《軟件工程》教案(本科)

1、?軟件工程軟件工程?教案教案本本 科科主講：穆海倫主講：穆海倫杭州電子科技大學(xué)杭州電子科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)軟件教研室計(jì)算機(jī)軟件教研室E-mail：hieehelentom 課件資料下載：課件資料下載：20222022 年年 2 2 月月目錄目錄第一章第一章軟件工程概述軟件工程概述.41.1軟件的概念、特點(diǎn)及分類.41.2軟件危機(jī).51.3軟件工程.71.4小結(jié).12第二章第二章系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析.132.1系統(tǒng)分析工程方案.132.2問題定義.132.3可行性研究.142.4小結(jié).192.5補(bǔ)充實(shí)例.19第三章第三章需求分析需求分析.223.1需求分析概述.223.

2、2結(jié)構(gòu)化分析方法.243.3驗(yàn)證軟件需求.283.4小結(jié).283.5補(bǔ)充知識(shí).283.6補(bǔ)充實(shí)例.31第四章第四章軟件設(shè)計(jì)概述軟件設(shè)計(jì)概述.354.1軟件設(shè)計(jì)概述.354.2軟件設(shè)計(jì)的策略.354.3概要設(shè)計(jì).404.4結(jié)構(gòu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì).424.5小結(jié).524.6補(bǔ)充實(shí)例.52第五章第五章詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì).535.1詳細(xì)設(shè)計(jì)概述.535.2結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì).545.3詳細(xì)設(shè)計(jì)的描述工具.555.4其它的軟件設(shè)計(jì)方法面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法.605.5程序復(fù)雜度的定量度量.615.6小結(jié).635.7補(bǔ)充實(shí)例.63第六章第六章編碼編碼.676.1編碼的目的.676.2編碼的風(fēng)格.676.3程序設(shè)計(jì)語言.

3、696.4小結(jié).706.5補(bǔ)充實(shí)例.70第七章第七章測(cè)試測(cè)試.71第八章第八章維護(hù)維護(hù).75第九章第九章面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì).76第十章第十章軟件質(zhì)量保證軟件質(zhì)量保證.77第十一章第十一章軟件工程方案與管理軟件工程方案與管理.78第十二章第十二章.79第十三章第十三章.80第十四章第十四章.81軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 4 頁(共 118 頁)第一章第一章軟件工程概述軟件工程概述引論：隨著計(jì)算機(jī)的普及與深化，軟件數(shù)量急劇膨脹，同時(shí)軟件本錢也在逐年上升，質(zhì)量得不到可靠的保證。軟件開發(fā)的生產(chǎn)率也遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上普及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的要求。由

4、此產(chǎn)生了“軟件危機(jī)。軟件工程正是在此情況下產(chǎn)生的一門新興學(xué)科。學(xué)習(xí)軟件工程，鍛煉思維能力及解決問題的能力。學(xué)習(xí)軟件工程，努力成為軟件界的“白領(lǐng)。1.1軟件的概念、特點(diǎn)及分類一 軟件的定義：軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中與硬件相互依存的另一局部，它包括程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔的完整集合。其中，程序是按事先設(shè)計(jì)的功能和性能要求執(zhí)行的指令序列；數(shù)據(jù)是使程序能正常操縱信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；文檔是與程序開發(fā)、維護(hù)和使用有關(guān)的圖文材料。二 軟件的特點(diǎn)：1. 軟件是一種邏輯實(shí)體，而不是具體的物理實(shí)體。2. 軟件的生產(chǎn)與硬件不同。 無明顯的制造過，存在軟件產(chǎn)品的保護(hù)問題。 3. 在軟件的運(yùn)行和使用期間，沒有硬件那樣的機(jī)械磨損、老化

5、等問題。4. 軟件的開發(fā)和運(yùn)行常常受到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的限制，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有著不同程度的依賴性。5. 軟件的開發(fā)至今尚未完全擺脫手工藝的開發(fā)方式。6. 軟件是復(fù)雜的。 軟件復(fù)雜性來源于它所反映的實(shí)際問題的復(fù)雜性。7. 軟件本錢相當(dāng)昂貴。 定制產(chǎn)品、手工開發(fā).本錢高8. 相當(dāng)多的軟件工作涉及到社會(huì)問題。軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 5 頁(共 118 頁)三 軟件的分類：1. 按軟件功能劃分：1) 系統(tǒng)軟件：使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)部件、相關(guān)軟件和數(shù)據(jù)協(xié)調(diào)、高效的工作的軟件。 如：操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序等2) 支撐軟件：協(xié)助用戶開發(fā)軟件的工具性

6、軟件。 如：文本編輯程序，集成開發(fā)工具，圖形軟件包等3) 應(yīng)用軟件：在特定領(lǐng)域內(nèi)開發(fā)為特定目的效勞的一類軟件。2. 按軟件規(guī)模劃分：微型1 人14 周0.5K小型1 人16 月12K中型25 人12 年550K大型520 人23 年50100K甚大型1001000 人45 年1M極大型20005000 人510 年1M10M微型1 人14 周0.5K3. 按軟件的工作方式劃分：1) 實(shí)時(shí)處理軟件：在事件或數(shù)據(jù)產(chǎn)生時(shí)，立即予以處理，并及時(shí)反響信號(hào)。2) 分時(shí)軟件：允許每個(gè)聯(lián)機(jī)用戶同時(shí)使用計(jì)算機(jī)。3) 交互時(shí)軟件：能實(shí)現(xiàn)人通信的軟件。4) 批處理軟件：把一組輸入作業(yè)或一批數(shù)據(jù)以成批處理的方式一次運(yùn)

7、行，按順序逐個(gè)處理完的軟件。4. 按軟件效勞對(duì)象的范圍劃分：1) 工程軟件2) 產(chǎn)品軟件1.2軟件危機(jī)一 軟件危機(jī)：軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 6 頁(共 118 頁)指在計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)和維護(hù)過程中所遇到的一系列嚴(yán)重問題。1. 軟件危機(jī)包含的問題：1) 如何開發(fā)軟件，以滿足對(duì)軟件日益增長(zhǎng)的需求。 提高生產(chǎn)率2) 如何維護(hù)數(shù)量不斷膨脹的已有軟件2. 軟件危機(jī)的表現(xiàn)形式：1) 對(duì)軟件開發(fā)的本錢和進(jìn)度的估計(jì)常常不準(zhǔn)確。導(dǎo)致：本錢提高，工程延期，影響信譽(yù)。權(quán)益之計(jì)：損害軟件質(zhì)量，又會(huì)引起用戶不滿。2) 用戶對(duì)“以完成的軟件系統(tǒng)不滿意的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。

8、原因：對(duì)用戶需求不確切，缺少溝通，倉(cāng)促上陣，閉門造車。導(dǎo)致：不符合用戶要求。3) 軟件產(chǎn)品質(zhì)量往往靠不住。原因：軟件可靠性和質(zhì)量保證未認(rèn)真執(zhí)行。導(dǎo)致：軟件質(zhì)量問題。4) 軟件常常是不可維護(hù)的。原因：程序結(jié)構(gòu)固定、死板、變更困難、錯(cuò)誤、難以改正，無法增加新的功能和適應(yīng)新的環(huán)境。5) 軟件通常沒有適當(dāng)?shù)奈臋n資料。工程負(fù)責(zé)人：用以控制整體狀態(tài)，把握工程進(jìn)度；開發(fā)者：用以相互交流；維護(hù)人員：維護(hù)的依據(jù)。6) 軟件本錢在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中本錢所占比例率上升。 微電子技術(shù)的進(jìn)步和自動(dòng)化程度的不斷提高，導(dǎo)致硬件本錢下降； 軟件需要手工勞動(dòng)，且大規(guī)模和數(shù)量不斷的擴(kuò)大，導(dǎo)致軟件本錢上升。7) 軟件開發(fā)生產(chǎn)率提高的速度

9、，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上計(jì)算機(jī)普及、深入的趁勢(shì)。“供不應(yīng)求，無法充分利用硬件。軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 7 頁(共 118 頁)二 軟件危機(jī)產(chǎn)生的原因：1. 與軟件自身的特點(diǎn)有關(guān)：邏輯實(shí)體、手工開發(fā)、復(fù)雜度高、本錢昂貴。2. 與開發(fā)、維護(hù)方法不正確有關(guān)：無視用戶需求，輕視軟件維護(hù)。三 解決軟件危機(jī)的途徑：1. 技術(shù)措施：方法和工具2. 組織管理措施：從管理角度進(jìn)行審查、控制。軟件工程正是從技術(shù)和管理兩方面研究如何更好地開發(fā)和維護(hù)計(jì)算機(jī)軟件的一門新興學(xué)科。1.3軟件工程一 軟件工程：是采用工程的概念、原理、技術(shù)和方法來指導(dǎo)軟件開發(fā)和維護(hù)的工程學(xué)科。1.

