第六章系統(tǒng)設計

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1、第六章 系統(tǒng)設計 系統(tǒng)分析給出了信息系統(tǒng)開發(fā)的邏輯方案，定義了系統(tǒng)“做什么”的問題。而系統(tǒng)設計則要在此基礎上設計出系統(tǒng)的物理方案，解決“怎么做”的問題。系統(tǒng)設計不僅與系統(tǒng)分析階段的成果密不可分，而且還是系統(tǒng)實施階段的藍圖和依據，是系統(tǒng)開發(fā)從邏輯設計到物理設計、從理論到實踐的一個重要的過渡階段。第一節(jié) 系統(tǒng)設計的任務、分類和原則 系統(tǒng)設計的主要任務就是以系統(tǒng)分析中所提出的邏輯方案為基礎，根據系統(tǒng)實現(xiàn)的內、外環(huán)境和主、客觀條件，從技術的角度去考慮系統(tǒng)的劃分、功能結構等問題，從提高系統(tǒng)的運行水平、工作效率和質量方面，去完成系統(tǒng)物理方案的設計，使企業(yè)能從信息系統(tǒng)的應用中獲得最大的綜合經濟效益。 系統(tǒng)沒

2、計的主要內容包括功能結構設計、代碼設計、數(shù)據庫設計、輸入輸出設計、物理配置方案設計等。功能結構設計將整個系統(tǒng)劃分為具有獨立性的模塊，以便于系統(tǒng)實施階段的程序設計。代碼設計是實現(xiàn)計算機管理的一個前提條件，制定了人和機器的共同語言，使系統(tǒng)通過代碼完成鑒別、分類、排序等功能。數(shù)據庫設計將現(xiàn)實問題轉化為計算機世界的問題，為系統(tǒng)實施提供了具體依據。物理配置方案設計構建了一個信息系統(tǒng)實現(xiàn)的物理平臺。系統(tǒng)設計結束時，要完成系統(tǒng)設計報告，通過此報告進一步為系統(tǒng)實施人員提供完整、清晰的文檔依據，以保證系統(tǒng)實施的順利進行。詳細的內容在后面介紹。 由于人們在進行系統(tǒng)設計階段考慮問題的出發(fā)點和角度不盡相同，對系統(tǒng)設計

3、內容的分類、完成任務的先后次序、方法和步驟也有所不同。比較流行的劃分形式有以下兩種。 從開發(fā)內容的角度看，系統(tǒng)設計可以劃分為邏輯設計和物理設計兩個層面，邏輯設計指系統(tǒng)有哪些具體設計任務要完成，從技術上把系統(tǒng)分析時的各種需求轉化為計算機軟件能處理的功能需求。物理設計指各個部件怎樣協(xié)調配合，從實現(xiàn)任務的角度去考慮、設計完成這些任務的一切問題。這種劃分形式的特點，有利于發(fā)揮系統(tǒng)設計人員的積極性和創(chuàng)造性，有利于打破現(xiàn)有管理方式的約束，設計出質量較高、功能結構緊湊和能最大限度發(fā)揮計算機作用的系統(tǒng)。從設計任務的角度看，系統(tǒng)設汁可以劃分為總體性設計和詳細性沒計?？傮w性設計著眼于宏觀問題的研究，側重系統(tǒng)的整體

4、規(guī)劃和設計、子系統(tǒng)之間的連接和關系等：詳細性設計著眼于微觀問題的解決，針對子系統(tǒng)和模塊的具體設計和實現(xiàn)。這種劃分方式對系統(tǒng)規(guī)模較大，管理業(yè)務復雜的系統(tǒng)設計很有效，使設計出來的信息系統(tǒng)整體結構好、子系統(tǒng)之間關系清晰，系統(tǒng)的協(xié)調性好。如圖6 -1所示。圖6 -1系統(tǒng)設計的劃分兩種方式各有利弊，系統(tǒng)設計時設計人員可根據實際的情況選擇其一。因為從完成的具體設計內容來看，兩種設計形式差異并不大。另外，為了保證系統(tǒng)設計的順利完成，系統(tǒng)設計應遵循以下原則：系統(tǒng)性原則系統(tǒng)是作為一個整體而存在的。因此，在系統(tǒng)設計中要從整個系統(tǒng)的角度進行考慮，注意保證系統(tǒng)的一致性和完整性。系統(tǒng)的代碼要統(tǒng)一，設計規(guī)范要標準，傳遞語

5、言要盡可能一致，對系統(tǒng)的數(shù)據采集要做到數(shù)出一處、全局共享，使一次輸入得到多次利用。靈活性及可變性原則靈活性是指系統(tǒng)對外界環(huán)境變化的適應能力。企業(yè)的信息系統(tǒng)必須具有相當程度的靈活性才能支持企業(yè)在不斷變化的外界環(huán)境中取得競爭優(yōu)勢?？勺冃允庆`活性的一個方面。系統(tǒng)的可變性是指允許系統(tǒng)被修改和維護的難易程度。一個可變性好的系統(tǒng)各個模塊獨立性強，模塊內部關系緊密，模塊間的相互依賴較少，容易進行變動，從而可提高系統(tǒng)的性能，并保持長久的生命力。可靠性原則可靠性指系統(tǒng)抵御外界干擾的能力及受外界干擾時的恢復能力。一個成功的MIS必須具有較高的可靠性才能保證系統(tǒng)質量并得到用戶的信任。衡量系統(tǒng)可靠性的指標有平均故障時

6、間、平均維護時間、安全保密性、抗病毒能力等。平均故障時間指平均的前后兩次發(fā)生故障的時間，反映了系統(tǒng)安全運行時間。平均維護時間指故障后平均每次所用的修復時間，反映系統(tǒng)可維護性的好壞。經濟性原則經濟性是指在滿足系統(tǒng)要求的前提下，不僅追求給用戶帶來一定的效益，還應盡可能減少系統(tǒng)不必要的開銷。一方面在硬件的投資上不過分追求先進，另一方面系統(tǒng)應盡量簡單，避免不必要的復雜化，將模塊設計的更加簡潔，從而減少處理費用，提高系統(tǒng)效益，便于實現(xiàn)和管理。第二節(jié) 系統(tǒng)劃分和功能結構設計系統(tǒng)劃分和功能結構設計是系統(tǒng)設計階段首先要考慮的問題。從設計任務的角度看，它歸屬于系統(tǒng)的總體結構設計范疇。從開發(fā)的角度看，它歸屬于邏輯

7、設計的范疇。它的主要任務是根據系統(tǒng)的總體目標和功能，將整個系統(tǒng)劃分為具有獨立性的子系統(tǒng)和模塊（其中獨立性意味著子系統(tǒng)和模塊內具有較高的相關性，模塊間具有較低的聯(lián)系性）。正確處理模塊之間的調用關系，合理安排模塊內功能結構設計的問題是模塊結構設計的關鍵。本節(jié)重點介紹系統(tǒng)劃分、模塊結構產生、模塊設計和功能結構設計的原則和方法。一、系統(tǒng)劃分一般情況下，一個系統(tǒng)可以分成若干子系統(tǒng)，一個子系統(tǒng)又由若干模塊組成。有時，人們將系統(tǒng)劃分最上層模塊就稱為子系統(tǒng)。子系統(tǒng)和模塊從形式上并沒有明顯的界限。在系統(tǒng)設計中，進行系統(tǒng)的劃分和模塊結構圖（功能結構圖）的設計通常采用兩種方法：第一種規(guī)范的方式是由數(shù)據流程圖導出初始

