模块化

人们在解决问题，尤其是大规模的复杂问题时，常常使用“分解”的方法，将问题划分若干个较小的问题，通过对各个较小问题的求解，达到对复杂问题的解决。模块化就是体现人类在问题求解时的这一方法和思想。为了使一个复杂的大型程序系统能被人的智力所管理，模块化是复杂软件系统必须具备的属性。因为，如果不把一个大型的、复杂的系统分解成若干模块， 将很难对其开发和管理。

所谓模块化（Modularity），就是依据一定的原则，将欲开发的软件系统分解为若干部分，即模块。如果对

第一次划分出的模块直接求解复杂度仍较高，则可继续分解，直到划分 为易于直接解的规模为止。模块的概念我们在本章

第一节中曾提到。所谓模块，就是实现某种功能独立、逻辑完整的程序 段落，模块也是数据说明，是可执行语句等程序对象的集合。模块被单独命名，并能通过名字被访问。模块化降低问题的复杂程度可从下边说明中得到论证。

设函数 C（x）表示问题的复杂程度，函数 E（x）表示求解问题所需的工作量，若有两个问题 P1 和 P2，如果

C（P1）＞C（P2）则显然有E（P1）＞E（P2）

同时，我们还有另外一条规律，若一个问题 P 可被分解为两个子问题 P1 和 P2，即：

P=P1＋P2

则

C（P）＞C（P1）＋C（P2）

因而

E（P）＞E（P1）＋E（P2）

以上规律充分说明，模块化降低了问题的复杂程度，减少了求解问题的工作量。

但是，我们并不可由此得出结论，在软件开发时，模块划分得越多越好， 问题分解得越细越好，当模块被划分成最基本的操作，问题就自然而然得到解决了。事实上，模块化要掌握适当的程度。因为，模块划分降低了问题的复杂程度，但也增加了模块间相互协调工作，即配合完成任务的接口复杂度。若将接口因素考虑进去，则上述规律可做如下修正：

仍设 P=P1＋P2

设 I（i，j）为模块 Pi 对模块 Pj 的接口复杂度因子； I（i，j）×Pi 为模块 Pi 对模块 Pj 的接口工作量； 则有

C（P）→C（P1＋I（1，2）×P1）＋C（P2＋I（2，1）×P2） E（P）→E（P1＋I（1，2）×P1）＋E（P2＋I（2，1）×P2）

显然，不同的模块划分有不同的接口因子。只有当模块划分合理，数量规模适当，接口因子较小时，才有下式成立：

C（P）＞C（P1＋I（1，2）×P1）＋C（P2＋I（2，1）×P2） E（P）＞E（P1＋I（1，2）×P1）＋E（P2＋I（2，1）×P2）

因此，在模块划分时，存在着一个最佳模块数，最佳的模块划分应符合模块独立性原则。

图 3-2-2 表示了最佳模块划分的范围。

结构化设计就是根据这一规律，提出把系统设计成由若干模块所组成的结构。每个模块都相对独立、功能单一。这样，各个模块可以独立地被理解、编写、测试、排错和修改。整个系统结构清晰，易于实现、理解和维护。结构化设计能提高软件系统的质量和可靠性，也有助于整个工程的开发和管理。