结构化程序设计(structured programming)是进行以模块功能和处理过程设计为主的详细设计的基本原则。结构化程序设计是过程式程序设计的一个子集,它对写入的程序使用逻辑结构,使得理解和修改更有效更容易

原则

  • 结构化程序设计采用自顶向下、逐步求精的设计方法,各个模块通过“顺序、选择、循环”的控制结构进行连接,并且只有一个入口、一个出口
  • 结构化程序设计的原则可表示为:程序=(算法)+(数据结构)。
    算法是一个独立的整体,数据结构(包含数据类型与数据)也是一个独立的整体。两者分开设计,以算法(函数或过程)为主。
    随着计算机技术的发展,软件工程师越来越注重于系统整体关系的表述,于是出现了数据模型技术(把数据结构与算法看做一个独立功能模块),这便是面向对象程序设计的雏形。

设计方法

  • 自顶向下
    程序设计时,应先考虑总体,后考虑细节;先考虑全局目标,后考虑局部目标。不要一开始就过多追求众多的细节,先从最上层总目标开始设计,逐步使问题具体化。
  • 逐步细化
    对复杂问题,应设计一些子目标作为过渡,逐步细化。
  • 模块化
    一个复杂问题,肯定是由若干稍简单的问题构成。模块化是把程序要解决的总目标分解为子目标,再进一步分解为具体的小目标,把每一个小目标称为一个模块。

限制使用goto语句 结构化程序设计方法的起源来自对GOTO语句的认识和争论。肯定的结论是,在块和进程的非正常出口处往往需要用GOTO语句,使用GOTO语句会使程序执行效率较高;在合成程序目标时,GOTO语句往往是有用的,如返回语句用GOTO。否定的结论是,GOTO语句是有害的,是造成程序混乱的祸根,程序的质量与GOTO语句的数量呈反比,应该在所有高级程序设计语言中取消GOTO语句。取消GOTO语句后,程序易于理解、易于排错、容易维护,容易进行正确性证明。作为争论的结论,1974年Knuth发表了令人信服的总结,并证实了:
(1)GOTO语句确实有害,应当尽量避免;
(2)完全避免使用GOTO语句也并非是个明智的方法,有些地方使用GOTO语句,会使程序流程更清楚、效率更高;
(3)争论的焦点不应该放在是否取消GOTO语句上,而应该放在用什么样的程序结构上。其中最关键的是,应在以提高程序清晰性为目标的结构化方法中限制使用GOTO语句。

  • 结构化编码
    所谓编码就是把已经设计好的算法用计算机语言表示,即根据已经细化的算法正确写出计算机程序。结构化的语言(如 Pascal,C,QBASIC等)都有与三种基本结构对应的语句。

存在问题

  1. 软件的重用性差

重用性是指同一事物不经修改或稍加修改就可多次重复使用的性质。软件重用性是软件工程追求的目标之一,如果软件的重用性较差那么软件的造价就相对高。

  1. 软件的可维护性差

软件工程强调软件的可维护性,文档资料的重要性。规定最终的软件产品应该由完整、一致的配置成分组成。在软件开发过程中,始终强调软件的可读性、可修改性和可测试性是软件的重要的质量指标。实践证明,用传统方法开发出来的软件,维护时其费用和成本仍然很高,其原因是可修改性差、维护困难,导致可维护性差。

  1. 开发出的软件不能真正满足用户需要

结构化方法开发大型软件系统涉及各种不同领域的知识,在开发需求模糊或需求动态变化的系统时,所开发出的软件系统往往不能真正满足用户的需要。