Характеристики иерархической структуры программной системы

Иерархическая структура программной системы – основной результат предварительного проектирования. Она определяет состав модулей ПС и управляющие отношения между модулями. В этой структуре модуль более высокого уровня (начальник) управляет модулем нижнего уровня (подчиненным). Иерархическая структура не отражает процедурные особенности программной системы, то есть последовательность операций, их повторение, ветвление и т. д. Рассмотрим основные характеристики иерархической структуры, представленной на рис. 21.

Первичными характеристиками являются количество вершин (модулей) и количество ребер (связей между модулей). К ним добавляют две глобальные характеристики – высота и ширина:

• высота–количество уровней управления;

• ширина–максимальное из количеств модулей, размещенных на уровнях управления.

В нашем примере высота = 4, а ширина = 6.

Локальными характеристиками модулей структуры являются

• коэффициент объединения по входу

• коэффициент разветвления по выходу.

Рис. 21.Иерархическая структура программной системы

Коэффициент объединения по входу Fan_in(i) – это количество модулей, которые прямо управляют i–м модулем. В примере для модуля n: Fan_in (n) =4.

Коэффициент разветвления по выходу Fan_out(i) – это количество модулей, которыми прямо управляет i-й модуль. В примере дл модуля m: Fan_out (m) =3.

Возникает вопрос: как оценить качество структуры? Из практики проектирования известно, что лучшее решение обеспечивается иерархической структурой в виде дерева.

Степень отличия реальной проектной структуры от дерева характеризуется невязкой структурой. Как определить «невязку»?

Вспомним, что полный граф (complete graph) с n вершинами имеет количество ребер

а дерево (tree) с таким же количеством вершин – существенно меньшее количество ребер

тогда формулу невязки можно построить, сравнивая количество ребер полного графа, реального графа и дерева.

Для проектной структуры с n вершинами и е ребрами невязка определяется по выражению

значение невязки лежит в диапазоне от 0 до 1. Если Nev = 0, то проектная структура является деревом, если Nev = 1, то проектная структура – полный граф.

Ясно, что невязка дает грубую оценку структуры. Для увеличения точности оценки следует применить характеристики связности и сцепления.

Хорошая структура должна иметь низкое сцепление и высокую связность.

Контрольные вопросы

1. Какие задачи решаются на этапе анализа?
2. Что такое диаграмма потоков данных?
3. Как формируется иерархия диаграмм потоков данных?
4. Как организован словарь требований?
5. Что показывает спецификация процессов?
6. Какие методы, ориентированные на структуры данных вы знаете?
7. Из каких базовых элементов состоят диаграммы Варнье?
8. Какие особенности имеет этап проектирования?
9. Решение каких задач обеспечивает предварительное проектирование?
10. Какие модели системного структурирования вы знаете?
11. Чем отличается клиент-серверная модель от 3-уровневой модели?
12. Какие типы моделей управления вы знаете?
13. Какие существуют разновидности централизованного управления?
14. Поясните разновидности моделей событийного управления.
15. Поясните понятия модуля и модульности. Приведите обоснование модульности.
16. Перечислите основные характеристики модуля.
17. В чем заключается принцип информационной закрытости модуля?
18. Что такое связность модуля?
19. Перечислите и проранжируйте типы связности модуля.
20. Какая связность является наилучшей? Наихудшей? Почему?
21. Почему логическая связность является нежелательной для модуля?
22. Приведите алгоритм определения связности модуля.
23. Что такое сцепление модуля?
24. Какие существуют типы сцепления?
25. Охарактеризуйте наилучшее и наихудшее сцепление.
26. Какие подходы к оценки сложности модуля вы знаете?
27. Что такое цикломатическая сложность модуля, как она вычисляется?
28. Укажите характеристики иерархической структуры программной системы.
29. Что определяет невязка структуры?
30. Как с помощью невязки можно оценить качество проектирования модуля?
31. Какая структура модуля представляется наиболее удачной?