8、模塊結構圖，再予以優(yōu)化。當人們設計一個不太熟悉的新系統(tǒng)時，這種方法比較科學、邏輯性強，不容易出錯。其缺點是復雜、繁瑣，因此，在實際中人們用這種方法的時候越來越少。本書講解的目的僅是把它作為一種參考的劃分方法，使同學們在實際的系統(tǒng)開發(fā)中多一種劃分思路。第二種常用的方式是設計者根據系統(tǒng)功能結構、管理業(yè)務的邏輯順序、人們工作的習慣和設計者開發(fā)同類系統(tǒng)的經驗直接劃分出子系統(tǒng)。例如，圖書館管理信息系統(tǒng)就是根據圖書館的組織結構、業(yè)務流程、功能和資源分布、信息技術平臺等實際情況，參照同類系統(tǒng)的條件約束直接劃分的。系統(tǒng)劃分的一般原則是：1在結構化方法中，系統(tǒng)劃分要遵循自頂向下逐層分解的原則，先將整個系統(tǒng)劃分為

9、若干個子系統(tǒng)，再將子系統(tǒng)進一步劃分為若干個子系統(tǒng)或模塊。2子系統(tǒng)在功能上具有獨立性、簡潔性，還要盡量給系統(tǒng)實施、維護提供便利，并充分考慮到開發(fā)單位目前和未來的經營管理需要。3子系統(tǒng)之間的信息關聯(lián)低，接口關系簡單明確。4系統(tǒng)劃分的結果，不會引起子系統(tǒng)中的數(shù)據大量冗余，也不會出現(xiàn)子系統(tǒng)之間數(shù)據的頻繁交換的現(xiàn)象。5子系統(tǒng)的設置要充分考慮系統(tǒng)的擴展性，即今后管理發(fā)展的需要。二、模塊和模塊化設計為了使復雜的問題簡單化，降低系統(tǒng)的開發(fā)難度人們在系統(tǒng)劃分的基礎上，進一步采用了模塊來描述局部的功能。模塊化設計的過程使子系統(tǒng)各部分的功能詳細和完善。（一）模塊和模塊化模塊是指獨立命名并且擁有明確定義的實體。系統(tǒng)中

10、任何一個處理功能都可以看成是一個模塊。根據模塊功能具體化程度的不同，可以分為邏輯模塊和物理模塊。在系統(tǒng)分析邏輯模型中定義的處理功能可視為邏輯模塊；在系統(tǒng)設計中，物理模塊是邏輯模塊的具體化；在系統(tǒng)實施中可以是一個計算機程序、子程序或若干條程序語句，也可以是人工過程的某項具體工作。一個模塊應具備四個要素，即輸入輸出、處理功能、內部數(shù)據、程序代碼。前兩個要素是模塊的外部特性，后兩個要素是模塊的內部特性。輸入和輸出。模塊的輸入來源和輸出去向都是同一個調用者，即一個模塊從調用者處取得輸入，進行加工后再把輸出返回調用者。處理功能。指模塊把輸入轉換成輸出所做的工作。內部數(shù)據。指僅供該模塊本身引用的數(shù)據。程序

11、代碼。指用來實現(xiàn)模塊功能的程序。結構化方法的基本思想就是模塊化，即把系統(tǒng)功能自頂向下地、由抽象到具體地劃分為多層次的獨立功能模塊，每個模塊完成一個特定的功能，一直分解到能簡單地用程序實現(xiàn)為止這些模塊以某種結構形式組成一個整體，可以完成指定的功能。模塊劃分要兼顧組織實際情況，經過對實際系統(tǒng)業(yè)務流程、管理功能、數(shù)據流程等方面的詳細了解和分析后，從整體上考慮新系統(tǒng)的功能。這種設計方法能夠使整個系統(tǒng)結構更加清晰，提高了系統(tǒng)的可理解性和系統(tǒng)可行性。通過簡化軟件的設計和實施，有助于信息系統(tǒng)開發(fā)和組織管理，增強可維護性。（二）模塊結構圖的介紹模塊結構圖又稱控制結構圖、系統(tǒng)結構圖，它用一組特殊的圖形符號按照一

12、定的規(guī)則描述系統(tǒng)整體結構。模塊結構圖是結構化系統(tǒng)設計的一個主要工具，它可以描述的問題包括：模塊化分解后的系統(tǒng)結構層次、模塊間組成層次的調用關系、模塊間傳遞的數(shù)據信息及控制信息等。模塊結構圖由模塊、調用、數(shù)據信息、控制信息和轉接等基本符號組成，如圖6-2所示。圖6-2模塊結構圖的基本符號1模塊結構圖的基本符號(1)模塊在模塊結構圖中，用矩形框表示一個模塊，矩形中間標上模塊名稱。這個名字應該能反映模塊的處理功能。(2)調用在模塊結構圖中用連接兩個模塊的箭頭表示調用。模塊結構圖規(guī)定調用關系只能是上層模塊調用下層模塊，不允許下層模塊調用上層模塊，但是應該理解成下層模塊執(zhí)行后又返回到上層模塊。因此，調用

13、箭頭總是向下，不允許向上。通常不允許同層模塊之間的調用。如果一個模塊是否調用一個下層模塊，取決于調用模塊內部的判斷條件，則該調用稱為模塊間的判斷調用，采用菱形符號表示，如圖6-3 (a)所示。如果一個模塊通過其內部的循環(huán)功能來循環(huán)調用一個或多個下層模塊，則該調用稱為循環(huán)調用，用弧形箭頭表示，如圖6-3 (b)所示。圖6 -3判定調用和循環(huán)調用(3)數(shù)據信息用帶空心圓的小箭頭表示數(shù)據信息，并在旁邊標上數(shù)據信息名。數(shù)據可以從一個模塊傳遞到另一個模塊，再將處理的結果數(shù)據送回原模塊。例如圖6 -4 (a)中所示，讀圖書表模塊傳給圖書查詢模塊具體的圖書數(shù)據信息等。(4)控制信息用帶實心圓的小箭頭表示控制

14、信息，并在旁邊標上控制信息名。控制信息是為了指導程序下一步的執(zhí)行必須傳送的某些信息，例如圖6-4(b)中所示，讀預定表模塊傳給是否預定模塊的沒有預定控制信息等。圖6 -4數(shù)據信息和控制信息(5)轉接符號當模塊結構圖在一張圖上畫不下需要轉接到另外一張紙上，或為了避免圖上線條交叉時，都可使用轉接符號。2模塊結構圖模塊結構圖為系統(tǒng)中功能結構設計、輸入輸出設計、系統(tǒng)實施的各個方面都提供了依據。一個功能模塊一般對應一個輸入輸出用戶界面，系統(tǒng)實施編寫程序時也以此為依據實現(xiàn)相應的一個功能。圖6-5給出了模塊結構圖大概的、抽象的形式，其中主模塊是要實現(xiàn)的整體功能，每個模塊框中都標明了此模塊的功能，數(shù)據從輸入端

15、獲得，通過變換處理從輸入端流出。圖6-5模塊結構圖模塊結構圖設計后，還應對各模塊的功能進行說明。內容包括模塊名、模塊編號、模塊上下層調用關系、輸入流、輸出流、模塊處理功能、所用語言及算法說明等，格式可以參考圖6-6的樣本。系統(tǒng)模塊說明書模塊名：模塊編號：有哪些模塊調用：調用哪些模塊：輸入流：輸出流：模塊處理功能：算法說明：編寫者：圖6-6模塊說明書三、如何產生模塊結構圖和功能結構設計在系統(tǒng)設計中，模塊結構圖和功能結構設計經常用到兩種方法，一種方法是規(guī)范地由數(shù)據流程圖導出初始模塊結構圖，另一種方法是系統(tǒng)設計者根據功能等因素直接進行功能結構設計，具體方法介紹如下：（一）數(shù)據流程圖導出初始模塊結構圖

