软件工程基本原理(第一章、第二章)

——软件开发工程化！ ——软件开发工程化！ 软件开发工程化
2011-10-20
§1-2 软件工程
什么是软件工程 软件工程的基本原理 软件工程方法学
2011-10-20
一、软件工程
什么是软件工程？
软件工程是指导计算机软件开发和维护的 软件工程是 工程学科。 软件工程是以系统的、工程的概念、原理、 软件工程是 技术和方法开发和维护软件，把先进的管 理技术和开发技术相结合，经济地开发出 高质量的软件并有效地维护它。 软件工程是1968年NATO在计算机科学家 国际会议上首次提出来。
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问题出在哪里？ 问题出在哪里？
项目没有被很好地理解；计划不周，最 终导致进度拖延； 文档资料不充分，使人与人的交流变得 比写程序困难得多； 缺少度量软件可靠性(reliability) 的标准， 质量无法保证； 软件难以维护(maintainability) ， 不易升 级(evolvability)；
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软件本身是复杂的 实际问题的复杂性 程序逻辑结构的复杂性 Windows95程序超过1000万行 程序超过1000 例1 Windows95程序超过1000万行 军事和控制系统项目， 3500多人花费 例2 军事和控制系统项目， 3500多人花费 了几年时间，交付后相继发现了100 100个错 了几年时间，交付后相继发现了100个错 误，最后以失败告终。 最后以失败告终。
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三、产生危机的原因
1. 软件需求巨增！ 软件需求巨增！ 2. 软件通用性不强 3. 软件难于度量
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产生危机的原因
4. 用户与软件开发者之间难以沟通 5. 软件难以维护： 没有适当的文档资料； 软件的维护是修改原来的设计； 6. 软件开发受硬件的限制 7. 软件是定做而不是组装； 8. 没有工程化的管理和方法。
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软件的投入费用越来越高
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三、软件的发展过程
50至60年代 程序设计阶段 — 50至60年代 60至70年 程序系统阶段 — 60至70年 70年代以后 软件工程阶段 — 70年代以后
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计算机50年的发展
早期 第二代 第三代 第四代
•面向批处理 •多用户 面向批处理 多用户 •有限的分布 •实时 有限的分布 实时 术 •自定义软件 •数据库 自定义软件 数据库 •软件产品 软件产品 •分布式系统 •桌面系统 分布式系统 桌面系统 •嵌入“智能” 嵌入“ •面向对象技 嵌入 智能” 面向对象技 •低成本硬件 •专家系 低成本硬件 专家系统 专家系 •消费者的影响 •人工神经网络 消费者的影响 人工神经网络 •并行计算 并行计算 •网络计算机 网络计算机 1980 1990 2000
费 用
Ｔ
人的生命周期
贡献 费用
效 益
软件生命周 期
Ｔ
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小结： 小结：
什么是软件危机？解决软件危机的途径？ 软件危机是指在计算机软件的开发和维护过 程中所遇到的一系列严重的问题； 程中所遇到的一系列严重的问题 软件工程化 软件生命周期都有几部分组成？ 软件定义、 软件定义、软件开发和软件维护 几个重要的概念： 几个重要的概念： 软件工程、软件危机、 软件工程、软件危机、软件生命周期
为什么要研究软件生命周期？
！生命周期的全过程决定了软件工程的任务。 生命周期的全过程决定了软件工程的任务。 生命周期的三个组成部分：软件定义、软件 开发、软件运行与维护。 生命周期的六个步骤：制定计划、需求分析、 设计、程序编码、测试及运行维护。
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为什么称为软件生命周期？ 为什么称为软件生命周期？
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必须意识到： 必须意识到： 软件
≠ 编程
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软件系统的开发与建造高楼大厦、 软件系统的开发与建造高楼大厦、制造 飞机导弹同理，需要工程化方法和工具。 飞机导弹同理，需要工程化方法和工具。
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二、软件危机的主要特征
对软件开发的成本和进度估计常常不准确； 用户对“已完成的” 软件系统不满意； 软件质量不可靠； 软件系统常常不可维护； 软件没有适当的文档资料； 软件成本在计算机系统总成本不断上升； 软件生产率的提高速度既比不上硬件的发展， 也跟不上计算机应用迅速普及深入的趋势。
一个好的工业，应该有一 一个好的工业， 套良好的标准来配套。 套良好的标准来配套。
工具 过程
软件的工业化生产过程应具备的特点： 软件的工业化生产过程应具备的特点： 明确的工作步骤 详细具体的规范化文档 明确的质量评价标准
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软件工程层次图： 软件工程层次图：
