第一讲 软件工程概述(软件危机)
第一讲-软件工程概述(软件危机)
结论
总之，为了消除软件危机，既要有技术措施(方法和工具)，又要有必要的组织管理措施。软件工程正是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。
课堂讨论
请针对一下几种观点发表自己的意见 编程高手不需要懂得软件工程，也能编出很好的软件。 拥有最后的开发工具和计算机就能编写优秀的软件。 软件开发进度落后，只要增加人员就能解决。
一、软件危机
1.1软件危机的介绍 什么是软件危机？
计算机软件的开发和维护过程所遇到的一系列严重问题.
软件危机的特征是什么？
对软件开发成本和进度的估计常常很不准确。 用户对“已完成的”软件系统不满意的现象经常发生。 软件产品的质量往往靠不住。 软件常常是不可维护的。 软件通常没有适当的文档资料。 软件成本在计算机系统总成本中所占的比例逐年上升。 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。
（2）软件开发维护中的问题
图 引入同一变动付出的代价随时间变化的趋势
正确的规格说明
错误的规格说明
需求分析
设计
正确的设计
错误的设计
对错误说明的设计
编码
正确编码
对错误说明的编码
错误编码
对错误设计的编码
测试
正确功能
潜伏的错误
不可改正的错误
可改正的错误
（2）软件开发维护中的问题
错误认为：软件开发=程序编写 软件开发只要依靠个别编程高手就能完成 轻视软件维护 Biblioteka 100%0%1955
1970
1985
———— 以上列举的仅仅是软件危机的一些明显的表现，与软件开发和维护有关的问题远远不止这些
软件危机著名案例
第一讲.软件危机与软件工程
第一讲.软件危机与软件工程第一讲软件危机与软件工程在当今数字化的时代，软件已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
从智能手机上的各种应用程序，到企业的管理系统，再到国家的关键基础设施，软件的身影无处不在。
然而，在软件的发展历程中，并非一帆风顺，而是经历了诸多挑战和困难，其中最为突出的就是软件危机。
那么，什么是软件危机呢？简单来说，软件危机指的是在软件开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题。
这些问题包括但不限于软件开发成本和进度的失控、软件质量的低下、软件的维护困难等等。
在过去，软件开发常常被视为一种个体化的艺术创作，缺乏规范的方法和流程。
开发人员往往凭借个人的经验和直觉来进行开发，这导致了软件开发的效率低下和质量不稳定。
而且，由于对软件需求的理解不够准确和全面，很多软件在开发完成后并不能满足用户的实际需求，需要进行大量的修改和返工，这不仅浪费了时间和资源，还严重影响了软件的交付进度。
此外，软件的规模和复杂度也在不断增加。
过去，一个简单的程序可能只有几百行代码，而现在，一些大型的软件系统可能拥有数百万甚至数千万行代码。
这种规模的增长使得软件开发和维护变得异常困难。
代码的复杂性导致了理解和修改的难度加大，容易引入新的错误，而且软件的测试和调试也变得更加耗时和费力。
软件危机给软件开发带来了巨大的困扰，严重制约了软件行业的发展。
为了解决这些问题，软件工程应运而生。
软件工程是一门致力于研究软件开发和维护的方法、技术和管理的学科。
它的目标是提高软件开发的效率和质量，降低开发成本，增强软件的可维护性和可扩展性。
软件工程强调采用规范化、系统化的方法来进行软件开发。
在软件开发的早期阶段，就需要对软件的需求进行详细的分析和定义，确保开发出来的软件能够真正满足用户的需求。
同时，软件工程还引入了一系列的开发模型，如瀑布模型、迭代模型、敏捷开发模型等，以适应不同类型和规模的软件项目。
在软件设计阶段，软件工程注重软件的架构设计和模块划分，通过合理的设计来提高软件的可维护性和可扩展性。
第一讲 软件工程概述(软件危机)
第一讲软件工程概述(软件危机)软件工程概述(软件危机)1·软件工程的定义软件工程是一门工程学科，旨在应用系统性、可量化的方法来开发和维护软件。
它涉及软件开发的各个方面，包括软件需求分析、设计、编码、测试和维护等。
2·软件发展的历史2·1 软件危机的出现在20世纪60年代末和70年代初，随着计算机应用的快速发展，软件开发面临了一系列的问题，被称为软件危机。
这些问题包括项目延期、成本超支、质量低下等。
2·2 软件危机的原因软件危机的主要原因包括：2·2·1 需求不明确在软件开发过程中，需求的变化和需求不明确是导致软件危机的主要原因之一。
客户往往无法准确地描述他们的需求，而开发人员也往往无法准确地理解需求。
2·2·2 缺乏有效的管理方法软件开发过程往往缺乏有效的管理方法，导致项目进展缓慢、进度不可控、团队合作不顺畅等问题。
2·2·3 技术限制和约束过去的软件开发技术受到硬件性能和软件工具的限制，导致开发效率低下和质量不可靠。