16、通過系統(tǒng)分析中的數(shù)據流程圖導出模塊結構圖的導出方法是：首先要區(qū)分數(shù)據流程圖中每一部分的結構類型是變換型還是事務型，然后根據不同的類型相應采用變換分析法或事務分析法把數(shù)據流程圖映象成相應的模塊結構。整個導出過程分為四個部分：(l)確定圖中有幾種導出類型；(2)按事務型導出分析；(3)按變換型導出分析；(4)完成合并，給出完整的模塊結構圖。下面通過圖書館管理信息系統(tǒng)“圖書借閱”這個簡單的流程來運用變換型和事務型分析方法，從數(shù)據流程圖導出模塊結構圖。其具體的數(shù)據流程是：讀者提供借閱信息是否預定處理判斷讀者是否預定如果預定了就更改預定表中的借閱狀態(tài)屬性，如果沒有預定就更改圖書表中的可借數(shù)量屬性然后再更

17、改借閱表顯示借書單，即屏幕輸出打印借書單，即打印機輸出。(注：圖6-7繪出的數(shù)據流程圖與系統(tǒng)分析時所作的有些改動，目的是更清楚地演示導出的過程）。圖6 -7圖書借閱流程圖1確定數(shù)據流程圖中有幾種導出類型變換型：如果數(shù)據流程圖是可以明顯地分成輸入、處理和輸出三部分的線型結構，則它就是“變換型”的數(shù)據流程圖。事務型：如果數(shù)據流程圖大致呈束狀結構，即某個處理將它的輸入分離成一束平行數(shù)據流，根據對外部信息的判斷處理從多條數(shù)據流中選擇其中某一條數(shù)據流，則它就是“事務型”的數(shù)據流程圖?，F(xiàn)在我們將圖6-7中加上必要的虛線，將Pl、P2和P3的并行結構看成一部分，P5和P6看成一部分，那么，輸入Pl、P2、P

18、3 -處理P4 -輸出P5、P6就構成了一個標準的線性結構，則它是變換型的數(shù)據流程圖。接著我們進一步分析輸入虛線框的內容，從Pl開始的信息判斷可分離成P2和P3兩個數(shù)據流，數(shù)據流程圖呈現(xiàn)束狀結構，則這個左虛線框中的部分就是“事務型”的數(shù)據流程圖。一般來說，實際業(yè)務中的數(shù)據流程圖都是變換型、事務型等典型類型的復雜結合。2按變換型導出分析變換分析法可以分為三步：找出系統(tǒng)的主處理、邏輯輸入和邏輯輸出，設計模塊的頂層和第一層，設計中下層。找出系統(tǒng)的邏輯輸入、邏輯輸出和主處理。從物理輸入端開始，一步步向系統(tǒng)的中間移動，直到數(shù)據流不能再看儆是系統(tǒng)的輸入，它的前一個數(shù)據流就是邏輯輸入。如圖6-7中物理輸入流

19、是借閱信息，然后是已預定或未預定信息輸入流，然后是可借閱信息輸入流，再往后就都是輸出流了，所以P2 - P4，P3 - P4是邏輯輸入。同樣道理，從物理輸出端開始，逆數(shù)據流方向一步步向系統(tǒng)的中間移動，直到數(shù)據流不能再看做是系統(tǒng)的輸出，它的后一個數(shù)據流就是邏輯輸出。圖6-7中借書單，已借閱信息都是前一個處理輸出后不再加工的信息輸出流，再往前可以看做是輸入流了，所以P4 - P5是邏輯輸出流。介于邏輯輸入和邏輯輸出之間的就是主處理。主處理一般是幾支數(shù)據流的匯合處的處理，是邏輯輸入和邏輯輸出之間的處理。圖6-7中的P4即為主處理。設計模塊的頂層和第一層。主處理為頂層模塊，也叫主控模塊，其功能是完成整

20、個程序要做的工作。本例的主處理命名為圖書借閱。下層的結構按輸入、變換、輸出三個分支來處理。一為每一個邏輯輸入設汁一個輸入模塊，向主控模塊提供數(shù)據。二為每一個邏輯輸出設計一個輸出模塊，向主控模塊提供輸出的功能。三為主處理設計一個變換模塊，將邏輯輸入變換為邏輯輸出。每個模塊的命名都應反映這個模塊的功能。根據以上導出原則，圖6 - 8中將圖書借閱下層結構劃分為借閱前處理( Pl，P2，P3)，更改借閱表(P4)，借閱后處理( P5，P6)三個模塊。設計中、下層模塊。設計中、下層模塊用上面所介紹的確定邏輯輸入、邏輯輸出和主處理的方法將第一層每一個模塊自頂向下繼續(xù)分解，直到最終的物理輸入、輸出流為止。輸

21、入模塊要為系統(tǒng)提供邏輯輸入，一般要進行變換，實現(xiàn)變換的是一個新的模塊，其輸人流是新的輸入模塊。輸出模塊的設計與輸入模塊道理相同，下層模塊一個是變換模塊，一個是新的輸出模塊。為變換模塊設計下層模塊則沒有通用的規(guī)則可以遵循，可以根據數(shù)據流程圖中主處理的復雜與否來決定是否分為子處理。圖6-8中將借閱后處理劃分為顯示借書單和打印借書單兩個模塊。由于借閱前處理部分流程圖不屬于變換型，下面用事務型流程圖導出方法將其進行模塊分解。圖6-8變換分析舉例3按事務型導出分析如果數(shù)據流程圖是事務型的，應采用事務分析方法導出模塊結構圖。如圖6-9圖書借閱部分的流程圖就是事務型的，可以按照事務分析方法處理。圖6-9事務

22、分析流程圖事務分析法先設計主模塊，即代表整個系統(tǒng)功能的頂層模塊。下面一層是完成判斷分析和分配調度的兩個模塊。判斷分析模塊根據外部信息進行數(shù)據的判斷處理，得到分配處理的依據。分配處理模塊按照判斷處理信息調度給代表某判斷結果的下設模塊。圖6 -8中已標明，主模塊名稱為借閱前處理，與總流程圖導出的模塊圖中的模塊名稱一致。下設借閱類型判斷及類型分配處理兩個模塊。類型判斷下設輸入借閱信息和判斷借閱類型兩個模塊，向上層模塊傳人借閱類型的控制信息和其它數(shù)據信息。類型分配處理模塊利用傳來的類型信息判斷進行哪一個下層處理。事務分析舉例如圖6-10所示。4完成合并，給出“圖書借閱”模塊的結構圖將用兩種方法導出的模

23、塊結構圖合并，如圖6-11所示，即為完整的圖書借閱模塊結構圖。從變換分析和事務分析分解得到的模塊結構都具有較緊密的模塊內聯(lián)系和較低的模塊間圖6 -10事務分析舉例依賴，因此便于修改和維護。以上講解了針對變換型和事務型兩種較典型的數(shù)據流程圖模式導出模塊結構圖的方法，當遇到較復雜的實際問題時，就要將這兩種分析技術聯(lián)合使用，比如圖書借閱的例子頂層采取變換分析，下層模塊按照其形式分別選擇分析方法。圖6 -11數(shù)據流程圖導出模塊結構圖舉例（二）功能結構設計通過上例我們看到從數(shù)據流程圖中導出模塊結構圖的方法非常麻煩。本例較簡單，如果是一個復雜的數(shù)據流程圖，工作量之大將可想而知?，F(xiàn)在我們考慮第二種方式產生模