管理：支持软件工程的根 管理： 基在于对质量的关注。 过程： 过程：过程将技术层结合 在一起，使计算机软件 合理并及时开发出来。 方法： 方法：涵盖一系列的任务： 分析、设计、编程、测 试和维护。 工具： 工具：对过程、方法提供 自动或半自动的支持。 例：CASE软件工程环境。
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中国软件产业面临挑战与机遇
外国软件渗透 软件开发投资力度不足 软件侵权行为 软件人才结构不合理，缺乏高级系统 程序员和项目负责人。 软件人员缺乏软件工程化的概念。
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！
软件已经从特定的问题 解决和信息分析工具演化为 一门独立的产业！ 需要解决的新问题：er的定义：软件工程是为了经 Bauer的定义：软件工程是 济地获得可靠的并能高效运行的软件， 而建立和使用的完善的工程化原则。 IEEE的定义：软件工程是 IEEE的定义：软件工程是开发、运行、 维护和修复软件的系统方法。 将系统化的、规范的、可度量的方法应 用于软件的开发、运行和维护的过程。
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项目负责人F. Brooks事后总结了他 项目负责人F. D. Brooks事后总结了他 在组织开发过程中的沉痛教训时说： 在组织开发过程中的沉痛教训时说：“... 正像一只逃亡的野兽落到泥潭中做垂死的 挣扎，越是挣扎，陷得越深， 挣扎，越是挣扎，陷得越深，最后无法逃 脱灭顶的灾难。...程序设计工作正像这 脱灭顶的灾难。...程序设计工作正像这 样一个泥潭，...一批批程序员被迫在泥 样一个泥潭，...一批批程序员被迫在泥 潭中拼命挣扎，...谁也没有料到问题竟 潭中拼命挣扎，...谁也没有料到问题竟 会陷入这样的困境... IBM360操作系统 ...”。 会陷入这样的困境... 。IBM360操作系统 的历史教训成为软件开发项目的典型事例 为人们所记取。 为人们所记取。
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软件工程方法学的分类
传统方法学 生命周期方法学（结构化范型） 采用结构化技术完成软件开发的各项任务 面向对象方法学 面向对象方法＝对象＋类＋继承＋用消息通信
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软件生命周期（ 软件生命周期（ life cycle ）
什么是软件生命周期？
——软件孕育、诞生、成长、成熟、 软件孕育、诞生、成长、成熟、 软件孕育 衰亡的生存过程。 衰亡的生存过程。
软件为什么要工程化？ 软件为什么要工程化？ 软件产品如何工程化？ 软件产品如何工程化？
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第一章 软件工程概述
软件危机 软件工程
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软件及其特点
什么是软件 软件的特点 软件的发展
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一、什么是软件
软件 是计算机系统中与硬件相互依存的另 一部分，它是包括程序， 一部分，它是包括程序，数据及其相关文 档的完整集合。 档的完整集合。 程序 是按事先设计的功能和性能要求执行 的指令序列。 的指令序列。 数据 是使程序能正常操纵信息的数据结构 是与程序开发、 文档 是与程序开发、维护和使用有关的图 文材料。 文材料。
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改正一个问题需付出的代价
2000 的 估 计 费 用 题 个 问 200 20 需 0.5 量 题 作 一 工 问 正 计 个 改 1000 5.0 2.5 的 估 一 正 改
0.05 (人/天)
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如何维护已有的软件？ 如何维护已有的软件？如何使软件的 开发速度适应越来越大的软件需求？ 开发速度适应越来越大的软件需求？ 解决问题的途径
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计算机辅助软件工程。 集成了软件、硬件和 一个软件工程数据库 （仓库），形成了软 件工程环境。
工具（ 工具（CASE） ） 方法（任务） 方法（任务） 过程（构建框架） 过程（构建框架） 质量管理（基础） 质量管理（基础）
软件工程的一般视图： 软件工程的一般视图：
软件工程完成对技术实体（计算机软 件）的分析、设计、建造、验证和管理。 软件工程必须回答的问题： 要解决的问题是什么？ 实体有哪些特点？ 如何实现？ 如何建造？ 如何及时发现错误？ 如何维护？
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故
故障率曲线
率 故 障 率 时间 故障率曲线 故 障 率
障
理想曲线
时间 故障率曲线
实际曲线
时间 故障率曲线
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软件是自定义的。 软件是自定义的。他不能通过已有的构件 组装而来。 组装而来。 软件对计算机系统有一定的依赖性。 软件对计算机系统有一定的依赖性。其开 发和运行常受到计算机系统的限制。 发和运行常受到计算机系统的限制。 软件成本昂贵
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二、软件工程基本原理
Boehm提出了软件工程的7条基本原理： 用分阶段的生命周期计划严格管理； 坚持进行阶段评审； 实行严格的产品控制； 采用现代程序设计技术； 结果应能清楚地审查； 开发人员应该少而精； 承认不断改进软件工程实践的必要性