3·软件工程的基本原理和方法3·1 需求工程需求工程是软件工程的关键环节，旨在通过系统的方法来理解、分析和定义软件系统的需求。
3·2 结构化设计结构化设计是一种将软件系统划分为各个模块，并定义它们之间的关系的方法。
3·3 面向对象设计面向对象设计是一种将软件系统设计为一组相互协作的对象的方法。
它包括类的定义、继承和多态等概念。
3·4 软件测试软件测试是验证和验证软件系统是否满足要求的过程。
它包括单元测试、集成测试、系统测试等不同层次的测试。
3·5 软件维护软件维护是指对已发布的软件进行修改、优化和错误修复的过程。
4·软件工程的发展趋势4·1 敏捷开发敏捷开发是一种以迭代、增量和协作为核心的开发方法。
它强调灵活性、快速反馈和适应性。
01软件危机与软件工程
卡尔特汉（Kaltuhan）定律： 卡尔特汉（Kaltuhan）定律：
软件工程是一门交叉学科
软 件 工 程 的 主 要 研 究 内 容
软件开发模型 软件开发方法 软件立项到终止的全过程 软件开发工具 软件开发环境 计算机辅助软件工程（CASE） 计算机辅助软件工程（CASE） 软件工程管理 软件工程经济学
软件工程的三个要素
• 软件工程包括三个要素：方法、工具和过程。 软件工程包括三个要素：方法、工具和过程。 • 1）软件工程方法为软件开发提供了“如何做” 软件工程方法为软件开发提供了“如何做” 的技术。 的技术。 • 2） 软件工具为软件工程方法提供自动的或半 自动的软件支撑环境。 自动的软件支撑环境。 • 3） 软件工程过程指将软件工程的方法和工具 综合起来，以达到合理、 综合起来，以达到合理、及时地进行计算机软 件开发的目的。 件开发的目的。
软件生命周期循环方式的几种模型： 软件生命周期循环方式的几种模型： • • • • 瀑布模型 快速原型模型 螺旋模型 喷泉模型
瀑布模型 (线形顺序模型) 线形顺序模型)
瀑布模型规定了各项软件工程活动，包括： 瀑布模型规定了各项软件工程活动，包括： 制定软件项目计划，进行需求分析和定义， 制定软件项目计划，进行需求分析和定义，软 件设计，程序编码，测试及运行维护， 件设计，程序编码，测试及运行维护，并且规 定了它们自上而下，相互衔接的固定次序， 定了它们自上而下，相互衔接的固定次序，如 同瀑布流水，逐级下落。 同瀑布流水，逐级下落。
01_1软件工程与软件危机
安 庆 师 范 学 院
7.软件成本相当昂贵。 8.相当多的软件工作涉及到社会因 素。
18
软 件 工 程
软件工程的定义
Fritz Bauer在NATO(北大西洋 公约组织)会议上给出的定义：
“软件工程是为了经济地获得
安 庆 师 范 学 院
可靠的和能在实际机器上高效运行 的软件而确立和使用的健全的工程 原理（方法）。”
和谐地合作是开发软件的关键
软件必须有效地支持它的用户
在软件工程领域中是由一种文化背景的人 替具有另一种文化背景的人创造产品
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软 件 工 程
软件工程的基本目标
组织实施软件工程项目，从技术和管理上采取 了多项措施以后，最终希望得到项目的成功。
成功指的是达到以下几个主要目标： 付出较低的开发成本；
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软 件 工 程
软件工程知识结构
软件需求 软件设计 软件构造 软件测试 软件维护 软件配置管理 软件工程管理 软件工程过程 软件工程工具和方法 软件质量
安 庆 师 范 学 院
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软 件 工 程
“软件工程”课程 与其它软件专业课的区别
(1) 立足于系统的整体。
安 庆 师 范 学 院
(2) 讲授系统分析、系统设计、 测试及维护的理论和方法。 (3) 构筑一个软件系统，实践 软件开发全过程。
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软 件 工 程
“软件工程”课程教学与实践的目标
转变对软件的认识： 上升
程序 系统
安 庆 师 范 学 院
转变思维定式： 上升
程序员 系统工程师 (系统分析员)
工程化训练
软 件 工 程
课 名：软件工程
教学方式：授课＋课程设计
第一讲软件危机与软件工程
我国软件业的现状
2001年，世界软件产品市场销售额超过 1865亿美元，我国当年的销售额为285亿 元人民币，只占世界市场不到2％的份额。
国内软件市场有限的份额中大部分为国外 软件厂商所瓜分，国内所开发的软件产品 仅占小部分。
我国软件业的现状
2001年我国软件销售总额96．3亿美元，软件企业约 5000家，从业人员29万。
High level languages were invented
User Programmer Computer
Early 1960s:
Very few large software projects were done by some experts.