24、塊結構圖。主要的思路就是以功能直接劃分，簡單明了。首先，以系統(tǒng)數(shù)據流程圖中的“處理（功能）”為依據。從系統(tǒng)的上層開始，大功能分解為若干小功能，層層分解，直到一個復雜的問題簡單化，一個抽象的功能具體化為止。產生一個按功能從屬關系劃分的所謂的“功能結構圖”。圖中每一個框均稱為功能模塊。說明：在系統(tǒng)設計中我們發(fā)現(xiàn)，如果將功能對應于模塊，那么功能分解、功能結構設計、功能結構圖和模塊劃分、模塊化、模塊結構圖是如此的相似。他們只是對某個問題的不同描述而已，在實際的工作中人們對他們的叫法經常是不加區(qū)別的。從不同的角度，側重哪一個都無關緊要，請讀者注意以后書中以上的兩種叫法都將采用。下面我們對圖書館管理信息系

25、統(tǒng)的主要功能進行劃分，將其分為圖書采編系統(tǒng)、圖書借閱系統(tǒng)、圖書查詢系統(tǒng)、圖書預定系統(tǒng)、圖書維護系統(tǒng)、讀者留言系統(tǒng)和讀者管理系統(tǒng)等七個模塊，這些模塊也可以看做是圖書館管理信息系統(tǒng)的子系統(tǒng)。圖6 -12清楚地描述出了圖書借閱信息系統(tǒng)的模塊結構圖。這樣劃分使模塊功能比較集成、規(guī)模大小適當、易于進行后續(xù)的系統(tǒng)設計和系統(tǒng)實施工作。圖6 -12功能結構圖模塊結構劃分完畢，要對模塊進行進一步的說明，給系統(tǒng)實施提供依據。下面圖6 -13給出了圖書館管理信息系統(tǒng)模塊說明書的實例。圖書管理信息系統(tǒng)模塊說明書模塊名：圖書采編系統(tǒng)模塊編號：Ml有哪些模塊調用：圖書借閱系統(tǒng)、圖書查詢系統(tǒng)、圖書預訂系統(tǒng)、圖書維護系統(tǒng)調用

26、哪些模塊：無輸人流：圖書信息輸出流：圖書表、出版社表模塊處理功能：按照采編規(guī)則編寫圖書號，輸入圖書信息形成圖書表和出版社表。算法說明：利用ACSESS及其內嵌的VBA編程工具編寫程序設計人機界面模塊名：圖書借閱系統(tǒng)模塊編號：M2有哪些模塊調用：圖書維護系統(tǒng)調用哪些模塊：圖書采編系統(tǒng)、圖書預訂系統(tǒng)輸入流：借閱信息、預訂表、圖書表、讀者表輸出流：借閱表、預訂表、圖書表模塊處理功能：根據輸入流判斷是否預訂、以不同的借閱方式借閱圖書并修改相關表格。將借閱表輸出給圖書維護系統(tǒng)生成借閱統(tǒng)計信息 算法說明：利用ACSESS及其內嵌的VBA編程工具編寫程序設計人機界面。圖6 -13模塊說明書四、模塊設計優(yōu)化的

27、原則（一）模塊的獨立性模塊的獨立性大致包括耦合性和內聚性兩個指標。耦合性( Coupling)指多個模塊間相互聯(lián)系、相互依賴的程度，主要是從模塊外部考察模塊的獨立性。耦合度越低，相互影響越小，系統(tǒng)獨立性越強，故應盡量降低模塊間的耦合度。內聚性指一個功能模塊內部各項處理相互聯(lián)系的密切程度，主要是從模塊內部來考察模塊的獨立性。內聚性越高，系統(tǒng)獨立性越強。內聚性的強弱將直接影響系統(tǒng)功能實現(xiàn)的復雜性，應盡量提高模塊的內聚性。通過這種“低耦合、高內聚”的原則來提高模塊的獨立性，使其便于實現(xiàn)、修改和維護。有關耦合性和內聚性的詳細內容本文不再贅述，有興趣的同學可以參考其他書籍。（二）模塊的大小模塊的大小指的

28、是實現(xiàn)模塊所需編寫程序的行數(shù)。過大的模塊常常使系統(tǒng)分解的不充分，其內部可能包含了若干部分的功能。過小的模塊有可能降低模塊的獨立性，造成系統(tǒng)接口的復雜。模塊的大小設計應盡量減小設計復雜性，提高程序可讀性和可維護性。雖然模塊設計的不能過大也不能過小，但也不能生硬地劃分，設計的出發(fā)點還應是保證功能劃分的合理性。（三）扇入與扇出在進行系統(tǒng)模塊結構的層次設計時，模塊的扇入系數(shù)和扇出系數(shù)要合理。所謂扇出系數(shù)就是一個模塊直接調用其它模塊的個數(shù)。所謂扇入系數(shù)就是直接調用該模塊的模塊個數(shù)。經驗表明，一個設計好的系統(tǒng)應有較高的扇出系數(shù)和較低的扇入系數(shù)，平均扇入、扇出系數(shù)通常是3或4，一般不應超過7，否則會引起出錯

29、概率的增加。通常，好的系統(tǒng)結構是“清真寺”型的，即高層扇出系數(shù)較高，中間扇出系數(shù)較少，底層扇入系數(shù)較高。（四）作用范圍與控制范圍判斷的作用范圍是指所有受這個判斷影響的模塊，即操作執(zhí)行依賴于此判定的模塊。模塊的控制范圍是指模塊本身及其所有的下屬模塊。好的模塊結構設計應滿足判定的作用范圍在模塊的控制范圍以內，判定所在的模塊在模塊層次結構中的位置不能太高。第三節(jié)代碼設計代碼是用效或字符代表事物名稱、屬性或狀態(tài)等的符號。它以簡短的符號形式代替具體的文字說明，惟一地標識系統(tǒng)中的某一事物。在信息系統(tǒng)中，代碼是人和機器的共同語言，是系統(tǒng)進行信息鑒別、分類和排序等處理的依據。代碼設計是實現(xiàn)信息管理的一個前提條

30、件，其主要任務就是要提供給信息系統(tǒng)所需使用的代碼標準。下面介紹代碼的一些基本概念和設計原則。一、代碼的主要功能通過代碼設計可以建立起統(tǒng)一的信息描述規(guī)范，提高了通用化水平，加強了信息處理性能。具體來講，代碼的主要功能有：(1)標識。是代碼最基本的功能，在一個信息分類的編碼標準中，一個代碼只能惟一地標識一個分類對象，而一個分類對象也只能有一個惟一的代碼。(2)分類。按分類對象的屬性分類時，要給不同的類別分別賦予不同的代碼。這個代碼又可以作為分類對象的標識，從而利用計算機進行分類統(tǒng)計。比如按照用途分為A和B兩類，則可利用A和B對用途情況進行統(tǒng)計。(3)排序。按分類對象的產生時間、所占空間等順序關系分

31、類時，代碼可以作為分類的標識，利用計算機的排序統(tǒng)計功能。(4)專用含義。有時可以利用代碼提供一些專用符號來表示專門的含義。二、代碼的種類代碼的種類很多，根據代碼符號的表示形式可以分成數(shù)字碼、字符碼和混合碼，根據代碼的組成及含義可以大致分為順序碼、區(qū)間碼、助記碼等。本書只介紹部分類型的碼，給讀者一個代碼知識的感性認識。1順序碼順序碼是用連續(xù)的數(shù)字代表編碼對象的代碼，如流水號等。順序碼短小簡單，易擴充但是沒有邏輯含義，不易記憶，不便匯總，增加的代碼只能列在最后，造成已刪除碼空間的浪費。這種碼通常放在其它編碼之后作為細分類的一種補充手段。2區(qū)間碼區(qū)間碼把數(shù)據項分成若干組，每個組分配一個代碼的區(qū)間段，

