Bài giảng Nhập môn công nghệ phần mềm - Phần IV: Thiết kế và Lập trình - Vũ Thị Hương Giang

những chức năng được kiến trúc như thế nào
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.5 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.6
 1
 9/4/2011
 Các điểm lưu ý (tiếp) Các điểm lưu ý (tiếp)
(4) Từ kiến trúc các chức năng theo (3), hãy xem xét (7) Xem xét dữ liệu vào-ra và các tệp dùng chung
 và chỉnh lại, từ đó chuyển sang kiến trúc chương của chương trình. Truy cập tệp tối ưu
 trình và thiết kế chi tiết
 Hãy nghĩ xem để có được những thiết kế trên
(5) Quyết định các đơn vị chương trình theo các (8) 
 chức năng của hệ phần mềm có dựa theo luồng thì nên dùng phương pháp luận và những kỹ
 dữ liệu và phân chia ra các thành phần thuật gì ?
(6) Khi cấu trúc chương trình lớn quá, phải phân chia
 nhỏ hơn thành các môđun
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.7 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.8
 6.2 Phương pháp thiết kế hệ thống
 Thiết kế hệ thống
• Thiết kế hệ thống • Phương pháp thiết kế cấu trúc hóa (Structured
 – Thiết kế hệ thống phần cứng [(1), (2)] Design) của Constantine
 – Thiết kế hệ thống phần mềm [(3)-(7)] • Ngoài ra còn các phương pháp khác, như
• Thiết kế hệ thống phần mềm Phương pháp thiết kế tổng hợp (Composite
 – Thiết kế tệp (file design) [(7)] Design) của Myers
 – Thiết kế chức năng hệ thống [(3)-(6)]
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.9 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.10
 Thiết kế cấu trúc hóa
 Thiết kế cấu trúc hóa
 • Bắt nguồn từ modularity, top-down design, (1) Môđun và tham số
 structured programming (2) Lưu đồ bong bóng và cấu trúc phân cấp
 • Còn xem như Phương pháp thiết kế hướng Lưu đồ bong bóng (Bubble chart)
 luồng dữ liệu (Data flow-oriented design) Cấu trúc phân cấp (Hierarchical structured chart)
 • Quy trình 6 bước: (1) tạo kiểu luồng thông tin; (2) (3) Phương pháp phân chia STS
 chỉ ra biên của luồng; (3) ánh xạ DFD sang cấu trúc (Source/Transform/Sink) và TR (Transaction)
 chương trình; (4) xác định phân cấp điều khiển; (5) (4) Phân tích cấu trúc hóa
 tinh lọc cấu trúc; (6) chọn mô tả kiến trúc
 (5) Chuẩn phân chia môđun
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.11 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.12
 2
 9/4/2011
 (1) Môđun (2a) Lưu đồ bong bóng (Bubble chart)
• Dãy các lệnh nhằm thực hiện chức năng • Biểu thị luồng xử lý dữ liệu
 (function) nào đó • Ký pháp
• Có thể được biên dịch độc lập
• Môđun đã được dịch có thể được môđun khác Tên dữ liệu Tên Tên dữ liệu
 gọi tới chức năng
• Giao diện giữa các môđun thông qua các biến
 tham số (arguments) (Dữ liệu vào) (Bong bóng) (Dữ liệu ra)
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.13 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.14
 b Cấu trúc phân cấp
 (2 ) Hierarchical structured chart
 (Hierarchical structured chart)
 • Các quy ước (tiếp):
 • Là phân cấp biểu thị quan hệ phụ thuộc giữa các – Tên môđun biểu thị chức năng (“làm gì”), đặt tên sao cho
 môđun và giao diện (interface) giữa chúng các môđun ở phía dưới tổng hợp lại sẽ biểu thị đủ chức năng
 của môđun tương ứng phía trên
 • Các quy ước
 : – Biến số (arguments) biểu thị giao diện giữa các môđun, biến
 – Không liên quan đến trình tự gọi các môđun, nhưng ngầm số ở các môđun gọi/bịgọi có thể khác nhau
 định là từ trái qua phải – Mũi tên với đuôi tròn trắng biểu thị dữ liệu, đuôi tròn đen
 – Mỗi môđun xuất hiện trong cấu trúc 1 lần, có thể được gọi (hồng) biểu thị flag
 nhiều lần – Chiều của mũi tên là hướng truyền tham số
 – Quan hệ trên dưới: không cần nêu số lần gọi
