面向数据结构的设计方法（Jackson方法）

1975年，M.A.Jackson 提出了一类至今仍广泛使用的软件开发方法。这一方法从目标系统的输入、输出数据入手，导出程序框架结构，在补充其他细节，就可得到完整的程序结构图。这一方法对输入、输出数据结构明确的中小型系统特别有效。该方法也可与其他方法结合，用于模块的详细设计。

JSD（Jackson System Development）是Jackson面向数据的结构化编程方法（JSP,Jackon Structured Programming）的产物。

JSD的基本概念是在考虑系统的功能之前，设计应先对运行环境的实体行为建模，然后系统的功能被加入这个模型。其核心思想是由数据结构，建立目标系统的模型，并演化为相应的程序结构。

数据结构对软件设计的影响很大，如一个数据结构具有重复性，那就一定会用循环（重复）结构来控制。如果一个数据结构具有选择性质，级为可能出现，也可能不出现的信息，就一定采用条件语句来控制。若一个数据结构是分层次的，软件的结构也必然是分层次。所以，数据结构充分地揭示了软件结构。因此，面向数据的设计方法定义了一组以数据结构为指导的映射过程。

1.   JSD使用的结构表示法

Jackson方法把问题分解为由三种基本结构形式表示的层次结构。三种基本结构形式是顺序、选择和重复。Jacckson 提出了一种与数据结构层次图非常相似的数据结构表示法，以及一种映射和转换的过程。

三种基本结构类型的表示方法如下图所示。                                                                                                    http://s14/mw690/004k5XOCzy6WBOMCCOp9d&690

图 1 JSD实体结构图三种基本构件

顺序型指两个以上的事件从左到右顺序执行。选择型指两个以上事件一次只能执行一个（以#的方框表示）。重复型指事件重复输入多次（以带*的方框表示）。由三种基本结构的组合，可以形成更复杂的结构体系，见下图：                                                                                                                                                                http://s16/mw690/004k5XOCzy6WBP3TxEzaf&690

图 2 由基本结构图表示的复杂结构

Jackson的层次结构图不仅可以用来描述数据结构，也可以用来描述客观事物的层次结构。例如下图描述了某大学的组织结构。                                                                                                                                              http://s12/mw690/004k5XOCzy6WBPa8buHdb&690

图 3  用Jackson结构图表示学校组织结构

2.      JSD开发步骤

JSD开发分为四个步骤，以下结合例子说明。

仓库里存放了多种零件（如P1、P2、P3 ……）,每种零件的每次变动（收到或发出）都有卡片做出记录。库存管理系统每月根据这样一叠卡片打印一张月报表，如表1所示，表中每一行列出了某种零件本月库存量的净增减变化。

                                                    表1 零件库存变化率月度报表

2.1  数据结构化表示

确定输入、输出数据的逻辑结构，并用Jackson数据层次图描述所用结构。这里假定卡片已按零件分组，即将同一零件的卡片放在一起。输入数据是由一叠卡片组成的文件，文件包括许多零件组，每个零件组又有许多张卡片，每张卡片又可能是“收”或“发”。输出是月报表，它由表头和表体两部分组成，表体又由许多“行”组成，例子中的数据结构表示如图 4种的（b）、（c）。

2.2  找出输入与输出数据结构的对应关系

找出输入数据结构和输出数据结构中有对应关系的数据单元，所谓有对应关系的数据单元是指由直接因果关系，程序可以同时处理的数据单元。对于重复的数据单元，重复的次序和重复的次数都必须相同才算有对应关系。有对应关系的数据单元名称可以不相同。

这个例子中，输入和输出数据结构之间也是对应的。一个输入文件对应一张月报表，输入文件中的每个零件对应于月报表中的每一行，“零件组”个数与“行”数相同，“零件组”的排列次序与“行”的排列次序也是一致的。对应关系见图 4种的中的箭头所示。

但是，如果卡片不是按零件分组，而是按“收”或“发”的日期顺序排列（见图4 （a）），此时图4中的输入（a）和输出（c）之间就找不到对应的数据单元。这种情况称为“结构冲突”。                       http://s5/mw690/004k5XOCzy6WBPjSePO24&690

图 4 零件库输入文件和月报表文件结构图   

2.3  确定程序结构

以输出数据结构为基础确定程序结构，确定程序结构时有三条规则：1）为每对有对应关系的数据单元，按照它们在数据结构中所在的层次，在程序结构的适当位置画一个程序框；2）在输入数据结构中有，但在输出数据结构中没有对应关系的数据单元，在程序结构中的适当位置画一个程序框；3）在输出数据结构中有，但在输入数据结构中没有对应关系的数据单元，在程序结构中的适当位置画一个程序框。

简单地说，每对有对应关系的数据单元合画一个框，没有对应关系的所有数据单元（包括输入数据结构和输出数据结构）各画一个框。

根据上述原则，画出程序结构图见5。                                                                                                 http://s3/mw690/004k5XOCzy6WBPpjBwS62&690

图 5 零件库系统程序结构图

2.4  列出和分配可执行操作

进一步是列出所有的操作，并把他们分配到程序结构的适当位置，这样就获得了完整的程序结构图，程序员就可以根据这个结构图进行程序的编码。例子中的有关操作见表2，并将操作分配到图5上。 

                                                     表2零件库软件相关操作

3.      JSD方法的总结