32、該區(qū)間中的數(shù)字值和位置都代表一定特殊的意義。區(qū)間碼主要分為層次碼，十進制碼、特征碼等。層次碼。層次碼按照編碼對象類別的不同從屬層次，將代碼的各數(shù)字位分成若干個區(qū)間，每一區(qū)間都規(guī)定不同的含義。因此，該碼中的數(shù)字和位置都代表一定意義。層次碼邏輯性強，便于查詢和管理，缺點是代碼過長，占用空間大。【例l】學生學號的層次碼代碼設計，某學生的代碼為2002 102 4 22它的含義描述如下：代碼層次第一層代碼第二層代碼第三層代碼第四層代碼代碼內容20021024代碼區(qū)間意義入學年份所在院系所在班級學生學號十進制碼。十進制碼是由層次碼發(fā)展而來的。它先把整體分成若干層，每劃分一層用一個小數(shù)點隔開，然后把每一層

33、再分成若干層，這樣繼續(xù)不斷地劃分。一個層次代表一個子類，通過小數(shù)點后添加新的層次可以不斷增加新的子分類。當編碼對象的數(shù)量不能預先估計時，就適宜采用這種方法?！纠?】圖書章節(jié)劃分，舉例如下：1第一章1.1第一章第一節(jié)1.1.1第一章第一節(jié)第一目1.1.2第一章第一節(jié)第二目1.2第一章第二節(jié)2第二章特征碼（多面碼）。它是按照編碼對象的不同層次將代碼的各位數(shù)字分為若干區(qū)間、每個區(qū)間規(guī)定不同的含義。特征碼的各類別層次間沒有從屬關系，而是代表了編碼對象的不同特征方面?！纠?】職工職位代碼設計，某職工的職位代碼為“1322”，在行政管理崗位上的工作經驗不滿5，工資水平在2000元以上。他具有的學歷水平為碩

34、士。下面給出了代碼的內容。代碼層次第一層代碼第二層代碼第三層代碼第四層代碼代碼內容1-5年以下2-5年以上1-市場銷售2-技術支持3-行政管理1 - 2000元以下2 - 2000元以上1-本科及以下2-碩士3-博士及以上代碼區(qū)間意義工作經驗年份所在崗位性質工資水平學歷水平3助記碼助記碼是為了幫助記憶，用數(shù)字、符號將編碼對象的名稱、規(guī)格等描述出來，并作為代碼的一部分的代碼類型。例如：用TV -A - 28可以表示28英寸A等彩色電視機。助記碼適用于數(shù)據項數(shù)目較少的情況，否則容易引起聯(lián)想出錯。三、代碼的校驗代碼作為計算機輸入的重要內容之一，其正確性直接影響整個計算機處理的質量，如果出錯，將會帶來

35、不可挽回的損失，因此需要對輸入計算機中的代碼進行校驗。為了保證輸入的正確性，通常有意識地在原有代碼的基礎上另加一個校驗位，并且將它作為代碼的組成部分。此校驗位事先由一定的數(shù)學方法計算出來。代碼輸入時，計算機會用同樣的數(shù)學方法按輸入的代碼數(shù)字計算校驗位，并將其與輸入的代碼的校驗位相比較，若不一致說明輸入的代碼有誤。校驗位的產生方式主要是模數(shù)加權法。這種方法是先將代碼各位(Ci)乘以權數(shù)(Pi)得到積S= C1P1+C2P2+CiPi+CnPn (i=l,n)，再以常數(shù)M為模求得余數(shù)R：mod(S，M)，最后用模減去余數(shù)就是校驗位J=M-R。權數(shù)一般可以選取幾何級數(shù)(1,2,4,8,16,32)、

36、算術級數(shù)(1,2,3,4,5,6)、質數(shù)(1,3,5,7,11)等有規(guī)律的數(shù)列。?？蛇x取10、1l、13等。比如，讀者號為20080321001，如果設計校驗碼并選擇算術級數(shù)為權數(shù)、10為模，則：S=21+84+36+27+l8+l11=85R= mod(85，10) =5J =10 -5 =5則此讀者號的校驗位為5，將其填寫在號碼最后一位，讀者號應為20080321001 5。四、代碼設計的原則代碼設計應遵循的基本原則有：惟一性。一個編碼體系中，一個對象只能賦予一個惟一的代碼。標準化。代碼應盡可能采用國際和國內已有的標準編碼。在一個代碼體系中，代碼結構、類型、編寫格式要統(tǒng)一。合理性。代碼結構

37、合理反映編碼對象的特征，與事物分類體系相適應?？蓴U充性。代碼系統(tǒng)要考慮系統(tǒng)的發(fā)展變化，留有充分余地以備將來不斷擴充的需要：適用性。代碼盡可能反映對象的特點及規(guī)律，以助記憶，便于填寫。簡潔性。代碼的長度應以短小為好，代碼的長度會影響所占據的存儲單元和信息處理速度，也會影響代碼輸入時出錯的概率及輸入、輸出速度。系統(tǒng)性。有一定的分組規(guī)則，從而在整個系統(tǒng)中具有通用性。五、舉例代碼設計可以參考以下步驟進行：確定代碼對象?？疾焓欠褚延袠藴蚀a。如果有國家標準或某個部門對某些事物已規(guī)定了標準代碼，那么應遵循這些標準代碼。根據代碼的使用范圍、使用時間，根據實際情況選擇代碼的種類。考慮檢錯功能。編寫代碼表。代碼

38、編寫好后，要編制代碼表，并作詳細說明，通知有關部門組織學習，以便正確使用。下面以圖書館管理信息系統(tǒng)為例進行代碼設計。圖書管理系統(tǒng)要設計的主要代碼對象有圖書號、讀者號、留言號、出版社號等。其中圖書分類號是國家統(tǒng)一規(guī)定的，與行業(yè)標準統(tǒng)一。圖書館硬件設備齊全，采用條碼器讀人讀者信息和圖書信息，防止了手工輸入可能造成的代碼輸入錯誤，因而沒有必要再設置代碼校驗位?！纠?】讀者號，讀者號利用的是讀者注冊當天的日期再加上當天注冊的流水號來設計，即層次碼加上順序碼。其中流水號為三位，即假設圖書館一天內累計注冊的人數(shù)的上限為999人。讀者注冊的瀆者號為20080321001，代表的意義如下：代碼層次第一層代碼第

39、二層代碼第三層代碼第四層代碼代碼內容20080321O01代碼區(qū)間意義年月日流水號【例5】出版社號，出版社號利用的是已經形成的城市代碼加上該城市出版社流水號。其中流水號為三位，即假設一個城市與此圖書館有聯(lián)系的出版社上限為999家。出版社號為1001代表的意義為：第四節(jié)數(shù)據庫設計數(shù)據庫設計是信息系統(tǒng)設計階段的重要組成部分，它是在選定了硬件、操作系統(tǒng)和數(shù)據庫管理系統(tǒng)( DBMS)環(huán)境的情況下，準確地表達用戶的需求，并將其轉換為有效存儲數(shù)據的數(shù)據模型的過程。數(shù)據庫設計的全過程包括用戶需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計、物理結構設計、數(shù)據庫的實施、數(shù)據庫運行與維護等六個階段。其基本操作步驟如圖6-1

