Part II: 構造化設計手法と設計の表現

2. データフロー設計：データフロー図

データフロー図とは、以下の特徴を持つ設計言語である。

抽象設計に適用する。特に、プログラムの構造を設計するには、適切な言語である。）

構造化設計手法である。

データの流れを重視する。

データ駆動の設計。つまり、データがプログラムの操作の間にどのように流れていることを定義することによって、プログラムの設計を行う方法である。

例えば、次の数式を計算するプロセスを

データフロー図で表現する：

(a + b) * (c + d) + f

Add1

Add2

Add3Multiply

a

b

c

d

fsum1

sum2

p res

データフロー図の同意語 ：

バブル図（Bubble chart）

DFD (Data Flow Diagram)

バブル図（Bubble diagram）

プロセスモデル（Process model）

機能モデル（Function model）

適用の応用領域：

操作がデータより重要であるシステムの設計に

有効である。

紹介する内容：

ＤＦＤのコンポーネント

プロセス分解

階層的なＤＦＤの構築の指針

2.1 ＤＦＤのコンポーネント

ＤＦＤは四種類のコンポーネントを使用する。

プロセス（process)

データフロー又はデータの流れ（Data flow）

データストア（Data store）

ターミネーター（Terminator）

2.1.1 プロセス

プロセスとは、入力により出力を生成する操作である。

プロセスの同意語：

バブル（Bubble）

機能（Function）

変換（Transformation）

操作（Operation）

プロセスを図で表す：

例えば,

重要: データフローの変換を

表すプロセスは意味があるが、

データフローに連接して

いないプロセスが使われない。

Name

ArrangeLectures

RegisterProjects

プロセス名の付け方。プロセス名は、次のように

作成できる。

動詞ー目的語の語句。

一定の機能を持つ組織の名前又は実体名。

重要: プロセス名は、そのプロセスの機能を示すべきである。

2.1.2 データフロー

データフルーとは、データ項目の移動を表すもの

である。

データフローを図で表す。

ここで、aはそのデータフロー名である。

a

データフロー名の付け方。データフローに次のよう

に名前を付ける。

名詞語句。

データの情報を示すべきである。

データフロー名は、一般に小文字英字で表す。

データフローはプロセスと一緒に使われ、プロセス

のデータフローを転換する機能を表す。

DivideRecords

SortRecords

study-records

qualified-student-records

failed-student-records GiveRecommendations

sorted-records

records-with-recommendations

データフローについての要点

データフローは、一種類の情報を表す。

データフローは、複合なデータ項目の表示ができる。

データフローは、方向を示す。

データフローは、分岐又は収束することができる。

例えば,

分岐データフロー

FacultyOffice

UniversityStudentOffice

Professor

student-records

収束データフロー

Provide

Student

Data

Provide

Professor

Data

Provide

Administrator

Data

Classify

Data

student

professor

administrator

classified-data

データフローは、手続き的な情報を示していない。

例えば、次のDFDは、どういう意味を示して

いるのか。

P

a

b

c

d

e

2.1.3 データストア

データストアは、動かない状態の一つ又は幾つか

のデータ項目を表す。

例えば, file, databaseは、データストアとして

使われる。

データストアを図で表す。二つの可能性がある。

(a) データストアに名前だけを挙げる。

(b) データストアに名前と番号を挙げる。

name

n name

(a)

(b)

データストアの使い方：

データストアについての要点：データフローを通じてプロセスに結ぶ。プロセスからデータストアへのデータフローは、更新の意味を表す。データストアからプロセスへのデータフローは、データストアの情報を読み込む意味を表す。

study-records

ProfessorFacultyOffice

students sorted-records

データストアとプロセス間のデータフルーには、名前を付けるか、付けないかが構わない。

データストアは受動的である。

2.1.4 ターミネーター

ターミネーターとは、プログラムシステムと交信する外部

の実体である。

例えば、人、組織、政府機関などは、ターミネーターと成れる。

ターミネーターを図で表す。

Name

ターミネーターの事例：

ターミネーターが含まれるDFDは、文脈図（context

diagram)と呼ばれる。

Ministry of Education

University

Information

System

Parents

student-enrollment-data

enrollment-data

request-for-study-records

available-study-records

ターミネーターについての要点:

ターミネーターは、設計されているプログラムの外部のものである。

設計者は、ターミネーターの内容や働き方などを変えることができない。

ターミネーターらの間の関係は、DFDに表されない。

買い物のICカードシステムの事例

機能要求：

（１）ICカードを認識できる。

（２）ICカードを使うためにパースワードが必要。

（３）ICカードで買った物に対して支払い場合、直接に自分の銀行口座から引き出す。

（４）支払いの金額は、自分の銀行口座の残高より

大きい場合、支払いが出来ない。

買い物のICカードシステムのトップレベルDFD

1Check IC card

2Authentication 4

Print outReceipt

3Pay from

Bank Account

IC_card

unacceptable_card

acceptable_card

password

acceptable_IC_cards

bank_accounts

wrong_pass

correct_pass

total_costlack_money_error

successful_pay

receipt

Exercise 2.1

以下の機能を持つATMシステムの設計をDFDで表現

しなさい。“ATMシステムは、 Receive-Request, Check-Password, Withdraw,

およびShow-Balanceという四つのプロセスを使う。

プロセスReceive-Request は、「引き出す」又は「残高を見せる」という

命令を受け、その命令をプロセスWithdraw 又はShow-Balance へ送

る。

同時に、プロセスCheck-Password へも入力されたカードのIDと

password を検査する指示を送る。

Check-Password からShow-Balance とWithdraw

にIDとpasswordが確認されたメセッジを送る。

Withdraw は、customer に引き出す金額を要請、

もしその金額が口座の残高より小さいなら、その金額の金を出力する。

皆プロセスからデータストアaccountsにアクセス

または更新する必要がある。

Show-Balanceは口座の残高を出力する。“

2.2 プロセス分解

プロセス分解の必要性：

プロセスをDFDに分解することにより、そのプロ

セスがどのように自分の入力から出力への変換を行ったということがもっと詳しく理解できる。

一つのレベルのDFDの複雑度を減少させる。

並列的チームワークを支える。

分解の事例: Personal Expenses Management System は、トップレベル

DFDである。

PersonPersonal Expenses

Management System

Output device

(screen, printer)

item-reg

single-item-d

total-exp

all-item-d

reg-confim

item-d

total-amount

items-table

Full names for data flows:

item-reg = item-registration

single-item-d = single-item-data

toatl-exp = toatl-expense

all-item-d = all-item-data

reg-confirm = registration-confirmation

item-d = item-data

total-amount = total-amount

items-table = items-table

プロセスPersonal Expenses Management Systemの分解されたDFDは、次のスライドで表される。

total-exp

all-item-d

shop-name

item-reg

single-item-d

Register Item

item-name

price

date

expenses-file

Output Confirmation

Message

com reg-confirm

Search Item Information

item-name Sort Items

items-list item-d

Compute Total

Expensetotal-amount

Obtain All Items Data

Make Item Table

all-items-list

items-table

23

5

6

7

8

9

プロセスCompute Total Expense は、次のDFDに分解される。

Find All Related Items

total-exp

month

Calculate Total Expense

items-list total-amount

expenses-file

7.1 7.2

2.3 階層的DFDを描くガイドライン

複雑なプログラムシステムは、階層的なDFDで

表すのが普通である。階層的なDFDを構築するに

は、ガイドラインがある。

次の階層的なDFDらを考えましょう。

T1 T2

T3

TheSystem

a b

c

Figure 0 the context diagram

12

34

ad

e f

g

h

b

c

Figure 1 the decomposition of process The System

2.1 2.2

2.3

d

b

f

k

i

h

s

s

3.1 3.2

3.3

3.4

e

g

h

l

j

2.2.2

2.2.1

2.2.3

j

h

b

x

y

Figure 2 Figure 3

Figure 4

ガイドライン

数字を用いて、プロセスと、それを分解したDFD

を結び。例えば, Figure 1 のプロセス 2 は、Figure 2 のDFD に分解された。そのため、Figure 2のプロセスらは、数字 2.1, 2.2, および2.3で表示する。