10、軟件工程的根本原理：七條是確保軟件產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)效率的原理的最小的完備的集合。1) 用分階段的生命周期方案嚴(yán)格管理。2) 堅(jiān)持進(jìn)行階段評(píng)審。進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)量保證、盡早發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。3) 實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制。實(shí)行基準(zhǔn)配置給過階段評(píng)審后的軟件配置成分，包括文檔、程序等管理，涉及對(duì)基準(zhǔn)配置的參數(shù)，必須按嚴(yán)格規(guī)程審批。4) 采用現(xiàn)代的程序設(shè)計(jì)技術(shù)。如：結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計(jì)。5) 結(jié)果應(yīng)能清楚地審查。規(guī)定開發(fā)組織的責(zé)任和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，提高軟件開發(fā)過程的可見性。軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 8 頁(共 118 頁)6) 開發(fā)小組的人員應(yīng)該少而精。開

11、發(fā)小組人員的素質(zhì)和數(shù)量是影響產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)效率的重要因素。7) 成認(rèn)不斷改良軟件工程實(shí)踐的必要性。積極采納新技術(shù)，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。2. 軟件工程的三要素：方法、工具和過程。1) 方法：“如何做，常采用某種特殊的語言或圖形的表達(dá)方法及一套質(zhì)量保證標(biāo)準(zhǔn)。2) 工具：為方法提供的軟件支撐環(huán)境。 計(jì)算機(jī)輔助軟件工程CASE3) 過程：將方法和工具綜合起來以到達(dá)合理、及時(shí)地進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的目的。3. 軟件工程工程的根本目標(biāo)：1) 付出較低的開發(fā)本錢。2) 到達(dá)要求的軟件功能。3) 取得較好的軟件性能。4) 開發(fā)的軟件易于移植。5) 需要較低的維護(hù)費(fèi)用。6) 能按時(shí)完成開發(fā)工作，及時(shí)交付使用。4. 軟件

12、工程的原那么：1) 抽象2) 信息隱藏3) 模塊化4) 局部化5) 一致性6) 完全性7) 可驗(yàn)證性二 軟件工程的傳統(tǒng)途徑：軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 9 頁(共 118 頁)1. 軟件工程的傳統(tǒng)途徑：生命周期方法學(xué)從時(shí)間角度對(duì)軟件開發(fā)和維護(hù)的復(fù)雜問題進(jìn)行分解，劃分為假設(shè)干個(gè)階段，每個(gè)階段有相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)，是在階段結(jié)束時(shí)進(jìn)行技術(shù)審查和管理復(fù)審，最后產(chǎn)生相應(yīng)的文檔資料。2. 軟件生命周期的劃分：1) 三個(gè)時(shí)期： 軟件定義：確定工程總目標(biāo)：可行性、采用的策略，需求完成的功能，需要的資源和本錢，工程進(jìn)度表。包括：?jiǎn)栴}定義，可行性研究，需求分析。 軟

13、件開發(fā)：具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。包括：概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ，編碼和單元測(cè)試、綜合測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 軟件維護(hù)：使軟件持久地滿足用戶需要。改正錯(cuò)誤，適應(yīng)新環(huán)境，滿足新需求。2) 八個(gè)階段： 問題定義：“要解決的問題是什么？提出關(guān)于問題性質(zhì)、工程目標(biāo)和規(guī)模的全面報(bào)告。 可行性研究：“對(duì)上一個(gè)階段所確定的問題有行的通解決方法嗎？研究問題的范圍，進(jìn)行本錢/效率分析，探索問題是否值得解和如何解。 需求分析：“為了解決問題，目標(biāo)系統(tǒng)必須做到什么？確定目標(biāo)系統(tǒng)所應(yīng)具備的功能，建立系統(tǒng)邏輯模型數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典、簡(jiǎn)要算法 概要設(shè)計(jì)：概括地談，應(yīng)該如何解決問題提出幾種設(shè)計(jì)方案：低本錢，中等本錢，高本錢“十全十美 ，確

14、定解決系統(tǒng)的方案和目標(biāo)系統(tǒng)需要那些程序，設(shè)計(jì)軟件的結(jié)構(gòu)，確定程序模軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 10 頁(共 118 頁)塊及模塊間關(guān)系層次圖或結(jié)構(gòu)圖 。 詳細(xì)設(shè)計(jì)：應(yīng)該怎樣具體地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)把解決具體化，設(shè)計(jì)出程序的詳細(xì)規(guī)格說明HIPO 圖或 PDL 語言 編碼和單元測(cè)試：編寫程序模塊的實(shí)現(xiàn)代碼，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。 綜合測(cè)試：通過各種類型的測(cè)試使軟件到達(dá)預(yù)定要求。 集成測(cè)試：根據(jù)設(shè)計(jì)的軟件結(jié)構(gòu)，將單元模塊按某種策略裝配起來進(jìn)行聯(lián)合測(cè)試。 驗(yàn)收測(cè)試：由用戶根據(jù)需求規(guī)格說明書對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行整體驗(yàn)收。 軟件維護(hù)：通過各種必要的維護(hù)活動(dòng)使系統(tǒng)持久滿足用戶需

15、要。 改正性維護(hù)21% 適應(yīng)性維護(hù)25% 完善性維護(hù)50% 預(yù)防性維護(hù)4%3) 目的和實(shí)質(zhì)：控制開發(fā)工作的復(fù)雜性，通過有限確實(shí)定步驟，把用戶需求從抽象的邏輯概念轉(zhuǎn)化為具體的物理實(shí)現(xiàn)。3. 軟件生存期模型：瀑布模型，演化模型，螺旋模型，噴泉模型，智能模型。1) 瀑布模型：系統(tǒng)的生命周期方法學(xué)用瀑布模型來進(jìn)行模擬。 各階段間具有順序性和依賴性 前階段結(jié)束后階段開始。 前階段輸出文檔后階段輸入文檔。 推遲實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn)：設(shè)置系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)、推遲物理實(shí)現(xiàn)。 質(zhì)量保證的觀點(diǎn)： 每個(gè)階段必須完成規(guī)定的文檔軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 11 頁(共 118 頁)

16、 每個(gè)階段結(jié)束前要對(duì)文檔評(píng)審，以便盡早發(fā)現(xiàn)問題，改正錯(cuò)誤。2) 演化模型：原型模型能夠克服瀑布模型的缺點(diǎn)、適當(dāng)?shù)臏p少由于軟件需求不明確而給開發(fā)工作帶來的風(fēng)險(xiǎn)。3) 螺旋模型：將瀑布模型與演化模型結(jié)合起來，并且參加兩種模型都忽略了的風(fēng)險(xiǎn)分析，以彌補(bǔ)兩者的缺乏。螺旋模型沿著螺旋線旋轉(zhuǎn)，在笛卡兒坐標(biāo)的四個(gè)象限上分別表達(dá)四個(gè)方面的活動(dòng)： 制定方案：確定軟件目標(biāo)，選定實(shí)施方案，弄清工程開發(fā)的限制條件。 風(fēng)險(xiǎn)分析：分析所選方案，考慮如何識(shí)別和取消風(fēng)險(xiǎn)。 實(shí)施工程：實(shí)施軟件開發(fā)。 客戶評(píng)估：評(píng)價(jià)開發(fā)工作，提出修正意見。4) 噴泉模型： “噴泉一詞表達(dá)了迭代和無間隙特性。系統(tǒng)某個(gè)局部常常重復(fù)工作屢次，相關(guān)功能

