nhánh ( CASE ) d - Lặp ( repetition ) 
Xử lý 1 
Xử lý 2 
ĐIều kiện 
Y 
N 
Xử lý 1 
Xử lý 2 
ĐIều kiện 
Xử lý 1 
Xử lý 2 
Xử 
lý 3 
TT 1 
TT 2 
TT 3 
DO WHILE ( Đkiện ) 
Xử lý 
REPEAT UNTIL ( Đkiện ) 
Xử lý 
 HUT, Falt . of IT 
38 
 Dept. of SE, 2001 
Lưu đồ Phân tích bài toán ( PAD chart by Hitachi ) 
a - Nối ( concatination ) b - Chọn ( selection ) 
c - Đa nhánh ( CASE ) d - Lặp ( repetition ) 
WHILE 
Đkiện 
Xử lý 
Xử lý 1 
Xử lý 2 
Xử lý 1 
Xử lý 2 
Điều kiện 
Xử lý 1 
Xử lý 2 
Xử lý 3 
Xử lý 4 
TT 1 
TT 2 
TT 3 
TT 4 
Đ 
I 
ề 
u 
k 
i 
ệ 
n 
UNTIL 
Đkiện 
Xử lý 
Trục 
chính 
 HUT, Falt . of IT 
39 
 Dept. of SE, 2001 
7.2.3 Về Phương pháp Giắc - sơn  ( Jackson’s method ) 
JSP : Jackson Structured Programming 
Các ký pháp : 
Cơ sở ( elementary ) 
Tuần tự ( sequence ) 
Lặp 
Rẽ nhánh 
 HUT, Falt . of IT 
40 
 Dept. of SE, 2001 
Trình tự thiết kế chung 
Thiết kế cấu trúc dữ liệu ( Data step ) 
Thiết kế cấu trúc chương trình ( Program step ) 
Thiết kế thủ tục ( Operation step ) 
Thiết kế đặc tả chương trình ( Text step ) 
 HUT, Falt . of IT 
41 
 Dept. of SE, 2001 
7.2.4 Về Phương pháp Wa - ny  ( Warnier’s method ) 
Khái niệm chung 
Trình tự thiết kế 
Thiết kế dữ liệu ra 
Thiết kế dữ liệu vào 
Thiết kế cấu trúc chương trình 
Thiết kế lưu đồ 
Thiết kế lệnh thủ tục 
Thiết kế đặc tả chi tiết 
 HUT, Falt . of IT 
42 
 Dept. of SE, 2001 
Chương 8:  Kỹ thuật lập trình 
8.1 Lịch sử phát triển của ngôn ngữ lập trình 
8.2 Cấu trúc chương trình 
	 - Cấu trúc dữ liệu dễ hiểu 
	 - Cấu trúc thuật toán dễ hiểu 
8.3 Các công cụ lập trình 
 HUT, Falt . of IT 
43 
 Dept. of SE, 2001 
8.1 Lịch sử ngôn ngữ lập trình 
Các ngôn ngữ thế hệ thứ nhất : 
Ngôn ngữ lập trình mã máy ( machine code ) 
Ngôn ngữ lập trình assembly 
Các ngôn ngữ thế thế thứ hai : 
FOTRAN , COBOL , ALGOL , BASIC 
Phát triển 1950-1970 
Các ngôn ngữ thế hệ thứ ba 
Ngôn ngữ lập trình cấp cao vạn năng ( cấu trúc ) 
Lập trình hướng đối tượng 
Lập trình hướng suy diễn – logic 
Các ngôn ngữ thế hệ thứ tư 
Truy vấn 
Các ngôn ngữ hỗ trợ quyết định 
 HUT, Falt . of IT 
44 
 Dept. of SE, 2001 
8.2 Cấu trúc dữ liệu dễ hiểu 
Nên xác định tất cả các cấu trúc dữ liệu và các thao tác cần thực hiện trên từng cấu trúc dữ liệu 
Việc biểu diễn / khai báo các cấu trúc dữ liệu chỉ nên thực hiện ở những mô đun sử dụng trực tiếp dữ liệu 
Nên thiết lập và sử dụng từ điển dữ liệu khi thiết dữ liệu 
 HUT, Falt . of IT 
45 
 Dept. of SE, 2001 
Cấu trúc thuật toán dễ hiểu 
Algorithm 
Structured coding và 9 điểm lưu ý : 
