2022年大学计算机基础复习资料软件工程.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第8章 软件工程,本章内容,8.1 概述,8.2 软件生命周期及开发模型,8.3 问题定义与可行性研究,8.4 软件需求分析,8.5 软件设计,8.6 编码,8.7 软件测试,8.8 软件维护,8.9 软件开发工具与环境,8.10 软件工程管理,8.1 概述,8.1 概述,8.1.1 软件定义与特点,8.1.2 软件工程的产生,8.1.1 软件定义与特点,软件定义,运行时能提供所要求的功能和性能的计算机,程序,的集合,能使程序正确处理信息的,数据结构,描述程序功能以及如何操作使用程序的,文档,8.1.1 软件定义与特点（续）,软件特点,软件开发与硬件设计不同,软件生产与硬件制造不同,软件维护与硬件维修不同,概要设计：概要设计说明书,严格按照测试计划进行，避免测试的随意性。,通过运行程序发现错误，一般测试大多指动态测试。,问题定义指根据系统的要求，提出关于问题性质、工程目标和规模的书面报告,主要采用自然语言描述。,3 问题的定义与可行性研究,软件结构的深度、宽度、扇入、扇出应适当，尽量做到高扇入、低扇出。,一个模块的作用范围（即受这个模块中判定影响的所有模块）应在其控制范围（即模块本身加上其下属模块）之内，且判定所在模块应与受其影响的模块在层次上尽量靠近。,一个规范化的测试过程通常包括以下基本的测试活动：,软件工程管理的目的，是为了按照进度及预算完成软件开发计划，实现预期的经济和社会效益。,软件开发与硬件设计不同,为提高软件的可维护性和可靠性而进行的修改和扩充。,详细设计并不是编写程序，而是采用逐步细化的策略，给出每个模块的足够详细的过程性描述.,面向对象分析是利用面向对象的概念和方法来构建软件需求模型，更为关注对象的内在性质以及对象的关系与行为。,根据用户要求修改或新增一些处理功能,一个模块的作用范围（即受这个模块中判定影响的所有模块）应在其控制范围（即模块本身加上其下属模块）之内，且判定所在模块应与受其影响的模块在层次上尽量靠近。,8.1.2 软件工程的产生,“软件危机”,“软件工程”,软件开发和维护中所遇到的各种问题：周期长、费用高、缺文档、难维护。,软件工程是开发、运行、维护和修复软件的系统方法。软件工程包括3个要素，即方法、工具和过程。,8.1.2 软件工程的产生（续）,“软件工程学”,8.2 软件生存周期及开发模型,8.2,软件生存周期及开发模型,8.2.1 软件生存周期,8.2.2 软件开发模型,8.2.1 软件生存周期（续）,计划时期：调查用户需求，分析新系统的主要目标，分析开发该系统的可行性。,问题定义：,可行性研究：,明确“用户需要计算机解决的问题是什么”,写出“可行性论证报告”，包含关于新系统组成（硬件与软件）的描述。,8.2.1 软件生存周期（续）,开发时期,需求分析：,软件设计,编码,测试,写出“需求规格说明书”,确定软件的总体结构、数据结构、用户界面和算法细节。,概要设计：概要设计说明书,详细设计：详细设计说明书,用某种程序设计语言把设计的过程性描述变成源程序，文档是源程序清单,单元测试、综合测试、确认测试和系统测试,产生的文档是“测试报告”，包括测试计划、测试用例与测试结果等内容,8.2.1 软件生存周期（续）,运行时期,主要工作是软件维护，维护的目的是使软件在整个生存周期内满足用户的需求和延长使用寿命。,瀑布模型的阶段与文档,在瀑布模型中，后一阶段的工作只有等前一阶段的工作完成以后才能开始，因此如果前一阶段的工作存在问题，则后一阶段的工作也得不到正确的结果。,2.快速原型模型,在需求分析阶段，开发人员根据用户提出的软件要求，快速开发一个简化的系统原型版本，用户据此了解未来系统的概貌，进而对系统的功能提出改进意见，开发人员据此对原型进行多次改进，最终开发出完全符合用户要求的新系统。,快速原型法的生存期模型,8.3 问题定义与可行性研究,8.3 问题的定义与可行性研究,问题定义,指根据系统的要求，提出关于问题性质、工程目标和规模的书面报告,主要采用自然语言描述。,可行性研究,是为了弄清项目是否能实现和值得进行，可行性研究的内容包括：,经济可行性、技术可行性、运行可行性和法律可行性,。