程序设计方法学 PPT课件资料讲解
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程序设计方法学PPT课件
2024/6/6
8
⑵ 代数方法
通过联系不同的操作间的行为关系给出操作的隐 式定义，未给出并发的显式表示。
如：OBJ、Larch
⑶ 过程代数方法
给出并发过程的一个显式模型，并通过过程间允 许的可观察的通信上的限制来约束表示行为。
如：CSP（通信顺序进程）和CCS（通信系统计算）
⑷ 基于逻辑的方法
采用逻辑来描述系统的特性，包括程序行为的低 级规范和系统时间的行为规范。
– 形式化的级别，应先确定应用的关键程度、项 目规模、可用资源等确定采用非、半或高度形 式化的描述
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22
– 使用范围，尽管形式化可以适应所有的开发阶 段，但通常应有选择的使用，对那些安全性、 可信性要求高的构件应用高度的形式化
– 工具，工具的支持在形式化方法中具有重要的 位置，应根据具体项目，综合上述因素选择合 适的工具
(1) 双重类：此类方法兼具二者的特点，如：扩展状 态机/实时时态逻辑等。
Байду номын сангаас
2024/6/6
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形式化规范的成功案例
• IBM商用信息系统，牛津大学和Hursley实验室使用Z 语言。总体成本降低9％，获皇家技术成就奖。
• Praxis公司使用VDM开发的伦敦机场信息显示系统， 软件质量大为提高，故障率0.75(2~20)每K行代码。
2024/6/6
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五、认识
• 形式化方法成长至今争议声不断，应正确地认识 形式化方法，在结合到具体的软件开发过程时应 考虑：
– 应用的类型，考虑问题领域的特点和模型的复 杂性
– 规模和结构，较适应中等规模的系统，大型系 统应考虑具有良好的结构
– 类型的选择，应从所确定的目标出发考虑采用 的形式化方法的类型
计算机算法与程序设计PPT课件
Bellman-Ford算法
适用于有负权边的有向图，通过对所有边进行松弛操作，逐步更新 起点到其它顶点的距离。
最小生成树问题求解方法
Prim算法
适用于无向连通图，通过贪心策略每次选择连接已选顶点和未选顶点中权值最小 的边，逐步构建最小生成树。
Kruskal算法
适用于无向连通图，通过并查集数据结构维护图的连通性，每次选择权值最小的 边加入最小生成树，并保证不形成环。
栈
后进先出（LIFO）的数据结构，支 持压栈和弹栈操作
03
02
链表
非连续内存空间，通过指针连接元 素，插入和删除操作较为方便
队列
先进先出（FIFO）的数据结构，支 持入队和出队操作
04
树和图数据结构简介
树
具有层次结构的数据结构，包括二叉树、红黑树等，用于表示具有父子关系的 数据
图
由节点和边组成的数据结构，用于表示复杂的关系网络，如社交网络、交通网 络等
评估算法执行过程中所需额外空间的数量级，也常 用大O表示法。
评估方法
最坏情况分析、平均情况分析、最好情况分 析等。
02
程序设计基础
编程语言选择与特点
1 2
高级语言与低级语言
解释型与编译型语言的区别，如Python、Java 与C、C等。
面向对象与面向过程
如Java、C与C语言的编程范式对比。
3
动态类型与静态类型
计算机算法与程序设 计PPT课件
目录
• 计算机算法概述 • 程序设计基础 • 基本数据结构及其应用 • 排序与查找算法研究 • 图论相关算法探讨 • 动态规划思想在程序设计中的应用 • 计算机算法与程序设计实践案例分析
01
计算机算法概述
适用于有负权边的有向图，通过对所有边进行松弛操作，逐步更新 起点到其它顶点的距离。
最小生成树问题求解方法
Prim算法
适用于无向连通图，通过贪心策略每次选择连接已选顶点和未选顶点中权值最小 的边，逐步构建最小生成树。
Kruskal算法
适用于无向连通图，通过并查集数据结构维护图的连通性，每次选择权值最小的 边加入最小生成树，并保证不形成环。
栈
后进先出（LIFO）的数据结构，支 持压栈和弹栈操作
03
02
链表
非连续内存空间，通过指针连接元 素，插入和删除操作较为方便
队列
先进先出（FIFO）的数据结构，支 持入队和出队操作
04
树和图数据结构简介
树
具有层次结构的数据结构，包括二叉树、红黑树等，用于表示具有父子关系的 数据
图
由节点和边组成的数据结构，用于表示复杂的关系网络，如社交网络、交通网 络等
