3.4 系統的結構化描述技術

在數據流程圖中，每個處理框只是簡單地標上了處理的名字，不能表達處理邏輯的全部內容。在數據字典里，包括了對各個處理功能的一般描述，但這種描述是高度概括的，也不可能描述各個處理邏輯的全部細節。因此需要其他工具來詳細描述處理邏輯。

數據流程圖是分層的。將一個大型復雜的系統逐層分解成許多個足夠簡單的基本加工，頂層的數據流程圖表達系統的主要邏輯功能，隨著自頂而下、逐層細化的過程，表達的功能也越來越具體，處理邏輯也越來越精細，直到底層的數據流程圖、系統的全部處理邏輯被詳細地表達出來。系統底層的處理邏輯詳細到了可以實現的程度，是系統的最小功能單元，因此被稱為“基本處理”。如果對所有基本處理的邏輯功能都描述清楚了，再自底而上進行綜合，整個系統的所有邏輯功能也就清楚了。

加工處理邏輯指的是業務人員處理業務的算法和邏輯關系，即用戶要求這個加工“做什么”。加工處理邏輯的分析就是對業務流程分析和數據流程分析的補充，也是系統處理模塊的設計依據。每個加工處理必然有處理的原始數據和輸出設計，以及處理的邏輯關系和算法。例如，用文字表達這種多元的邏輯關系，不僅十分煩瑣，而且難以看清，采用了結構化描述技術可以清晰地表達條件、決策規則和應采用行動之間的邏輯關系，容易為管理人員和系統分析人員所接受。結構化描述技術主要有結構化英語、決策樹和決策表等。

3.4.1 結構化英語

結構化英語又稱為程序設計語言（PDL，Program Design Language），是一種模仿計算機語言的處理邏輯描述方法，介于自然語言和形式化語言之間的半形式化語言。它是在自然語言的基礎上增加了一些限制而得到的語言，使用有限的詞匯和有限的語句來描述處理邏輯。

結構化英語的詞匯包括英語命令動詞、數據字典中定義的名字、有限的自定義詞和邏輯關系詞如IF THEN ELSE、WHILE DO、REPEAT UNTIL和CASE OF等。其動詞的含義要具體，不使用抽象的動詞，盡可能少用或者根本不用形容詞或副詞。

結構化英語只允許使用3種基本結構控制，處理邏輯的操作使用自然語言短語來表示。這3種基本控制結構如下。

1）簡單陳述句

力求精練，不應太長，避免使用復合語句。

2）判定結構

IF THEN ELSE或CASE OF結構。

3）循環結構

WHILE DO或REPEAT UNTIL結構。

結構化英語的處理原則如下。

（1）盡可能精確，避免二義性。

（2）盡可能簡單，使用戶易于理解。

（3）也可用帶有一定結構的漢語來描寫加工邏輯。

1.主要結構

結構化英語通常分為外層和最內層兩大層，其中外層可以有多層，相互嵌套。外層語法比較具體，最內層語法則比較靈活。外層語法用來描述控制結構，通常采用人們已熟知的幾種標準結構，如順序、選擇和循環，這些控制結構將加工中的各個操作連接起來，使用了由IF、THEN、ELSE等詞組成的規范化語言。

內部語法具有以下特點。

（1）只有簡單陳述句一種，它能明確地表達“做什么”。

（2）名詞都是字典中定義過的詞或自定義的詞。

（3）動詞避免用空洞的詞。

（4）沒有形容詞和副詞等修飾語。

（5）可以用一些常用的運算法和關系符等。

總體來說，結構化英語只允許使用3種基本結構控制，處理邏輯的操作使用自然語言短語來表示。這3種基本控制結構如下。

1）簡單陳述句

力求精練，不應太長，避免使用復合語句。在描述處理中決策方案的部分通常用簡單陳述句，例如“先付款再發貨”、“先按庫存發貨”或“不發貨”等。

2）判定結構

采用的是計算機語言的類似結構：

            IF＜條件＞
            THEN決策1
            ELSE＜非條件＞/OTHERWISE＜非條件＞
            SO決策2

