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　　第3章 軟件工程基礎(chǔ)

　　3.1軟件工程基本概念

　　1.軟件的定義與特點

　　(1)定義：軟件是指與計算機(jī)系統(tǒng)的操作有關(guān)的計算機(jī)程序、規(guī)程、規(guī)則，以及可能有的文件、文檔和數(shù)據(jù)。

　　(2)特點。

　　•是邏輯實體，有抽象性。

　　•生產(chǎn)沒有明顯的制作過程。

　　•運行使用期間不存在磨損、老化問題。

　　•開發(fā)、運行對計算機(jī)系統(tǒng)有依賴性，受計算機(jī)系統(tǒng)的限制，導(dǎo)致了軟件移植問題。

　　•復(fù)雜性較高，成本昂貴。

　　•開發(fā)涉及諸多社會因素。

　　2.軟件的分類

　　軟件可分應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件和支撐軟件3類。

　　(1)應(yīng)用軟件是特定應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)專用的軟件。

　　(2)系統(tǒng)軟件居于計算機(jī)系統(tǒng)中最靠近硬件的一層，是計算機(jī)管理自身資源，提高計算機(jī)使用效率并為計算機(jī)用戶提供各種服務(wù)的軟件。

　　(3)支撐軟件介于系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之間，是支援其它軟件的開發(fā)與維護(hù)的軟件。

　　3.軟件危機(jī)與軟件工程

　　軟件危機(jī)指在計算機(jī)軟件的開發(fā)和維護(hù)中遇到的一系列嚴(yán)重問題。軟件工程是應(yīng)用于計算機(jī)軟件的定義、開發(fā)和維護(hù)的一整套方法、工具、文檔、實踐標(biāo)準(zhǔn)和工序，包括軟件開發(fā)技術(shù)和軟件工程管理。

　　4.軟件生命周期

　　軟件產(chǎn)品從提出、實現(xiàn)、使用維護(hù)到停止使用的過程稱為軟件生命周期。

　　在國家標(biāo)準(zhǔn)中，軟件生命周期劃分為8個階段①軟件定義期：包括問題定義、可行性研究和需求分析3個階段。②軟件開發(fā)期：包括概要設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、實現(xiàn)和測試4個階段。③運行維護(hù)期：即運行維護(hù)階段。

　　5.軟件工程的原則

　　軟件工程的原則包括：抽象、信息隱蔽、模塊化、局部化、確定性、一致性、完備性和可驗證性。

　　3.2結(jié)構(gòu)化分析方法

　　需求分析的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)需求、求精、建模和定義需求的過程，可概括為：需求獲取、需求分析、編寫需求規(guī)格說明書和需求評審。

　　1.常用的分析方法

　　•結(jié)構(gòu)化分析方法：其實質(zhì)著眼于數(shù)據(jù)流，自頂向下，逐層分解，建立系統(tǒng)的處理流程。

　　•面向?qū)ο蠓治龇椒ā?/P>

　　2.結(jié)構(gòu)化分析常用工具

　　結(jié)構(gòu)化分析常用工具包括數(shù)據(jù)流圖、數(shù)字字典(核心方法)、判斷樹和判斷表。

　　(1)數(shù)據(jù)流圖：即DFD圖，以圖形的方式描繪數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動和處理的過程，它只反映系統(tǒng)必須完成的邏輯功能。是一種功能模型。

　　符號名稱作用：

　　•箭頭代表數(shù)據(jù)流，沿箭頭方向傳送數(shù)據(jù)的通道

　　•圓或橢圓代表加工，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)加工變換產(chǎn)生輸出

　　•雙杠代表存儲文件，表示處理過程中存放各種數(shù)據(jù)文件

　　•方框代表源和潭，表示系統(tǒng)和環(huán)境的接口

　　(2)數(shù)據(jù)字典：結(jié)構(gòu)化分析方法的核心。數(shù)據(jù)字典是對所有與系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)元素的一個有組織的列表。以及精確的、嚴(yán)格的定義，使得用戶和系統(tǒng)分析員對于輸入、輸出、存儲成分和中間計算結(jié)果有共同的理解。

　　(3)判定樹：使用判定樹進(jìn)行描述時，應(yīng)先從問題定義的文字描述中分清判定的條件和判定的結(jié)論，根據(jù)描述材料中的連接詞找出判定條件之問的從屬關(guān)系、并列關(guān)系、選擇關(guān)系，根據(jù)它們構(gòu)造判定樹。

