软件工程参考资料

第一章、软件工程学概述

软件是程序、数据及相关文档的完整集合。

软件危机是指在就是那几软件的开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题。其表现有：

1.对软件开发成本和进度的估计常常很不准确。

2.用户为“已完成的”软件系统不满意的现象经常发生。

3.软件产品质量往往靠不住。

4.软件常常不可维护。

5.软件通常没有适当的文档资料。

6.软件成本在计算机系统总成本总所占的比例逐年上升。

7.软件开发生产率提高的速度，远远跟不上计算机应用迅速普及深入的趋势。

总之，为了解决软件危机，既要有技术措施（方法和工具），又要有必要的组织管理措施。软件工程正式从管理和技术两方面研究如何更好地开发和维护计算机软件的一门新兴学科。软件工程的定义：概括地说，软件工程是指计算机软件卡发和维护的一门工程学科。采用工程的概念、原理、技术方法来开发与维护软件，把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到的最好的技术方法结合起来，以经济地开发出高质量的软件并有效地维护它，这就是软件工程。

软件工程的7条基本原理及其关系：

1.用分阶段的生命周期计划严格管理。

2.坚持进行阶段评审。

3.实行严格的产品控制。

4采用现代程序设计技术。

5.结果应能清楚地审查。

6.开发小组的人员应该少而精。

7.承认不断改进软件工程实践的重要性。

关系：这7条原理是互相独立的，其中任意6条原理的组合都不能代替另一条原理，因此，它们是缺一不可的最小集合，然而这7条原理又是相当完备的，人们虽然不能用数学方法严格证明它们是一个完备的集合，但是，可以证明在此之前已经提出的100多条软件工程原理都可以由这7条原理的任意组合蕴含或派生。

软件工程包括技术和管理两方面的内容，是技术于管理紧密结合所形成的工程学科。

所谓管理就是通过计划、组织和控制等一系列活动，合理地配置和使用各种资源，已达到既定目标的过程。

软件工程方法学包含3个要素：方法、工具和过程。

软件生命周期：概括地说，软件生命周期由软件定义、软件开发和运行维护3个时期组成，每个时期又进一步划分成若干阶段。

软件定义时期通常进一步划分为：问题定义、可行性研究、需求分析。

开发时期：总体设计、详细设计、编码和单元测试、综合测试。前面两个是系统设计，后面的为系统实现。

瀑布模型特点:1.阶段间具有顺序性和依赖性。2.推迟实现的观点。3.质量保证的观点。

优点：可强迫开发人员采用规范的方法严格地规定了每个阶段必须提交的文档；要求每个阶段交出的所有产品都必须经过质量保证小组的仔细验证。

瀑布模型的成功在很大程度上市由于它基本上是一种文档驱动的模型。但也是它的一个主要缺点。（客户不懂设计什么样子了）（需求明确的项目）

快速原型模型：快速建立模型给用户看。（需求不明确的项目）

增量模型：使用增量模型开发软件时，把软件产品作为一系列的增量构建来设计、编码、集成和测试。每个构件由多个相互作用的模块构成，并且能够完成特定的功能。

螺旋模型：螺旋模型的基本思想是，使用原型及其他方法来尽量降低风险。理解这种模型的一个简便方法，是把它看作在每个阶段之前都增加了风险分析过成的快速原型模型。

优点:对可选方案和约束条件的强调有利于已有软件的重用，也有助于把软件质量作为软件开发的一个重要目标；减少了过多测试或者测试不足所带来的风险；更重要的是，在螺旋模型中维护只是模型的另一个周期，在维护开发之间并没有本质区别。

缺点：软件开发人员具有丰富的风险评估经验和这方面的专门知识，否则讲出现真正的风险。螺旋模型主要适用于内部开发的大规模软件项目。

喷泉模型：是典型的面向对象的软件过程模型之一。“喷泉”这个词体现了面向对象软件开发过程迭代和无缝的特性。

第二章、可行性研究

可行性研究：可行性研究的目的不是解决问题，而是确定问题是否值得去解决。因此，可行性研究实质上是要进行多次大大压缩简化了的系统分析和设计的过程，也就是在较高层次上以较抽象的方法进行的系统分析和设计的过程。

