軟件工程基礎(chǔ)知識

1、軟件工程基礎(chǔ)知識一.什么是軟件？1.滿足功能要求和性能的指令或計算機(jī)程序集合；2.處理信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；3.描述程序功能以及程序如何操作和使用所要求的文檔； 二.軟件危機(jī)以及產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因？1.軟件開發(fā)生產(chǎn)率提高的速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上計算機(jī)迅速普及的趨勢。軟件產(chǎn)品“供不應(yīng)求”。2.軟件成本在計算機(jī)系統(tǒng)總成本中所占的比例逐年上升。3.軟件開發(fā)人員和用戶之間的信息交流往往很不充分，用戶對“已完成的”的軟件系統(tǒng)不滿足的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。4.軟件產(chǎn)品的質(zhì)量不容易保證。5.軟件產(chǎn)品常常是不可維護(hù)的。6.軟件產(chǎn)品的重用性差，同樣的軟件多次重復(fù)開 發(fā)。7.軟件通常沒有適當(dāng)?shù)奈臋n資料。產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因可歸結(jié)為兩個

2、重要的方面： 軟件生產(chǎn)本身存在的復(fù)雜性； 軟件開發(fā)所使用的方法和技術(shù)。三.有哪些軟件工程方法學(xué)及其要素？1.使用最廣泛的軟件工程方法學(xué)是結(jié)構(gòu)化方法學(xué)和面向?qū)ο蟮姆椒▽W(xué)。2.要素：方法.工具和過程。四.什么是軟件生存周期？有哪些活動？4.1軟件生存周期 一個軟件從提出開發(fā)要求開始到軟件廢棄不用的整個過程。4.2 開發(fā)活動 可行性分析和項目開發(fā)計劃.需求分析和定義.軟件設(shè)計（先后細(xì)分為：概要設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計）.編碼.測試和運行維護(hù)4.3 各活動階段主要文檔4.3.1可行行分析和項目開發(fā)計劃 可性行研究報告 項目開發(fā)計劃4.3.2需求分析中的文檔 需求規(guī)格說明書 初步用戶使用手冊 確認(rèn)測試計劃 修改完

3、善的軟件開發(fā)計劃4.3.3 概要設(shè)計階段文檔 概要設(shè)計說明書 數(shù)據(jù)庫說明書 用戶手冊 修訂的測試計劃（測試的策略.方法.步驟）4.4.4 詳細(xì)設(shè)計階段 詳細(xì)設(shè)計說明書4.4.5 系統(tǒng)測試階段 系統(tǒng)測試計劃文檔 五.有哪些主要生存期模型？瀑布模型.原型開發(fā)模型（快速原型模型.演化模型.增量模型）.螺旋模型.噴泉模型.5.1 瀑布模型 瀑布模型(傳統(tǒng)的軟件周期模型)嚴(yán)格遵循軟件生命周期各階段的固定順序：計劃.分析.設(shè)計.編程.測試和維護(hù)，上一階段完成后才能進(jìn)入到下一階段，整個模型就像一個飛流直下的瀑布。優(yōu)點：可強(qiáng)迫開發(fā)人員采用規(guī)范的方法，嚴(yán)格規(guī)定了各階段必須提交的文檔；要求每一階段結(jié)束后，都要進(jìn)行

4、嚴(yán)格的評審。與它最相適應(yīng)的開發(fā)方法是結(jié)構(gòu)化方法。缺點：不適應(yīng)用戶需求的改動。5.2 原型模型5.2.1 快速原型模型 快速原型的用途是獲知用戶的真正需求，一旦需求確定了，原型即被拋棄。主要用于需求分析階段。不追求也不可能要求對需求的嚴(yán)格定義，而是采用了動態(tài)定義需求的方法，所以不能定義完善的文檔。特征：簡化項目管理.盡快建立初步需求.加強(qiáng)用戶參與和決策。具有廣泛技能水平的原型化人員是原型實施的重要保證。原型化人員應(yīng)該是具有經(jīng)驗與才干.訓(xùn)練有素的專業(yè)人員。衡量原型化人員能力的重要標(biāo)準(zhǔn)是他是否能夠從用戶的模糊描述中快速獲取需求。5.2.2 演化模型 在快速原型模型中，原型的用途是獲知用戶的真正需求，