评估算法执行过程中所需额外空间的数量级，也常 用大O表示法。
评估方法
最坏情况分析、平均情况分析、最好情况分 析等。
02
程序设计基础
编程语言选择与特点
1 2
高级语言与低级语言
解释型与编译型语言的区别，如Python、Java 与C、C等。
面向对象与面向过程
如Java、C与C语言的编程范式对比。
3
动态类型与静态类型
计算机算法与程序设 计PPT课件
目录
• 计算机算法概述 • 程序设计基础 • 基本数据结构及其应用 • 排序与查找算法研究 • 图论相关算法探讨 • 动态规划思想在程序设计中的应用 • 计算机算法与程序设计实践案例分析
01
计算机算法概述
程序设计语言与程序设计方法ppt课件
建模
采用UML等建模工具，对系统进 行可视化建模，包括类图、时序 图、用例图等，以便于理解和沟 通。
设计
根据需求和模型，进行系统架构 设计、数据库设计、界面设计等 ，制定详细的设计文档。
编码、测试与调试阶段方法论
编码
采用合适的编程语言和开发工具，按照设计 文档进行编码实现，注意代码风格和注释规 范。
功能强大
Python语言内置了丰富的库和模块，支持多种编程任务。
Python语言特点与应用领域
• 跨平台性：Python语言可以在多种操作系统上运 行，具有良好的跨平台性。
Python语言特点与应用领域
01
Web开发
Python语言在Web开发领域有 广泛应用，如Django、Flask等 框架。
2
定期召开项目会议，分享进展和遇到的问题
3
使用团队协作工具，提高沟通效率和协作效果
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
结构化控制结构
使用顺序、选择和循环三种基本控制结构，简化 程序逻辑。
面向对象程序设计方法
类与对象
通过定义类来封装数据和操作，创建对象来实现具体功能。
继承与多态
利用继承实现代码重用，通过多态实现灵活的程序设计。
封装与信息隐藏
将数据与操作封装在类中，隐藏内部实现细节，提高程序安全性 。
敏捷开发方法与DevOps理念
01
03 02
成功项目案例剖析及经验借鉴
高质量的代码编写和测试 经验借鉴 重视团队建设和沟通协作能力的培养
成功项目案例剖析及经验借鉴
制定详细的项目计划和时间表，确保 按时交付
注重代码质量和测试，提高系统的稳 定性和可靠性
程序设计方法演示课件-精选.ppt
#include <stdio.h> #include "genlib.h"
main() {
printf("Hello, world.\n"); }
2019/12/24
两个数相加的程序
Those two are the must for every programs you will write in this class
struct switch tyepdef union unsigned void volatile while
2019/12/24
声明
变量
变量声明形式如下： 变量类型 变量名 [ = 初始值 ];
变量类型有： {char, int, float, double, … }
变量名：一个以字符开始的一个字符串
例：int hour;
//声明一个名叫hour的整型变量;
函数
函数声明形式：返回值类型 函数名（参数列表） 返回值类型有：{char, int, float, double, … }
表： 变量类型 变量名[, … ]
int timeConvert (int hour, char amORpm);
2019/12/24
声明
输入和输出
在 “simpio.h”中定义的函数有:
GetInteger ()
GetString ()
GetReal ()
2019/12/24
C保留字
auto break cCase char const continue default do
double else enum extern float for goto if
main() {
printf("Hello, world.\n"); }
2019/12/24
两个数相加的程序
Those two are the must for every programs you will write in this class
struct switch tyepdef union unsigned void volatile while
2019/12/24
声明
变量
变量声明形式如下： 变量类型 变量名 [ = 初始值 ];
变量类型有： {char, int, float, double, … }
变量名：一个以字符开始的一个字符串
例：int hour;
//声明一个名叫hour的整型变量;
