软件设计基础
软件架构设计基础文档
软件架构设计基础知识文档摘要本文件旨在为新加入的软件开发团队成员提供一份关于软件架构设计的基础知识指南。
内容涵盖常见架构模式、设计原则、性能优化策略等基本概念，旨在帮助初级到中级开发人员建立软件架构设计的框架。
通过代码示例和真实项目案例，配合清晰的架构图和流程图，便于阅读和理解。
1. 引言软件架构设计是开发过程中的一项关键工作，好的设计能够提高系统的可维护性、可扩展性和性能。
本指南将帮助新手开发人员理解基础概念，并掌握一些实用的设计原则和模式。
2. 软件架构概念2.1 什么是软件架构软件架构是指软件系统的高层结构和其组件之间的关系。
它定义了系统的组成部分以及它们如何相互作用。
2.2 软件架构的重要性良好的软件架构能够提高开发效率、降低后期维护成本，并且可以让团队在技术和业务变更中保持灵活性。
3. 常见架构模式3.1 单体架构单体架构是将所有功能模块打包为一个整体，适合小型应用。
# 示例：Flask单体应用from flask import Flaskapp = Flask(__name__)@app.route('/')def hello():return "Hello, World!"if __name__ == '__main__':app.run(debug=True)优缺点：•优势：简单，易于部署。
•缺陷：难以扩展，维护成本高。
3.2 微服务架构将应用拆分成多个小服务，每个服务独立运行，适合大型应用。
# 示例：使用 Flask 创建一个微服务from flask import Flaskapp = Flask(__name__)@app.route('/user')def get_user():return {"name": "Alice"}if __name__ == '__main__':app.run(port=5000)优缺点：•优势：可独立部署和扩展。
软件设计师基础知识
软件设计师基础知识软件设计师是指负责软件系统的设计与开发的专业人员。
他们需要具备扎实的计算机基础知识、软件工程理论知识、编程技术和系统设计能力。
以下是软件设计师基础知识的相关参考内容。
1. 计算机基础知识- 计算机的基本原理：掌握计算机的工作原理、数据存储原理和运算原理等基本概念。
- 操作系统：了解不同操作系统的特点和使用方法，如Windows、Linux等。
- 网络原理：了解网络协议、网络拓扑结构、网络安全等知识，能够进行网络编程和网络配置。
- 数据结构与算法：掌握常见的数据结构和算法，能够进行数据存储与处理。
2. 软件工程理论知识- 软件工程基本概念：了解软件生命周期、需求分析、设计、编码、测试、维护等软件开发流程。
- 面向对象编程：掌握面向对象的思想和相关的编程语言，如Java、C++等。
- 软件测试与质量保证：了解软件测试的方法和工具，掌握软件质量保证的理念，能够进行软件测试和质量评估。
- 配置管理与版本控制：了解配置管理的概念和方法，熟悉版本控制工具的使用，如Git、SVN等。
3. 编程技术- 编程语言：掌握至少一种编程语言，如Java、C++、Python 等，具备良好的编码风格和编程习惯。
- 数据库：熟悉关系数据库的设计和操作，掌握SQL语言以及常用的数据库管理系统，如MySQL、Oracle等。
- 前端开发：了解HTML、CSS、JavaScript等前端开发技术，掌握常见的前端框架和工具。
- 后端开发：了解常见的后端开发框架和技术，如Spring、Django等，能够进行Web应用的开发和部署。
4. 系统设计能力- 软件架构与设计模式：掌握常见的软件架构和设计模式，如MVC、单例模式、观察者模式等，能够进行系统架构设计。
- 需求分析与设计：具备需求分析和系统设计的能力，能够将需求转化为可实现的系统设计方案。
- 性能优化与调试：了解常见的性能优化方法和调试工具，能够排查和解决系统性能问题。
计算机二级【公共基础知识】软件工程基础
3.软件的分类
根据应用目标的不同，软件可分应用软件、系 统软件和支撑软件（或工具软件）。