17、在每次迭代中隨之參加演進(jìn)的系統(tǒng)，無間隙是指在開發(fā)活動(dòng)，即分析、設(shè)計(jì)和編碼之間不存在明顯的邊界。 支持軟件復(fù)用，支持面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法。5) 智能模型：基于知識(shí)的軟件開發(fā)模型智能模型綜合了其他模型，并把專家系統(tǒng)結(jié)合在一起。該模型應(yīng)用于基于規(guī)那么的系統(tǒng)，采用規(guī)約和推理機(jī)制，幫助軟件人員完成開發(fā)工作，并使維護(hù)在系統(tǒng)規(guī)格說明一級(jí)完成。三 技術(shù)審查和管理復(fù)審：1. 技術(shù)審查：保證軟件質(zhì)量，控制錯(cuò)誤的積累和放大，以降低軟件本錢。 技術(shù)審查的標(biāo)準(zhǔn)和方法：從前導(dǎo)和后續(xù)，兩個(gè)階段進(jìn)行考慮。軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 12 頁(共 118 頁) 前導(dǎo)：提出解法。

18、 后續(xù)：實(shí)現(xiàn)解法。 步驟： 準(zhǔn)備 簡(jiǎn)要介紹情況 閱讀被審查文檔 開審查會(huì) 返工 復(fù)查2. 管理復(fù)審：對(duì)工程工程的本錢、經(jīng)費(fèi)、投資回收前景，工程進(jìn)度等經(jīng)濟(jì)因素，從管理角度進(jìn)行審查。1.4小結(jié)軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 13 頁(共 118 頁)第二章第二章系統(tǒng)分析系統(tǒng)分析2.1系統(tǒng)分析工程方案一 兩個(gè)階段：?jiǎn)栴}定義可行性研究二 目標(biāo)：1. 識(shí)別用戶要求2. 評(píng)價(jià)系統(tǒng)的可行性3. 進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析和技術(shù)分析4. 把功能分配給硬件、軟件、人、數(shù)據(jù)庫和其它系統(tǒng)元素5. 建立本錢和進(jìn)度限制6. 生成系統(tǒng)規(guī)格說明，形成所有后續(xù)工程的根底2.2問題定義一 目的

19、：弄清用戶需要計(jì)算機(jī)解決的問題根本所在，以及工程所需的經(jīng)費(fèi)和資源的文檔。二 主要任務(wù)：是在向用戶調(diào)查的根底上，編寫一個(gè)叫做?系統(tǒng)目標(biāo)與范圍說明書?的文檔。這個(gè)說明經(jīng)用戶同意后，就作為下一步可行性分析的依據(jù)。三 文檔：?系統(tǒng)目標(biāo)與范圍說明書?1. 工程名稱2. 問題說明：當(dāng)前工作中存在的問題3. 工程目標(biāo)：用戶對(duì)新系統(tǒng)的目標(biāo)軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 14 頁(共 118 頁)4. 工程范圍：指出解決這一工程所需的投資范圍5. 初步想法：對(duì)系統(tǒng)功能提出一些初步設(shè)想6. 可行性研究方案：對(duì)可行性研究的時(shí)間、費(fèi)用進(jìn)行估算2.3可行性研究一 可行性研

20、究1. 目的：用最少的代價(jià)，在盡可能短的時(shí)間內(nèi)弄清所定義的工程是不是可能實(shí)現(xiàn)和值得進(jìn)行。 不是解決問題，而是確定問題是否可能解決和值得去解2. 實(shí)質(zhì)：是進(jìn)行一次大大簡(jiǎn)化了的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的過程，即在較高層次上以較抽象的方式進(jìn)行的系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的過程。3. 研究問題解法的可行性： 技術(shù)可行性：使用現(xiàn)有技術(shù)能實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)嗎？ 經(jīng)濟(jì)可行性：這個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益能超過它的開發(fā)本錢嗎？ 操作可行性：系統(tǒng)的操作方式在這個(gè)用戶組織內(nèi)行得通嗎？4. 根本任務(wù)：對(duì)以后的行動(dòng)方針提出建議5. 步驟：1) 復(fù)查系統(tǒng)規(guī)模和目標(biāo)改正模糊或不正確的表達(dá)，清晰的描述目標(biāo)系統(tǒng)的一切限制和約束，確保正在解決的問題，確實(shí)是要求解決

21、的問題。2) 研究目前正在使用的系統(tǒng)了解現(xiàn)有系統(tǒng)的功能，閱讀文檔資料和使用手冊(cè)，確定目標(biāo)系統(tǒng)必須完成的根本功能，并解決現(xiàn)有系統(tǒng)中存在的問題。3) 導(dǎo)出新系統(tǒng)的高層邏輯模型設(shè)計(jì)過程：現(xiàn)有物理系統(tǒng)現(xiàn)有系統(tǒng)邏輯模型目標(biāo)系統(tǒng)邏輯模型新物理系統(tǒng)軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 15 頁(共 118 頁)4) 重新定義問題重新復(fù)查問題定義，工程規(guī)模和目標(biāo)5) 導(dǎo)出和評(píng)價(jià)供選擇的解法技術(shù)可行性，經(jīng)濟(jì)可行性，操作可行性。6) 推薦行動(dòng)方針是否值得開發(fā)，選擇最好的解法，說明理由。7) 草擬開發(fā)方案開發(fā)方案：工程進(jìn)度表，開發(fā)人員，各種資源，使用時(shí)間，系統(tǒng)生命周期各階段

22、本錢。8) 書寫文檔并提交審查二 本錢/效益分析：通過估計(jì)開發(fā)本錢，運(yùn)行費(fèi)用和經(jīng)濟(jì)效益，從而到達(dá)從經(jīng)濟(jì)角度分析開發(fā)一個(gè)特定的新系統(tǒng)是否劃算，幫助使用部門負(fù)責(zé)人正確的做出是否投資這項(xiàng)工程開發(fā)的決定。1. 本錢估計(jì)： 軟件開發(fā)本錢主要表現(xiàn)為人力消耗：人力消耗平均工資開發(fā)費(fèi)用 本錢估計(jì)技術(shù)： 代碼行技術(shù)：源代碼行數(shù)每行代碼平均本錢開發(fā)本錢 任務(wù)分解技術(shù)：按開發(fā)階段劃分任務(wù)每個(gè)相對(duì)獨(dú)立的開發(fā)任務(wù)的本錢累加和=開發(fā)本錢 自動(dòng)估計(jì)本錢技術(shù)：軟件工具。2. 運(yùn)行費(fèi)用： 系統(tǒng)操作費(fèi)用操作員人數(shù)，工作時(shí)間，消耗的物資等 維護(hù)費(fèi)用。3. 經(jīng)濟(jì)效益： 因使用新系統(tǒng)增加的收入 可以節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用4. 度量效益的方法：

23、軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 16 頁(共 118 頁)1) 貨幣的時(shí)間價(jià)值：設(shè)年利率為 i i，現(xiàn)已存入 P P 元，那么 n n 年后所得：F FP*(1P*(1i)ni)n，即為 P P 元錢在 n n 年后的價(jià)值。反之，假設(shè) n n 年后能收入 F F 元，那么其在現(xiàn)在的價(jià)值為：P PF F(1(1i)i)n n。2) 投資回收期：是使累計(jì)的經(jīng)濟(jì)效益等于最初的投資所需要的時(shí)間，是衡量一個(gè)開發(fā)工程價(jià)值的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。投資回收期越短，就能越快獲得利潤(rùn)，所以工程就越值得投資。3) 純收入：是在整個(gè)生存期之內(nèi)系統(tǒng)的累計(jì)經(jīng)濟(jì)效益折合成現(xiàn)在植與投資之差