一般来说至少应该从下述3个方面研究每种解法的可行性：

1.技术可行性。

2.经济可行性。

3.操作可行性。

典型的可行性研究过程有下述一些步骤：

1.复查系统规模和目标。

2.研究目前正在使用的系统。

3.导出新系统的高层辑模型。

4.进一步定义问题。

5.导出和评价选择的解法。

6.推荐行动方针。

7.草拟开发计划。

8.书写文档提交审查。

数据流图:数据流图（DFD）是用一种图形化技术，它描绘信息流和数据从输入移动到输出的过程中所经受的变换。

数据流图有4种基本符号：正方形表示数据的源点或终点；圆角矩形代表变换数据的处理；开口矩形代表数据存储；箭头表示数据流，即特定数据的流动方向。

数据存储和数据流都是数据，仅仅所处的状态不同。数据存储是静止的状态，数据流是出于运动中的数据。

数据字典：数据字典是关于数据的信息的集合，也就是对数据流图中包含的所有元素的定义的集合。

第三章、需求分析

需求分析：他的基本任务是准确的回答“系统必须做什么？”这个问题。

需求分析通常对系统的要求：

1.功能需求。

2.性能需求。

3.可靠性和可用性需求。

4.出错处理需求。

5.接口需求。

6.约束。

7.逆向需求。

8.将来可能提出的要求。

通过需求分析除了创建分析模型之外，还应该写出软件需求规格说明书，它是需求分析阶段得出的最主要的文档。

IPO图：IPO图式输入、处理、输出图的简称，能够方便地描绘输入数据、对数据的处理和输出数据之间的关系。

第五章、总体设计

总体设计：典型的总体设计过程包括下述9个步骤：1.设想供选择的方案。2.选取合理的方案。3.推荐最佳方案。4.功能分解。5.设计软件结构。6.设计数据库。7.制定测试计划。8.书写文档。9.审查和复审。

模块化：模块化是由边界元素限定的相邻程序元素的序列，而且有一个总体标识符代表它。按照模块的定义，过程、函数、子程序和宏等，都可作为模块。面向对象方法学中的对象是模块，对象内的方法也是模块。模块是构成程序的基本条件。

模块化就是把程序划分成独立命名且可独立访问的模块，每个模块完成一个子功能，把这些模块集成起来构成一个整体，可以完成指定的功能满足用户的需求。

信息隐藏原理指出：应该这样设计和确定模块，使得一个模块内包含的信息对于不需要这些信息的模块来说，是不访问的。

耦合是对一个软件结构内不同模块之间互连的程度的度量。耦合强弱取决于模块间接口的复杂程度，进入或访问一模块的点，以及通过接口的数据。

如果连个模块彼此间通过参数交换信息，而且较好的信息仅仅是数据，那么这种耦合称为数据耦合。如果传递的信中有控制信息，则这种耦合叫做控制耦合。

如果被调用的模块需呀使用作为参数传递进来的数据结构中的所有元素，那么，把整个数据节后作为参数传递就是全正确的。但是，当把整个数据结构作为参数传递而被调用的模块只需要使用其中一部分数据元素时，就出现了特征耦合。

公共环境耦合的复杂程度随着耦合的模块个数而变化，当耦合的模块个数增加时复杂程度显著增加。

内容耦合当一个模块直接修改或操作另一个模块的数据,或者直接转入另一个模块时，就发生了内容耦合。此时，被修改的模块完全依赖于修改它的模块。

尽量使用数据耦合，少用控制耦合和特征耦合，限制公共环境耦合，完全不用内容耦合。内聚：内聚标志着一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度，它是信息隐藏和局部化概念的自然拓展。简单地说，想内聚的模块只做一个事情。

设计时应该力求高内聚低耦合。

功能内聚，顺序内聚，通信内聚，过程内聚，时间内聚，逻辑内聚，偶然内聚。

模块规模应该适中，深度、宽度、扇出和扇入都应适中。

模块的作用域应该在控制域内。模块的作用域定义为受该模块内一个判定影响的所有模块的集合。模块的控制域是一个模块本身以及所有直接或间接从属于它的模块的集合。

通常所说的结构程序设计方法（SD），就是基于数据流的设计方法。

第6章详细设计

1.详细设计阶段的根本目标是确定应该怎样具体地实现所要求的系统，也就是说，经过这个阶段的设计工作，应该得出对目标系统的精确描述，从而在编码阶段可以把这个描述直接翻译成用某种程序设计语言书写的程序。

2.三种基本的控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构

3.结构化程序设计：如果一个程序的代码块仅仅通过顺序、选择和循环这三种基本控制结构进行连接，并且每个代码模块只有一个入口和一个出口，则称这个程序是结构化的。

其中：

设计方法的原则：

①自顶向下

程序设计时，应先考虑总体，后考虑细节；先考虑全局目标，后考虑局部目标。不要一开始就过多追求众多的细节，先从最上层总目标开始设计，逐步使问题具体化。

②逐步细化

对复杂问题，应设计一些子目标作为过渡，逐步细化。

③模块化设计

一个复杂问题，肯定是由若干稍简单的问题构成。模块化是把程序要解决的总目标分解为子目标，再进一步分解为具体的小目标，把每一个小目标称为一个模块。

④限制使用goto语句

结构化程序设计方法的起源来自对GOTO语句的认识和争论。肯定的结论是，在块和进程的非正常出口处往往需要用GOTO语句，使用GOTO语句会使程序执行效率较高；在合成程序目标时，GOTO语句往往是有用的，如返回语句用GOTO。否定的结论是，GOTO 语句是有害的，是造成程序混乱的祸根，程序的质量与GOTO语句的数量呈反比，应该在所有高级程序设计语言中取消GOTO语句。取消GOTO语句后，程序易于理解、易于排错、容易维护，容易进行正确性证明。

