软件设计师之图书管理系统的结构化设计与实现

软件设计师之图书管理系统的结构化设计与实现

大家好！在软件设计的学习和实践过程中，我发现将理论知识应用到实际项目中是提升能力的关键。今天就想和大家一起通过分析一个图书管理系统的设计与实现过程，深入学习结构化分析与设计的相关知识，咱们共同进步，争取在软件设计的道路上越走越顺。

一、图书管理系统需求剖析

图书管理系统主要有图书购入、借阅、归还、注销以及查询等功能。管理人员负责操作这些功能，具体来说：

• 购入新书：给每本新书编制包含分类目录号、流水号、书名等详细信息的图书卡片，并将信息写入图书目录文件。就好比给每个新成员在班级里登记详细信息一样，方便后续管理。
• 读者借书：读者填写借书单，系统会检查读者号是否有效以及借书数量是否达到上限。若都没问题，就登记借阅信息到借书文件。这就像图书馆工作人员检查读者的借阅资格，合格了才允许借书并做好记录。
• 读者还书：根据图书分类目录号找到借阅记录，标注还书日期。若逾期则罚款，这是为了保证图书能及时归还，提高图书的流通效率。
• 图书注销：对于过时或无保留价值的图书，从图书文件中删除相关记录，清理图书馆的“库存”。
• 查询功能：管理人员可查询读者信息、图书信息和借阅统计信息，方便了解图书馆的整体情况。

二、结构化分析过程

结构化分析旨在通过一系列步骤和工具，将系统需求转化为可理解的模型，主要包括数据流图（DFD）、数据字典和加工说明。

1. 确定系统边界与外部实体：图书管理员是主要的外部实体，因为系统的主要操作都由其发起。系统时钟提供时间信息，用于记录借阅时间、判断是否逾期等。若认为罚款单由系统管理员转交给读者，那么系统主要与管理员和系统时钟交互。
2. 绘制数据流图：从0层DFD开始，展示系统与外部实体的交互。管理员输入管理请求和查询请求，系统根据管理请求修改存储文件，根据查询请求给出统计信息；系统时钟为系统提供时间。接着对0层DFD细化，将图书管理系统分为管理任务和查询任务，形成1层DFD。再进一步细化管理任务，如将处理2（管理任务）分解为购书、借书、还书和清理等子任务，并添加请求分派处理，得到更详细的数据流图。
3. 定义数据字典：数据字典用于精确描述数据流图中的数据流、数据存储和数据项。例如，“管理请求”可定义为“清理请求 | 购书请求 | 还书请求”，“清理请求”可定义为“图书分类目录号”，这样能确保对系统数据有清晰、准确的理解。
4. 编写加工说明：对底层处理进行详细描述，以借书处理为例，加工说明要阐述输入流、输出流以及处理逻辑。输入流是借书请求、读者信息和借书信息，输出流是更新库存信息和借书信息，处理逻辑是检查读者合法性和借阅数量限制，合法则更新借书文件和图书目录文件。

步骤	具体内容	示例
确定系统边界与外部实体	明确系统与外部交互的对象	图书管理员、系统时钟
绘制数据流图	从整体到细节展示系统数据流动和处理过程	0层DFD展示系统与外部实体交互，多层DFD逐步细化功能
定义数据字典	精确描述数据流、数据存储和数据项	管理请求 = 清理请求
编写加工说明	详细阐述底层处理的输入、输出和逻辑	借书处理的输入输出及判断读者合法性和借阅限制的逻辑

三、总体设计与详细设计

1. 总体设计：由于图书管理系统的数据流呈现事务型特性，采用事务型变换方式将数据流图转换为系统总体结构。得到的总体结构展示了各个处理转换为模块后，模块之间的调用关系，如查询模块、管理模块，管理模块又包含购书、借书、还书、清理等子模块。
2. 详细设计：以借书模块为例，使用程序流程图描述其详细设计。首先输入读者号与图书分类目录号码，然后判断读者是否合法以及是否超出借阅数目限制。若都满足条件，则更新借书文件；否则拒绝借书。这就像绘制一份详细的操作指南，为后续编码提供清晰的指导。

四、代码实现（Java示例）

下面用Java代码实现图书管理系统的部分功能，以借书功能为例：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

// 定义图书类
class Book {
   
    private String catalogNumber;
    private String title;
    // 其他图书相关属性可根据实际需求添加

    public Book(String catalogNumber, String title) {
   
        this.catalogNumber = catalogNumber;
        this.title = title