（1）应用软件。它是在特定领域内开发，为特定目 的服务的一类软件。
（2）系统软件。它能与计算机硬件紧密配合在一起， 使计算机系统各个部分、相关的软件和数据协调、 高效的工作的软件。例如：操作系统、数据库管理 系统。
3.4软件测试
软件测试的指用人工或自动手段来运行或测定
某个系统的过程，其目的在于检验它是否满足 规定的需求或是弄清预期结果与实际结果之间
的差别。简单地说，软件测试的目的是尽可能 多地发现程序中的错误。
考点2：软件测试方法
按是否要执行被测试软件的角度分为：静态测 试和动态测试。
静态测试包括代码检查、静态结构分析、代码 质量度量。不实际运行软件，主要通过人工进 行。
1. 详细设计为软件结构图中的每一个模块确定
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。
详细设计常用工具：
1. 图形工具（程序流程图、 PAD图 、N-S图、 HIPO图）
2. 表格工具（判定表）
3. 语言工具（PDL ）
开始 输入R S=3.14 * R*R
输出S
结束
答案：D
例题：
软件工程的出现是由于 A）程序设计方法学的影响 B）软件产业化的需要 C）软件危机的出现 D）计算机的发展
答案：C
例题：
软件设计中，有利于提高模块独立性的一个准 则是
A）低内聚低耦合 B）低内聚高耦合 C）高内聚低耦合 D）高内聚高耦合
答案：C
例题：
下列不属于结构化分析的常用工具的是 A）数据流图 B）数据字典 C）判定树 D）PAD图
软件资格考试软件设计师(基础知识、应用技术)合卷(中级)试题及解答参考(2025年)
2025年软件资格考试软件设计师(基础知识、应用技术)合卷(中级)自测试题(答案在后面)一、基础知识（客观选择题，75题，每题1分，共75分）1、关于软件生命周期模型，下列说法错误的是：A. 瀑布模型适用于需求明确且开发过程中变化较小的项目。
B. 迭代模型通过反复循环过程来细化产品的开发。
C. 敏捷开发模型强调快速交付产品并持续改进。
D. 原型模型主要用于解决开发团队成员之间沟通不畅的问题。
2、在面向对象编程中，关于继承的描述正确的是：A. 继承是一种允许创建多个通用类的方法。
B. 子类可以访问父类的所有属性和方法，包括私有成员。
C. 继承关系支持多层继承，即一个子类可以继承另一个已经继承了其他类的类。
D. 使用继承不会影响程序的可扩展性和可维护性。
3、在面向对象的设计中，以下哪个概念描述了将数据与操作数据的方法捆绑在一起，形成一个封装的单元？A. 继承B. 封装C. 多态D. 抽象4、以下哪项是软件生命周期中的一个阶段，该阶段主要负责将需求转化为软件架构和设计？A. 软件需求分析B. 软件设计C. 软件实现D. 软件测试5、以下哪个不是计算机网络的拓扑结构？A)星型B)环型C)树型D)流线型6、在数据库设计中，将E-R图转换为关系数据模型的过程属于哪个设计阶段？A)需求分析B)概念结构设计C)逻辑结构设计D)物理结构设计7、在软件生命周期模型中，强调风险分析，并且每一阶段都有明确的目标和评估标准的是哪种模型？A. 瀑布模型B. 增量模型C. 螺旋模型D. 喷泉模型8、下列哪一项不属于软件需求规格说明书的内容？A. 功能需求B. 性能需求C. 编码规范D. 运行环境9、在面向对象的设计中，以下哪一种不是封装的基本原则？A. 将内部实现细节隐藏B. 提供公共接口C. 允许外部直接访问对象的私有变量D. 保持对象行为的不可预测性 10、在UML（统一建模语言）中，以下哪一种图用于表示系统中的类与类之间的关系？A. 状态图B. 类图C. 时序图D. 交互图11、下列选项中，不属于软件生命周期模型的是：A. 瀑布模型B. 螺旋模型C. 增量模型D. 演化模型12、在面向对象编程中，封装的主要目的是：A. 提高程序运行效率B. 实现数据隐藏C. 便于代码移植D. 支持代码复用13、在面向对象程序设计中，封装是指什么？14、下列关于UML（统一建模语言）的描述，错误的是：A. UML是一种可视化建模语言，用于软件系统分析和设计。
软件设计师基础知识
软件设计师基础知识：