5、一旦需求確定了，原型即被拋棄。而演化模型應(yīng)用于整個軟件開發(fā)過程，是從初始模型逐步演化為最終軟件產(chǎn)品的漸進(jìn)過程。也就是說，快速原型模型是一種“拋棄式”的原型化方法，而演化模型則是一種“漸進(jìn)式”的原型化方法。5.2.3增量模型 增量模型主要用于設(shè)計階段，把軟件產(chǎn)品劃分為一系列的增量構(gòu)件，分別進(jìn)行設(shè)計.編程.集成和測試。新的增量構(gòu)件不得破壞已經(jīng)開發(fā)出來的產(chǎn)品。5.2.4 原型模型小結(jié) 從下面的有關(guān)原型化方法的敘述中，選擇出正確的敘述： (1)快速原型方法是一種企圖克服傳統(tǒng)軟件周期模型缺點的開發(fā)方法。（2）在用戶的數(shù)據(jù)資源沒有得到很好地組織和管理的時候，應(yīng)該使用原型化方法。(3)在用戶沒有明確地肯定其

6、需求的時候，應(yīng)該使用原型化方法。(4)在用戶不希望把自己的時間花在軟件開發(fā)過程中的時候，應(yīng)該使用原型化方法。(5)使用原型化方法時應(yīng)該使用第三代編程語言。(6)原型化加強(qiáng)了開發(fā)過程中用戶的參與和決策。(7)原型化方法大致可分為三類：拋棄式.演化式和遞增式。(8)原型化方法大致可分為演化式和遞增式。(9)采用原型化方法時，軟件的開發(fā)成本較高。(10)采用原型化方法時，關(guān)鍵的因素是建立原形的速度，而不是原形運行的效率。5.3 螺旋模型 螺旋模型綜合了瀑布模型和原型模型中的演化模型的優(yōu)點，還增加了風(fēng)險分析。螺旋線第一圈的開始點可能是一個概念項目。從第二圈開始，一個新產(chǎn)品開發(fā)項目開始了，新產(chǎn)品的演化沿

7、著螺旋線進(jìn)行若干次迭代，一直轉(zhuǎn)到軟件生命期結(jié)束。5.4 噴泉模型 噴泉模型主要用于描述面向?qū)ο蟮拈_發(fā)過程。噴泉一詞體現(xiàn)了面向?qū)ο箝_發(fā)過程的迭代和無間隙特征。六.軟件過程基礎(chǔ)知識6.1 軟件過程 軟件過程是指人們用于開發(fā)和維護(hù)軟件及相關(guān)產(chǎn)品的一系列活動，包括軟件工程過程和軟件管理過程。6.2 評估工具 軟件過程的評估，通常采用軟件能力成熟度 模型（Capability Maturity Model，CMM）。C MM1.1的5個等級（由低級到高級）： 初始級 軟件過程是無序的，有時甚至是混亂的，對過程幾乎沒有定義，成功取決于個人努力，管理是反應(yīng)式（消防式）的。可重復(fù)級 建立了基本的項目管理過程來

8、跟蹤費用.進(jìn)度和功能特性。制定了必要的過程紀(jì)律，能重復(fù)早先類似應(yīng)用項目取得的成功。已定義級 已將軟件管理和工程兩方面的過程文檔化.標(biāo)準(zhǔn)化，并綜合成該組織的標(biāo)準(zhǔn)化軟件過程。所有項目均使用經(jīng)標(biāo)準(zhǔn).裁減的標(biāo)準(zhǔn)軟件過程來開發(fā)和維護(hù)軟件。已管理級 收集對軟件過程和產(chǎn)品質(zhì)量的詳細(xì)度量，對軟件過程和產(chǎn)品都有定量的理解與控制。優(yōu)化級 加強(qiáng)了定量分析，通過來自過程質(zhì)量反饋和來自新觀念.新技術(shù)的反饋使過程能持續(xù)不斷地改進(jìn)。七.軟件工程項目管理基本知識 軟件項目管理開始于任何技術(shù)活動之前，并且貫穿于整個的軟件生命周期。軟件工程項目管理一般分為時間管理.成本管理.人力資源管理.風(fēng)險管理。7.1時間管理7.1.1 Ga

