3软件工程基础(最终版)

第三部分软件工程基础1软件的概念与特征（1）软件的定义（a）软件＝程序和数据＋文档程序：指令序列数据：使程序能正常操纵信息的数据结构。

文档：与程序开发、维护和使用有关的图文资料。

（b）软件是一种逻辑产品。

（2）软件的分类软件按功能可以分为应用软件、系统软件和支撑软件三种。

（a）应用软件为解决特定领域的应用而开发的软件，例如：事务处理软件、人工智能软件、会计软件。

（b）系统软件为管理计算机本身而开发的软件，例如：操作系统、编译程序、汇编程序、网络软件、数据库软件。

（c）支撑软件为开发软件和维护软件的软件。

计划进度管理软件、过程控制工具软件、质量管理给配置管理工具软件等（软件工程有关）2软件危机与软件工程（1）问题的提出20世纪60年代末以后出现了软件危机。

软件危机主要表现在成本＋质量＋生产率等三个方面。

其主要原因是软件开发和维护方法不正确。

（2）问题的解决为了解决这种软件危机，出现了软件工程的概念。

（3）软件工程的定义软件工程就是试图用工程、科学和数学的原理与方法研制、维护计算机软件的有关技术及管理方法。

（4）软件工程的三个要素方法＋工具＋过程（a）方法是完成软件工程项目的技术手段；（b）工具支持软件的开发、管理、文档生成；（c）过程支持软件开发的各个环节的控制和管理。

（5）软件工程的核心思想是把软件产品看作是一个工程产品来处理（强调在软件开发过程中需要应用工程化原则）。

3 软件工程过程与软件生命周期（1）软件工程过程的定义 是把输入转化为输出的一组彼此相关的资源和活动。

（2）软件过程的组成部分由四个基本活动组成：p l a n （软件规格说明）d o （软件开发）c h e c k （软件确认）a c t i o n （软件演进）（3）软件的生命周期的定义可行性分析与计划指定＋需求分析＋软件设计＋软件实现＋软件测试＋运行和维护。

4 软件工程的目标与原则（1）软件工程的目标在给定的成本、进度的前提下，开发出具有有效性、可靠性、可理解性、可维护性、可重用性、可适应性、可移植性、可追踪性和可互操作性且满足用户需求的产品。

（2）软件工程的研究内容技术（软件开发）＋管理（软件工程）软件开发技术包括：软件开发方法学、开发过程、开发工具和软件工程环境，其主体内容是软件开发方法学。

软件工程管理包括：软件管理学、软件工程经济学、软件心理学等内容。

(3)软件工程的原则(八个)抽象、信息隐蔽、模块化、局部化、确定性、一致性、完备性和可验证性。

抽象：抽取事务最基本的特征和行为，忽略非本质细节。

信息隐蔽：采用封装技术，将程序模块的实现细节隐藏起来，使模块接口尽量简单。

局部化：保证模块之间具有松散耦合关系，模块内部具有较高的内聚性。

确定性：软件开发过程中所有概念的表达应该是明确的，无歧义且规范的。

一致性：包括程序、数据和文档的整个软件系统的各模块应使用已知的概念、符号和术语；程序内外接口应保持一致，系统规格说明与系统行为应保持一致。

完备性：软件系统不丢失任何重要成分，完全事项系统所需的功能。

可验证性：开发大型软件系统需要对系统自顶向下，逐层分解。

系统分解应遵循容易检查、测评、评审的原则，以确保系统的正确性。

5软件开发的工具与软件开发环境的区别(1)软件开发工具的发展纯程序设计语言－>单项工具支持->集成工具的支持（2）软件开发环境的定义是指全面支持软件开发全过程的软件工具集合。

（3）计算机辅助软件工程（C A S E，C o m p u t e r A i d e d S o f t w a r eE n g i n e e r i n g）是当前软件开发环境中富有特色的研究工作和发展方向。

C a s e就是成功的软件开发环境的典型例子之一。

6结构化分析方法（1）软件开发方法的组成部分分析法、设计法和程序设计方法（2）结构化方法的核心和基础结构化程序设计理论7需求分析软件需求分析是指分析用户对目标软件系统在功能、行为、性能、设计约束等方面的期望。

（1）需求分析阶段主要工作需求获取－>需求分析－>编写需求规格说明书－>需求审评（2）需求分析方法的类型(一种划分)（a）结构化分析方法面向数据流的结构化分析方法（S A，s t r u c t u r e d a n a l y s i s）面向数据结构的J a c k s o n方法（J S D，J a c k s o n s y s t e m d e v e l o p m e n t m e t h o d）面向数据结构的结构化数据系统开发方法（D S S D,d a t a s t r u c t u r e d s y s t e m d e v e l o p m e n t m e t h o d）（b）面向对象的分析方法（O O A，o b j e c t o r i e n t e d m e t h o d）(3)需求分析的类型(另一种划分)从需求分析建立的模型的特性来分，需求分析方法又可以分为：静态分析和动态分析两种。

8 结构化分析方法结构化分析方法是指结构化程序设计理论在软件需求分析阶段的应用 。

结构化分析方法的实质是着眼于数据流，自顶向下，逐层分解，建立系统的处理流程，以数据流图和数据字典为主要工具，建立系统的逻辑模型。

(1)结构化分析的常用工具第一、数据流图（D F D ，d a t a f l o w d i a g r a m ） 是需求理解的逻辑模型的图形表示第二、数据字典（D D ，d a t a d i c t i o n a r y ） 是结构化分析方法的核心 第三、判定表根据描述材料中的链接词找出判定条件之间的从属、并列、选择关系，根据他们构造判定树。