Middle to late 1960s:
软件工程
Fritz Bauer：建立并使用完善的工程化原 则，以较经济的手段获得能在实际机器上 有效运行的可靠软件的一系列方法
IEEE：软件工程是开发、运行、维护和修 复软件的系统方法
软件工程的本质特性
1. 软件工程关注于大型程序的构造 2. 软件工程的中心课题是控制复杂性 3. 软件经常变化
错误 ➢ 为什么在软件开发过程总是难以度量其进展
造成以上问题的原因主要是：
➢ 软件行业发展的速度太快，对经验总结不足 ➢ 人们对自身处理能力的认识不清
解决的方法：
➢ 多实践，积累成功和失败的案例 ➢ 总结、思考、提取经验 ➢ 建立软件的模型和模式
软件工程
软件工程是指导计算机软件开发和维护的 工程学科。采用工程的概念、原理、技术 和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
第一讲 软件工程概述(软件危机)
第一讲软件工程概述(软件危机)第一讲软件工程概述(软件危机)软件工程是一门综合性学科，旨在研究如何以科学的方法，规范的过程和工程化的方式开发、维护和管理软件系统。
软件工程的发展离不开软件危机的触发和推动。
本文将详细介绍软件工程概述以及软件危机的背景和原因。
1.软件工程的定义和范畴1.1 软件工程的定义1.2 软件工程的发展历程1.3 软件工程的目标和原则1.4 软件工程的生命周期2.软件危机的背景和原因2.1 软件危机的概念2.2 软件危机的背景2.3 软件危机的原因2.4 软件危机的影响和后果3.软件危机的解决方案3.1 软件过程改进3.2 软件工程方法学3.3 软件工程工具和环境3.4 软件工程的标准和认证4.软件工程的未来趋势4.1 敏捷开发和DevOps4.2 和机器学习在软件工程中的应用4.3 云原生和微服务架构4.4 软件工程与其他学科的交叉融合附录：________本文档涉及附件：________法律名词及注释：________1.版权法：________指规范作品著作权及相应权利的法律法规。
2.专利法：________指规范发明、实用新型和外观设计专利权的法律法规。
3.商标法：________指规范商标注册、商标权利保护和商标侵权行为处罚的法律法规。
4.反不正当竞争法：________指规范商业主体之间竞争行为的合法性和合规性的法律法规。
附件：________法律名词及注释：________1.版权法：________指规范作品著作权及相应权利的法律法规。
2.专利法：________指规范发明、实用新型和外观设计专利权的法律法规。
3.商标法：________指规范商标注册、商标权利保护和商标侵权行为处罚的法律法规。
4.反不正当竞争法：________指规范商业主体之间竞争行为的合法性和合规性的法律法规。
第一讲 软件工程概述(软件危机)
第一讲软件工程概述(软件危机)软件危机在计算机科学发展的早期，软件开发的过程中出现了一系列严重的问题，被称为软件危机。
软件危机主要表现在以下几个方面：1. 项目延期和超预算软件开发项目常常会因为技术、人员或者需求变更等原因导致延期和超预算。
这让开发者和客户都感到沮丧，并对软件开发过程的可行性和有效性产生质疑。
2. 软件质量低下由于软件开发的复杂性，很容易出现缺陷和错误。
软件质量低下会导致系统不稳定、易于崩溃、功能不完备等问题。
3. 缺乏可维护性和可重用性由于缺乏系统化的工程方法和设计规范，很多软件很难进行维护和重用。
这不仅增加了开发者的工作量，也浪费了大量的时间和资源。
4. 项目管理困难软件开发涉及多个工作环节和不同的团队成员，项目管理的难度非常大。
缺乏有效的管理方法和工具，往往导致项目进度难以掌控，人员协调困难等问题。
软件工程的出现为了解决软件危机所带来的问题，软件工程这一概念应运而生。
软件工程旨在通过系统化的方法和工程化的思维来开发和维护软件。
1. 系统化的方法软件工程提供了一套系统化的方法，包括需求分析、系统设计、编码、测试等环节，以确保软件开发过程的可控和可靠性。
2. 工程化的思维软件工程借鉴了工程学科的思维方式，将软件开发过程看作是一个工程项目，强调规划、设计、组织和管理等方面。