40、4所示。本書只重點講解設計過程的前四步。圖6 -14數(shù)據庫設計的基本步驟一、用戶需求分析用戶需求分析是數(shù)據庫設計的起點，需求分析是否充分準確直接決定信息系統(tǒng)是否能最終得到用戶的滿意，并影響到數(shù)據庫結果是否合理實用。需求分析實際上已經在系統(tǒng)分析和設計中完成了，數(shù)據庫設計階段只需要進一步確認以下的需求：數(shù)據要求。即要根據用戶需要從數(shù)據庫中導出的信息要求，包括對數(shù)據內容、來源去向、性質、取值范圍、數(shù)據存儲等的要求。處理要求。即為了滿足用戶信息需求要做的處理功能、處理方式、響應時間等。安全性與完整性要求。進一步明確數(shù)據的有效性、安全性、完整性、冗余性等的相關需求與約束條件。二、概念結構設計概念設計是整

41、個數(shù)據庫設計的關鍵，它通過對用戶需求進行綜合、歸納與抽象，形成了一個獨立于具體數(shù)據庫管理系統(tǒng)的概念模型。概念模型是一個面向問題的數(shù)據模型，本章主要利用第三章介紹的E-R圖工具來描述現(xiàn)實世界中實體與實體間的關系。它反映的是用戶的現(xiàn)實環(huán)境，與數(shù)據庫的具體實現(xiàn)技術無關，因此獨立于數(shù)據庫管理系統(tǒng)。概念設計的主要步驟是：先根據系統(tǒng)分析的結果設計各個局部E-R圖；再將局部E-R圖集成為總體E-R圖?？紤]到本書第三章和第九章中的案例均對E-R圖的使用方法、概念結構設計進行了描述，本節(jié)就不再進行詳細介紹，只給出圖書館管理信息系統(tǒng)中從出版社購書及讀者預定圖書的總體E-R圖，如圖6-15所示。圖6-15從出版社購

42、書及讀者預定圖書的總體E-R圖三、邏輯結構設計邏輯結構設計是在概念設計的基礎上完成的，其主要任務是將概念結構E-R圖轉換為某個數(shù)據庫管理系統(tǒng)所支持的數(shù)據模型，并對其進行優(yōu)化。這種數(shù)據模型提供了有關數(shù)據庫內部構造的邏輯描述，與計算機環(huán)境更加接近，因此能夠為在某種特定的數(shù)據庫管理系統(tǒng)上進行數(shù)據庫物理存儲結構設計提供便利。在關系型數(shù)據庫中，邏輯結構設計的步驟是先將E-R圖轉換為關系數(shù)據模型，然后再利用規(guī)范化理論對此模型進行規(guī)范和優(yōu)化，之后結合信息系統(tǒng)需要提供的功能設計數(shù)據視圖。（一）E-R圖轉換為關系數(shù)據模型在信息系統(tǒng)平臺一章中，我們已經深入分析了數(shù)據庫技術，尤其重點介紹了關系數(shù)據模型和E-R圖工具

43、。概念結構設計已經將現(xiàn)實世界中的信息描述為觀念世界的信息，邏輯結構設計要進一步將其轉換到數(shù)據世界的信息。這就需要將E-R圖轉換為關系數(shù)據模型，從而解決如何將實體和實體間的聯(lián)系轉化為關系模式，并確定關系模式的屬性和主碼的問題。根據第三章所介紹的規(guī)則，以圖書館管理信息系統(tǒng)為例，將圖6 -15中的E-R圖轉換為關系數(shù)據模型：1一對多聯(lián)系以從出版社采購圖書為例，利用從E-R模型到關系模型的轉換規(guī)則可以得到以下結果，其中帶下劃線的屬性為主碼。(1)如果將購書單獨作為一個關系模式，則將圖書表、出版社表的主碼（圖書號、出版社號）與購書本身的屬性（購書日期、購書數(shù)量）作為購書表的屬性，購書表的主碼是圖書號與出

44、版社號的組合。(2)如果將購書與n端實體圖書表合并，可把一端實體主碼（出版社號）和購書本身的屬性（購書日期，購書數(shù)量）加入到圖書表中，圖書表的主碼還是圖書號。由于出版社購書信息在圖書查詢、借閱中都用不到，功能比較獨立，因此選擇后一種將購書表單獨作為一個關系模式的轉換方法。分解前實體所對應的關系模式的屬性和主碼。圖書表（圖書號，圖書名，作者，出版社號，出版日期，庫存總數(shù)，可借冊數(shù)）出版社表（出版社號，出版社名，地址，聯(lián)系人）分解后。實體：圖書表（圖書號，作者，出版日期，庫存總數(shù)，可借冊數(shù)）出版社表（出版社號，出版社名，地址，聯(lián)系人）聯(lián)系：購書表（圖書號，出版社號，購書日期，購書數(shù)量）或者實體：圖

45、書表（圖書號，作者，出版日期，庫存總數(shù)，可借冊數(shù)，出版社號，購書日期，購書數(shù)量）出版社表（出版社號，出版社名，地址，聯(lián)系人）2多對多聯(lián)系以讀者預定圖書為例，利用從E-R模型到關系模型的轉換規(guī)則可以得到以下結果。預定表只能單獨作為一個關系。將圖書表、讀者表的主碼（圖書號、讀者號）與預定的三個屬性（預定日期、應借日期、預定數(shù)量，借閱狀態(tài)）作為預定表的屬性，預定表的主碼是圖書號與讀者號的組合。分解前實體所對應的關系模式的屬性和主碼。讀者表（讀者號，讀者姓名，密碼，所在單位，Email，電話，可否預定）圖書表（圖書號，圖書名，作者，出版日期，庫存總數(shù)，可借冊數(shù)）分解后得到的實體和聯(lián)系的關系模式的屬性和

46、主碼。實體：讀者表（讀者號，讀者姓名，密碼，所在單位，Email，電話，可否預定）圖書表（圖書號，圖書名，作者，出版日期，庫存總數(shù)，可借冊數(shù)）聯(lián)系：預定表（讀者號，圖書號，預定日期，應借日期，預定數(shù)量，借閱狀態(tài)）（二)數(shù)據模型的規(guī)范化數(shù)據庫關系模式確定后可借助規(guī)范化理論進行規(guī)范化，以消除數(shù)據表冗余、更新異常等不合理等現(xiàn)象，提高數(shù)據的可修改性、一致性和完整性。數(shù)據庫的規(guī)范化處理過程就是按照規(guī)范化規(guī)則逐步地分析處理原有信息表的過程。在數(shù)據模型允許的基礎上，一般來說，規(guī)范化水平應較高，但并不是越高越好，主要是依據有利于系統(tǒng)功能實現(xiàn)的原則設計。具體的規(guī)范化水平由弱到強依次為：數(shù)據表中的每一個屬性都應是

47、不可分割的數(shù)據項（數(shù)據元素），在同一個表中，不能出現(xiàn)重復的數(shù)據項。每個非主碼屬性都由主碼惟一決定。每個非主碼屬性都不依賴于其它的非主碼屬性。有時，還可以對關系模式進行必要的分解，通常使用的分解方法有水平分解和垂直分解。在大關系中，若有一部分數(shù)據經常使用，就可以把經常使用的數(shù)據部分分解成一個子關系，這種分解就是水平分解。若關系模式的一部分屬性經常被查詢或連接，就可以將經常在一起使用的屬性從關系模式中分解出來形成一個子關系，這種分解就是垂直分解。通過關系模式的分解可以提高數(shù)據操作的效率和存儲空間的利用率，有利于系統(tǒng)的實施和維護。（三）設計數(shù)據視圖用戶視圖是面向用戶呈現(xiàn)出的虛表。在數(shù)據庫中并沒有視圖