函数
函数声明形式：返回值类型 函数名（参数列表） 返回值类型有：{char, int, float, double, … }
表： 变量类型 变量名[, … ]
int timeConvert (int hour, char amORpm);
2019/12/24
声明
输入和输出
在 “simpio.h”中定义的函数有:
GetInteger ()
GetString ()
GetReal ()
2019/12/24
C保留字
auto break cCase char const continue default do
double else enum extern float for goto if
第5章程序设计方法
结果存放在双字变量Ｗ之中，程序的流程图如图4.1 所示。
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• 4.1
图 顺 序 运 算 程 序 流 程 图
源程序如下：
DATA SEGMENT
X DW 200
Y DW 100
Z DW 3000
V DW W DW
10000 2 DUP（？）
DATA ENDS
CODE SEGMENT ASSUME DS：DATA，CS：CODE
START： MOV AX，DATA
MOV DS，AX
MOV AX，X
CMP AX，Y ；X＞Y？
JG L1
MOV AX，Y ；Y＞Z？
CMP AX，Z
JG EXIT
L2：
MOV AX，Z
JMP EXIT
L1： CMP AX，Z ；X＞Z？ JLE L2
EXIT： MOV MAX，AX MOV AH，4CH INT 21H
LOPA
COUNT，CL
AH，4CH ；源程序结束
21H
START
返回本节
5.4.3 多重循环程序设计
多重循环程序设计的原则与单重循环类似，但也有其 特殊性。在多重循环程序设计中，要注意内层循环 和外层循环之间的参数协调。当考虑外层参数时， 要兼顾内层循环的需要，当修改内层循环参数时， 也要注意对外层循环的影响。尤其注意，从外层循 环程序再次进入内层循环时，初始条件必须重新设 置。
1．计数控制
【例4.7】已知有几个元素存放在以BUF为首址 的字节存贮区中，试统计其中正元素的个数。
显然，每个元素为一个8位有符号二进制数， 统计其中正元素的个数可用循环程序实现。 其程序流程图如图4.6所示。
源程序如下：
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• 4.1
图 顺 序 运 算 程 序 流 程 图
源程序如下：
DATA SEGMENT
X DW 200
Y DW 100
Z DW 3000
V DW W DW
10000 2 DUP（？）
DATA ENDS
CODE SEGMENT ASSUME DS：DATA，CS：CODE
START： MOV AX，DATA
MOV DS，AX
MOV AX，X
CMP AX，Y ；X＞Y？
JG L1
MOV AX，Y ；Y＞Z？
CMP AX，Z
JG EXIT
L2：
MOV AX，Z
JMP EXIT
L1： CMP AX，Z ；X＞Z？ JLE L2
EXIT： MOV MAX，AX MOV AH，4CH INT 21H
LOPA
COUNT，CL
AH，4CH ；源程序结束
21H
START
返回本节
5.4.3 多重循环程序设计
多重循环程序设计的原则与单重循环类似，但也有其 特殊性。在多重循环程序设计中，要注意内层循环 和外层循环之间的参数协调。当考虑外层参数时， 要兼顾内层循环的需要，当修改内层循环参数时， 也要注意对外层循环的影响。尤其注意，从外层循 环程序再次进入内层循环时，初始条件必须重新设 置。
1．计数控制
【例4.7】已知有几个元素存放在以BUF为首址 的字节存贮区中，试统计其中正元素的个数。
显然，每个元素为一个8位有符号二进制数， 统计其中正元素的个数可用循环程序实现。 其程序流程图如图4.6所示。
源程序如下：
程序设计方法学 PPT
例如： 程序P: t:=x; x:=y; y:=t; 程序函数为：
{（(x,y,t),(y,x,x)）}
对于任意给定的X: (x,y,t) ,程序执行结果为 Y: (y,x,x)
程序函数表示形式：
有序对、数据赋值以及条件规则等形式
2 - 15
例如：[if x ≤ y then z:=x else z:=y fi] ={((x,y,z),(x,y,min(x,y)))} / /有序对的形式 {(x,y,z)|x ≤y z:=x ∧ x>y z:=y} //条件规则的形式 (z:=min(x,y))//数据赋值的形式
