Program Design (プログラム設計）

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ぎんとわかはら
4 years ago
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1 7. モジュール化設計内容 : モジュールの定義モジュールの強度又は結合力モジュール連結モジュールの間の交信

2 7.1 モジュールの定義プログラムモジュールとは次の特徴を持つプログラムの単位であるモジュールは一定の機能を提供する例えば入力によってある出力を出すモジュールは同じ機能仕様を実装しているほかのモジュールに置き換えられるこの変化によってプログラム全体に影響をあまり与えないモジュール化設計の基本アイデアは他の製品の生産プロセスと同じように考える

3 具体的にはモジュールは次のプログラム単位に解釈できる : A procedure in Pascal. A function in C. An operation in general. A process in DFDs. A method in Java. A unit that groups operations. A class (e.g., a Java class). 操作レベルのモジュール高いレベルのモジュール

4 事例 (1) 操作レベルのモジュール : Java メソッド : class ExampleModule { int x, y; int Swap() { int a = 0; //local variable declaration a = x; x = y; y = a; //statement-1 //statement-2 //statement-3

5 (2) 高いレベルのモジュール : module A; variable declarations; operation-1; operation-2; operation-3; operation-n end-module 幾つかの操作をグループする

6 高いレベルのモジュール : Java クラス class Calculator { int reg; public Calculator() { initialize reg; //constructor of the class public int Add(int i) { reg = reg + i; public int Subtract(int i) { reg = reg i; public int Multiply(int i) { reg = reg * i;

7 7.2 モジュールの強度又は結合度下の議論には操作レベルのモジュールを使う定義 : モジュールの強度 (strength) 又は結合度 ( cohesion) は文又は操作が同じモジュールに所属する程度を測る尺度である

8 一般原則同じタスクを完成するために必要な文又は操作が同じモジュールに所属する訳である

9 モジュール設計の指針一つのタスクを完成するためにモジュールを作成する例えば計算機 Calculator クラスの中で定義されている操作 Add, Subtract, および Multiply それぞれ操作はモジュールとして見られる関係が薄い幾つかのタスクがひとつのモジュールに置くことができるただしこれらのタスクがプログラムの中で同じ時間で実行されるため同じモジュールに置く例えば幾つかの変数らを初期化する文を同じモジュールに置くひとつ以上の関係があるタスクを実装する文を同じモジュールに置くこともできる例えばプログラムの実行の最後にデータをファイルに書き込む文を同じモジュールに置く

10 7.3 モジュール連結 (coupling) 定義 : モジュール連結はプログラムモジュール間の独立性の程度を測る基準である一般的にモジュール連結は強くなればなるほど一つのモジュールがほかのモジュールへの影響を与える可能性が高くなる例えば大家族と小家族と比べて大家族の成員の間の影響は小家族より相互影響力が高い一般的には引数を通じてモジュール連結する場合はグローバル変数を通じてモジュール連結する場合よりモジュール連結を弱める

11 事例 class Calculator { int reg; void Calculator() { initialize reg; //constructor of the class int Add(int i) { reg = reg + i; int Subtract(int i) { reg = reg i; int Multiply(int i) { reg = reg * i; Use the same global variable reg. Use no common global variable class Calculator { void Calculator() { //constructor of the class int Add(int reg, int i) { return reg + i; int Subtract(int reg, int i) { return reg i; int Multiply(int reg, int i) { return reg * i;

12 7.4 モジュールの間の交信プログラムは一般的に幾つかのモジュールから構成されるプログラムの機能を提供するためモジュールの間に交信することが必要であるモジュールの間の関係をモジュールの呼び出しによって作られる一つのモジュールからもう一つのモジュールを呼び出すときに必要なデータ項目を提供することが必要であるそれらのデータ項目が引数またはグローバル変数によってできる

13 交信手段引数によって交信するグローバル変数によって交信する

14 次の二つのプログラムを通じてモジュール連結の概念を説明する問題 : プログラムは 10 個の 0 ではない違う整数を入力して二つの数字を出力する (1) 10 個の整数の平均値より大きい整数の数 (2) 10 個の整数の平均値より小さい整数の数例えば入力 : 5, 78, 56, 89, 12, 24, 75, 98, 34, 68 (average = 539 / 10 = 53.9); 出力 : count1 = 6 ( 大きい整数 : 78, 56, 89, 75, 98, 68) count2 = 4 ( 小さい整数 : 5, 12, 24, 34)

15 二つの Java- 擬似コードプログラム 1: import java.io.*; public class CountNumbers { //there is no global variables here public static void main(string args[]) { int numbers[] = new int[10]; int count1 = 0, count2 = 0; double average = 0.0; for (int i = 0; i < numbers.length; i++) INPUT numbers[i]; average = CalculateAverage(numbers); count1 = CountGreater(average, numbers); count2 = CountSmaller(average, numbers); OUTPUT count1 and count2;

16 double CalculateAverage(int a[]) //obtain average { int total = 0; double ave = 0.0; for (int j = 0; j < a.length; j++) total = total + a[j]; ave = total / 10; return ave;

17 int CountGreater(double ave, int a[]) { int count1 = 0; for (int k = 0; k < a.length; k++) if (a[k] > ave) count1 = count1 + 1; return count1; int CountSmaller(double ave, int a[]) { int count2 = 0; for (int k = 0; k < a.length; k++) if (a[k] < ave) count2 = count2 + 1; return count2;

18 プログラム 2: import java.io.*; public class CountNumbers { //there are four global variables here static int numbers[] = new int[10]; static double average = 0.0; static int count1 = 0, count2 = 0; public static void main(string args[]) { for (int i = 0; i < numbers.length; i++) INPUT numbers[i]; CalculateAverage(); CountGreaterSmaller(); //compute count1 and count2 System.out.println("Count1:" + count1); System.out.println("Count2:" + count2);

19 static void CalculateAverage() { // Obtain average int total = 0; for (int j = 0; j < numbers.length; j++) total = total + numbers[j]; average = total / 10; static void CountGreaterSmaller() { for (int k = 0; k < numbers.length; k++) if (numbers[k] > average) count1 = count1 + 1; else count2 = count2 + 1;

20 利点と弱点グローバル変数を通じで交信の場合はモジュール連結を強めモジュールの独立性を弱めるこのような交信方法はモジュール化設計の立場から見るとよくない方法であるグローバル変数を通じてモジュールの間の通信の場合はプログラムの実行する効率が高くなる

21 引数によって交信する場合はモジュールの独立性を強めるしかしプログラムの効率が減らす可能性が高い

メソッドのまとめ

メソッドのまとめメソッド (4) 擬似コードテスト技法 http://java.cis.k.hosei.ac.jp/ 授業の前に自己点検以下のことがらを友達に説明できますか? メソッドの宣言とは起動とは何ですかメソッドの宣言はどのように書きますかメソッドの宣言はどこに置きますかメソッドの起動はどのようにしますかメソッドの仮引数実引数戻り値とは何ですかメソッドの起動にあたって実引数はどのようにして仮引数に渡されますか