48、的數(shù)據存儲，視圖是由數(shù)據庫語言查詢、連接等操作處理出來的一部分數(shù)據庫存儲文件。通過視圖的設計可以使數(shù)據結構按照合理的方式設計，而不是直接按照用戶要求的輸出設計。這并沒有違背用戶第一的原則，而能通過比較靈活的數(shù)據庫處理來滿足更多、更豐富的用戶需求。數(shù)據視圖將數(shù)據的表現(xiàn)形式與數(shù)據存儲之間有效地隔離開來，還能起到增加數(shù)據庫安全性等作用。四、物理結構設計邏輯結構設計是面向用戶的，而物理結構設計是面向計算機的。數(shù)據庫在物理設備上的存儲結構和存取方法等就稱為數(shù)據庫的物理結構。其主要任務就是給邏輯數(shù)據模型選擇一種最適合應用要求的物理結構，并進行評價。它的主要內容有數(shù)據庫存儲結構設計、存取路徑選擇、數(shù)據索引的

49、建立等。高效的物理數(shù)據結構既能為系統(tǒng)節(jié)省存儲空間，又能提高存取速度。在系統(tǒng)實施階段，開發(fā)人員可以依據物理結構設計，用所選的數(shù)據庫管理系統(tǒng)所提供的命令進行上機操作，建立數(shù)據庫并對數(shù)據庫中的數(shù)據進行查詢、連接等操作。設計數(shù)據庫存儲結構時需要綜合考慮數(shù)據存取時間、存儲空間利用率、數(shù)據庫維護代價等方面的因素。一般來講，“魚和熊掌不可兼得”，比如消除數(shù)據冗余和關系冗余雖然能節(jié)省存儲空間，但同時降低了檢索的性能，因此在實際設計存儲結構時，要依據用戶使用功能的傾向性來決定沒計方案。數(shù)據庫存儲設計一般包括關系的屬性、數(shù)據類型、字段長度、備注說明等項目，表6-1表6-3以圖書館管理信息系統(tǒng)部分邏輯設計為依據來設

50、計數(shù)據庫存儲結構。參見第九章圖9 -11中的借閱關系。1圖書表：存儲有關圖書的信息，主碼為圖書號，其他屬性都決定于主碼。表6 -1圖書表屬性數(shù)據類型字段長度（字節(jié)）說明圖書號文本20圖書表的主碼圖書名文本50作者文本20出版日期日期時間8庫存總數(shù)數(shù)字l可借冊數(shù)數(shù)字l2讀者表：存儲有關讀者的信息。主碼為讀者號，其他屬性都決定于主碼。表6 -2讀者表屬性數(shù)據類型字段長度（字節(jié)）說明圖書號文本20圖書表的主碼圖書名文本50作者文本20出版日期日期時間8庫存總數(shù)數(shù)字l可借冊數(shù)數(shù)字l3借閱表：存儲有關借閱的信息。主碼為圖書號和讀者號的組合，其他屬性都決定于主碼。表6 -3借閱表屬性數(shù)據類型字段長度（字節(jié)

51、）說明讀者號文本10讀者號、圖書號的組圖書號文本10合為預定表的主碼借閱日期日期時間8歸還日期日期時間8借閱數(shù)量數(shù)字l圖6 -16和圖6-17給出了在Access中圖書表和借閱表的存儲設計界面。圖6 -16圖書表的Access存儲結構圖6-17借閱表的Access存儲結構數(shù)據設計還涉及到一項較為重要的問題，即數(shù)據庫的安全性和完整性保護的問題。安全性保護是防止機密數(shù)據被泄露，防止無權者使用、改變或有意破壞他們無權使用的數(shù)據。完整性保護是保護數(shù)據結構不受損害，保證數(shù)據的正確性、有效性和一致性。由于數(shù)據的保護與計算機系統(tǒng)環(huán)境的保護是密切相關的，因此這個問題需要在更大的范圍內才能徹底解決，例如計算機系

52、統(tǒng)所在的環(huán)境，硬、軟件，信息和通信設施等方面的保護，以及必要的行政和法律手段。而在系統(tǒng)設計與實施階段的關鍵任務，是從軟件方面設計和實現(xiàn)數(shù)據保護的功能，例如對數(shù)據并行操作（即多個用戶同時存取和修改同一數(shù)據）的控制和管理，設置口令校驗功能，等等。五、數(shù)據庫實施、運行和維護數(shù)據庫的實施是根據數(shù)據庫邏輯設計和物理設計的結果，建立實際的數(shù)據庫結構、裝入數(shù)據、進行測試和試運行的過程。數(shù)據庫的運行和維護指數(shù)據庫轉儲和恢復、維持數(shù)據庫的安全性與完整性、監(jiān)測并改善數(shù)據庫性能、數(shù)據庫的重組和重構等開發(fā)后續(xù)工作。數(shù)據庫的實施、運行和維護分別在系統(tǒng)實施和系統(tǒng)試運行階段執(zhí)行。第五節(jié)用戶界面設計系統(tǒng)用戶界面設計對于用戶使

53、用和系統(tǒng)安全性來說是十分重要的，它包括系統(tǒng)輸人設計、輸出設計和人機界面設計。一個好的輸入系統(tǒng)可以為用戶和系統(tǒng)雙方帶來良好的工作環(huán)境，為管理者提供簡潔明了、有效實用的管理和控制信息。用戶界面設計需要先進行輸出設計，然后再反過來根據輸出所要求的信息來進行輸入設計。一、輸出設計輸出設計是系統(tǒng)實現(xiàn)業(yè)務、管理功能所不可或缺的部分，能否為用戶提供準確、及時、適用的信息是評價信息系統(tǒng)優(yōu)劣的標準之一。輸出信息的使用者是用戶，所以輸出的內容與格式等是用戶較關心的問題。因此，在設計過程中，開發(fā)人員必須深入了解用戶要求，及時與用戶充分協(xié)商。輸出設計的主要工作和基本步驟包括：確定輸出類型、輸出內容、輸出格式和輸出方式

54、等。（一）輸出類型設計輸出類型包括以下幾種：外部輸出。輸出目標是系統(tǒng)之外的環(huán)境，如向Internet發(fā)布信息。內部輸出。系統(tǒng)內部子系統(tǒng)之間的信息輸出，如將學生成績子系統(tǒng)生成的學生成績表輸出給學籍管理子系統(tǒng)。中間輸出。系統(tǒng)處理的一個中間結果的輸出。交互輸出。系統(tǒng)與用戶間的對話輸出。操作輸出。計算機運行過程中系統(tǒng)提供的與操作有關的輸出，如錯誤信息、程序清單。（二）輸出內容設計輸出內容的基本要求是準確、及時、適用。輸出內容的具體確定要根據調查和分析用戶在使用信息方面的要求。設計輸出信息的內容主要包括兩個方面：一為有關輸出信息使用方面的內容，如使用者、使用目的、報告量、使用周期、有效期、保管方法和復寫

55、份數(shù)等。二為輸出信息的內容，即輸出信息的名稱和形式，包括輸出的項目、數(shù)據類型、寬度、精度、數(shù)據來源及生成算法等。（三）輸出格式設計輸出格式要滿足使用者的要求和習慣，做到格式標準化，術語統(tǒng)一化，不僅清晰、美觀，而且易于閱讀、理解和用計算機實現(xiàn)。輸出格式設計是輸出設計的一個重要內容。報表是較常用的輸出格式之一。報表的類型有詳細型報表、匯總型報表、分析型報表。詳細型報表主要記錄單位一定時期往來數(shù)據的明細列表。匯總型報表指將填列在不同位置的有關信息共同反映在一張報表上。分析型報表指為支持單位管理部門工作，對數(shù)據進行統(tǒng)計處理過的報表。例如，圖6 -18所示的報表上就是圖書信息的詳細型報表。此外，還可以使