L:=0
g1=
P L:=3
g3=
Q L:=4
g2=
e
L:=0
g4=
h
L:=1
2 - 24
…实例 实例
由gi组合成新结构程序
L:=2 P L= 1 L= 2 L:=1 L> 0 L=3 h L=4 I L:=3 e q L:=4 L:=1 L:=0 L:=0
问题：比较庞大，而且效率不高。 问题：比较庞大，而且效率不高。 解决办法：需要简化，特别是消除一些多余的对 的测试与赋值 的测试与赋值。 解决办法：需要简化，特别是消除一些多余的对L的测试与赋值。
基本程序所对应的程序函数… 基本程序所对应的程序函数
函数： [f]={(x,y)|y=f(x)}
g °F f(x)表示函数 的复合，即 g(f(x))
F G 序列： [f; g]={(x,y)|y=g ° f(x)} IF-THEN: [if-then]={(x,y)|p(x) →y=f(x)|¬p(x) →y=x}
结构化程序就是我们通常说得好结构的程序。 结构化程序就是我们通常说得好结构的程序。
{（(x,y,t),(y,x,x)）}
对于任意给定的X: (x,y,t) ,程序执行结果为 Y: (y,x,x)
程序函数表示形式：
有序对、数据赋值以及条件规则等形式
2 - 15
例如：[if x ≤ y then z:=x else z:=y fi] ={((x,y,z),(x,y,min(x,y)))} / /有序对的形式 {(x,y,z)|x ≤y z:=x ∧ x>y z:=y} //条件规则的形式 (z:=min(x,y))//数据赋值的形式
L:=0
g1=
P L:=3
g3=
Q L:=4
g2=
e
L:=0
g4=
h
L:=1
2 - 24
…实例 实例
由gi组合成新结构程序
L:=2 P L= 1 L= 2 L:=1 L> 0 L=3 h L=4 I L:=3 e q L:=4 L:=1 L:=0 L:=0
问题：比较庞大，而且效率不高。 问题：比较庞大，而且效率不高。 解决办法：需要简化，特别是消除一些多余的对 的测试与赋值 的测试与赋值。 解决办法：需要简化，特别是消除一些多余的对L的测试与赋值。
基本程序所对应的程序函数… 基本程序所对应的程序函数
函数： [f]={(x,y)|y=f(x)}
g °F f(x)表示函数 的复合，即 g(f(x))
F G 序列： [f; g]={(x,y)|y=g ° f(x)} IF-THEN: [if-then]={(x,y)|p(x) →y=f(x)|¬p(x) →y=x}
结构化程序就是我们通常说得好结构的程序。 结构化程序就是我们通常说得好结构的程序。
《程序设计》PPT课件
界面设计
提供简洁明了操作界面，方便用户管理学生 信息。
安全性考虑
确保系统数据安全，采取必要加密和备份措 施。
案例三：网络爬虫程序设计
爬虫目标
明确爬虫抓取目标网站及所需数据字段。
爬虫策略
选择合适爬虫框架，制定合理抓取策略及反反爬虫措施。
数据处理
对抓取到数据进行清洗、去重和格式化等处理。
数据存储
将处理后数据存储到数据库或文件中，方便后续分析使用。
通过设置断点，逐步执行程序，观察变量值变化， 找出错误位置。
日志调试
在程序中添加日志输出语句，记录程序执行过程 和关键数据，便于问题追踪。
调试工具
使用专业的调试工具，如GDB、Visual Studio等， 进行程序调试和错误排查。
程序性能评估指标
时间复杂度
评估程序执行时间随输入规模增长的趋势， 优化算法以降低时间复杂度。
案例四：机器学习算法实现
算法选择
根据实际问题需求选择合适机器学习算法。
数据准备
收集并整理训练数据集，进行必要预处理和 特征工程。
模型训练
使用选定算法对训练集进行训练，调整模型 参数优化性能。
模型评估
使用测试集对训练好模型进行评估，衡量其 泛化能力。
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THANKS
函数式程序设计方法
1 2
函数作为一等公民 将函数视为程序中的基本单元，可作为参数传递、 返回值和赋值给变量。
高阶函数与Lambda表达式 支持将函数作为参数或返回值的函数，以及简洁 的匿名函数表示。
3
递归与迭代 利用函数递归调用实现复杂算法，或通过迭代方 式简化程序结构。
模块化与组件化技巧
模块化设计
C语言程序设计教程ppt课件完整版pptx
C语言的应用领域
计算机系统基本概念
计算机系统的组成 操作系统的基本概念 计算机中的数与编码
编程环境与工具安装配置
01
常见的C语言编程环境
02
安装与配置C语言编译器
使用集成开发环境（IDE）进行C语言编程
03
第一个C程序：Hello, World!
