2-示例篇
本例受裘宗燕老师《从问题到程序——程序设计与C语言引论》启发。
任务:输出200以内的完全平方数(一个数如果是另一个整数的完全平方,那么我们就称这个数为完全平方数,也叫做平方数),要求每隔5个数据要输出一个换行。
解决方案及点评
对于这个简单任务,我们在一个main函数中完成了任务。程序如方案1://方案1:内聚性较高的单模块实现方案#include <stdio.h>int main(){ int m, num=0; for (m = 1; m * m <= 200; m++) { printf("%d ", m * m); num++; if (num%5==0) printf("\n"); } return 0;}
由于任务本身简单,将之在一个main函数中实现后,这个函数的内聚程度接近功能内聚,已经相当高了,就任务本身,不需再进行分解。为使读者能深入理解模块质量方面的技术,我们将试图将内聚程序再提高一些,然后考察耦合程度不同的各种解决方案。
要提高上面解决方案中函数(仅main一个函数)的内聚程度,我们考察程度的功能“找出完全平方数并输出”——“找出完全平方数”和“输出”这本身就是两个功能,再细分输出时还有“要求5个数据在一行”的要求,这些功能的实现细节都在一个函数当中,可见是有余地再提高内聚程度的。
在实现的应用中,几乎所有的处理都可以分解为“输入-计算-输出”的模式,优秀的解决方案往往至少要将这三个模块都独立出来,对于“计算”模块而言,其内部不再包括输入输出,专门接受输入的数据,计算完成后返回结果即可。当然,对于复杂的问题,在各个环节上可能还需要再做分解。
下面,我们探讨将“找出完全平方数输出”和“每5个数据后换行”分开实现的方案。这样的分解有助于提高内聚性,与此同时,分解后的两个模块间的耦合程度,成为我们要关注的焦点。
现在将“找出完全平方数并输出”的功能仍放在main函数中(独立成为单独的函数也可以,但不必要了),而“每5个数据后换行”的功能,设计一个名称为format的函数,它每调用一次就输出一个空格作为两个完全平方数间的分隔,而每调用到第5次时,输出的是一个换行。
这两个模块之间,需要有一个“现在是第几次调用”的信息需要传递,不可能用耦合程度最松散的非直接耦合.我们考虑数据耦合,用简单形式参数传值,得到方案2。
//方案2:一个耦合度低,但不能完成功能要求的解决方案#include <stdio.h>void format(int);int main(){ int m, num=0; for (m = 1; m * m <= 200; m++) { printf("%d", m * m); format(num); } return 0;}void format(int n){ n++; if (n%5==0) printf("\n"); else printf(" "); return;}
在这个程序结构中,format与main函数的耦合程度为数据耦合。在main中定义了局部变量num,在一次都未输出时,置初值为0是合理的。在调用format时,将num传递来的表示第几次输出(第几个完全平方数)的形式参数n,n自增1,然后再控制输出空格或换行。
然而分析和运行程序发现,“每隔5个数据输出一个换行”的功能并未实现。因为形式参数n在函数format内的改变对应的实在参数num占不同的内存空间,n++修改的结果,对num无任何的影响,导致了在下一次调用时,丢失了“输出的是第几个”的重要信息。
一个补救的方法,是由format将变化后的n值作为返回值,再传回给main函数,得到如下方案3的程序://方案3:利用了返回值使耦合度增大,但功能得以实现的方案#include <stdio.h>int format(int);int main(){ int m, num=0; for (m = 1; m * m <= 200; m++) { printf("%d", m * m); num = format(num); } return 0;}int format(int n){ n++; if (n%5==0) printf("\n"); else printf(" "); return n;}
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