,8.4 软件需求分析,8.4 软件需求分析,8.4.1 需求分析的步骤,8.4.2 结构化分析方法,8.4.3 面向对象分析方法,8.4.1 需求分析的步骤,需求分析一般分4个步骤进行，即：,需求获取,需求提炼,需求描述,需求验证,8.4.2 结构化分析方法（SA）,结构化分析的基本思想是将系统开发看成工程项目，有计划、有步骤地进行工作。结构化分析方法采用“自顶向下，逐层分解”的开发策略。,结构化分析方法的结果由以下几部分组成：,一套分层的数据流图,一本数据字典,一组加工说明,8.4.3 面向对象分析方法,面向对象分析是利用面向对象的概念和方法来构建软件需求模型，更为关注对象的内在性质以及对象的关系与行为。,面向对象分析一般总是从理解系统的“使用实例”开始，其基本步骤是：先定义系统的用例，然后在领域分析的基础上建立问题域的类对象模型，然后建立对象关系和对象行为模型。,8.5 软件设计,8.5 软件设计,8.5.1 软件设计的基本原理,8.5.2 概要设计,8.5.3 详细设计,8.5.1 软件设计的基本原理,通过多年的实践，形成了一些基本的软件设计思想和策略，它们是各种设计方法的基础。,模块化,抽象,信息隐蔽,模块独立性,自顶向下逐层把软件系统划分成一个个较小的、相对独立但又相互关联的模块的过程。,从高抽象级别不断具体化，降低抽象级别，逐步细化,使一个模块内包含的信息对于不需要这些信息的其他模块不能访问,提高模块的独立性,每个模块只完成系统要求的独立的子功能，与其他模块的联系最少且接口简单。,衡量模块独立性的标准,耦合性,内聚性,一个模块和其他模块之间的联系，又称块间联系；,模块内部各个成分之间的联系，也称块内联系,耦合性（块间联系）越弱，内聚性（块内联系）越强，,模块的独立性越高,8.5.2 概要设计,概要设计基本任务,软件结构图,软件结构设计优化准则,结构化设计方法,系统结构设计,数据结构和数据库的设计,编写概要设计文档,概要设计的评审,将系统划分为模块,采用抽象的数据结构类型，完成数据库的逻辑设计,编写概要设计说明书,对设计方案可行性、正确性、有效性、一致性等进行审核,2软件结构图,图8,-,5 模块间的数据传递,a）b）,图8,-,6 选择调用和循环调用a）选择调用 b）循环调用,软件结构：,系统结构设计得到的,软件系统模块层次,结构,2软件结构图（续）,结构图的形态特征包括,深度：,指结构图的控制层次，即模块的层次。,宽度：,指一层中最大的模块个数。,扇出：,指一个模块直接下属模块的个数。,扇入：,指一个模块直接上属模块的个数。,划分模块时，尽量做到,高内聚、低耦合,，保持模块的相对独立性。,一个模块的作用范围,（即受这个模块中判定影响的所有模块）,应在其控制范围,（即模块本身加上其下属模块）之内，且判定所在模块应与受其影响的模块在层次上尽量靠近。,软件结构的深度、宽度、扇入、扇出应适当，尽量做到,高扇入、低扇出,。,模块大小适中,，模块太大，增加阅读理解的难度，模块太小会导致模块数过多，模块之间的联系变得复杂，增加系统调用模块的开销,数据流的类型,变换流,事务流,事物流有较明确的事务中心，各活动流以事物中心为起点呈辐射状流出,具有较明确的输入、变换（主加工）、输出三个部分,图8,-,7 变换型数据流结构组成,图8-8 事务型数据流结构组成,8.5.3 详细设计,详细设计是软件设计的第二阶段，主要,确定每个模块的具体执行过程,，因此也称为过程设计。,详细设计任务,结构化程序设计方法,常用的表达工具,为每个模块确定采用的算法，选择某种适当的工具表达算法的过程，写出模块的详细过程性描述。,确定每一模块使用的数据结构。,确定模块接口的细节，包括对系统外部的接口和用户界面，对系统内部其他模块的接口，以及模块的输入数据、输出数据、局部数据。,编写详细设计说明书。,详细设计评审。,详细设计并不是编写程序，而是采用逐步细化的策略，给出每个模块的足够详细的过程性描述.,结构化程序设计的基本思想是：,采用自顶向下、逐步求精的程序设计方法。,采用顺序、选择、循环3种基本控制结构构造程序。这3种基本结构具有单入口、单出口的共同特点。,遵循清晰第一的设计风格，即大多数情况下优先考虑程序的清晰度，其次考虑效率。,过程设计需要用合适的表达方法来描述每个模块的执行过程，常用的表达工具有图形、语言和表格3类,程序流程图,、,盒图,（NS图）、,PAD图,、,HIPO图,（Hierarchy Plus Input-Process-Output，即层次式输入-处理-输出）,判定表,伪代码,等。