3. 软件开发生命周期软件工程将软件开发过程划分为不同的阶段，形成了软件开发生命周期的概念，包括需求分析、设计、编码、测试、发布等阶段。
每个阶段都有不同的任务和目标，确保软件开发的高质量和高效率。
4. 软件工程的原则和方法软件工程提出了一系列原则和方法，如模块化、结构化、面向对象、迭代开发、敏捷开发等，用来指导和规范软件开发过程。
软件工程是解决软件危机的一种有效途径。
通过系统化的方法和工程化的思维，可以提高软件开发的质量和效率，降低项目风险和成本。
软件工程对于现代社会的发展具有重要的意义，对于软件开发者和项目管理者来说，也是必不可少的知识和技能。
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失效率曲线
软件与程序的差别
它的一个显著待点是规模庞大， 它的一个显著待点是规模庞大，而且程序复 杂性将随着程序规模的增加而成指数上升。 杂性将随着程序规模的增加而成指数上升。
例如： 例如： Windows 95 1000万行代码 万行代码 Windows 2000 5000万行代码 万行代码 Windows2000和Exchange2000 开发人员 和
一、软件危机
1.1软件危机的介绍 软件危机的介绍 什么是软件危机？ 什么是软件危机？ 计算机软件的开发和维护过程所遇到的一 系列严重问题. 系列严重问题
软件危机的特征是什么？ 软件危机的特征是什么？
100%
对软件开发成本和进度的估计常常很不准确。 对软件开发成本和进度的估计常常很不准确。 用户对“已完成的” 用户对“已完成的”软件系统不满意的现象经常发 生。 硬件 软件产品的质量往往靠不住。 软件产品的质量往往靠不住。 软件常常是不可维护的。 软件常常是不可维护的。 软件 软件通常没有适当的文档资料。 软件通常没有适当的文档资料。 软件成本在计算机系统总成本中所占的比例逐年上 0% 升。 1985 1955 1970 软件开发生产率提高的速度， 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。 用迅速普及深入的趋势。以上列举的仅仅是软件危机的一些明显的表 ————
结论
总之，为了消除软件危机，既要有技术措施( 总之，为了消除软件危机，既要有技术措施(方 法和工具) 又要有必要的组织管理措施。 法和工具)，又要有必要的组织管理措施。软件 工程正是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。 发和维护计算机软件的一门新兴学科。
课堂讨论
请针对一下几种观点发表自己的意见
编程高手不需要懂得软件工程， 编程高手不需要懂得软件工程，也能编出很好的 软件。 软件。 拥有最后的开发工具和计算机就能编写优秀的软 件。 软件开发进度落后，只要增加人员就能解决。 软件开发进度落后，只要增加人员就能解决。
Thank Youபைடு நூலகம்
软件工程
Soft Engineering
主讲：杨志和 主讲： Email:yzhjel@ 教材： 教材：软件工程导论 清华大学出版社
内容提要
软件危机
软件危机介绍 产生软件危机的原因 消除软件危机的途径
一、软件危机
1968年，第一届NATO（北大西洋公约组织的计算 年 第一届 （ 机科学与技术的国际会议）， 软件工程” ），“ 机科学与技术的国际会议），“软件工程”作为有 效解决“软件危机”的途径被正式提出。 效解决“软件危机”的途径被正式提出。 什么是软件危机？ 什么是软件危机？ 软件危机的特征是什么？ 软件危机的特征是什么？ 为什么会产生软件危机？ 为什么会产生软件危机？ 怎样解决软件危机？ 怎样解决软件危机？
现，与软件开发和维护有关的问题远远不止这些
软件危机著名案例
