1. 概要
構造化手法は、大規模なシステムや複雑な処理内容に対して適切な品質を確保し、プログラムの保守を容易にするために用いられる開発技術です。この手法は、ソフトウェア開発プロセスを体系化し、プログラムの設計や実装を効率的に行うための方法論です。
構造化手法の重要性は以下の点にあります：
1.1. 品質の向上
複雑なシステムを適切に分割し、管理可能な単位に分解することで、品質の向上が図れます。
1.2. 保守性の向上
プログラムの構造を明確にすることで、将来の保守や拡張が容易になります。
1.3. 開発効率の改善
標準化された手法を用いることで、開発チーム全体の生産性が向上します。
2. 詳細説明
構造化手法の主要な概念と特徴について、詳しく説明します。
2.1. 階層構造化
システムを機能や処理の単位で階層的に分割し、上位から下位へと段階的に詳細化していく手法です。これにより、複雑なシステムを管理しやすい単位に分解できます。
graph TD;
System --> Subsystem_A;
System --> Subsystem_B;
Subsystem_A --> Module_A1;
Subsystem_A --> Module_A2;
Subsystem_B --> Module_B1;
Subsystem_B --> Module_B2;
図1: 階層構造化のイメージ
2.2. 段階的詳細化
上位レベルの概要設計から始め、徐々に下位レベルの詳細設計へと進めていく手法です。各段階で設計の妥当性を確認しながら進めることができます。
2.3. 構造化チャート
プログラムの構造を視覚的に表現するための図表です。主に以下の要素で構成されます：
- シーケンス（順次処理）
- 選択（条件分岐）
- 繰り返し（ループ）
graph TD;
A[Start] --> B[Initialize Variables];
B --> C{Condition 1?};
C -->|True| D[Process 1];
C -->|False| E[Process 2];
D --> F[Loop Start];
F --> G{Repeat Condition?};
G -->|True| H[Process 3];
G -->|False| I[End Loop];
H --> F;
I --> J[End];
図2: 構造化チャートの例
2.4. 状態遷移図
システムの状態とその変化を図示したものです。イベントによる状態の遷移を明確に表現できます。
図3: 状態遷移図の例
2.5. HIPO（Hierarchy plus Input Process Output）
システムの階層構造と、各機能モジュールの入力・処理・出力を表現する手法です。システム全体の概要を把握するのに役立ちます。
図4: HIPO図の例
2.6. DFD（Data Flow Diagram）
データの流れに着目してシステムを表現する図表です。プロセス、データフロー、データストア、外部実体などの要素で構成されます。
図5: DFDの例
2.7. ソフトウェア構造
構造化手法によって設計されたソフトウェアは、以下のような特徴を持ちます：
- モジュール化：機能単位で分割された構造
- 低結合・高凝集：モジュール間の依存関係を最小限に抑え、各モジュール内の関連性を高める
3. 応用例
構造化手法は、様々な業界や状況で応用されています。以下にいくつかの例を示します：
3.1. 企業情報システムの開発
大規模な基幹システムの開発において、構造化手法を用いることで、複雑な業務プロセスを適切にモデル化し、保守性の高いシステムを構築できます。
図6: 企業情報システムのDFD例
3.2. 組込みシステムの設計
家電製品や自動車などの組込みシステムでは、ハードウェアとソフトウェアの連携が重要です。構造化手法を用いることで、複雑な制御ロジックを明確に設計できます。
3.3. Webアプリケーション開発
多層アーキテクチャを持つWebアプリケーションの設計において、構造化手法の考え方を応用することで、保守性と拡張性の高いシステムを実現できます。
4. 例題
以下に、構造化手法に関する例題を提示します。これらの問題を解くことで、理解を深めることができます。
例題1
次の文章の空欄を埋めてください。
構造化手法では、システムを（ A ）的に分割し、（ B ）詳細化していきます。この過程で用いられる図表技法には、（ C ）や（ D ）などがあります。
回答例：
A: 階層
B: 段階的に
C: 構造化チャート
D: DFD（Data Flow Diagram）
例題2
構造化手法の特徴として、正しいものを以下から2つ選んでください。
a) トップダウンアプローチを用いる
b) ボトムアップアプローチのみを用いる
c) プログラムの再利用性を低下させる
d) モジュール間の結合度を高める
e) モジュール内の凝集度を高める
回答例：
正解は a と e です。
構造化手法は、トップダウンアプローチを用いて段階的に詳細化していきます。また、モジュール内の凝集度を高めることで、保守性と再利用性を向上させます。
5. まとめ
構造化手法は、大規模で複雑なソフトウェア開発において、品質確保と保守性向上を目的とした重要な技術です。主な特徴は以下の通りです：
- 階層構造化と段階的詳細化によるシステムの分割
- 構造化チャート、DFD、HIPOなどの図表技法の活用
- モジュール化、低結合・高凝集によるソフトウェア構造の最適化
これらの特徴により、開発プロセスの効率化、品質の向上、保守性の改善が図れます。