9、ntt圖 是一種簡單的水平條形圖，它以水平線段表示子任務(wù)的工作階段，線段的起點和終點分別對應(yīng)著子任務(wù)的起始時間，線段長度指示完成該任務(wù)所需要的時間。甘特圖的優(yōu)點：直觀簡明.易學(xué)易繪.可從圖上清楚地標(biāo)出子任務(wù)間的時間對比，但它也有 缺點： （a）不能顯示地描繪各項彼此間的依賴關(guān)系； （b）進(jìn)度計劃的關(guān)鍵部分不明顯，難以判斷哪些部分應(yīng)當(dāng)是主攻和主控的對象； （c）計劃中有潛力的部分以及潛力的大小不明確，往往造成潛力的浪費。7.1.2 PERT網(wǎng)圖與關(guān)鍵路徑 PERT網(wǎng)圖是一個由箭頭（標(biāo)識任務(wù)）和結(jié)點（標(biāo)識事件）組成的有向圖。將網(wǎng)絡(luò)方法用于工作計劃安排的評審和檢查。P ERT圖不僅給出了每個任務(wù)的開

10、始時間.結(jié)束時間和完成該任務(wù)所需的時間，還給出了任務(wù)之間的依賴關(guān)系，即哪些任務(wù)完成后才能開始另一些任務(wù)，以及如期完成整個工程的“關(guān)鍵路徑”。關(guān)鍵路徑（Critical Path）是由一連串的任務(wù)所組成的鏈，距離最大的一條路徑。軟件項目的管理人員應(yīng)該密切注視關(guān)鍵任務(wù)的進(jìn)展情況。如果希望縮短工期，只有往關(guān)鍵任務(wù)中增加資源才會有效果。八.模塊化基本知識 模塊是指執(zhí)行某一特定任務(wù)的數(shù)據(jù)和可執(zhí)行語句程序元素的集合，通常是指可通過名字來訪問的過程.函數(shù).子程序或宏調(diào)用等。模塊化就是將一個待開發(fā)的軟件劃分成若干個可完成某一子功能的模塊，每個模塊可獨立地開發(fā).測試，最后組裝成完整的程序。8.1模塊特性8.1.

11、1 可分解性 如果一種設(shè)計方法提供了將問題分解成子問題的系統(tǒng)化機(jī)制，它就能降低整個系統(tǒng)的復(fù)雜性，從而實現(xiàn)一種有效的模塊化解決方案。8.1.2 可組裝性 如果一種設(shè)計方法使現(xiàn)存的（可復(fù)用的）設(shè)計構(gòu)件能被組裝成新系統(tǒng)，它就能提供一種不需要一切從頭開始的模塊化解決方案。8.1.3 可理解性 如果一個模塊可以作為一個獨立的單位（不用參考其他模塊）被理解，那么它就易于構(gòu)造和修改。8.1.4 連續(xù)性 如果對系統(tǒng)需求的微小修改只導(dǎo)致對單個模塊，而不是整個系統(tǒng)的修改，則修改引起副作用就會被最小化。8.1.5 保護(hù)性 如果模塊內(nèi)部出現(xiàn)異常情況，并且它的影響限制在模塊內(nèi)部，不會影響其他模塊，則錯誤引起的副作用就會

12、被最小化。8.2 模塊與模塊的耦合性 耦合是對一個軟件結(jié)構(gòu)內(nèi)不同模塊之間互連程序的度量。耦合可以分成下列幾種，它們之間的耦合度由高到低排列。8.2.1 內(nèi)容耦合 直接操作或修改另一模塊的數(shù)據(jù)，或不通過正常入口轉(zhuǎn)入另一個模塊。軟件設(shè)計時應(yīng)堅決禁止內(nèi)容耦合，應(yīng)設(shè)計成單入口.單出口的模塊，避免病態(tài)連接。8.2.2 公共耦合 多個模塊引用同一全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。8.2.3 外部耦合 模塊與軟件以外的環(huán)境有關(guān)聯(lián)。例如，輸入輸出把一個模塊與特定的設(shè)備.格式.通信協(xié)議耦合在一起。8.2.4 控制耦合 一模塊明顯把開關(guān)量.名字等信息送入另一模塊，控制另一模塊的功能。8.2.5 標(biāo)記耦合 兩個模塊之間通過傳遞公共指針或