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.15 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.16
 Hierarchical structured chart
 (3) Phương pháp phân chia STS, TR
 Module A • Thiết kế cấu trúc:
 1 – Phương pháp phân chia STS
 (Source/Transform/Sink: Nguồn/Biếnđổi/Hấpthụ)
 – Phương pháp phân chia TR (Transaction)
 Module B Module C Module D
 • Minh họa phân chia chức năng theo bong bóng
 của DFD (biểu đồ luồng dữ liệu)
 Luồng dữ liệu Module E
 Luồng flag
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.17 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.18
 3
 9/4/2011
 (3a) Phương pháp phân chia STS Quyết định luồng dữ liệu chính
 1) Chia đối tượng “bài toán” thành các chức năng 2) Tìm ra luồng dữ liệu chính đi qua các chức năng: từ
 thành phần đầu vào (Input) tới đầu ra (Output)
 INPUT
 F3
 F3
 F5 F5
 Bài toán F1 F1
 F4 Luồng dữ F4
 Problem F2
 liệu chính F2
 OUTPUT
 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.19 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.20
 Từ sơ đồ bong bóng sang
 Quyết định bong bóng và dữ liệu
 sơ đồ phân cấp
 3) Theo luồng dữ liệu chính: thay từng chức năng
 bởi bong bóng và làm rõ dữ liệu giữa các bong 4) Xác định vị trí trừu tượng hóa tối đa đầu
 bóng vào và đầu ra
 Data1 Data2 Data3 Data4 Data5 Data6
 F1 F2 F3 F4 F5
 Data1 Data2 Data3 Data4 Data5 Data6 INPUT OUTPUT
 F1 F2 F3 F4 F5 Trừu tượng hóa Trừu tượng hóa
INPUT OUTPUT tối đa đầu vào tối đa đầu ra
 Source Module Transform Module Sink Module
 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.21 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.22
 6) Xác định các tham số giữa các môđun dựa theo
 5) Chuyển sang sơ đồ phân cấp quan hệ phụ thuộc
 Data1 F1 Data2 F2 Data3 F3 Data4 F4 Data5 F5 Data6
INPUT OUTPUT
 Trõu t•îng hãa Trõu t•îng hãa
 tèi ®a ®Çu vµo tèi ®a ®Çu ra
 Module 0
 Source Module Transform Module Sink Module 0
 3
 5
 3 5
 Control
 Module 1 Module 2 Module 3
 Module 0 1 2 3
 Source Transform Sink
 Module 1 Module 2 Module 3
 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.23 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.24
 4
 9/4/2011
 7) Với từng môđun (Source, Transform, Sink) lại áp
 dụng cách phân chia STS lặp lại các bước từ 1) đến (3b) Phương pháp phân chia TR
 6). Đôi khi có trường hợp không chia thành 3 mô • Khi không tồn tại luồng dữ liệu chính, mà dữ liệu
 đun nhỏ mà thành 2 hoặc 1 vào có đặc thù khác nhau như những nguồn khác
 8) Tiếp tục chia đến mức cấu trúc lôgic khi môđun nhau xem như các Giao dịch khác nhau
 tương ứng với thuật toán đã biết thì dừng. Tổng • Mỗi giao dịch ứng với 1 môđun xử lý nó
 hợp lại ta được cấu trúc phân cấp: mỗi nút là 1 
 • Phân chia môđun có thể: theo kinh nghiệm; theo
 môđun với số nhánh phía dưới không nhiều hơn 3
 tính độc lập môđun; theo số bước tối đa trong 1 
 môđun (ví dụ < 50) và theo chuẩn
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.25 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.26
 (4) Phân tích cấu trúc hóa (5) Chuẩn phân chia môđun
• Xác định luồng dữ liệu • Tính độc lập: Độ kết hợp (coupling) và Độ bền
• Luồng tuyến tính thì theo phân chia STS vững (strength)
 • 5 tiêu chuẩn của Myers
• Luồng phân nhánh thì theo phân chia TR
 – Decomposability
 – Composability
 – Understandability
 – Continuity
 – Protection
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.27 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.28
 Chương 7:
 Đặc trưng của thiết kế cấu trúc hóa Kỹ thuật thiết kế chương trình
 • Dễ thích ứng với mô hình vòng đời thác
 nước do tính thân thiện cao
 • Thiết kế theo tiến trình, không hợp với thiết 7.1 Thiết kế chương trình là gì ?