56、用較直觀的圖形輸出格式，包括折線圖、條形圖、散列圖、餅圖等。圖6 -18圖書庫存信息報表（四）輸出方式選擇除特別指定外，輸出方式應根據輸出的內容、格式特點、用戶需求情況等因素決定。常用的輸出設備有顯示器、打印機、磁帶機、縮微膠卷輸出器、多媒體設備等。輸出介質有紙張、磁帶、磁盤、縮微膠卷、光盤、多媒體介質等。這些設備和介質各有特點，應結合現(xiàn)有設備和具體條件選擇。需要送給其他有關人員或者需要長期保存的材料必須使用打印機打印輸出；需要作為以后處理用的數(shù)據，可輸出到磁盤或者磁帶上；需要臨時查詢的信息，則可通過屏幕顯示。二、輸入設計要輸出高質量的信息，首先就要輸入高質量的信息。輸入設計的目標是在保證輸入

57、信息正確性和滿足輸出需要的前提下，做到輸入簡便、迅速、經濟。數(shù)據輸入的準確性和簡潔性直接影響到系統(tǒng)使用時的效果和效率。因此，必須科學地進行輸入設計，使之正確地、及時地、方便地收集及錄入信息。輸入設計的主要工作和基本步驟包括：確定輸入內容、輸出格式、輸入方式、輸入數(shù)據的校驗等。（一）輸入設計原則輸入設計應遵循以下基本原則：輸入量小。輸入量應保持在能滿足處理要求的最低限度。輸入的數(shù)據越多，產生錯誤的幾率越高，花費的時間成本也越多。數(shù)據需要共享的大系統(tǒng)、多子系統(tǒng)一定要避免重復輸入。輸入簡便。輸入數(shù)據的匯集和輸入操作應盡可能簡便易行，從而減少錯誤的發(fā)生。數(shù)據轉換少。輸入數(shù)據應盡量用其處理所需的形式進行

58、記錄，以便減少或避免數(shù)據由一種介質轉換到另一種介質時可能產生的錯誤。數(shù)據盡早檢驗。對輸入數(shù)據的檢驗應盡量接近原數(shù)據發(fā)生點，使錯誤能及時得到更正。（二）輸入內容設計輸入內容主要指向計算機輸入原始數(shù)據。輸入內容設計主要是根據數(shù)據庫設計和輸出設計的結果確定哪些數(shù)據在哪一個模塊進行輸入，包括數(shù)據項的名稱、類型、長度、精度、取值范圍、輸入處理方式等。（三）輸入格式設計輸入格式應該針對輸入設備的特點進行設計。若選用鍵盤方式人機交互輸入數(shù)據，則輸入格式的編排應盡量做到計算機屏幕顯示格式與單據格式相一致。輸人數(shù)據的形式一般可采用“填表式”，由用戶逐項輸入數(shù)據，輸入完畢后確認輸入數(shù)據是否正確無誤。（四）輸入方式

59、設計數(shù)據輸入方式有外部輸入（鍵盤輸入、掃描儀輸入、磁盤導入等）和計算機輸入(網絡傳送數(shù)據等），輸入設備有鍵盤、鼠標、掃描儀、光電閱讀器、光筆、磁盤、磁帶、網絡等。信息系統(tǒng)對數(shù)據的準確性要求較高，應選擇從條碼閱讀器、子系統(tǒng)或網絡終端直接傳送的方式，而少用人工輸入的方式，避免數(shù)據輸入錯誤所造成的損失。圖6 -19給出了圖書借閱子系統(tǒng)的輸入界面。讀者號、圖書號等原始數(shù)據通過條碼閱讀器讀入，然后系統(tǒng)內部鏈接讀者表和圖書表將與讀者和圖書有關的信息予以顯示。借閱日期默認為當天的日期，歸還日期默認為當天日期加30天，借閱數(shù)量默認為一本。這樣，不用任何手工輸入就可以添加一條記錄，很大程度上避免了輸入信息可能發(fā)

60、生的錯誤。（五）輸入數(shù)據的校驗圖6 -19圖書借閱子系統(tǒng)輸入界面為了盡可能地避免錯誤的數(shù)據存儲到系統(tǒng)中，在輸入設計中需要考慮采用具體的檢測方式對數(shù)據輸入的正確性進行校驗。常見的輸入校驗方式有二次輸入校驗法、靜態(tài)校驗法、平衡校驗法、文件查詢校驗法、界限校驗法、數(shù)據格式校驗法和校驗碼方法等。表6 -4輸入校驗方法校驗方法具體內容重復校驗要求同一個數(shù)據內容輸入兩次，以兩次輸入內容一致作為正確性判斷的依據。對于特別重要的數(shù)據輸入，也可以要求輸入兩次以上。視覺校驗采用目測的方法檢查輸入數(shù)據的正確性，目測一般在屏幕前進行，在輸入內容復雜的情況下也可以打印出來檢測。校驗位校驗在數(shù)據編碼的后面加一位校驗碼，該

61、校驗碼是根據一定的計算方法由校驗碼前的各位編碼計算出來的。控制總數(shù)校驗對所有數(shù)據項的值求和進行校驗。數(shù)據類型校驗從數(shù)據類型和數(shù)據格式的角度來檢測輸入數(shù)據的正確性。格式校驗檢驗數(shù)據記錄中各數(shù)據項的位數(shù)和位置是否符合預先規(guī)定的格式。邏輯校驗檢查數(shù)據項的值是否符合邏輯。界限校驗界限校驗法是通過檢驗數(shù)據是否在限定的取值范圍內來檢測輸入數(shù)據的正確性。平衡校驗平衡校驗法根據數(shù)據之間的計算關系來檢查輸入數(shù)據的正確性。例如利用會計等式（借方金額合計=貸方金額合計）對輸入的會計憑證數(shù)據進行校驗。記錄統(tǒng)計校驗統(tǒng)計記錄個數(shù)，檢查記錄有無遺漏或重復。三、人機對話設計（一）人機對話設計的考慮因素人機對話設計的任務是根據

62、用戶在使用信息系統(tǒng)時的操作動作及所遇問題，設計友好的、有輔助操作意義的人機交互方式。人機對話使用戶親自參與到系統(tǒng)操作中來，提高了用戶對系統(tǒng)的滿意程度。對話設計的基本原則是用戶第一，而不應從設計人員的角度來考慮，具體應注意以下幾點：1對話設計以用戶需要為先用戶界面設計要解決的是用戶與軟件系統(tǒng)交互的問題，為此，必須要考慮到用戶的工作環(huán)境、工作習慣等，對話風格要清楚、簡單，用詞要符合用戶觀點和習慣。例如，盡量使用用戶所在領域的專業(yè)術語、思維定勢等。2對話設計的實質是信息交換對話設計的目的就是通過靈活的信息確認更好地幫助用戶與系統(tǒng)溝通。設計者可以通過提示框、問答、菜單等方式強調或警告某些操作可能帶來的后果，對用戶使用系統(tǒng)起到一定輔助和導向的作用，避免了誤操作等所帶來的后果。3對話設計友好性強對話設計的一大重點就是錯誤信息提示。設計人員不但要在易出錯的地方預先進行提示，還要在出錯時以合適的建議幫助用戶作出正確操作。一個較大的系統(tǒng)會分為很多子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)所面對的操作對象并不相同，對話設計既要達到整個系統(tǒng)風格統(tǒng)一一致，又要針對不同的操作對象采取不同的對話策略。如圖書館管理信息系統(tǒng)的圖書查詢子系統(tǒng)面向的讀者是沒有經過培訓、對系統(tǒng)操作