24、。4) 投資回收率：設(shè) P P 為現(xiàn)在的投資的投資額，F(xiàn)iFi 為第 i i 年底的效益ii1 1，2 2，nn ，n n 為系統(tǒng)的使用壽命，j j 為投資回收率。那么 (P(1(P(1j)j)F1)(1F1)(1j)j)F2)(1F2)(1j)j)FnFn0 0即 P PF1F1(1(1j)j)F2F2(1(1j)j)2 2FnFn(1(1j)j)n n。三 技術(shù)分析：評(píng)價(jià)系統(tǒng)概念的技術(shù)價(jià)值，同時(shí)收集有關(guān)性能，可靠性，可維護(hù)性及生產(chǎn)率方面的信息。1. 目的：對(duì)系統(tǒng)的技術(shù)可行性進(jìn)行評(píng)估，指明為完成系統(tǒng)的功能和性能需要什么技術(shù)？需要哪些新材料、方法、算法或者過程？有什么開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)？這些技術(shù)問題對(duì)本

25、錢的影響如何？2. 方法： 模型化方法數(shù)學(xué)模型、物理模型 優(yōu)化技術(shù) 概率和統(tǒng)計(jì) 排隊(duì)論 控制論等。軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 17 頁(共 118 頁)四 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的模型化：系統(tǒng)流程圖1. 系統(tǒng)流程圖：是用來描述系統(tǒng)物理模型的一種傳統(tǒng)工具，根本思想是用圖形符號(hào)、黑盒子形式描繪系統(tǒng)里面的每個(gè)部件程序、文件、數(shù)據(jù)庫、表格、人工過程等 ，它所表達(dá)的是信息在系統(tǒng)各部件之間的流動(dòng)情況，而不是對(duì)信息進(jìn)行加工處理的控制過程。2. 描述符號(hào)：書：P251) 根本符號(hào)：如表 2.1符號(hào)名稱說明處理能改變數(shù)據(jù)值或數(shù)據(jù)位置的加工或部件，例如：程序、處理機(jī)、人工加工

26、等輸入/輸出表示輸入或輸出或既輸入又輸出 ，是一個(gè)廣義的不指明具體設(shè)備的符號(hào)連接指出轉(zhuǎn)到圖的另一局部或從圖的另一局部轉(zhuǎn)來，通常在同一頁上換頁連接指出轉(zhuǎn)到另一頁圖上或由另一頁圖轉(zhuǎn)來數(shù)據(jù)流用來連接其他符號(hào)，指明數(shù)據(jù)流動(dòng)方向表表 2.12.12) 系統(tǒng)符號(hào)：如表 2.2符號(hào)名稱說明穿孔卡片表示穿孔卡片輸入或輸出，也可表示一個(gè)穿孔卡片文件文檔通常表示打印輸出，也可表示用打印終端輸入數(shù)據(jù)磁帶磁帶輸入/輸出，或表示一個(gè)磁帶文件聯(lián)機(jī)存儲(chǔ)表示任何種類的聯(lián)機(jī)存儲(chǔ)，包括磁盤、磁鼓、軟盤和海量存儲(chǔ)器件等磁盤磁盤輸入/輸出，也可表示存儲(chǔ)在磁盤上的文件或數(shù)據(jù)庫磁鼓磁鼓輸入/輸出，也可表示存儲(chǔ)在磁鼓上的文件或數(shù)據(jù)庫顯示C

27、RT 終端或類似的顯示部件，可用于輸入或輸出，也可既輸入又輸出人工輸入人工輸入數(shù)據(jù)的脫機(jī)處理，例如：填寫表格等軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 18 頁(共 118 頁)人工操作人工完成的處理，例如：會(huì)計(jì)在工資支票上簽名輔助操作使用設(shè)備進(jìn)行的脫機(jī)操作通信鏈路通過遠(yuǎn)程通信線路或鏈路傳送數(shù)據(jù)表表 2.22.23. 實(shí)例：書：P25-26五 文檔：1. ?可行性分析報(bào)告?：1) 系統(tǒng)概述： 當(dāng)前現(xiàn)有系統(tǒng)分析：系統(tǒng)描述及存在問題 目標(biāo)系統(tǒng)分析：系統(tǒng)功能和性能描述。 物理模型：系統(tǒng)流程圖 當(dāng)前系統(tǒng)與目標(biāo)系統(tǒng)比擬：目標(biāo)系統(tǒng)的優(yōu)越性。2) 可行性分析： 技術(shù)可行

28、性 經(jīng)濟(jì)可行性 操作可行性。3) 結(jié)論意見： 可著手組織開發(fā) 須待假設(shè)干條件如資源、人力、設(shè)備等具備后才能開發(fā) 需對(duì)開發(fā)目標(biāo)進(jìn)行修改 不能進(jìn)行或不必進(jìn)行如技術(shù)不成熟、經(jīng)濟(jì)上不合算等 其它2. ?工程開發(fā)方案?：1) 系統(tǒng)概述：包括工程目標(biāo)，主要功能，系統(tǒng)特點(diǎn)，以及關(guān)于開發(fā)工作的安排。2) 系統(tǒng)資源：包括開發(fā)和運(yùn)行該軟件系統(tǒng)所需要的各種資源。如：硬件、軟軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 19 頁(共 118 頁)件、人員、組織、機(jī)構(gòu)等。3) 費(fèi)用預(yù)算：分階段的人員費(fèi)用，機(jī)時(shí)費(fèi)用及其它費(fèi)用。4) 進(jìn)度安排：各階段起止時(shí)間，完成文檔及驗(yàn)證方式。5) 要交

29、付的產(chǎn)品清單2.4小結(jié)2.5補(bǔ)充實(shí)例一 庫存清單系統(tǒng)：1. 系統(tǒng)說明：某裝配廠有一座存放零件的倉(cāng)庫，倉(cāng)庫中現(xiàn)有的各種零件的數(shù)量以及每種零件的庫存量臨界值等記錄在庫存清單主文件中。當(dāng)倉(cāng)庫中零件數(shù)量有變化時(shí)，應(yīng)該及時(shí)修改庫存清單主文件，如果那種零件的庫存量少于它的庫存量臨界值，那么應(yīng)該報(bào)告給采購(gòu)部門以便訂貨，規(guī)定每天向采購(gòu)部門送一次訂貨報(bào)告。該裝配廠使用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)處理更新庫存清單主文件和產(chǎn)生定貨報(bào)告的任務(wù)。零件庫存量的每一次變化稱為一個(gè)事務(wù)，由放在倉(cāng)庫中的 CRT 終端輸入到計(jì)算機(jī)中；系統(tǒng)中的庫存清單程序?qū)κ聞?wù)進(jìn)行處理，更新存儲(chǔ)在磁盤上的庫存清單主文件，并且把必要的訂貨信息寫在磁帶上。最后，每

30、天由報(bào)告生成程序讀一次磁帶，并且打印出定貨報(bào)告。2. 系統(tǒng)流程圖：如圖 2.5.1 所示軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 20 頁(共 118 頁)庫存清單程序事務(wù)庫存清單主文件定貨信息報(bào)告生成程序定貨報(bào)告圖2.5.1庫存清單系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖二 教材購(gòu)銷系統(tǒng)：1. 系統(tǒng)說明：在教材的銷售過程中，首先學(xué)生拿著購(gòu)書申請(qǐng)到會(huì)計(jì)處審查并開具購(gòu)書發(fā)票，然后到出納處交款，并開具領(lǐng)書單，學(xué)生拿著領(lǐng)書單到書庫領(lǐng)書；在開具購(gòu)書發(fā)票的過程中，假設(shè)教材存量不夠，那么需要進(jìn)行缺書統(tǒng)計(jì)，然后書庫根據(jù)缺書情況去采購(gòu)缺書，并通知學(xué)生補(bǔ)購(gòu)教材。2. 系統(tǒng)流程圖：如圖 2.5.2

31、所示軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 21 頁(共 118 頁)審查并開發(fā)票購(gòu)書單各班學(xué)生用書表發(fā) 票圖2.5.2教材購(gòu)銷系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖教材存量表學(xué) 生缺書登記補(bǔ)購(gòu)?fù)ㄖ睍鴨伟l(fā)票收訖領(lǐng)書單書 庫缺書統(tǒng)計(jì)開領(lǐng)書單采購(gòu)缺書發(fā) 書收書費(fèi)軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 22 頁(共 118 頁)第三章第三章需求分析需求分析3.1需求分析概述一 需求分析的任務(wù)：1. 根本任務(wù)：答復(fù)“系統(tǒng)必須做什么？確定目標(biāo)系統(tǒng)功能和性能。2. 具體任務(wù)：1) 確定對(duì)系統(tǒng)的綜合要求：功能要求；性能要求；運(yùn)行要求；將來可能提出的