13、地址相互作用的耦合。8.2.6 數(shù)據(jù)耦合 模塊間通過傳遞數(shù)據(jù)交換信息。8.2.7 非直接耦合（無耦合） 模塊間無任何關(guān)系，獨立工作 原則上講，模塊化設(shè)計總是希望模塊之間的耦合表現(xiàn)為非直接耦合方式。在以上耦合中，耦合度從高到低，內(nèi)容耦合度最高，非直接耦合度最低。8.3 模塊的內(nèi)聚性 內(nèi)聚是指一個模塊內(nèi)各個元素彼此結(jié)合的緊密程序，它是信息隱蔽和局部的概念的自然擴(kuò)展。設(shè)計時應(yīng)該力求高內(nèi)聚，理想內(nèi)聚的模塊應(yīng)當(dāng)恰好做一件事情。1）.偶然內(nèi)聚：一個模塊的各成分之間毫無關(guān)系。比如：一組語句在程序的多處出現(xiàn)，為了節(jié)省內(nèi)存空間，這些語句放在一個模塊中，該模塊的內(nèi)聚是偶然內(nèi)聚的。2）邏輯內(nèi)聚：把幾種邏輯上相關(guān)的功

14、能組放在同一模塊中。3）瞬時內(nèi)聚（時間內(nèi)聚）：一個模塊所包含的任務(wù)必須在同一時間間隔內(nèi)執(zhí)行，例如初始化模塊。4）過程內(nèi)聚：一個模塊的處理元素是相關(guān)的，而且必須按特定的次序執(zhí)行。5）通信內(nèi)聚：一個模塊的所有成分都結(jié)合再同一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上。6）順序內(nèi)聚：模塊的成分同一個功能密切相關(guān)，且輸出，作為另外一個成分的輸入。7）功能內(nèi)聚：模塊內(nèi)的所有成分屬于一個整體，完成單一的功能。在以上的內(nèi)聚中，內(nèi)聚度從低到高，偶然內(nèi)聚度最低，功能內(nèi)聚度最高。模塊的高內(nèi)聚.低耦合的原則稱為模塊獨立原則，也稱為模塊設(shè)計的原則。8.4 模塊的深度.寬度.扇出與扇入 深度：表示軟件結(jié)構(gòu)中控制的層數(shù)。寬度是軟件結(jié)構(gòu)中同一個層次上的

15、模塊總數(shù)的最大值 一個模塊的扇入是指直接調(diào)用該模塊的上級模塊的個數(shù)。一個模塊的扇出是指該模塊直接調(diào)用的下級模塊的個數(shù)。設(shè)計原則：低扇出.高扇入。8.5 模塊作用域和控制域 軟件設(shè)計時，模塊的作用域應(yīng)在控制域之內(nèi)。8.6 模塊化基礎(chǔ)知識小結(jié) 通過模塊的合并和分解，降低模塊的耦合度。模塊的扇入應(yīng)盡量大，扇出應(yīng)盡量小。一個模塊的扇入是指直接調(diào)用該模塊的上級模塊的個數(shù)。一個模塊的扇出是指該模塊直接調(diào)用的下級模塊的個數(shù)。扇入大表示模塊的重用性高，利用率高。扇出大表示模塊的復(fù)雜度高。所以要高扇入，低扇出。要將模塊的作用范圍限制在模塊的控制范圍之內(nèi)。降低模塊之間的復(fù)雜性，避免“病態(tài)連接”。九.什么是軟件開發(fā)

