7. モジュール化設計
内容：
モジュールの定義
モジュールの強度 又は結合力
モジュール連結
モジュールの間の交信
7.1
モジュールの定義
プログラムモジュールとは、次の特徴を持つプログラムの
単位である。
モジュールは、一定の機能を提供する。
例えば、入力に
よって、ある出力を出す。
モジュールは、同じ機能仕様を実装しているほかのモ
ジュールに置き換えられる。
この変化によって、プログラ
ム全体に影響をあまり与えない。
モジュール化設計の基本アイデアは、他の製品の生産
プロセスと同じように考える。
具体的には、モジュールは、次のプログラム単位に
解釈できる:
A procedure in Pascal.
A function in C.
An operation in general.
A process in DFDs.
A method in Java.
A unit that groups operations.
A class (e.g., a Java class).
操作レベルの
モジュール
高いレベル
のモジュール
事例
(1) 操作レベルのモジュール： Java メソッド:
class ExampleModule { int x, y; int Swap() {int a = 0; //local variable declaration
a = x; //statement-1 x = y; //statement-2 y = a; //statement-3 }
(2) 高いレベルのモジュール:
module
A;
variable declarations;
operation-1;
operation-2;
operation-3;
…
operation-n
end-module
幾つかの操作を
グループする
高いレベルのモジュール： Java クラス。
class Calculator { int reg;
public Calculator() { initialize reg;
} //constructor of the class public int Add(int i) {
reg = reg + i; }
public int Subtract(int i) { reg = reg – i;
}
public int Multiply(int i) { reg = reg * i;
} }
7.2
モジュールの強度又は結合度
下の議論には、操作レベルのモジュールを使う。
定義: モジュールの強度（strength）又は結合度
（ cohesion）は、文又は操作が同じモジュールに
所属する程度を測る尺度である。
一般原則
同じタスクを完成するために必要な文又は操作が
同じモジュールに所属する訳である。
モジュール設計の指針
一つのタスクを完成するためにモジュールを作成する。
例えば、計算機Calculatorクラスの中で、定義されてい
る操作
Add, Subtract, およびMultiplyそれぞれ操作は、
モジュールとして見られる。
関係が薄い幾つかのタスクがひとつのモジュールに置
くことができる。ただし、これらのタスクが、プログラム
の中で同じ時間で実行されるため、
同じモジュールに
置く。例えば、幾つかの変数らを初期化する文を同じ
モジュールに置く。
ひとつ以上の関係があるタスクを実装する文を同じモ
ジュールに置くこともできる。 例えば、
プログラムの実
行の最後に、データをファイルに書き込む文を同じモ
ジュールに置く。
7.3
モジュール連結（coupling)
定義
: モジュール連結は、プログラムモジュール間の独立
性の程度を測る基準である。
一般的に、モジュール連結は、強くなればなる
ほど、一つのモジュールがほかのモジュールへの
影響を与える可能性が高くなる。例えば、大家族
と小家族と比べて、大家族の成員の間の影響は
小家族より相互影響力が高い。
一般的には、引数を通じてモジュール連結する場合は
グローバル変数を通じてモジュール連結する場合より、
モジュール連結を弱める。
事例
class Calculator {int reg;
void Calculator() { initialize reg;
} //constructor of the class int Add(int i) { reg = reg + i; } int Subtract(int i) { reg = reg – i; } int Multiply(int i) { reg = reg * i; } } class Calculator { void Calculator() {
} //constructor of the class int Add(int reg, int i) {
return reg + i; }
int Subtract(int reg, int i) { return reg – i;
}
int Multiply(int reg, int i) { return reg * i; } } Use the same global variable reg. Use no common global variable
7.4
モジュールの間の交信
プログラムは、一般的に幾つかのモジュールから構成
される。プログラムの機能を提供するため、モジュールの
間に交信することが必要である。
モジュールの間の関係を、モジュールの呼び出しに
よって作られる。
一つのモジュールから、もう一つのモジュールを呼び出す
ときに、必要なデータ項目を提供することが必要である。
それらのデータ項目が、引数またはグローバル変数に
よってできる。
交信手段
引数によって交信する。
次の二つのプログラムを通じて、モジュール連結の
概念を説明する。
問題:
プログラムは、１０個の０ではない違う整数を
入力して、二つの数字を出力する。
(1) １０個の整
数の平均値より大きい整数の数。 (2) １０個の整
数の平均値より小さい整数の数。 例えば、
入力:
5, 78, 56, 89, 12, 24, 75, 98, 34, 68 (average = 539 /
10 = 53.9);
出力:
count1 = 6 (大きい整数: 78, 56, 89, 75, 98, 68)
count2 = 4 (小さい整数: 5, 12, 24, 34)
二つのJava－擬似コード
プログラム 1:
import java.io.*;
public class CountNumbers { //there is no “global” variables here public static void main(String args[]) {
int numbers[] = new int[10]; int count1 = 0, count2 = 0; double average = 0.0;
for (int i = 0; i < numbers.length; i++) INPUT numbers[i];
average = CalculateAverage(numbers);
count1 = CountGreater(average, numbers); count2 = CountSmaller(average, numbers); OUTPUT count1 and count2;
double CalculateAverage(int a[]) //obtain average
{
int total = 0;
double ave = 0.0;
for (int j = 0; j < a.length; j++)
total = total + a[j];
ave = total / 10;
return ave;
int CountGreater(double ave, int a[]) { int count1 = 0;
for (int k = 0; k < a.length; k++) if (a[k] > ave)
count1 = count1 + 1; return count1;
}
int CountSmaller(double ave, int a[]) { int count2 = 0;
for (int k = 0; k < a.length; k++) if (a[k] < ave)
count2 = count2 + 1; return count2;
} }
プログラム 2:
import java.io.*;
public class CountNumbers { //there are four “global” variables here static int numbers[] = new int[10];
static double average = 0.0;
static int count1 = 0, count2 = 0;
public static void main(String args[]) { for (int i = 0; i < numbers.length; i++)
INPUT numbers[i];
CalculateAverage();
CountGreaterSmaller(); //compute count1 and count2 System.out.println("Count1:" + count1);
System.out.println("Count2:" + count2); }