32、要求。2) 分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求：E-R 圖概念模型 。3) 導(dǎo)出系統(tǒng)的邏輯模型：數(shù)據(jù)流圖，數(shù)據(jù)字典，加工處理說明書等。4) 修正系統(tǒng)開發(fā)方案。5) 開發(fā)原型系統(tǒng)：使用戶對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)有一個(gè)更直接、更具體的概念，從而能更準(zhǔn)確提出用戶需求。 關(guān)鍵的困難在于本錢二 需求分析的過程：1. 問題識(shí)別：確定軟件的需求。1) 功能2) 性能3) 環(huán)境4) 可靠性5) 平安保密6) 界面7) 資源8) 本錢進(jìn)度9) 目標(biāo)2. 分析與綜合：從數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)出發(fā)，逐步細(xì)化軟件功能，找出各元素之間的聯(lián)系，接口特性和設(shè)計(jì)上的限制，給出目標(biāo)系統(tǒng)的詳細(xì)邏輯模軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室

33、 穆海倫 第 23 頁(共 118 頁)型。3. 編制需求分析文檔：?需求規(guī)格說明書?1) 任務(wù)概述：系統(tǒng)目標(biāo)，運(yùn)行環(huán)境，條件與限制2) 數(shù)據(jù)描述： 概念模型：E-R 圖 邏輯模型：數(shù)據(jù)流圖 數(shù)據(jù)定義：數(shù)據(jù)字典，加工說明 數(shù)據(jù)庫描述：名稱和類型3) 功能描述：軟件功能要求4) 性能描述：軟件性能要求處理速度、響應(yīng)時(shí)間、平安限制等 。5) 運(yùn)行描述：用戶界面、硬件接口、軟件接口、故障處理等。6) 質(zhì)量保證：說明軟件在交付使用前需要進(jìn)行的功能測(cè)試和性能測(cè)試，并且規(guī)定源程序和文檔遵守的各種標(biāo)準(zhǔn)。4. 技術(shù)審查和管理復(fù)審。三 需求分析的原那么：1. 必須能夠表達(dá)和理解問題的數(shù)據(jù)域和功能域1) 數(shù)據(jù)域：

34、數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2) 功能域：加工變換。2. 必須按自頂向下，逐層分解的方式對(duì)問題進(jìn)行分解和不斷細(xì)化。3. 要給出系統(tǒng)的邏輯視圖和物理視圖。1) 邏輯視圖：給出軟件要到達(dá)的功能和要處理的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。2) 物理視圖：給出處理功能和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際表示形式。四 需求分析的方法：1. 需求分析方法：是由對(duì)軟件的數(shù)據(jù)域和功能域的系統(tǒng)分析過程及其表示方法組成。包括：面向數(shù)據(jù)流，面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2. 不同的需求分析方法具有的共性：軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 24 頁(共 118 頁)1) 支持?jǐn)?shù)據(jù)域分析的機(jī)制：所有方法都直接或間接地涉及到數(shù)據(jù)

35、流，數(shù)據(jù)內(nèi)容或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)域的屬性。2) 功能表示的方法：一般用數(shù)據(jù)變換或加工來表示。3) 接口的定義：是數(shù)據(jù)表示和功能表示的直接產(chǎn)物。 功能間的接口數(shù)據(jù)流4) 問題分解的機(jī)制以及對(duì)抽象的支持：在不同抽象層次上表示數(shù)據(jù)域和功能域，以逐層細(xì)化的手段建立分層結(jié)構(gòu)。5) 邏輯視圖和物理視圖：6) 系統(tǒng)抽象模型：是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中存在的有關(guān)實(shí)體和活動(dòng)的抽象和精化。3.2結(jié)構(gòu)化分析方法一 結(jié)構(gòu)化分析方法：是面向數(shù)據(jù)流進(jìn)行需求分析的方法，是用抽象模型的概念，按軟件內(nèi)部數(shù)據(jù)傳遞、變換的關(guān)系，自頂向下逐層分解，直到找到滿足功能要求的所有可實(shí)現(xiàn)的軟件為止。二 數(shù)據(jù)流圖：1. 數(shù)據(jù)流圖DFD：是軟件系統(tǒng)邏輯模型的一

36、種圖形表示，是從數(shù)據(jù)傳遞和加工的角度，以圖形的方式刻畫數(shù)據(jù)流從輸入到輸出的移動(dòng)變換過程的工具。2. 組成符號(hào)：書：P241) 根本符號(hào)：如表 3.1符號(hào)說明數(shù)據(jù)的源點(diǎn)/終點(diǎn)軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 25 頁(共 118 頁)變換數(shù)據(jù)的處理數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)流表表 3.13.12) 附加符號(hào)：如表 3.2符號(hào)說明TA AB BC C*數(shù)據(jù) A 和數(shù)據(jù) B 同時(shí)輸入才能變換成數(shù)據(jù) CTB BC CA A*數(shù)據(jù) A 變換成 B 和 CTA AB BC C+數(shù)據(jù) A 或 B，或 A 和 B 同時(shí)輸入變換成 CTB BC CA A+數(shù)據(jù) A 變換成 B

37、或 C，或 B 和 CTA AB BC C只有數(shù)據(jù) A 或只有數(shù)據(jù) B但不能 A、B 同時(shí)輸入時(shí)變換成 CTB BC CA A數(shù)據(jù) A 變換成 B 或 C，但不能變換成 B 和 C表表 3.23.23. 性質(zhì)：1) 數(shù)據(jù)流圖中的箭頭僅能表示在系統(tǒng)中流動(dòng)的數(shù)據(jù)，而不是物質(zhì)流2) 數(shù)據(jù)流圖與程序流程圖不同，它不能表示程序的控制結(jié)構(gòu)。 如：選擇或循環(huán)3) 數(shù)據(jù)流圖表現(xiàn)的范圍具有很大的靈活性，可以畫分層 DFD軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 26 頁(共 118 頁)4. 分層 DFD：由頂向下，逐層分解，逐步細(xì)化。1) 優(yōu)點(diǎn)： 便于實(shí)現(xiàn)：逐層細(xì)化，有利

38、于控制問題的復(fù)雜度。 便于使用：使用戶中的不同業(yè)務(wù)人員只選擇與自身有關(guān)的圖形，不必閱讀全圖。2) 畫分層 DFD 的指導(dǎo)原那么：第一層 DFD 應(yīng)當(dāng)是根本系統(tǒng)模型注意父圖和子圖的平衡，維護(hù)信息的連續(xù)性區(qū)分局部文件和局部外部項(xiàng)掌握分解的速度，上快下慢遵守加工編號(hào)原那么5. 舉例：書：P2527三 數(shù)據(jù)字典：1. 數(shù)據(jù)字典：是關(guān)于數(shù)據(jù)的信息的集合，是對(duì) DFD 中的所有元素定義的集合。2. 組成符號(hào)：如表 3.3符號(hào)含義說明被定義為與例：x=a+b，表示 x 由 a 和 b 組成,或|或例：x=a,b，x=a|b，表示 x 由a 或由 b 組成重復(fù)例：x=a，表示 x 由 0 個(gè)或多個(gè) a組成mn

39、重復(fù)例：x=3a8，表示 x 中至少出現(xiàn) 3次 a，至多出現(xiàn) 8 次 a()可選例：x=(a)，表示 a 可在 x 中出現(xiàn)，也可以不出現(xiàn)“根本數(shù)據(jù)元素例：x=“a，表示 x 為取值為 a 的數(shù)據(jù)元素連接符例：x=1.9，表示 x 可取 1 到 9 中的任一值表表 3.33.33. 內(nèi)容：名稱，別名，編號(hào)，分類，描述，定義，位置等1) 數(shù)據(jù)流的描述：軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 27 頁(共 118 頁)數(shù)據(jù)流名：數(shù)據(jù)流名：說明：簡(jiǎn)要介紹作用，即它產(chǎn)生的原因和結(jié)果來源：來自何方去向：去向何處組成：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)備注：2) 數(shù)據(jù)元素?cái)?shù)據(jù)項(xiàng)的描述：數(shù)據(jù)元素