4.过程设计的工具：程序流程图、盒图（注意：盒图中的DO-UNTIL跟C语言中的不一样，判断是循环，真跳出）、PAD图（从上到下，从左到右）、判定表（当算法中包含多重潜逃的条件选择时，用程流程图、盒图、PAD图或后面即将介绍的过程设计语言（PDL）都不易清楚的描述。判定表却能够清晰地表示复杂的条件组合与应做的动作之间的对应关系）

5.过程设计语言（PDL）也成为伪代码。

6.Jackson方法是著名的面相数据结构的设计方法。逻辑数据结构：顺序结构、选择结构、重复结构（具体图）。P1

7.计算环形复杂度的方法：三种（1）流图中的区域数等于环形复杂度。（2）流图G的环形复杂度V(G)=E-N+2，E是流图中边的条数，N是结点数。（3）流图G的环形复杂度V(G)=P+1,其中，P是流图中判定结点的数目。（选取一种计算环形复杂度）

第七章实现

什么是软件测试？使用人工或自动手段，来运行或测试某个系统的过程。其目的在于检验它是否满足规定的需求或弄清预期结果与实际结果之间的差别。

1.测试目的：测试的目的就是在软件投入生产性运行之前，尽可能多地发现软件中的错误。目前软件测试仍然是保证软件质量的关键步骤，它是对软件规格说明、设计和编码的最后复审。

2.编码风格：源程序代码的逻辑简明清晰、易读易懂是好程序的一个重要标准。

3.效率：主要指处理机时间和存储容量俩个方面。记住三条原则：首先效率是性能要求，因此应该在需求分析阶段确定效率方面要求。其次，效率是靠好的设计来提高的，第三，程序的效率和程序的简单程度是一样的，不要牺牲程序的清晰度和可读性来不必要提高效率。下面从三个方面进一步讨论效率1、程序运行时间2、存储器效率2、输入输出效率

4.应该认识到测试决不能证明程序是正确的。即使经过了最严格的测试之后，仍然可能还有没被发现的错误潜藏在程序中。测试只能查找出程序中的错误，不能证明程序中没有错误。分区软件工程的第2页序中。测试只能查找出程序中的错误，不能证明程序中没有错误。

5.测试方法：

①黑盒测试：如果知道了产品应该具有的功能，可以通过测试来检验是否每个功能都能正常使用；对于软件测试而言，黑盒测试法把程序看作一个黑盒子，完全不考虑程序的内部结构和处理过程。黑盒测试是在程序接口进行的测试，它检查程序的功能是否能按照规格说明书的规定正常使用，程序是否能适当地接收输入数据并产生正确的输出信息，程序运行过程中能否保持外部信息的完整性。黑盒测试又称为功能测试。

②白盒测试：如果知道产品的内部工作过程，可以通过测试来检验产品内部动作是否按照规格说明书的规定正常进行。白盒测试前提是可以把程序看成装在一个透明的白盒子里，测试者完全知道程序的结构和处理算法。按照程序内部的逻辑测试程序，检测程序中的主要执行通路是否都能按预定要求正确工作。

6.Alpha和Beta测试的区别：

Alpha测试由用户在开发者的场所进行，并且在开发者对用户的“指导”下进行测试。开发者负责记录发现的错误使用中遇到的问题。Beta测试由软件的最终用户们在一个或多个客户场所进行，开发者通常不在Beta测试的现场，

Beta测试时软件在开发者不能控制的环境中的“真实”应用。用户记录在Beta测试过程中遇到的一切问题，并且定期发这些问题报告给开发者。

7.逻辑覆盖-强弱

（1）语句覆盖（2）判定覆盖（3）条件覆盖（4）判定/条件覆盖（5）条件组合覆盖

满足条件组合覆盖标准的测试数据，也一定满足判定覆盖、条件覆盖和判定/条件覆盖标准。条件覆盖是前述五种覆盖标准中最强的，但是，满足条件组合覆盖标准的测试数据并不一定能使程序中的每条路径都执行到。