Tuân theo quy cách lập trình 
Một đầu vào , một đầu ra 
Tránh GOTO , trừ khi phải ra khỏi lặp và dừng 
Dùng comments hợp lý 
Dùng tên biến có nghĩa , gợi nhớ 
Cấu trúc lồng rõ ràng 
Tránh dùng CASE / switch nhiều hoặc lồng nhau 
Mã nguồn 1 chương trình / môđun nên viết trên 1 trang 
Tránh viết nhiều lệnh trên 1 dòng 
 HUT, Falt . of IT 
46 
 Dept. of SE, 2001 
IF THEN / IF THEN ELSE 
ĐK 
Công việc 1 
Công việc 2 
=0 
 0 
PASCAL 
if điều kiện then 
 begin 
 công việc 1 
 end ; 
else 
 begin 
 công việc 2 
 end 
Ngôn ngữ C 
if ( điều kiện ) 
 { công việc 1} 
else 
 { công việc 2} 
 HUT, Falt . of IT 
47 
 Dept. of SE, 2001 
CASE / switch 
Ngôn ngữ C 
switch () 
{ 
 case : ;[ break ;] 
 case : ; [ break ;] 
 case : ; [ break ;] 
 [ default : ; [ break ;] ] 
} 
PASCAL 
CASE OF 
 gtrị 1: ; 
 gtrị 2: ; 
 ........... 
 gtrịN : ; 
ELSE 
 ; 
END ; 
 HUT, Falt . of IT 
48 
 Dept. of SE, 2001 
FOR TO / DOWNTO 
Bắt đầu 
KThúc 
Biến điều khiển = Giá trị đầu 
Biến điều khiển > Giá trị cuối 
Thực hiện 
Biến điều khiển = giá trị tiếp theo của biến điều khiển ) 
 HUT, Falt . of IT 
49 
 Dept. of SE, 2001 
PASCAL 
FOR biếnđkhiển := GTđầu TO GTCuối DO 
begin 
end ; 
Ngôn ngữ C 
for ( [ biểuthức 1 ] ; [ biểuthứcĐK ]; [ biểuthức 2 ] ) 
{ ; } 
Đặc biệt : có các lệnh thoát break ; continue ; exit 
 HUT, Falt . of IT 
50 
 Dept. of SE, 2001 
DO WHILE 
Bắt đầu 
KThúc 
Công việc 
Biểu thức Logic 
Sai 
Đúng 
 HUT, Falt . of IT 
51 
 Dept. of SE, 2001 
Kiểm tra điều kiện trước khi thực hiện 
Lỗi thường gặp : Lặp vô hạn 
PASCAL 
While BiểuthứcBoolean DO 
 begin 
 end ; 
Ngôn ngữ C 
while () 
 { ; } 
 HUT, Falt . of IT 
52 
 Dept. of SE, 2001 
REPEAT UNTIL 
Bắt đầu 
Kthúc 
Công việc 
Biểu thức Logic 
Sai 
Đúng 
 HUT, Falt . of IT 
53 
 Dept. of SE, 2001 
Có sự khác nhau giữa hai ngôn ngữ ? 
PASCAL 
Repeat 
until Biểu _ thức _ Boolean ; 
Ngôn ngữ C 
do { 
	; 
 } while (); 
 HUT, Falt . of IT 
54 
 Dept. of SE, 2001 
Chú thích trong chương trình 
Tại sao cần đặt các chú thích trong chương trình ? 
Vị trí đặt các chú thích trong chương trình 
Thành phần / Module 
Lớp 
Hàm / thủ tục 
Các vị trí đặc biệt khác 
Một số quy định khi đặt chú thích : 
Ngắn gọn 
Gợi nhớ 
 HUT, Falt . of IT 
55 
 Dept. of SE, 2001 
8.3 Các công cụ lập trình 
Environments : DOS , WINDOWS , UNIX / LINUX 
Editors , Compilers , Linkers , Debuggers 
TURBO C , PASCAL 
MS C , Visual Basic , Visual C ++, ASP 
UNIX / LINUX : C / C ++, gcc ( Gnu C Compiler ) 
JAVA , CGI , perl 
C #, . NET 
 HUT, Falt . of IT 
56 
 Dept. of SE, 2001