40、名：數(shù)據(jù)元素名：類型：數(shù)值，文字，長(zhǎng)度：取值范圍：相關(guān)的數(shù)據(jù)元素及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：備注：3) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件的描述：數(shù)據(jù)文件名：數(shù)據(jù)文件名：簡(jiǎn)述：存放的是什么數(shù)據(jù)組成：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)方式：排列順序，關(guān)鍵碼等備注：4) 數(shù)據(jù)源終點(diǎn)描述：名稱：外部實(shí)體名名稱：外部實(shí)體名簡(jiǎn)要描述：什么外部實(shí)體有關(guān)數(shù)據(jù)流：四 加工說明：1. 加工說明：是對(duì) DFD 中的加工所做的描述，包括：輸入數(shù)據(jù)、加工邏輯、輸出數(shù)據(jù)等。2. 內(nèi)容： 加工名稱 加工編號(hào) 輸入數(shù)據(jù)流 輸出數(shù)據(jù)流軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 28 頁(共 118 頁) 加工邏輯 執(zhí)行次數(shù)3. 加工邏輯：說明把

41、輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為輸出數(shù)據(jù)的策略，是加工說明的主體，在需求分析階段，僅需要指出要加工“做什么。而不是“怎樣去做，描述方法：結(jié)構(gòu)話語言，判定表，判定樹。1) 結(jié)構(gòu)化語言PDL：又稱過程設(shè)計(jì)語言，偽碼；它是一種介于自然語言與程序設(shè)計(jì)語言之間的語言，即具有結(jié)構(gòu)化程序的清晰易讀的優(yōu)點(diǎn)，又具有自然語言的靈活性，不受程序設(shè)計(jì)語言那樣嚴(yán)格的語法約束。2) 判定表：采用表格化的形式，適于表達(dá)含有復(fù)雜判斷的加工邏輯。實(shí)例：書：P863) 判定樹：是判定表的圖形表示，其適用場(chǎng)合與判定表相同。實(shí)例：書：P873.3驗(yàn)證軟件需求一致性：所有需求必須一致，不能互相矛盾。完整性：需求必須完整，包含用戶需要的所有功能和性能?，F(xiàn)

42、實(shí)性：指定需求用現(xiàn)有的軟、硬件技術(shù)根本上可以實(shí)現(xiàn)。有效性：必須證明需求是正確有效的，確實(shí)能解決用戶面對(duì)的問題。3.4小結(jié)軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 29 頁(共 118 頁)3.5補(bǔ)充知識(shí)概念模型1. 數(shù)據(jù)模型的表示現(xiàn)實(shí)世界用戶認(rèn)識(shí)抽象信息世界 概念模型機(jī)器世界支持的數(shù)據(jù)模型圖3-5 數(shù)據(jù)模型的表示2. 概念模型的表示方法：實(shí)體聯(lián)系方法Entity-Relationship：E-R 圖3. E-R 圖：1) 主要概念： 實(shí)體：客觀存在并相互區(qū)分的事物 屬性：實(shí)體所具有的某一特性 聯(lián)系：現(xiàn)實(shí)世界的事物之間的聯(lián)系在信息世界的反映 一對(duì)一聯(lián)系：1:

43、1 一對(duì)多聯(lián)系：1:n 多對(duì)多聯(lián)系：m:n2) 符號(hào)表示： 用長(zhǎng)方形表示實(shí)體型，在框內(nèi)寫上實(shí)體名。 用橢圓形表示實(shí)體的屬性，并用無向邊把實(shí)體與其屬性軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 30 頁(共 118 頁)連接起來。 用菱形表示實(shí)體間的聯(lián)系，菱形框內(nèi)寫上聯(lián)系名。用無向邊把菱形分別與有關(guān)實(shí)體相連接，在無向邊旁標(biāo)上聯(lián)系的類型。假設(shè)實(shí)體之間的聯(lián)系也具有屬性，那么把屬性和菱形也用無向邊連接上。3) 實(shí)體聯(lián)系類型符號(hào)表示：圖3-6 實(shí)體聯(lián)系的表示實(shí)體型A聯(lián)系名實(shí)體型B 1 1 1 1實(shí)體型A聯(lián)系名實(shí)體型B 1 1 N N實(shí)體型A聯(lián)系名實(shí)體型B M M N

44、N課程講授教員 1 1 M M參考書 N N供應(yīng)商供應(yīng)項(xiàng)目 M M N N零件 P P4) 特點(diǎn)： 兩個(gè)實(shí)體型間允許多種聯(lián)系 多個(gè)實(shí)體型間可以有一個(gè)聯(lián)系 一個(gè)實(shí)體型可以和自身聯(lián)系 E-R 圖與具體的 DBMS 無關(guān)，是概念模型中最常用的一種5) 舉例：用 E-R 圖表示某個(gè)工廠的物資管理的概念模型 涉及的實(shí)體： 倉(cāng)庫：倉(cāng)庫號(hào)，倉(cāng)庫面積， 號(hào)碼 零件：零件號(hào)，名稱，規(guī)格，單價(jià)，描述 供給商：供給商號(hào)，名稱，地址， 號(hào)碼，帳號(hào) 工程：工程號(hào)，預(yù)算，開工日期 職工：職工號(hào)，姓名，年齡，職稱 實(shí)體間的聯(lián)系： 一個(gè)倉(cāng)庫可以存放多種零件，一種零件可以存放在多個(gè)倉(cāng)庫中軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院

45、軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 31 頁(共 118 頁) 一個(gè)倉(cāng)庫有多個(gè)職工當(dāng)倉(cāng)庫保管員，一個(gè)職工只能在一個(gè)倉(cāng)庫工作 職工之間具有領(lǐng)導(dǎo)和被領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系，即倉(cāng)庫主任領(lǐng)導(dǎo)假設(shè)干保管員 E-R 圖表示：供應(yīng)商倉(cāng)庫職工項(xiàng)目零件供應(yīng)庫存工作領(lǐng)導(dǎo) m m n np p m m n n1 1n n 1 1 n n供應(yīng)量庫存量職稱供應(yīng)商號(hào)姓名地址帳號(hào)電話號(hào)碼倉(cāng)庫號(hào)面積電話號(hào)碼職工號(hào)姓名年齡項(xiàng)目號(hào)預(yù)算開工日期零件號(hào)名稱規(guī)格單價(jià)描述圖3-7 某工廠物資管理E-R圖3.6補(bǔ)充實(shí)例一 庫存清單系統(tǒng)：1. 系統(tǒng)說明：某裝配廠有一座存放零件的倉(cāng)庫，倉(cāng)庫中現(xiàn)有的各種零件的數(shù)量以及每種零件的庫存量臨界值等記錄在庫存清單

46、主文件中。當(dāng)倉(cāng)庫中零件數(shù)量有變化時(shí)，應(yīng)該及時(shí)修改庫存清單主文件，如果那種零件的庫存量少于它的庫存量臨界值，那么應(yīng)該報(bào)告給采購(gòu)部門以便訂貨，規(guī)定每天向采購(gòu)部門送一次訂貨報(bào)告。該裝配廠使用一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)處理更新庫存清單主文件和產(chǎn)生定貨報(bào)告的任務(wù)。零件庫存量的每一次變化稱為一個(gè)事務(wù)，由放在倉(cāng)庫中的 CRT 終端輸入到計(jì)算機(jī)中；系統(tǒng)中的庫存清單程序?qū)κ聞?wù)進(jìn)行處理，更新存儲(chǔ)在磁盤上的庫存清單主文件，并且把必要的訂貨信息寫在磁帶上。最后，每天由報(bào)告生成程序讀一次磁帶，并且打印出定貨報(bào)告。2. 數(shù)據(jù)流圖：1) 頂層數(shù)據(jù)流圖軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 32