（6）点覆盖（7）边覆盖（8）路径覆盖八种中覆盖标准最强的是路径覆盖

8.边界值分析：取三个，小于边界值，等于边界值，大于边界值

9.调试途径：（1）蛮干法（2）回溯法（3）原因排除法

10.软件可靠性定义：软件可靠性是程序在给定的时间间隔内，按照规格说明书的规定成功地运行的概率。

第八章维护

1.四项维护：

（1）因为软件测试不可能暴露出一个大型软件系统中所有潜藏的错误，所以必然会有第一项维护活动：在任何大型程序的使用期间，用户必然会发现程序错误，并且把他们遇到的问题报告给维护人员。

诊断和改正错误的过程称为改正性维护，又叫纠错性维护。

（2）适应性维护，是为了和变化了的环境适当地配合而进行的修改软件的活动，是既必要有经常的维护活动

（3）当一个软件顺利运行时，出现第三项维护：在使用软件的过程中用户往往提出增加新功能或修改已有功

的建议，还可能提出一般性的改进意见，为了满足这类要求，需要进行完善性维护。

（4）当为了改进未来可维护性或可靠性，会为了给未来的改进奠定更好的基础而修改软件进行预防性维护。事实上在全部维护活动中一半以上是完善性维护。

2.维护过程本质上是修改和压缩了的软件定义和开发过程，事实上远在提出一项维护要求前，与软件维护有关的工作已经开始了。（在需求分析阶段）

第九章面向对象方法学引论

1.类：“类”就是对具有相同数据和相同操作的一组相似对象的定义，类是对具有相同属性和行为的一个或多个对象的描述。

2.面向对象建模：三种模型：对象模型、动态模型、功能模型

3.类图描述类及类之间的静态关系。类图是一种静态模型，它是创建其他UML图的基础。

4.每个类得动态行为用一张状态图来描绘。

5.功能模型由一组数据流图组成。与对象模型和动态模型比较起来，数据流图并没有增加新的信息。

6.三种模型之间关系：分别从三个侧面描述了所要开发的系统，互相补充，互相配合，使人们对系统的认识更加全面，功能模型规定系统应该“做什么”动态模型明确规定什么时候做，对象模型则定义了做事情的实体。

第十章面向对象分析

1.事件跟踪图的作用：有助于建立动态模型。从脚本中提取出给类事件的发送对象与接收对象之后，就可以利用事件跟踪图把事件的序列以及事件与对象的关系，形象、清晰地表示出来。

2.状态图的作用：状态图描绘事件与对象状态的关系。用一张状态图描绘一类对象的行为，它确定了由事件序列引出的状态序列。

第十一章OOD

软件重用，是指在两次或多次不同的软件开发过程中重复使用相同或相似软件元素的过程。软件元素包括程序代码、测试用例、设计文档、设计过程、需要分析文档甚至领域知识。通常，可重用的元素也称作软构件，可重用的软构件越大，重用的粒度越大。

软件重用可分为三个层次：

（1）知识重用（例如，软件工程知识的重用）。

（2）方法和标准的重用（例如，面向对象方法或国家制定的软件开发规范的重用）。

（3）软件成分的重用。

1.软件成分的重用级别：

代码重用—调用库中的模块

实际结果重用—重用某个软件系统的设计模型（即求解域模型）

分析结果重用—一种跟高级别的重用，重用某个系统的分析模型

2.软件重用的效益：通过积极的软件重用能够获得客观的商业效益，产品质量、开发生产率和整体成本都得到了改善。（提高质量、提高生产率、降低成本）

第十二章OOP

1.提高可重用性的主要原则：（1）提高方法内聚（2）减少方法规模（3）保持方法一致性（4）把策略与实现分开（5）全面覆盖（6）尽量不使用全局信息（7）利用继承机制

第十三章软件项目管理

1.画Gant图Gant作用：能很形象地描绘任务分解情况，以及每个子任务（作业）的开始时间和结束时间，因此是进度计划和进度管理的有力工具。因此是进度计划和进度管理的有力工具。

2.工程网络的作用：能描绘任务分解情况以及每项作业的开始时间和结束时间，还显式地描绘各个作业彼此间的依赖关系。

3表13.7软件质量因素的定义

4.软件质量保证的措施：基于非执行的测试（复审或评审），基于执行的测试（软件测试）和程序正确性证明。

5技术评审的必要性

6.在软件配置项变成基线之前，可以迅速而非正式地修改它。一旦建立了基线之后，虽然仍然可以实现变化，但是，必须应用特定的、正式的过程（称为规程）来评估、实现和验证每

个变化。

7.成熟度模型（CMM），是用于评价软件机构的软件过程能力成熟度的模型。最初，建立此模型的目的主要是，为大型软件项目的招投标活动提供一种全面而客观的评审依据，此模型又被用于许多软件机构内部的过程改进活动。

8.能力成熟度的5个等级从低到高依次是：初始级（1级），可重复级（2级），已定义级（3级），已管理级（4级）优化级（5级）

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