01
C程序的基本结 构
02
编写Hello, World!程序
应用场景
适用于需要根据特定条件提前终 止循环或跳过某些循环操作的情 况。
04 函数与模块化设计
函数定义和调用
01
函数定义
包括函数名、参数列表、返回值 类型和函数体等部分，用于描述 函数的功能和实现细节。
函数调用
02
03
函数声明
通过函数名和参数列表来调用函 数，实现相应功能并获取返回值 。
在使用函数之前，需要对函数进 行声明，以便编译器识别函数的 存在和调用方式。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
指针运算符
包括取地址运算符&和取值运算符*，分别 用于获取变量的内存地址和通过指针访问内 存中的数据。
动态内存分配函数（malloc, free）使用方法
malloc函数
用于在堆区动态分配指定大小的内存空间，并返回 分配内存的起始地址。
free函数
用于释放之前通过malloc函数分配的内存空间，防 止内存泄漏。
动态规划思想
动态规划是一种在数学、计算机科学和经济学中 使用的，通过把原问题分解为相对简单的子问题 的方式来求解复杂问题的方法。动态规划常用于 优化重叠子问题的计算。
回溯与分支限界法
回溯法是一种通过探索所有可能的候选解来找出 所有解的算法，而分支限界法是一种通过剪枝来 减少搜索空间的优化算法。回溯与分支限界法常 用于解决组合优化问题。
计算机系统基本概念
计算机系统的组成 操作系统的基本概念 计算机中的数与编码
编程环境与工具安装配置
01
常见的C语言编程环境
02
安装与配置C语言编译器
使用集成开发环境（IDE）进行C语言编程
03
第一个C程序：Hello, World!
01
C程序的基本结 构
02
编写Hello, World!程序
应用场景
适用于需要根据特定条件提前终 止循环或跳过某些循环操作的情 况。
04 函数与模块化设计
函数定义和调用
01
函数定义
包括函数名、参数列表、返回值 类型和函数体等部分，用于描述 函数的功能和实现细节。
函数调用
02
03
函数声明
通过函数名和参数列表来调用函 数，实现相应功能并获取返回值 。
在使用函数之前，需要对函数进 行声明，以便编译器识别函数的 存在和调用方式。
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指针运算符
包括取地址运算符&和取值运算符*，分别 用于获取变量的内存地址和通过指针访问内 存中的数据。
动态内存分配函数（malloc, free）使用方法
malloc函数
用于在堆区动态分配指定大小的内存空间，并返回 分配内存的起始地址。
free函数
用于释放之前通过malloc函数分配的内存空间，防 止内存泄漏。
动态规划思想
动态规划是一种在数学、计算机科学和经济学中 使用的，通过把原问题分解为相对简单的子问题 的方式来求解复杂问题的方法。动态规划常用于 优化重叠子问题的计算。
回溯与分支限界法
回溯法是一种通过探索所有可能的候选解来找出 所有解的算法，而分支限界法是一种通过剪枝来 减少搜索空间的优化算法。回溯与分支限界法常 用于解决组合优化问题。
C语言程序设计教程完整全套教学课件pptx
C语言与高级语言的关系
探讨C语言与Java、Python等高级语 言之间的联系与区别，以及各自适用 的场景。
C语言的特点与优势
阐述C语言高效、灵活、可移植等特 点，以及在系统级编程、嵌入式开发 等领域的广泛应用。
计算机系统基本概念
1 2 3
计算机系统的组成
介绍计算机硬件系统的基本组成，包括中央处理 器、内存、输入/输出设备等。
强制类型转换
通过类型转换运算符来实现，其一般 形式为“（类型说明符）（表达式） ”，其功能是把表达式的运算结果强 制转换成类型说明符所表示的类型。
03
控制结构
顺序结构
顺序结构的概念
按照代码的先后顺序，逐行 执行程序。
顺序结构的流程图
用箭头表示程序执行的顺序 。
顺序结构的应用场景
适用于简单的计算和输出任 务。
局部变量和全局变量
局部变量
在函数内部定义的变量，只在该函数内有效，不同函数中的局部变量互不影响。
全局变量
在函数外部定义的变量，可以在整个程序范围内访问，但过度使用全局变量会降低程序的可维护性和可读性。
模块化设计思想
模块化设计概念
01
将程序划分为若干个独立的功能模块，每个模块完成
特定的功能，提高程序的可维护性和可重用性。
&&、||、!等
运算符和表达式
位运算符
&、|、^、~、<<、>>等
赋值运算符
=、+=、-=、*=、/=等
条件运算符
?