47、頁(共 118 頁)倉(cāng)庫管理員庫存清單系統(tǒng)采購(gòu)員頂層數(shù)據(jù)流圖-庫存清單系統(tǒng)事務(wù)定貨報(bào)告2) 第一層數(shù)據(jù)流圖倉(cāng)庫管理員采購(gòu)員定定貨貨報(bào)報(bào)表表第一層數(shù)據(jù)流圖-庫存清單系統(tǒng)子系統(tǒng)劃分1處理事務(wù)2產(chǎn)生報(bào)表F1庫存清單事事務(wù)務(wù)F2定貨信息3) 第二層數(shù)據(jù)流圖倉(cāng)庫管理員采購(gòu)員定定貨貨報(bào)報(bào)表表第二層數(shù)據(jù)流圖-分解后的庫存清單系統(tǒng)1.3處理定貨2產(chǎn)生報(bào)表F1庫存清單事事務(wù)務(wù)F2定貨信息1.1接收事務(wù)1.2更新庫存清單事事務(wù)務(wù)庫庫存存信信息息二 教材購(gòu)銷系統(tǒng)：1. 系統(tǒng)說明：在教材的銷售過程中，首先學(xué)生拿著購(gòu)書申請(qǐng)到會(huì)計(jì)處審查并開具購(gòu)書發(fā)票，然后到出納處交款，并開具領(lǐng)書單，學(xué)生拿著領(lǐng)書單到書庫領(lǐng)書；在開具購(gòu)書發(fā)

48、票的過程中，假設(shè)教材存量不夠，那么需要進(jìn)行缺書統(tǒng)計(jì)，然后書庫根據(jù)缺書情況去采購(gòu)缺書，并通知學(xué)生補(bǔ)購(gòu)教材。2. 數(shù)據(jù)流圖：1) 頂層數(shù)據(jù)流圖：軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 33 頁(共 118 頁)學(xué)生教材購(gòu)銷系統(tǒng)書庫管理員頂層數(shù)據(jù)流圖-教材購(gòu)銷系統(tǒng)購(gòu)書單領(lǐng)領(lǐng)書書單單缺書單進(jìn)進(jìn)書書通通知知2) 第一層數(shù)據(jù)流圖：學(xué)生書庫管理員進(jìn)進(jìn)書書通通知知缺缺書書單單第一層數(shù)據(jù)流圖-教材購(gòu)銷系統(tǒng)子系統(tǒng)劃分1銷售2采購(gòu)F1教材存量表購(gòu)購(gòu)書書單單領(lǐng)領(lǐng)書書單單進(jìn)進(jìn)書書通通知知F2缺書登記表3) 第二層數(shù)據(jù)流圖： 銷售子系統(tǒng)1學(xué)生1.1審查有效性1.2開發(fā)票1.3登記并

49、開領(lǐng)書單學(xué)生1.4登記缺書1.5補(bǔ)售教材補(bǔ)售書單暫缺書單有有效效購(gòu)購(gòu)書書單單F1教材存量表F2缺書登記表領(lǐng)領(lǐng)書書單單購(gòu)購(gòu)書書單單無無效效書書單單發(fā)發(fā)票票F4售書登記表F3各班學(xué)生用書表第二層數(shù)據(jù)流圖-銷售子系統(tǒng)采購(gòu)進(jìn)進(jìn)書書通通知知 采購(gòu)子系統(tǒng)2軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 34 頁(共 118 頁)銷售2.3修改教材庫存和待購(gòu)量學(xué)生2.2按出版社統(tǒng)計(jì)缺書2.1按書號(hào)匯總?cè)睍M(jìn)進(jìn)書書通通知知F1教材存量表F2缺書登記表進(jìn)進(jìn)書書通通知知F5待購(gòu)教材表第二層數(shù)據(jù)流圖-采購(gòu)子系統(tǒng)缺書單F6教材一覽表軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算

50、機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 35 頁(共 118 頁)第四章第四章軟件設(shè)計(jì)概述軟件設(shè)計(jì)概述4.1軟件設(shè)計(jì)概述一 軟件設(shè)計(jì)的任務(wù)：把需求階段所產(chǎn)生的軟件需求說明轉(zhuǎn)換為用適當(dāng)手段表示的軟件設(shè)計(jì)文檔。 “做什么“怎么做。二 軟件設(shè)方案分兩個(gè)階段： 概要設(shè)計(jì)：確定軟件的結(jié)構(gòu)，即軟件組成，以及各組成成分子系統(tǒng)或模塊之間的相互轉(zhuǎn)換。 詳細(xì)設(shè)計(jì)：確定模塊內(nèi)部算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生描述各模塊程序的詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔。三 軟件設(shè)計(jì)的方法：面向數(shù)據(jù)流，面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。4.2軟件設(shè)計(jì)的策略一 模塊化設(shè)計(jì)：1. 模塊、模塊化： 模塊：是數(shù)據(jù)說明，可執(zhí)行語句等程序?qū)ο蟮募稀＠哼^程，函數(shù)，子程序，宏等。 模塊化：是把程序劃分成假

51、設(shè)干個(gè)模塊，每個(gè)模塊完成一個(gè)子功能，把這些模塊集中起來組成一個(gè)整體，可以完成指定的功能，滿足問題的要求。2. 分解：將一個(gè)復(fù)雜的問題，劃分為幾個(gè)較小問題。1) “將一個(gè)復(fù)雜的問題分解為許多小問題，可以減少解決問題的工作量。使原來的問題也就容易解決了。 這是模塊化設(shè)計(jì)的依據(jù)。論證：假設(shè) C(P)是度量對(duì)一個(gè)問題 P 理解復(fù)雜性的函數(shù)。Z(P)是度量為解決問題 P 所需工作量用時(shí)間計(jì)算的函數(shù)，軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 36 頁(共 118 頁)那么給定問題 P1，P2，如果 C(P1)C(P2),那么有 Z(P1)Z(P2)，即一個(gè)問題越復(fù)雜，

52、解決它所需要的工作量就越大，需要花費(fèi)更多的時(shí)間。根據(jù)人們解決一般問題的實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，有下面一條客觀規(guī)律存在：C(P1P2)C(P1)C(P2)那么可得到：Z(P1P2)Z(P1)Z(P2)2) “無限分解軟件，最后為了開發(fā)軟件而需要的工作量小的可以忽略 不成立。論證：論證：隨著模塊數(shù)目增加，每個(gè)模塊的規(guī)模減少，本錢降低。但相應(yīng)的設(shè)計(jì)模塊間的接口本錢將增加，使得軟件總本錢呈拋物線形狀，存在最小本錢區(qū)。 如下圖 成成 本本 模模塊塊數(shù)數(shù)目目最小成本區(qū)軟件總成本接口成本成本/模塊模塊分解論證3. 信息隱蔽：指每個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)于其他模塊來說是隱蔽的，即模塊中所包含的信息數(shù)據(jù)與過程 。應(yīng)不允許其他不需

53、要這些信息的模塊使用即隱蔽起來 。只有為了完成軟件的總體功能而必須在模塊間交換的信息。才允許在模塊間進(jìn)行傳遞。目的：是軟件的修改或錯(cuò)誤局限在一個(gè)或幾個(gè)模塊內(nèi)部，不會(huì)涉及軟件其他局部。4. 模塊獨(dú)立性：模塊具有獨(dú)立功能，且和其他模塊之間沒有過多的相互作用。即每個(gè)模塊完成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的特定子功能，且和其他模軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 37 頁(共 118 頁)塊之間的關(guān)系很簡(jiǎn)單。是軟件劃分模塊時(shí)要遵守的準(zhǔn)那么，也是判斷模塊構(gòu)造是否合理的標(biāo)準(zhǔn)。1) 度量模塊獨(dú)立性的準(zhǔn)那么：內(nèi)聚、耦合。 內(nèi)聚：是模塊功能強(qiáng)度即一個(gè)模塊內(nèi)部各個(gè)元素彼此結(jié)合的緊密程度的