データストアにアクセスするプロセスが分解されたDFDにも、そのデータストアを適当に使う。例えば、プロセス３は、データストアs に書き込むことがある。この機能も分解されたDFDに反映されるはずである。

階層的DFDを一般にトップーダウン設計により作成する。しかし、ある場合は、階層的DFDを“middle-out” という方法で構築する。この方法で

は、先ず設計者が一番分かっているまたは一番重要な部分からDFDを設計する。その後、プロセスの分解およびDFDの統合によって、全体の階層的なDFDを作成する。

一つのレベルのDFDの規模は、約六つのプロセスを含むのは普通である。

階層的DFDには、構造の整合性を守ることが重要である。階層的DFDの構造の整合性によ

ると、プロセスの入力と出力データフローは、必ずそれを分解したDFDのプロセスに使われる。例えば、 Figure 0 のトップレベルプロセスThe System には、一つの入力データフロー a

および二つの出力データフロー bとcがある。

それらのデータフローは、そのプロセスを分解したDFDに使われている。

買い物のICカードシステムの事例

機能要求：

（１）ICカードを認識できる。

（２）ICカードを使うためにパースワードが必要。

（３）ICカードで買った物に対して支払い場合、直接に自分の銀行口座から引き出す。

（４）支払いの金額は、自分の銀行口座の残高より

大きい場合、支払いが出来ない。

買い物のICカードシステムのトップレベルDFD

1Check IC card

2Authentication 4

Print outReceipt

3Pay from

Bank Account

IC_card

unacceptable_card

acceptable_card

password

acceptable_IC_cards

bank_accounts

wrong_pass

correct_pass

total_costlack_money_error

successful_pay

receipt

3.1Check the balance

total_cost

3.2Deal withPaymentpay_com

lack_money_error

bank_accounts

balance_updating

successful_pay

correct_pass

プロセスPay_from_Bank_Accountの分解

Exercise 2.2

練習問題２．１に設計されたATMシステムの階層

的DFDを描きなさい。そのため、 “middle-out” アプ

ローチの利用を勧め。例えば、プロセスWithdrawを

二つのプロセスCheck-Amount と Dispense-Cashを

含むDFDに分解される。また、プロセスWithdrawを

含むDFDを一つの高いレベルのプロセスに抽象で

きる。

Small project

階層的なDFDを用いて、「個人情報管理システム」

を設計しなさい。そのシステムは次の機能を提供

する。

個人費用の管理

個人授業データの管理

自分の情報によりその情報管理システムを設計し

なさい。

（１）個人費用の管理

以下の具体的な機能を含む。

（１）買い物の情報と費用を登録、修正、および交換する。

（２）一つの物の情報を検索する。

（３）物別によって一か月の費用の状況を調べる。（例えば、交通、料理、衣服、書籍、電気、ガス、家賃など）

（４）収入を登録する。

（５）一か月の全ての費用の状況を表に作成して表示する。

（２）個人授業データの管理

以下の具体的な機能を含む。

（１）毎週の出席する授業を登録する。

（２）毎週の授業の時間割を表に作成して表示する。

（３）補講、停止する授業を登録する。

（４）一週間の中で、選択された日の授業を調べる。

（５）自分の今までの獲得した単位を調べる。

（６）教科書、参考書の情報を登録、更新、および交換する。

（７）習得した授業の評価情報を登録、検索、および修正する。