运算符和表达式
逗号运算符
,
表达式
由运算符和操作数组成的式子，用于计算一个值
数据类型转换
自动类型转换
程序设计方法学PPT课件
2019/5/26
华东师大计算机科学技术系
25
二、展望
• 今后的发展？ 软件开发对象的变化
数据处理
数据
无关
信息技术
信息 与一个语境（context）相关联
2019/5/26
华东师大计算机科学技术系
26
知识
知识： 与多个语境相关联
2019/5/26
华东师大计算机科学技术系
20
d) 形式化的方法 • 计算机语言的研究可以分为三部分：
– 语法学（Syntax)：研究程序设计语言的形态结构
– 语义学（Semantics)：研究程序设计语言和它所指的 对象间的关系
– 语用学（Pragmatics)：研究语言和它使用间的关系
• 形式语义学
2019/5/26
华东师大计算机科学技术系
18
d）工程化的其他方法 i. 计算机辅助软件工程（CASE）
Unix 工具箱、Ada的开发环境、程序综合器、 软件工具
ii. 基于构件（Component)的软件工程（CBSE） COM/COM+、CORBA、EJB 设计模式(Gamma)—— “其重要性可以与70年 代从编程中分离数据结构和算法作为程序设计 的规律性成果相媲美”。
• 该技术被评为21世纪对经济和人类生活工作方 式最有影响力十种技术之一。
• AOP的核心思想是将软件系统中的横切关注点 和核心关注点分别模块化，各自处理，再通过 编织器进行无缝的编织实现，以解决代码纠缠 等问题，降低耦合度，提高可维护、可重用、 可扩展性。
• 目前支持AOP的语言有AspectJ、 AspectC、 AspectC++、 AspectC#、 AspectS、 AspectR （Ruby）及SpringAOP、JBossAop等等。
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(1) 操作类：此类方法基于状态和转移，通过可执行 模型来描述系统，模型本身能够采用静态分析和
模型执行而得到验证。如：有限状态机、 Statecharts、Petri网等。
(2) 描述类：此类方法基于数学公理和概念，通过逻 辑或代数给出系统状态空间，具有高度抽象的特
点，便于通过自动工具进行验证。如：基于代数 的Z、VDM、Larch等，基于逻辑的命题线性时态 逻辑、一阶线性时态逻辑、计算树逻辑等。
– Cn：对应关系，由推理规则构成 • 在软件规范方法方面的代表性成果有：
⑴ 基于异调代数的代数方法
特点：用抽象代数中的公理化方法来刻画抽象数 据类型中运算的性质，而不涉及数据的具 体表示。
基本理论：代数语义
2020/9/16
华东师大计算机科学技术系
7
⑵ 抽象模型方法
特点：基于某些已知的ADT来给出待定义的 ADT的抽象模型，用抽象模型来刻画待 定义的ADT中运算的功能。
三、分类 ⑴ 基于模型的方法
给出系统（程序）状态和状态变换与操作的显式的 表示但亦是抽象的定义，不涉及并发的行为。 如：Z、VDM
2020/9/16
华东师大计算机科学技术系
9
⑵ 代数方法
通过联系不同的操作间的行为关系给出操作的隐 式定义，未给出并发的显式表示。
如：OBJ、Larch
⑶ 过程代数方法
13
包含各规格阶段的生命周期模型例
需求分析 SRD BS
系统设计1
DS
软件开发
PS
系统设计2
代码实现
软件测试
运行
SRD：软件需求文档
BS：行为规范
DS：设计规范
PS：程序规范
2020/9/16
华东师大计算机科学技术系
14
软件系统规范的形式化方法
• 从形式化规范到目标软件系统的可实现和可执行 角度，可分为三类：
给出并发过程的一个显式模型，并通过过程间允 许的可观察的通信上的限制来约束表示行为。
如：CSP（通信顺序进程）和CCS（通信系统计算）
⑷ 基于逻辑的方法
采用逻辑来描述系统的特性，包括程序行为的低 级规范和系统时间的行为规范。
如：时态逻辑、模态逻辑
2020/9/16
华东师大计算机科学技术系
10
⑸ 基于网络的方法 根据网络中的数据流显式地给出系统的并发模
• 形式规范语言： 提供了一个称为语法域的记号系统。一个称为语义 域的目标集合，以及一组精确定义的哪些目标系统 满足那个规范的规则。