第四、判定树当数据流图中的加工要依赖于多个逻辑条件的取值，即完成加工的一组动作是由于某一组条件取值的组合而引发的，使用判定表描述比较适宜。

（2）数据流程图从数据传递和加工的角度，来刻画数据流从输入到输出的移动变换过程。

是描述数据处理过程的工具，也是需求理解的逻辑模型的图形表示，它直接支持系统的功能建模。

（3）数据字典（a ）是结构化分析方法的核心。

（b）数据字典的作用是对D F D中出现的被命名的图形元素的确切解释。

（c）数据字典通常包含的信息有：名称，别名、何处如何使用、内容描述、补充信息等。

（4）判定表的组成部分基本条件，条件项；基本动作，动作项9软件需求规格说明书（1）软件需求规格说明书的重要性是需求分析阶段的最后成果，是软件开发中的重要文档之一。

注意：需求分析应交付的主要文档是需求规格说明。

（2）需求规格说明书的格式（引言）、概述、数据描述、功能要求、性能要求、运行要求、其他要求、附录。

10软件设计的基本概念（1）软件设计的基本目标是用比较抽象概括的方式确定目标系统的如何完成预定的任务，即软件设计是确定系统的物理模型。

（2）软件设计的组成部分（a）从工程管理角度分析软件设计分两步完成：概要设计、详细设计（过程设计）。

（b）从技术观点分析软件设计包括：软件结构设计＋数据设计＋接口设计＋过程设计。

（3）软件设计的基本原理（a）抽象（抽象是思维工具，抽象的层次从概要设计到详细设计逐步降低）（b）模块化模块是指把一个待开发的软件分解成若干个小的简单的部分。

每个模块可以完成一个特定的子功能，各个模块可以按一定的方法组织起来成为一个整体，从而实现整个系统的功能。

（c）信息隐蔽（封装）（d）模块独立性（与其他模块的联系最少且接口简单）（4）模块独立性的重要性模块的独立程度是评价设计好坏的重要标准。

衡量软件的模块独立性的方法有两种：耦合性＋内聚性（a）内聚性从功能角度分析模块内部的联系。

（b）耦合性模块之间的相互联系的紧密程度的度量。

（c）耦合性、内聚性与独立性的关系11概要设计（1）结构图是常用的软件结构设计的图形工具。

（2）概要设计主要包括以下几个方面：（a）设计软件系统结构（b）设计数据结构及数据库（c）编写概要设计文档（d）概要设计文档的审评（3）结构图常用的软件结构设计工具是结构图（S C，s t r u c t u r e c h a r t），也称为程序结构图。

使用结构图描述软件系统的层次和分块结构关系，它反映了整个系统的功能实现以及模块之间的联系和通讯，是未来程序中的控制层次体系。

结构图中的基本图形符号如下：（4）典型的面向数据流类的设计方法有两种变换型和事务型12详细设计（过程设计）（1）详细设计的任务为软件结构图中的每个模块确定实现算法和局部数据结构，用某种选定的表达工具表示算法和数据结构的细节。

（2）常见的详细设计工具第一、图形工具：程序流程图P F D，N-S，P A D，H I P O第二、表格工具：判定表第三、语言工具：P D L （伪码） 程序流程图：独立于任何一种程序设计语言，其基本图符如下：13 软件测试（1）软件测试的重要性 40％的成本（2）软件测试的目的检验是否满足规定的需求或弄清预期结果与实际结果的差别。

测试的目的是查找错误，而不是演示软件的正确功能。

（3）软件测试的分类：第一种分类方法：从是否需要执行被测试软件的角度:静态测试和动态测试。

第二种分类方法：从功能划分则可以分为白盒测试和黑盒测试方法 。

（4）静态测试与动态测试（a ）静态测试不实际运行软件，主要通过人工进行。

具体包括代码检查、静态结构分析、代码质量度量等。

（b ）动态测试基于计算机的测试，为了发现错误而执行程序的过程。

动态测试通常以白盒动态测试为主，辅之以黑盒测试。

动态测试的关键是设计高效、合理的测试用例。

测试用例是指为测试设计的数据。

测试用例由测试输入数据和与之对应的预期输出结构两部分组成。

（5）黑盒测试与白盒测试 （a ）黑盒测试法黑盒测试法又称为功能测试或数据驱动测试，黑盒测试是对软件已经实现的功能是否满足需求进行测试和验证。

只测试功能，看作一个黑盒子，不考虑程序内部的逻辑结构和内部特征，只依据程序的需求和功能规格说明书。

黑盒测试法主要有等价类划分法、边界分析法、错误推测法、因果图等。

黑盒测试方法主要用于软件确认测试。

（b ）白盒测试法白盒测试法又称为结构设计或逻辑驱动测试，测试结构。

这种方法将被测试对象看作是一打开的盒子，允许测试人员利用程序内部的逻辑结构及有关信息来设计或选择用例。

它是根据软件产品的内部工作过程，检查内部成分，以确认每种内部操作符合设计规格要求。

白盒测试方法是在程序内部进行，主要用于完成软件内部操作的验证。

常用的白盒测试方法有：逻辑覆盖和基本路径测试等。

（6）软件测试的实施的步骤单元测试－> 集成测试－> 验收测试－>最后系统测试。

（7）单元测试对软件设计的最小单位－模块（程序单元）进行正确性检验的测试。