IF與ELSE對應的是同一條件的是與非，因此一個結構只能對一種條件進行判斷。當要描述多個條件的處理邏輯時，就要通過嵌套結構實現，而且要求各個結構的引導詞要配對出現。

3）循環結構

也采用了計算機語言的類似結構，并有兩種描述方式：

            WHILE＜條件＞
            DO決策

或

            REPEATE決策
            UNTIL＜條件＞

其中，WHILE-DO型結構，滿足條件才進入循環，執行決策動作這一“循環體”；而REPEATE-UNTIL型是先進入循環，執行一次后再判斷條件是否滿足，若滿足條件，則退出循環。

2.應用舉例

假設某商店業務“檢查發貨單”有這樣的處理：對于超過10000元以上的大額發貨單，若客戶信譽良好，欠款不超過3個月，則發批準書或發貨單；否則，在欠款未還清之前不予批準。對于10000元以下的小額發貨單，如果客戶信譽良好，欠款不超過3個月，直接發批準書及發貨單；否則，則向客戶發出賒欠報告，并發批準書及發貨單。該處理邏輯用結構化英語描述如下：

            IF發貨單筆金額超過10000元  THEN
              IF欠款超過3個月THEN
                  在欠款未還清之前不發批準書
              ELSE
                  發批準書、發貨單
              ENDIF
            ELSE
            IF欠款超過3個月THEN
              發批準書、發貨單、賒欠報告
            ELSE
              發批準書、發貨單
            ENDIF
            ENDIF

3.4.2 決策樹

在某些處理邏輯中，處理動作需要依賴于多個邏輯條件的取值，這時，處理邏輯的描述就比較復雜。如果用結構化英語來表達，就需要多重嵌套，可讀性下降。為了簡潔地表達數據流程圖中處理邏輯的邏輯判斷功能，用樹形結構圖來描述對各種情況的處理，這即為決策樹。

1.決策樹概述

決策樹一般是自上而下生成的，每個決策或事件都可能引起兩個或多個事件，導致不同的結果。選擇分割的方法有好幾種，但是目的都是一致的，即對目標類嘗試進行最佳的分割。從根到葉子節點都有一條路徑，這條路徑就是一條“規則”。決策樹可以是二叉樹，也可以是多叉樹。

決策樹主要由3個部分組成。定義要決策的問題，就是決策節點；以條件為例，從決策節點連接形成的分支結構就是方案分支，它往往是根據條件值的多少來決定分支的數量的；在最后一個條件列后加入的就是決策結果，不同方案分支通過不同的路徑得出決策結果，從而形成樹形分叉圖。

用決策樹描述處理邏輯的優點如下。

（1）可以生成容易理解的規則。

（2）計算量相對來說不是很大。

（3）可以處理連續和分類條件。

（4）決策樹可以清晰地顯示哪些條件比較重要。

用決策樹描述處理邏輯的缺點如下。

（1）對連續值的條件比較難預測。

（2）對有時間順序的條件，需要很多預處理的工作。

（3）當類別太多時，錯誤可能就會增加得比較快。

（4）一般的算法分類時，只是根據一個條件來分類。

2.應用舉例

“檢查發貨單”的例子用決策樹來表述，如圖3.17所示。

3.4.3 決策表

對一些條件較多、在每種條件下取值也比較多的情況，可采用決策表的形式。這時，需要描述的處理是由一組動作組成的，而這些動作是否執行又取決于一組條件的取值，這時用決策表寫加工邏輯比較合適。

1.決策表概述

決策表是一種表格狀的決策分析工具，它可以在條件復雜的情況下，很直觀地表達出具體條件、決策規則和應該采取的行動之間的邏輯關系。決策表的優點在于清晰易懂，但是只適合描述條件，描述循環比較困難。

決策表由4 個部分組成，左上方是條件說明，列出了所有可能的條件；左下方是動作說明，列出了所有可能采取的動作；右上方是條件組合，是針對各種條件給出的多種條件取值的組合；右下方是動作組合，指出了在某種條件取值的組合情況下所采取的動作。