1.计算机软件：计算机软件是指计算机系统中的程序及其文档，程序是计算任务的处理对象和处理
规则的描述，文档是为了便于了解程序所需的阐述性资料。
2.软件工程基本原理：软件工程基本原理包括用分阶段的生命周期计划严格管理、坚持进行阶段评
审、实现严格的产品控制、采用现代程序设计技术、结果应能清楚地审查、开发小组的人员应少而精、承认不断改进软件工程实践的必要性。
3.软件生存周期：软件生存周期包括可行性分析与项目开发计划、需求分析、概要设计、详细设计、
编码、测试和维护等阶段。
4.软件过程：软件开发中所遵循的路线图称为“软件过程”，包括能力成熟度模型（CMM）和能力
成熟度模型集成（CMMI）。
5.码制的表示：码制表示包括定点整数和浮点数的表示方法，其中定点整数包括原码、反码和补码
的表示方法，浮点数则包括阶码和尾数的表示方法。
6.CPU组成：CPU是计算机的核心部件，由运算器和控制器组成，运算器负责执行算术运算和逻
辑运算，控制器则负责协调计算机的各个部件并控制程序的执行。
软件设计基础
3.1 软件设计旳基本概念 3.2 软件设计过程 3.3 软件设计旳质量 3.4 软件体系构造设计 3.5 高可信软件设计 3.6 软件设计规格阐明 3.7 软件设计评审
▪ 高质量旳软件设计，能够有效缩短软件开发 时间，降低开发成本，提升最终软件产品质 量。
软件设计旳质量要素
▪ 评价软件设计旳质量 构造良好 充分性 可行性 简朴性 实用性 灵活性 强健性 可移植性 可复用性 原则化
软件设计旳质量
▪ 软件设计对最终软件产品质量产生旳影响 涉及：
模块数。 可见性和联通性
模块旳可见性：该模块可直接或间接引用旳一组模块。 模块旳联通性：模块可直接引用旳一组模块。
软件构造有关概念
A
扇出
深度
B
C
D
E
F
G
H
I
J 宽度
扇入
3）界面设计
▪ 顾客界面设计旳目旳是，为顾客使用目旳软件 系统以实现其全部业务需求而提供友好旳人机 交互界面。
▪ 软件界面设计需要考虑下列原因 ：
过程/算法 设计
数据模型设计
未通过
通过
设计评审
设计规格说明
1）软件设计计划
▪ 在设计过程中，对设计活动进行计划应该最早 进行，然后按照计划实施体系构造设计、界面 设计、模块/子系统设计、数据模型设计、过 程/算法设计等活动。
▪ 软件设计计划旳任务是：明确设计过程旳输入 制品并使其处于就绪状态，定义设计过程旳目 旳、输出制品及其验收准则，拟定覆盖设计过 程中各个阶段旳全局性设计策略，分配设计过 程有关人员旳职责，针对设计过程中旳活动制 定工作计划。
AutoCAD设计软件基础知识
AutoCAD设计软件基础知识第一章：AutoCAD的介绍AutoCAD是由美国公司Autodesk开发的一款专业计算机辅助设计（CAD）软件。
它为工程师、建筑师和设计师提供了强大的绘图和设计工具。
AutoCAD可以在2D和3D环境中创建和编辑几乎所有类型的设计图纸，大大提高了设计效率和准确性。
第二章：AutoCAD界面和工具栏在打开AutoCAD软件后，用户会看到一个包含各种工具和选项的用户界面。
界面分为菜单栏、工具栏、命令行和绘图区域等几个主要部分。
工具栏上有各种绘图和编辑工具，用户可以通过点击图标来选择所需工具。
第三章：2D绘图基础2D绘图是AutoCAD最基础和常用的功能之一。
用户可以使用直线、圆、弧和多边形等基本绘图命令来创建几何图形。
AutoCAD还提供了丰富的绘图命令，如拷贝、剪切、旋转和缩放等，使得绘图过程更加方便和高效。
第四章：图层管理图层是AutoCAD中用于组织和管理图形元素的重要工具。
用户可以将不同类型的图形元素分别放置在不同的图层中，以便于后期编辑和控制。
AutoCAD提供了图层管理器，用户可以在其中添加、删除和修改图层，还可以控制图层的可见性和显示顺序。
第五章：尺寸标注和注释在CAD设计中，尺寸标注和注释是非常重要的，它们可以提供设计图纸上物体的尺寸、距离和角度等信息。
AutoCAD提供了多种尺寸标注命令和注释工具，用户可以根据需要增加和修改标注内容，并设置标注的样式和位置。