　　(4)判定表：與判定樹相似，當(dāng)數(shù)據(jù)流圖中的加工要依賴于多個邏輯條件的取值，即完成該加工的一組動作是由于某一組條件取值的組合引發(fā)的，使用判定表比較適宜。

　　3.軟件需求規(guī)格說明書

　　軟件需求規(guī)格說明書是需求分析階段的最后成果，是軟件開發(fā)的重要文檔之一。

　　(1)軟件需求規(guī)格說明書的作用：①便于用戶、開發(fā)人員進(jìn)行理解和交流;②反映出用戶問題的結(jié)構(gòu)，可以作為軟件開發(fā)工作的基礎(chǔ)和依據(jù);③作為確認(rèn)測試和驗收的依據(jù)。

　　(2)軟件需求規(guī)格說明書的內(nèi)容：①概述;②數(shù)據(jù)描述;③功能描述;④性能描述;⑤參考文獻(xiàn);⑥附錄。

　　(3)軟件需求規(guī)格說明書的特點：①正確性;②無歧義性;③完整性;④可驗證性;⑤一致性;⑥可理解性;⑦可修改性;⑧可追蹤性。

　　3.3結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法

　　1.軟件設(shè)計的基本概念和方法

　　軟件沒計是一個把軟件需求轉(zhuǎn)換為軟件表示的過程。

　　(1)基本原理：抽象、模塊化、信息隱藏、模塊獨立性(度量標(biāo)準(zhǔn)：耦合性和內(nèi)聚性，高耦合、低內(nèi)聚)。

　　(2)基本思想：將軟件設(shè)計成由相對獨立、單一功能的模塊組成的結(jié)構(gòu)。

　　2.概要設(shè)計

　　(1)4個任務(wù)：設(shè)計軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫設(shè)計、編寫概要設(shè)計文檔、概要設(shè)計文檔評審。

　　(2)面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方法：數(shù)據(jù)流圖的信息分為交換流和事物流，結(jié)構(gòu)形式有交換型和事務(wù)型。

　　3.詳細(xì)設(shè)計的工具

　　詳細(xì)設(shè)計的工具包括：

　　•圖形工具：程序流程圖、N-S、PAD、HIPO。

　　•表格工具：判定表。

　　•語言工具：PDL(偽碼)。

　　3.4軟件測試

　　1.目的

　　為了發(fā)現(xiàn)錯誤而執(zhí)行程序的過程。

　　2.準(zhǔn)則

　　•所有測試應(yīng)追溯到用戶需求。

　　•嚴(yán)格執(zhí)行測試計劃，排除測試的隨意性。

　　•充分注意測試中的群集現(xiàn)象。

　　•程序員應(yīng)避免檢查自己的程序。

　　•窮舉測試不可能。

　　•妥善保存設(shè)計計劃、測試用例、出錯統(tǒng)計和最終分析報告。

　　3.軟件測試技術(shù)和方法

　　軟件測試的方法按是否需要執(zhí)行被測軟件的角度，可分為靜態(tài)測試和動態(tài)測試，按功能分為白盒測試和黑盒測試。

　　(1)白盒測試：根據(jù)程序的內(nèi)部邏輯設(shè)計測試用例，主要方法有邏輯覆蓋測試、基本路徑測試等。

　　(2)黑盒測試：根據(jù)規(guī)格說明書的功能來設(shè)計測試用例，主要診斷方法有等價劃分法、邊界值分析法、錯誤推測法、因果圖法等，主要用于軟件確認(rèn)測試。

　　4.軟件測試的實施

　　軟件測試是保證軟件質(zhì)量的重要手段，軟件測試是一個過程，其測試流程是該過程規(guī)定的程序，目的是使軟件測試工作系統(tǒng)化。

　　軟件測試過程分4個步驟，即單元測試、集成測試、驗收測試和系統(tǒng)測試。

　　單元測試是對軟件設(shè)計的最小單位——模塊(程序單元)進(jìn)行正確性檢驗測試。

　　單元測試的目的是發(fā)現(xiàn)各模塊內(nèi)部可能存在的各種錯誤。

　　單元測試的依據(jù)是詳細(xì)的設(shè)計說明書和源程序。

　　單元測試的技術(shù)可以采用靜態(tài)分析和動態(tài)測試。

　　3.5程序的調(diào)試

　　(1)任務(wù)：診斷和改正程序中的錯誤。

　　(2)調(diào)試方法：強(qiáng)行排錯法、回溯法和原因排除法。

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