決策表的劃分如圖3.18所示。

決策表的繪制較為復雜，原因在于條件值的組合狀態較多，要考慮周全。要獲得最終的決策表，通常需要繪制3表。首先要定義條件的取值及含義，然后按照所有組合狀態繪制出初始決策表，最后將相關列合并成為最終的決策表。在合并時，按照操作中選擇用一決策方案的不同條件進行判斷，首先要找到條件條目的共同點，再分析其不同條件值的組合是否被相關列遍歷了，如果已經遍歷，則相關列合并，否則不合并。

由此，可以歸納出合并的原則：對于采取相同動作的N條規則，如果有某個條件在第N列中的取值正好是該條件取值的全部情況，而其他條件的取值都相同，那么這N條規則可以合并，說明該條件的取值與所采取的動作無關。

運用決策表來描述決策邏輯，通常包括以下6個步驟。

（1）首先分析、確定決策邏輯涉及的條件，列在決策表的左上方。

（2）分析、確定每個條件的取值情況。

（3）列出條件的所有組合情況，標在決策表的右上方。

（4）分析、確定決策邏輯涉及的動作，列在決策表的左下方。

（5）決定各種條件組合下所采取的行動，畫在決策表的右下方。

（6）應用合并規則，化簡決策表。

用決策表來表達一個復雜的問題，其優越之處在于不會遺漏某種可能的情況。決策表能夠把在什么條件下、系統應該采取什么動作，表達得十分清楚、準確和一目了然。這是用語言難以準確、清楚地表達的。決策表的另一個優越之處在于這些條件的地位是平等的，不用考慮條件的先后順序。但是，用決策表描述循環情況就比較困難。

2.應用舉例

“檢查發貨單”用決策表（見表3-1）來表示，繪制如下。

“檢查發貨單”決策表中列名為2的列表示在發貨單金額大于10000元、欠款未超期的條件組合下所采取的動作即發出批準書、發出發貨單。

“檢查發貨單”決策表列出了兩個條件所有可能的4種組合，就是一張完整的決策表，不會有遺漏，但是這張表可以化簡。表中列名為2和4的列，所采取的動作是一樣的，再查看條件取值組合情況，通過分析，可以看到，無論是大額發貨單還是小額發貨單，只要客戶信譽良好，欠款不超期，都可以采取相同的操作，即發出批準書和發貨單。這兩條規則就可以合并。化簡以后的決策表如表3-2所示。

3.4.4 結構化描述技術的選擇

在描述一個基本加工的處理邏輯時，結構化英語、決策樹和決策表通常被交叉使用，互相補充。這3種描述方式各有優缺點。對于不太復雜的判定情況，或者是使用決策表有困難時，可以使用決策樹。而如果在一個處理邏輯中，同時存在順序、判斷和循環時，比較適用于結構化英語。對于組合條件較多的、復雜的判斷，使用決策表比較好。

哪一種方法是最好的方法，這取決于一系列的因素：問題的特性和復雜程度、由決策導出的行動個數，以及使用的難易。從評價各個方法的優點和局限性來說，可以給出下列結論。

（1）數據流程圖的基本作用是描述數據流程，它可以用于高低各種層次的系統分析，并且有利于提供高質量的系統文檔。然而這種方法對于輸出/輸入的細節描述較差，用戶經常在初期發現它非常容易混淆。

（2）數據字典是能夠在滿足系統的數據需求基礎上簡化結構，它也可以用于高低各種層次的系統分析，但是它不能提供有關功能方面的細節，并且一些不懂技術的用戶常常不愿意接受這種方法。

（3）當問題要求給出行動順序和具體決策時最好使用結構化英語。

（4）決策樹常用于驗證邏輯關系和在只涉及少量行動方案的決策問題中。

（5）決策樹和決策表最適用于處理那些具有復雜分支路線的決策，例如，計算優惠價或者銷售回扣及庫存控制過程等。