第六章：块和外部参照块是一种在AutoCAD中重复使用的图形元素。
用户可以将一个或多个图形元素组合成一个块，并将其保存在块库中，以便于在其他图纸中重复使用。
外部参照是指将其他AutoCAD文件中的图形作为参照插入到当前图纸中，以便于协同设计和修改。
第七章：3D建模基础除了2D绘图，AutoCAD还提供了强大的3D建模功能。
用户可以使用各种命令和工具来创建立体物体，包括盒子、球体、圆柱体和锥体等基本几何体，还可以进行布尔操作、平移和旋转等工序，来构建更复杂的模型。
软件设计基础
结构特点：构件被封装的方式以及交互的方式 外部功能：体系结构的描述应指出如何满足需求 相关系统族：相似系统开发中经常遇到的重复性模式 系统的过程设计(procedural design)也叫详细(detail)设计 概要设计是根据需求确定软件和数据的总体框架，详细设计是将其进一步精 化成软件的算法表示和数据结构。
软件工程(Software Engineering)
沈阳工业大学信息科学与工程学院
魏东
5.1软件开发的逐步求精
软件开发的细化求精过程
面向企业级的应用软件开发就是将“客观世界”表达在“计算机世界”里的 处理过程，这个过程就是由“抽象”到“具体”的求精过程。 软件开发就是通过对模型的逐步细化，模型从“分析模型”到“设计模型” 再到“编码模型”。
可以独立地进行模块的编码测试，便于软件开发工作的组织； 把每一个模块要解决的问题局限在有限的范围，减少出错机会； 便于纠错； 便于对特定的模块进行优化处理； 一个模块可被重复使用,提高软件产品的复用率； 程序易于理解； 利于估计工作量和开发成本。
软件工程(Software Engineering)
5.3 模块化与信息隐藏
模块和模块化
模块
模块是数据说明、可执行语句等程序对象的集合。 模块是完成特定功能的程序实体，可以单独命名且可通过名字来访问。 模块是构成程序的基本构件。 模块具有输入和输出(参数传递)、功能、内部数据结构(局部变量)和程 序代码四个特性。输入、输出和功能是模块的外部特性；内部数据结构 和程序代码是模块的内部特性。 软件结构设计仅需要了解该模块的外部特性。
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▪ 数据库设计(如库、表、字段、属性) ▪ 数据类型(如堆栈、队列等) ▪ 数据文件的设计(如配置文件) ▪ 通讯协议(如网络消息包)
❖ 总体结构设计和数据设计属于概要设计
软件设计基础
数据设计示意图
模块 1 模块 2 数据库 数据结构
模块 3
模
块
模块 5
4
模块 6
数据文件
通讯协议
❖ 数据库 ❖ 数据结构 ❖ 通讯协议 ❖ 数据文件 ❖ ……
概要设计
软件设计基础
过程设计
❖ 任务
▪ 描述每个模块内部的具体内容（算法、数据结构） ▪ 结构化：过程和函数内部算法
❖ 属于详细设计
软件设计基础
过程设计示意图
模块 1 模块 2 数据库 数据结构
模块 3
模
块
模块 5
4
模块 6
数据文件 通讯协议
❖ 数据设计
▪ 信息描述 数据结构 ▪ 数据库，数据文件(配置文件)，网络消息包…
软件设计基础
软件需求分析与软件设计之间的关系
信息描述
总体结构设计
功能描述 设计
行为描述
其它需求
软件需求规格说明书
过程设计
编码
数据设计
软件设计规格说明书
软件设计基础
总体结构设计
❖ 什么是软件总体结构
▪ 确立了目标软件系统的整体实现框架：那些模块？每 个模块的功能？他们间相互控制关系？
外表 抽象 形体 衣着 性格
头发 脸形 领带 逐步求精
软件设计基础
逐步求精(2/2)
❖ 软件开发的抽象和逐步求精
▪ 软件的设计过程应当是在不同的抽象级别上, 逐步求精 寻求问题基于计算机解的过程．
❖ 计算机软件的二种不同类型的抽象
▪ 过程抽象(计算) ▪ 数据抽象(表示)
软件设计基础
过程抽象
❖ 什么是过程抽象
❖ 软件开发实际上就是一个从高层次抽象到低层次 抽象逐步过渡的过程
软件设计基础
抽象例子
抽象
外表
形体 衣着 性格
软件设计基础
逐步求精(1/2)
❖ 什么是逐步求精思想?