16、方法？有哪些主要方法？軟件開發(fā)方法：使用已定義好的技術(shù)集及符號表示習(xí)慣組織軟件生產(chǎn)的過程。結(jié)構(gòu)化方法.面向?qū)ο蠓椒?JACKSON方法。9.1 結(jié)構(gòu)化方法學(xué) 結(jié)構(gòu)化方法學(xué)也稱為生命周期方法學(xué)（瀑布模型方法），是一種面向數(shù)據(jù)流的需求分析方法。它的基本思想是自頂向下逐層分解。為了在需求改變時對軟件的影響較小，結(jié)構(gòu)化分析時應(yīng)該使程序結(jié)構(gòu)與問題結(jié)構(gòu)相對應(yīng)。常用工具： 數(shù)據(jù)流圖（DFD）.數(shù)據(jù)字典（DD）.實例R圖）及描述加工處理的結(jié)構(gòu)化語言.判定表.判定樹。9.1.1數(shù)據(jù)流圖(DFD圖)DFD的基本成分 數(shù)據(jù)流圖主要由4種成分組成： 數(shù)據(jù)流（data flow）：由一組固定成分的數(shù)據(jù)組成，表示數(shù)據(jù)的流

17、向。它可以從源.文件流向加工，也可以從加工流向文件和宿，還可以從一個加工流向另一個加工。通常每個數(shù)據(jù)流必須有一個合適的名字，一方面是為了區(qū)別，另一方面也給人一個直觀的印象，使人容易理解這個數(shù)據(jù)流的含義。但流向文件或從文件流出的數(shù)據(jù)流不必命名，因為這種數(shù)據(jù)流的組成部分就是相應(yīng)文件的組成部分。加工（process）：描述了輸入數(shù)據(jù)流到輸出數(shù)據(jù)流之間的變換，也就是輸入數(shù)據(jù)流做了什么處理后變成了輸出數(shù)據(jù)流。每個加工有一個名字和一個編號。編號反映了該加工位于分層DFD的哪個層次和哪張圖中以及它是哪個加工分解出來的子加工。文件（file）：可以表示數(shù)據(jù)文件，也可以表示一個數(shù)據(jù)記錄。流向文件的數(shù)據(jù)流表示寫文

18、件，流出文件的數(shù)據(jù)流表示讀文件，雙向箭頭表示對文件既讀又寫。每個文件都有一個文件名。源/宿（source/sink）：源是指系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)的發(fā)源地，宿（也稱數(shù)據(jù)池）是指系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的歸宿地。無論源或宿，均對應(yīng)于外部實體，在框內(nèi)應(yīng)加注實體的名字，在一個軟件各級軟件系統(tǒng)中，有些源和宿可以是一個外部實體，外部實體是指存在于軟件系統(tǒng)之外的人員或組織，它指出系統(tǒng)所需數(shù)據(jù)的發(fā)源地和系統(tǒng)所產(chǎn)生數(shù)據(jù)的歸宿地。分層數(shù)據(jù)流圖 一套分層的的數(shù)據(jù)流圖由頂層.底層.和中間層組成。畫分層數(shù)據(jù)流圖基本原則與注意事項 a.自外向內(nèi)，自頂向下，逐層細(xì)化，完善求精。b .保持父圖與子圖的平衡。也就是說，父圖中某加工的輸入數(shù)據(jù)流

19、中的數(shù)據(jù)必須與它的子圖的輸入數(shù)據(jù)流在數(shù)量和名字上相同。c .保持?jǐn)?shù)據(jù)守恒。也就是說，一個加工所有輸出數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)必須能從該加工的輸入數(shù)據(jù)流中直接獲得，或者是通過該加工能產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。d .加工細(xì)節(jié)隱藏。根據(jù)抽象原則，在畫父圖時，只需畫出加工和加工之間的關(guān)系，而不必畫出各個加工內(nèi)部的細(xì)節(jié)。e .簡化加工間關(guān)系。在數(shù)據(jù)流圖中，加工 間的數(shù)據(jù)流越少，各加工就越相對獨立，所以應(yīng)盡量減少加工間輸入輸出數(shù)據(jù)流的數(shù)目。f .均勻分解。應(yīng)該使一個數(shù)據(jù)流中的各個加工分解層次大致相同。g .適當(dāng)?shù)貫閿?shù)據(jù)流.加工.文件.源/宿命名，名字應(yīng)反映該成分的實際意義，避免空洞的名字。h .忽略枝節(jié)。應(yīng)集中精力于主要的數(shù)據(jù)流