 kế xử lý theo lô (batch system) 7.2 Phương pháp thiết kế chương trình
 • Dùng phân chia - kết hợp để giải quyết tính 7.3 Công cụ thiết kế
 phức tạp của hệ thống
 • Topdown trong phân chia môđun
 • Kỹ thuật lập trình hiệu quả
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.29 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.30
 5
 9/4/2011
 7.1 Thiết kế chương trình là gì ? 7.2 Phương pháp thiết kế chương trình
• Là thiết kế chi tiết cấu trúc bên trong của phần • Không có trạng thái mờ (fuzzy), để đảm bảo
 mềm: thiết kế tính năng từng môđun và giao thiết kế cấu trúc trong đúng đắn
 diện tương ứng • Ngôn ngữ lập trình phù hợp
• Cấu trúc ngoài của phần mềm: thiết kế hệ • Triển khai đúng đắn đặc tả chức năng các
 thống môđun và chương trình nhờ phương pháp luận
 thiết kế chi tiết
• Trình tự xử lý bên trong: Thuật toán (giải thuật, 
 • Dùng quy trình thiết kế dễ chuẩn hóa từng
 Algorithm Logic
 ); bước
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.31 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.32
 Kỹ thuật thiết kế chương trình 7.2.1 Lập trình cấu trúc hóa
• Kỹ thuật thiết kế mô hình hệ phần mềm • Khái niệm cơ bản: tuần tự, nhánh (chọn), lặp; cấu
 – Hướng tiến trình (process) : Kỹ thuật thiết kế cấu trúc mở rộng, tiền xử lý, hậu xử lý
 trúc điều khiển • Những điểm lợi khi thiết kế thuật toán
 – Hướng cấu trúc dữ liệu (data): Kỹ thuật thiết kế cấu – Tính độc lập của môđun: chỉ quan tâm vào-ra
 trúc dữ liệu – Làm cho chương trình dễ hiểu
 – Hướng sự vật / đối tượng (object): Kỹ thuật thiết kế – Dễ theo dõi chương trình thực hiện
 hướng đối tượng
 – Hệ phức tạp sẽ dễ hiểu nhờ tiếp cận phân cấp
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.33 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.34
 Loại bỏ GOTO Lưu ý khi thiết kế chương trình
 • GOTO dùng để làm gì? • Phụ thuộc vào kỹ năng và kinh nghiệm của
 – Cho phép thực hiện các bước nhảy đến một nhãn nhất người thiết kế
 định • Cần chuẩn hóa tài liệu đặc tả thiết kế chi tiết
 • Tại sao cần loại bỏ GOTO ? • Khi thiết kế cấu trúc điều khiển của giải thuật, 
 – Phá vỡ tính cấu trúc của lập trình cấu trúc hóa vì theo các quy ước cấu trúc hóa nên đôi khi
 • Phương pháp loại bỏ GOTO tính sáng tạo của người thiết kế bị hạn chế, bó
 • Có thể loại bỏ GOTO trong mọi trường hợp? buộc theo khuôn mẫu đã có
 • Thế nào là “kỹ năng lập trình cấu trúc”
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.35 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.36
 6
 9/4/2011
 Lưu đồ Nassi-Shneiderman
 7.2.2 Lưu đồ cấu trúc hóa
 (NS chart by IBM)
• Tác dụng của lưu đồ (flow chart) a- Nối (concatination) b- Chọn (selection)
• Quy phạm (discipline)
 Xử lý 1 ĐIều kiện
• Trừu tượng hóa thủ tục Y N
 Xử lý 2
• Lưu đồ cấu trúc hóa c- Đa nhánh (CASE) d- LặpXử(repetitionlý 1 Xử)lý 2
 – Cấu trúc điều khiển cơ bản
 – Chi tiết hóa từng bước giải thuật TT1 ĐIều kiện
 DO WHILE (Đkiện)
 TT2 TT3 Xử lý
 – Thể hiện được trình tự điều khiển thực hiện Xử lý 1
 Xử Xử lý
 Xử lý 2 lý 3 REPEAT UNTIL (Đkiện)
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.37 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.38
 7.2.3 Về Phương pháp Giắc-sơn
 Lưu đồ Phân tích bài toán
 (Jackson’s method)
 (PAD chart by Hitachi)
 • JSP: Jackson Structured Programming
 a- Nối (concatination) b- Chọn (selection)
 Xử lý 1 • Các ký pháp:
 Trục Xử lý 1
 chính Điều kiện – Cơ sở (elementary)
 Xử lý 2
 Xử lý 2 – Tuần tự (sequence)
 c- Đa nhánh (CASE) d- Lặp (repetition) – Lặp
 Xử lý
 Đ TT1
 I 1 – Rẽ nhánh
 ề TT2 Xử lý
 u WHILE UNTIL
 2 Đkiện Xử lý Đkiện Xử lý
 k TT3 Xử lý
 i
 ệ 3
 TT4
 n Xử lý
 4
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.39 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.40
 7.2.4 Về Phương pháp Wa-ny
 Trình tự thiết kế chung
 (Warnier’s method)
• Thiết kế cấu trúc dữ liệu (Data step) • Khái niệm chung
• Thiết kế cấu trúc chương trình (Program step) • Trình tự thiết kế