360， 100万条指令 5000个人年 IBM公司的 OS/360，共约100 万条指令，花费了5000 个人年；经费达 公司的 OS/360 共约100万条指令，花费了5000个人年； 数亿美圆，而结果却令人沮丧，错误多达2000个以上， 2000个以上 数亿美圆，而结果却令人沮丧，错误多达2000个以上，系统根本无法正常运 OS/360系统的负责人Brooks这样描述开发过程的困难和混乱： 360系统的负责人Brooks这样描述开发过程的困难和混乱 行。 OS/360系统的负责人Brooks 这样描述开发过程的困难和混乱：“…像 像 巨兽在泥潭中作垂死挣扎，挣扎得越猛，泥浆就沾得越多， 巨兽在泥潭中作垂死挣扎，挣扎得越猛，泥浆就沾得越多，最后没有一个野 兽能够逃脱淹没在泥潭中的命运。 兽能够逃脱淹没在泥潭中的命运。…” 1963年美国飞往火星的火箭爆炸，造成1000万美元的损失。 1963年美国飞往火星的火箭爆炸，造成1000万美元的损失。原因是 FORTRAN程序： FORTRAN程序： DO 5 I=1，3 I=1 误写为：DO I=1 误写为：DO 5 I=1 . 3 1967年苏联 联盟一号”载人宇宙飞船在返航时， 1967年苏联“联盟一号”载人宇宙飞船在返航时，由于软件忽略一个 年苏联“ 小数点，在进入大气层时因打不开降落伞而烧毁。 小数点，在进入大气层时因打不开降落伞而烧毁。
（3）其他产生软件危机的原因 ）
怎样解决软件危机？ 怎样解决软件危机？
彻底消除“软件就是程序”的错误概念。 彻底消除“软件就是程序”的错误概念。 软件＝程序＋方法＋规则＋数据＋ 软件＝程序＋方法＋规则＋数据＋文档
怎样解决软件危机？ 怎样解决软件危机？
充分认识软件一种组织良好、管理严密、 充分认识软件一种组织良好、管理严密、各 类人员协同配合、共同完成的工程项目。 类人员协同配合、共同完成的工程项目。 充分吸取和借鉴人类长期以来从事各种工程 项目所积累的行之有效的原理、概念、 项目所积累的行之有效的原理、概念、技术 和方法， 和方法，特别要吸取几十年来人类从事计算 机硬件研究和开发的经验教训。 机硬件研究和开发的经验教训。 应该开发和使用更好的软件工具。 应该开发和使用更好的软件工具。
软件规模
（2）软件开发维护中的问题 ）
获取用户需要不正确
用户原因 技术人员原因 软件是有生命周期
软件从定义、开发、使用、维护到终止的时期 软件生命期中的有关经验数据
编码通常占软件开发全部工作量的10%～ 编码通常占软件开发全部工作量的10%～20% 软件测试占软件开发全部工作量的40%～ 软件测试占软件开发全部工作量的40%～50% 设计错误占软件错误的63%，编码错误占37% 设计错误占软件错误的63%，编码错误占37% 软件维护费用占软件总投资的55%～ 软件维护费用占软件总投资的55%～70% 软件后期变更比早期变更代价高2~3个数量级 软件后期变更比早期变更代价高2~3个数量级
错误认为：软件开发=程序编写
软件产品必须由一个完整的配置组成， 软件产品必须由一个完整的配置组成，软件配置主 要包括程序、文档和数据等部分。 要包括程序、文档和数据等部分。
软件开发只要依靠个别编程高手 就能完成 轻视软件维护
许多软件产品的使用寿命长达10年甚至 年 许多软件产品的使用寿命长达 年甚至20年，统计数据表 年甚至 实际上用于软件维护的费用占软件总费用的55％ 明，实际上用于软件维护的费用占软件总费用的 ％一70 ％。软件工程学的一个重要目标就是提高软件的可维护性 软件工程学的一个重要目标就是提高软件的可维护性， ％。软件工程学的一个重要目标就是提高软件的可维护性， 减少软件维护的代价。 减少软件维护的代价。
（2）软件开发维护中的问题 ）
原始要求
需求 分析
正确的规格说明
错误的规格说明
设计
正确的设计
错误的设计
对错误说明的设计
图 引入同一变动付出的代价随时间变化的趋势
编码 正确编码 错误编码 对错误设计的编码 对错误说明的编码
测试
正确功能
可改正的错误
不可改正的错误
潜伏的错误
不完善的软件
（2）软件开发维护中的问题 ）
为什么会产生软件危机？ 为什么会产生软件危机？
一方面与软件本身的特点有关 另一方面也和软件开发与维护的方法不正确 有关
（1）软件特点 ）
1 软件与硬件不同 软件缺乏可见性， 软件缺乏可见性，在写出程序代码并在计算机上试运行 之前，软件开发过程的进展情况较难衡量， 之前，软件开发过程的进展情况较难衡量，软件开发的 质量也较难评价。 质量也较难评价。 软件在运行过程中不会因为使用时间过长而被“用坏” 软件在运行过程中不会因为使用时间过长而被“用坏”， 如果运行中发现错误， 如果运行中发现错误，很可能是遇到了一个在开发时期 引入的在测试阶段没能检测出来的故障。 引入的在测试阶段没能检测出来的故障。