20、， 而暫不考慮一些例外情況.出錯處理等枝節(jié)性問題。i .表現(xiàn)的是數(shù)據(jù)流而不是控制流。j .每個加工必須既有輸入數(shù)據(jù)流，又有輸 出數(shù)據(jù)流.在整套數(shù)據(jù)流圖中，每個文件必須既有讀文件的數(shù)據(jù)流又有寫文件的數(shù)據(jù)流，但在某一張子圖中可能只有讀沒有寫或者只有寫沒有讀。小結(jié)：一個軟件系統(tǒng)，其數(shù)據(jù)流圖往往有多層。如果父圖有N個加工(Process)，則父圖允許有0N張子圖，但是每張子圖只能對應(yīng)一張父圖。在一張DFD圖中，任意兩個加工之間可以有0條或多條名字互不相同的數(shù)據(jù)流；在畫數(shù)據(jù)流圖時，應(yīng)該注意父圖和子圖的平衡，即父圖中某加工的輸入輸出數(shù)據(jù)流必須與其輸入輸出流在數(shù)量和名字上相同。DFD信息流大致可分為兩類：交

21、換流和事務(wù)流。9.1.2 數(shù)據(jù)字典 數(shù)據(jù)字典是關(guān)于數(shù)據(jù)的信息的集合也就是對 數(shù)據(jù)流圖中包含的所有元素的定義的集合。組成部分： a.數(shù)據(jù)項條目 b.數(shù)據(jù)流條目 c.文件條目 d.加工條目 加工條目是對數(shù)據(jù)流圖中每一個不能再分 解的基本加工的精確說明。對于加工的描述是數(shù)據(jù)字典的組成內(nèi)容之一，常用的加工描述方法有結(jié)構(gòu)化語言.判定樹和判定表。9.1.3 結(jié)構(gòu)化語言 結(jié)構(gòu)化語言實際上是一種半形式化語言， 它的結(jié)構(gòu)通?？煞譃閮?nèi)外兩層。外層接近于形式化語言，而內(nèi)層近似于自然語言的描述。9.1.4 實體關(guān)系圖（E數(shù)據(jù)流程圖.程序流程圖.程序網(wǎng)絡(luò)圖和系統(tǒng)資源圖的文件編制符號及約定。6.采用黑盒技術(shù)設(shè)計測試用例有

22、哪幾種方法？這些方法各有什么特點？等價類劃分。等價類劃分是將輸入數(shù)據(jù)域按有效的或無效的（也稱合理的或不合理的）劃分成若干個等價類，測試每個等價類的代表值就等于對該類其它值的測試。邊界值分析。該方法是將測試邊界情況作為重點目標(biāo)，選取正好等于，剛剛大于或剛剛小于邊界值的情況，根據(jù)這些情況選擇測試用例。錯誤推測。錯誤推測法沒有確定的步驟，憑檢驗進(jìn)行。它的基本思想是列出程序中可能發(fā)生錯誤的情況，根據(jù)這些情況選擇測試用例。因果圖。因果圖能有效的檢測輸入條件的各種組合可能會引起的錯誤。因果圖的基本原理是通過畫因果圖，把用自然語言描述的功能說明轉(zhuǎn)換為判定表，最后為判定表的每一列設(shè)計一個測試用例。7.軟件生產(chǎn)經(jīng)歷了幾個階段？各有何特征？軟件生產(chǎn)至今已經(jīng)歷了三個階段：程序設(shè)計時代（1946-1956）：這個階段的生產(chǎn)方式是個體手工勞動，使用的工具實際其語言.匯編語言。開發(fā)方法是追求編程技巧，追求程序運行效率。硬件特征是價格貴.存儲容量小，運行可靠性差。軟件特征是只有程序.程序設(shè)計概念，不重視程序設(shè)計方法。程序系統(tǒng)時代