• Thiết kế thủ tục (Operation step) – Thiết kế dữ liệu ra
 – Thiết kế dữ liệu vào
• Thiết kế đặc tả chương trình (Text step) – 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  Dept. of SE, 2001 SE-IV.41 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.42
 7
 9/4/2011
 Chương 8: 8.1 Lịch sử ngôn ngữ lập trình
 • Các ngôn ngữ thế hệ thứ nhất:
 Kỹ thuật lập trình – Ngôn ngữ lập trình mã máy (machine code)
 – Ngôn ngữ lập trình assembly
 • Các ngôn ngữ thế thế thứ hai:
8.1 Lịch sử phát triển của ngôn ngữ lập trình – FOTRAN, COBOL, ALGOL, BASIC
 Cấu trúc chương trình – Phát triển 1950-1970
8.2 • Các ngôn ngữ thế hệ thứ ba
 - Cấu trúc dữ liệu dễ hiểu – Ngôn ngữ lập trình cấp cao vạn năng (cấu trúc)
 – Lập trình hướng đối tượng
 - Cấu trúc thuật toán dễ hiểu – Lập trình hướng suy diễn – logic
8.3 Các công cụ lập trình • Các ngôn ngữ thế hệ thứ tư
 – Truy vấn
 – Các ngôn ngữ hỗ trợ quyết định
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.43 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.44
 8.2 Cấu trúc dữ liệu dễ hiểu Cấu trúc thuật toán dễ hiểu
• Nên xác định tất cả các cấu trúc dữ liệu và các • Algorithm
 thao tác cần thực hiện trên từng cấu trúc dữ liệu
 • Structured coding và 9 điểm lưu ý:
• Việc biểu diễn/khai báo các cấu trúc dữ liệu chỉ – Tuân theo quy cách lập trình
 nên thực hiện ở những mô đun sử dụng trực – Một đầu vào, một đầu ra
 tiếp dữ liệu – Tránh GOTO, trừ khi phải ra khỏi lặp và dừng
 – Dùng comments hợp lý
• Nên thiết lập và sử dụng từ điển dữ liệu khi – Dùng tên biến có nghĩa, gợi nhớ
 thiết dữ liệu – 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  Dept. of SE, 2001 SE-IV.45 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.46
 IF THEN / IF THEN ELSE CASE / switch
 0 PASCAL
 PASCAL ĐK Công việc1 Ngôn ngữ C
 if điều kiện then =0 CASE switch () 
 begin Công việc 2 Ngôn ngữ C OF {
 gtrị1: ; 
 công việc 1 case : ;[break;]
 if (điều kiện) gtrị2: ; 
 end; case : ; [break;]
 { công việc 1} ........... case : ; [break;]
 else gtrịN: ;
 begin [default : ; [break;] ]
 else ELSE }
 công việc 2 ;
 end {công việc 2} END;
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.47 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.48
 8
 9/4/2011
 FOR TO / DOWNTO PASCAL
 Bắt đầu
 FOR biếnđkhiển := GTđầu TO GTCuối DO
 begin
 Biến điều khiển = Giá trị đầu
 end;
 Biến điều khiển > Giá trị cuối
 Ngôn ngữ C
 KThúc for ( [biểuthức1] ; [biểuthứcĐK]; [biểuthức2] )
 Thực hiện 
 { ; }
 Biến điều khiển = giá trị tiếp theo của biến điều khiển) Đặc biệt: có các lệnh thoát break; continue; 
 exit
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.49 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.50
 DO WHILE PASCAL
 While BiểuthứcBoolean DO
 Bắt đầu begin
 end;
 Sai
 Biểu thức Logic Ngôn ngữ C
 while () 
 Đúng
 { ; }
 Công việc
 • Kiểm tra điều kiện trước khi thực hiện
 KThúc • Lỗi thường gặp: Lặp vô hạn
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.51 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.52
 REPEAT UNTIL PASCAL
 Repeat
 Bắt đầu 
 until Biểu_thức_Boolean;
 Ngôn ngữ C
 Công việc
 do {
 ;
 } while ();
 Biểu thức Logic
 Sai
 Đúng • Có sự khác nhau giữa hai ngôn ngữ?
 Kthúc
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.53 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.54
 9
 9/4/2011
 Chú thích trong chương trình 8.3 Các công cụ lập trình
 • Environments: DOS, WINDOWS, 
 • Tại sao cần đặt các chú thích trong chương trình ? UNIX/LINUX
 • Vị trí đặt các chú thích trong chương trình
 • Editors Compilers Linkers Debuggers
 – Thành phần/ Module , , , 
 – Lớp • TURBO C, PASCAL
 – Hàm/thủ tục • MS C, Visual Basic, Visual C++, ASP
 – Các vị trí đặc biệt khác
 • UNIX/LINUX: C/C++, gcc (Gnu C Compiler)
 • Một số quy định khi đặt chú thích:
 – Ngắn gọn • JAVA, CGI, perl
 – Gợi nhớ • C#, .NET
HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.55 HUT, Falt. of IT  Dept. of SE, 2001 SE-IV.56
 10