2020/9/16
华东师大计算机科学技术系
6
• 因此，形式化方法是在软件系统的开发过程中使用 一种形式系统来表示模型的方法。
• 形式系统是二元组（L，Cn） – L：语言（形式规范语言）
2020/9/16
华东师大计算机科学技术系
12
• 三项任务分别对应三方面的活动：
1. 形式化规范（规格）：
– 软件规范是指对软件系统对象及用来对系统对 象进行操作的方法的集合。以及对所开发系统 中的各对象在生命周期间的集体行为的描述。
– 对应与软件生命周期的各个阶段，规范应该理 解为是一个多阶段的行为。见例图
• 开发过程中的任务为：
(1) 模型获取：从现实世界向模型表示的过程，涉及如何 提取、表示模型。对应需求分析、设计等活动。
(2) 模型验证：对得到的模型表示进行检验，判断是否捕 获了所有的需求，该模型是否具有所期望的特性。
(3) 模型变换：是向计算机系统变换的过程， 关键的任 务是一致性检测。对应实现和测试。
– 规范可以采用非、半形式化的方法来描述，形 式化规范精确地描述了用户的需求、软件系统 的功能及各种性质，其描述的是“做什么”， 而不考虑“如何做”。因此，在理解、掌握形 式规范语言和方法的基础上对所描述的系统的 全面、深入的了解，给出恰如其分的描述上至 关重要的。
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网络体系 集成芯片 虚拟计算 软件工程 知识处理 高效系统
传感器网与因特网的高效融合 从System on chip到Chip on demount 资源聚合的有效性和可靠性验证 基于网络环境的需求工程 挖掘从消息到知识到决策的元知识 在高性（效）能计算系统中系列关注
信息安全
信息教育
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基本理论：指称语义
⑶ 状态机方法
特点：通过状态的转换来刻画输入与输出间的 关系
基本理论：操作语义
⑷ 高阶软件方法（HOS） 基于控制公理
基本理论：公理语义
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• 在软件规范语言方面的代表性成果有： – 一阶谓词演算组成语言 – 80年代：Z语言、Larch语言、VDM语言 – 90年代：面向实时及分布式的LOTOS语言、 面向对象的Z++、Object-Z、VDM++等
第六章 程序设计的形式化方法
• 软件新技术 – 智能化技术 – 自动化技术 – 集成化技术 – 并行化技术 – 自然化技术
扩大软件功能的关键途径 提高软件生产率的根本途径 助于提高生产率、提高质量 提高系统实效的关键技术 实现社会信息化
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重要方向
攻克的关键教技术
型，包括数据从一个结点流向另一个结点的条件。 如：Petri网、谓词变换网
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四、形式化软件开发方法
• 采用软件生命周期的变换模型，其实质是将现实世界 的需求反映成软件的模型化过程。涉及三方面模型： 现实世界，模型表示和计算机系统。因此开发的过程 就是从三方面对系统进行描述和转换的过程。
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§1 概述
一、重要意义 • 软件发展中的问题：
– 整体功能不强、缺乏智能、质量欠佳、生产效 率低
– 软件自动化是提高软件生产率的根本途径 – 软件自动化的前提是形式化 • 因此将形式化的理论和方法用于需求分析与规格 说明是实现软件自动化的前提
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二、发展状况
• 有30多年历史 Dijkstra、Hoare ――――程序验证 Scott、Stratchey ――――程序语义
• 形式化方法(Formal Method)： 通过严格的规范化的数学理论来描述软件系统“做 什么”的方法。需要形式规范语言的支持。