▪ 对一个事物的认识是一个从高层次抽象向低层次抽象 逐步转化和过渡的过程, 首先一般性、抽象的，然后才 是具体和详细的
软件设计基础
逐步求精的例子
▪ 例子
• 1, 2, 3 Integer • 软件工程书，人工智能书 书 类
软件设计基础
抽象和逐步求精例子(1/3)
❖ 抽象1.用问题域本身的语言来描述问题及其解
▪ CAD图形软件包可画各种直线和曲线，能完成所有几 何图形的计算。图形设计的结果存于图形文件中，图 形文件可是几何的、正文的和其他各种设计信息
软件设计基础
抽象和逐步求精例子(2/3)
❖ 抽象2.总体结构层次上的抽象
▪ 图形软件包软件任务 ▪ 图形用户界面 ▪ 创建二维图形任务 ▪ 显示图形任务 ▪ 管理图形文件任务 ▪ End 图形软件包
软件设计基础
抽象和逐步求精例子(3/3)
❖ 抽象３. 过程层次抽象(以管理图形文件任务为例)
Procedure 管理图形文件任务 If OpenFile Then 询问打开的文件名 打开文件 显示文件内容 Else if SaveFile Then 询问存储文件名 存储文件 End if End Procedure
软件工程导论 之
第5讲 软件设计基础
用工程化的方法来开发软件
本讲内容
1. 软件设计任务和过程 2. 软件设计原则 3. 软件设计结果描述工具 4. 软件设计规格说明书及评审
软件设计基础
软件设计的任务
❖ 依据和基础
▪ 软件需求规格说明书SRS，描述了欲解决的问题(用户 需求)。
▪ What?
❖ 任务
▪ 以SRS为基础设计出满足用户需求的软件(软件结 构，…)，给出软件实现的解决方案，生成软件设计的 规格说明书
▪ How?
软件设计基础
软件设计的过程
❖ 总体结构设计
▪ 设计和定义软件的整体实现框架，模块以及模块间关系 ▪ “黑盒子” ▪ 高层抽象、全局角度
❖ 过程设计
▪ 模块内部细节 ▪ 低抽象、局部角度
概要设计
Int nLen …… if (str 为 空 字 符 串 ) then { nLen =0;} else { …… }
返 回 nLen;
内部算法和数据结构
软件设计基础
本讲内容
1. 软件设计任务和过程 2. 软件设计原则 3. 软件设计结果描述工具 4. 软件设计规格说明书及评审
软件设计基础
❖ 如何设计模块使得软件开发成本最小？
▪ 软件设计准则: 信息隐藏、高内聚度、低耦合度
软件总耗费
成
最小成本区
用于接口的开销
本
或
工
作
量
成本/每个模块
模块总数
软件设计基础
内聚度
❖ 什么是内聚度
▪ 指该模块内各成分间彼此结合的紧密程度
❖ 内聚度分类
▪ 偶然性内聚: 模块内各成分为完成一组功能而结合在一起，关系松 散
▪ 框架，各个模块是一个“黑盒子”
❖ 什么是模块
▪ 结构化：过程、函数
❖ 什么是模块间的关系
▪ 结构化：调用关系
软件设计基础
软件总体结构示意图
模块 1 模 块
模块 2
4
模块 3 模块 5 模块 6
结构化
模块：过程、函数、 关系：函数和过程 调用
软件设计基础
数据设计
❖ 把需求规格说明书中的各种信息描述转换为计算 机可识别和处理的数据结构如表、数组
软件设计基础
模块化
❖ 什么是模块化思想?
▪ 把软件划分为一组具有相对独立功能的部件，每个部 件称为一个模块，当把所有的模块组装一起时，便可 获得满足用户需求的软件系统
▪ 模块化体现了“分而治之”的问题分析和解决方法
模块 1
模
模块 3
块 4
模块 5模块 2模块Fra bibliotek6 软件设计基础
软件开发成本与模块间关系示意图
软件设计的基本原则
❖ 软件设计原则60年代后陆续提出，指导软件设计 决策以开发高质量的软件系统
▪ 抽象 ▪ 逐步求精 ▪ 模块化 ▪ 信息隐藏
软件设计基础
抽象
❖ 什么是抽象思想?
▪ 在认识事物、分析和解决问题的过程中，忽略那些与 当前研究目标不相关的部分, 以便将注意力集中于与当 前目标相关的方面
▪ 把完成一个特定功能的动作序列抽象为一个函数名和 参数表(模块)
▪ 例子: 计算字符串的长度, 比较字符串
• int Comare (CString, CString) • int GetLength(Cstring )
软件设计基础
数据抽象
❖ 什么是数据抽象
▪ 把诸多数据对象的定义（描述）抽象为一个数据类型 名，以后可通过该数据类型名来定义多个具有相同性 质的数据对象