,8.6 编码,8.6 编码,8.6.1 程序设计语言的选择,8.6.2 程序设计风格,8.6.1 程序设计语言的选择,基础语言:,FORTRAN、COBOL和BASIC,结构化语言:,Pascal、C语言,面向对象语言:,C+、Java等,选择编程语言需要考虑的因素有：应用领域、算法与计算的复杂性、数据结构的复杂性及效率等，其中,应用领域,是选择编程语言的关键因素,8.6.2 程序设计风格,编码风格实际上是一种编码原则，编码风格中最重要的是简单和清晰。,关于程序设计风格将在第9章中详细介绍。,8.7 软件测试,8.7 软件测试,8.7.1 软件测试的目的及原则,8.7.2 测试方法,8.7.3 软件测试的步骤,8.7.4 调试,8.7.1 软件测试的目的及原则,测试的目的是在软件投入运行之前，,尽可能多地发现软件中的错误。,成功的测试是发现了至今尚未发现的错误的测试。,应尽早并不断地进行测试。,测试工作应避免由原开发人员承担。,设计测试方案时，不仅要确定输入数据，而且要确定预期的输出结果。,在设计测试用例时，应包括合理的和不合理的输入条件。,测试时不仅要检验程序是否做了需要做的事，还要检验程序是否做了不需要做的事。,严格按照测试计划进行，避免测试的随意性。,妥善保存测试计划、测试用例、出错统计和最终分析报告，为维护提供方便。,一个规范化的测试过程通常包括以下基本的测试活动：,制订测试计划。,编写测试大纲。,根据测试大纲设计和生成测试用例。,实施测试。,生成测试报告。,8.7.2 测试方法,软件测试方法一般分静态测试和动态测试两大类。,静态测试,动态测试,8.7.2 测试方法,软件测试方法一般分两大类。,静态测试,动态测试,被测试程序不在计算机上运行，而是采用人工检测和计算机辅助静态分析的手段对程序进行检测。包括代码检查、静态结构分析、代码质量度量等。,通过运行程序发现错误，一般测试大多指动态测试。动态测试分黑盒测试和白盒测试两种。,1.黑盒测试,黑盒测试也称为,功能测试,将待测软件看成黑盒子，在不考虑软件内部结构和特性的情况下，测试软件的外部特性。,用黑盒技术设计测试用例的方法有：等价类划分法、边界值分析法、错误推测法和因果图法。,2.白盒测试,白盒测试也称为,结构测试,将待测软件看成透明的白盒，根据程序的内部结构和逻辑来设计测试实例，对程序的路径和过程进行测试。,用白盒技术设计测试用例的方法有：逻辑覆盖（包括语句覆盖、判定覆盖、条件覆盖、判定/条件覆盖、条件组合覆盖和路径覆盖）、循环覆盖和基本路径测试。,设计测试方案的实用策略是:,用黑盒法设计基本的测试方案，再用白盒法补充必要的内容。,8.7.2 测试方法,8.7.3 软件测试的步骤,单元测试,集成测试,确认测试,系统测试,模块测试,组装测试.重点检查模块间的接口、全局数据结构、边界和非法输入等,检验软件的功能、性能和其他特性是否满足了需求规格说明书中的各种需求以及软件配置是否完整、正确.,将已经确认的软件与计算机硬件、外设、网络等其他因素结合在一起，在实际运行环境下对计算机系统进行一系列的集成测试和确认测试,8.7.4 调试,调试的任务是根据测试时发现的错误，找出原因和具体的位置进行改正，调试工作主要由开发人员进行。,调试的基本步骤：先进行,错误定位,，然后修改设计和代码以,排除错误,，最后进行,回归测试,，防止引进新的错误。,常用的调试方法有：强行排错法、回溯法、原因排除法等。,8.8 软件维护,8.8 软件维护,软件维护是在软件已经交付使用之后，为了改正错误或满足新的需要而修改软件的过程。软件维护是整个软件生存周期中的最后一个阶段，也是持续时间最长的阶段。,校正性维护,适应性维护,完善性维护,预防性维护,纠正投入运行后出现的新错误,为适应不断变化的运行环境（硬件、软件）而进行的修改,根据用户要求修改或新增一些处理功能,为提高软件的可维护性和可靠性而进行的修改和扩充。,8.9 软件开发工具与环境,8.10 软件工程管理,8.10 软件工程管理,软件工程管理的目的，是为了按照进度及预算完成软件开发计划，实现预期的经济和社会效益。它包括成本估算、进度安排、人员组织和质量保证等多方面的内容，还涉及管理学、经济学、度量学等多项学科。,软件标准化的作用是：,为软件开发各层次人员提供共同遵守的规定，把参与软件开发的各层次人员约束在一个共同的、必须遵守的标准下，以利于规范行为和有效沟通。,为软件工程成果的评价和验收提供客观的、统一的标准。,为软件维护带来方便。,