54、度量。模塊內(nèi)部各元素之間聯(lián)系越緊密，內(nèi)聚性越強(qiáng)。 耦合：是模塊之間相對(duì)獨(dú)立性即互相連接的緊密程度的度量。模塊間連接越緊密，聯(lián)系越多，耦合性越強(qiáng)。 模塊的獨(dú)立性越高，其塊內(nèi)聯(lián)系越緊密內(nèi)聚性強(qiáng) ，塊間聯(lián)系越弱耦合性越弱2) 內(nèi)聚： 弱 強(qiáng)偶然內(nèi)聚邏輯內(nèi)聚時(shí)間內(nèi)聚過程內(nèi)聚通信內(nèi)聚順序內(nèi)聚功能內(nèi)聚低 內(nèi) 聚中 內(nèi) 聚高 內(nèi) 聚 偶然內(nèi)聚：模塊內(nèi)部各組成成分在功能上是互不相關(guān)的。例：幾個(gè)模塊都需要執(zhí)行“讀 A， “寫 B等相同的一組操作，為防止重復(fù)書寫，可把這些操作記成一個(gè)模塊，供有關(guān)模塊調(diào)用。 邏輯內(nèi)聚：通常由假設(shè)干個(gè)邏輯功能相似的成分組成。例：一個(gè)用于計(jì)算機(jī)全班學(xué)生平均分和最高分的模塊，無論計(jì)算那種

55、分?jǐn)?shù)，都要經(jīng)過讀入全班學(xué)生分?jǐn)?shù)。進(jìn)行計(jì)算、輸出計(jì)算結(jié)果等步驟，除了中間計(jì)算外均相同。 兩種邏輯相似的功能放入同一模塊省去程序中的重復(fù)。但卻引入用作判斷的開關(guān)量，增加了塊間耦合 。 時(shí)間內(nèi)聚：模塊所包含的成分是由相同的執(zhí)行時(shí)間聯(lián)結(jié)在一起的。例：初始化模塊中可能包含“為變量賦初值， “翻開某個(gè)文件等為正式處理做準(zhǔn)備的功能。 過程內(nèi)聚：一個(gè)模塊內(nèi)部的處理是相關(guān)的，是必須按某一特定次序執(zhí)行。軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 38 頁(共 118 頁)例：翻開文件，讀寫文件，關(guān)閉文件。 通信內(nèi)聚：模塊內(nèi)部各個(gè)成分都使用同一個(gè)輸入數(shù)據(jù)?；蛘弋a(chǎn)生同一個(gè)輸出數(shù)據(jù)。

56、借共用數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起。例： 順序內(nèi)聚：模塊中各組成成分是順序執(zhí)行的，一個(gè)處理框的輸出是下一處理框的輸入。例：讀入分?jǐn)?shù)，計(jì)算平均分，輸出結(jié)果。 功能內(nèi)聚：模塊中的所有成分結(jié)合在一起，用于完成一個(gè)單一的功能。例：對(duì)一個(gè)數(shù)開平方；求一組數(shù)的最大值；從鍵盤讀入一行字符等。3) 耦合： 弱 強(qiáng)非直接耦合數(shù)據(jù)耦合特征耦合控制耦合外部耦合公共耦合內(nèi)容耦合弱 耦 合中耦合較 強(qiáng) 耦 合強(qiáng)耦合 非直接耦合：模塊之間沒有直接關(guān)系，它們之間的聯(lián)系完全是通過主模塊的調(diào)用和控制來實(shí)現(xiàn)的。 數(shù)據(jù)耦合：模塊間通過簡(jiǎn)單變量所組成的參數(shù)表不是控制參數(shù)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或外部變量交換數(shù)據(jù)。 特征耦合：模塊間通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所組成的參數(shù)表交換

57、數(shù)據(jù)。例：房租水電房租用水量用電量傳遞參數(shù) 。 控制耦合：一個(gè)模塊通過傳遞開關(guān)，標(biāo)志，名稱等控制信息，明顯地控制選擇另一個(gè)模塊功能。例：計(jì)算平均分，最高分。 外部耦合：一組模塊都訪問同一個(gè)全局簡(jiǎn)單變量。 不是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而且不是通過參數(shù)表傳遞的該全局變量的信息 。 公共耦合：一組模塊都訪問同一個(gè)公共數(shù)據(jù)環(huán)境全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、共享的通信區(qū)內(nèi)存的公共覆蓋區(qū)等 。 內(nèi)容耦合：兩個(gè)模塊之間發(fā)生以下情形。 匯編語言中較多，高級(jí)語言中已根本度絕 。軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 39 頁(共 118 頁) 一個(gè)模塊直接訪問另一個(gè)模塊的內(nèi)部數(shù)據(jù)。 一個(gè)模塊不通過正常

58、入口轉(zhuǎn)到另一模塊內(nèi)部。 兩個(gè)模塊有一局部代碼重疊。 一個(gè)模塊有多個(gè)入口。4) 為什么說“模塊獨(dú)立性是模塊劃分時(shí)要遵守的準(zhǔn)那么，即在模塊劃分時(shí)，為什么要強(qiáng)調(diào)模塊獨(dú)立性。論證：假設(shè)把一個(gè)問題 P 分解為兩個(gè)局部 P1 和 P2，如果這兩局部不互相獨(dú)立，用 I1 表示 P1 對(duì) P2 的相互作用因子，I2表示 P2 對(duì) P1 的相互作用因子，那么解決整個(gè)問題的實(shí)際工作量為：Z(P1I1P1)Z(P2I2P2)。當(dāng)系統(tǒng)的兩局部之間聯(lián)系很松散，即模塊獨(dú)立性很強(qiáng)時(shí)，I1，I2 都非常小 0 ，那么有：Z(P1I1P1)Z(P2I2P2)Z(P1)Z(P2)根據(jù)模塊分解的論證,有：Z(P)Z(P1)Z(P2

59、)那么，可得到：Z(P) Z(P1I1P1)Z(P2I2P2)否那么，如果系統(tǒng)的兩局部之間聯(lián)系緊密，即模塊獨(dú)立性很弱時(shí)，I1，I2 都很大，那么：Z(P) Z(P1I1P1)Z(P2I2P2)未必成立。二 自頂向下、逐步細(xì)化：1. 自定向下設(shè)計(jì)：首先要對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)有一個(gè)全面的理解，然后從頂層開始連續(xù)地逐層向下分解，直到系統(tǒng)的所有模塊都小到便于掌握為止。2. 逐步細(xì)化設(shè)計(jì)：“細(xì)化的實(shí)質(zhì)，就是分解；而“逐步那么強(qiáng)調(diào)每一步分解較其前一步增加“少量的細(xì)節(jié)，使得相鄰兩步之間只軟件工程教案 - 本科杭州電子工業(yè)學(xué)院 軟件學(xué)院 計(jì)算機(jī)軟件教研室 穆海倫 第 40 頁(共 118 頁)有微小的變化，從而容易

60、理解和驗(yàn)證有效性。4.3概要設(shè)計(jì)一 概要設(shè)計(jì)階段需要完成的工作：1. 制定標(biāo)準(zhǔn)：軟件開發(fā)組在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)共同遵守的標(biāo)準(zhǔn)。1) 規(guī)定設(shè)計(jì)文檔的編制標(biāo)準(zhǔn)文檔體系、用紙、樣式、記述詳細(xì)程序、圖形畫法等 。2) 規(guī)定編碼的信息形式代碼體系 ，與硬件、操作系統(tǒng)的接口規(guī)約，命名規(guī)那么等。2. 軟件結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)：決定軟件的總體結(jié)構(gòu)。1) 采用某種設(shè)計(jì)方法，將一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)按功能劃分成模塊的層次結(jié)構(gòu)。2) 確定每一個(gè)模塊的功能，建立與已確定的軟件需求的對(duì)應(yīng)關(guān)系。3) 確定模塊間的調(diào)用關(guān)系。4) 確定模塊間的接口，即模塊間傳遞的信息，設(shè)計(jì)接口的信息結(jié)構(gòu)。5) 評(píng)估模塊劃分的質(zhì)量及導(dǎo)出模塊結(jié)構(gòu)的規(guī)那么。3. 數(shù)據(jù)結(jié)