第三章軟件開(kāi)發(fā)工具的理論基礎(chǔ)

1、3.1軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的信息需求一、軟件開(kāi)發(fā)中涉及的信息主要有以下幾方面：第一類，有關(guān)系統(tǒng)環(huán)境、現(xiàn)狀及需求的信息。第二類，有關(guān)軟件的功能設(shè)計(jì)與物理設(shè)計(jì)的各種信息。第三類，軟件成果本身，包括程序與文檔。第四類，用戶對(duì)系統(tǒng)和各種變更要求，以及系統(tǒng)的各種變更記錄。二、以上四類信息涉及的信息管理工作有以下幾個(gè)方面：首先，許多信息需要長(zhǎng)期保存，因?yàn)樗鼈儾⒎侵挥靡淮?，而是需要不斷更新，不斷被調(diào)用。（合理存儲(chǔ)）其次，在許多環(huán)節(jié)上都要進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換或加工。（正確轉(zhuǎn)化）再次，還有大量的人與人之間的信息交流。（順暢流通）所以可以說(shuō)，軟件開(kāi)發(fā)工具正是為對(duì)上述四類信息的合理存儲(chǔ)、正確轉(zhuǎn)化和順暢流通提供幫助。三、軟件開(kāi)發(fā)工

2、具用到的理論和方法第一、認(rèn)知科學(xué)中關(guān)于概念模式的概念與方法第二、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的理論與方法第三、編譯技術(shù)的有關(guān)方法第四、關(guān)于人機(jī)界面的理論與方法第五、管理科學(xué)中關(guān)于項(xiàng)目管理與版本管理的理論與方法第六、系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)工程中的有關(guān)理論與方法3.2概念模式及其作用（考試的重點(diǎn)）1、定義：是指人們?cè)谡J(rèn)識(shí)事物過(guò)程中，對(duì)某一事物或某一系統(tǒng)形成的抽象的、一般化的概念框架2、概念模式的意義：概念模式是人們認(rèn)識(shí)客觀世界的一種方法、工具。概念模式是人們的長(zhǎng)期的實(shí)踐活動(dòng)中逐漸形成的。要領(lǐng)模式總是在一定的理論思想指導(dǎo)下形成的，同時(shí)又不斷根據(jù)實(shí)際情況得到修正。概念模式在認(rèn)識(shí)過(guò)程中十分重要，同時(shí)作為交流與表達(dá)工具也是十分重要

3、的。3、概念模式具有相對(duì)性，即面對(duì)各種不同的用途，必然會(huì)有不同形式的概念模式。它們各有各有用處，不能互相代替，也無(wú)法說(shuō)哪個(gè)更好或更有力。4、概念模式的特點(diǎn)：簡(jiǎn)單明了，易于理解。一、框圖（P35）人們?cè)诰帉?xiě)軟件時(shí)最早使用的一種概念模式。用來(lái)描述程序執(zhí)行的邏輯過(guò)程的?；静襟E：處理、判斷、輸入輸出、起始或終止等幾個(gè)基本功能。適用范圍：當(dāng)軟件規(guī)模不太大的時(shí)候（至今還在普遍地使用）二、結(jié)構(gòu)圖（P35）在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中引入結(jié)構(gòu)圖，用以表示大型軟件的層次結(jié)構(gòu)，即模塊結(jié)構(gòu)。以模塊調(diào)用的關(guān)系為線索，從宏觀上使人一目了然地掌握軟件的全過(guò)程。用自上而下的連線表示調(diào)用關(guān)系?；境绦蛘{(diào)用方式有三種：順序調(diào)用、選擇調(diào)

4、用、循環(huán)調(diào)用優(yōu)點(diǎn)：能夠體現(xiàn)層次，由粗到細(xì)、自頂向下地描述程序。三、數(shù)據(jù)流程圖DFD圖（P36）數(shù)據(jù)流程圖面對(duì)的是一個(gè)系統(tǒng)的信息流程。用于描述某一業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)的信息來(lái)源、存儲(chǔ)、去向的全面情況。由于是描述全局的，常常需要用其它一些工具補(bǔ)充?；舅枷胧前研畔⒘骺醋饕粋€(gè)組織或系統(tǒng)動(dòng)作的線索，力圖簡(jiǎn)明扼要地勾通畫(huà)出全局。適用于客觀描述，而結(jié)構(gòu)圖則著重于軟件模塊之間的控制?；驹兀和獠繉?shí)體（系統(tǒng)以外的信息來(lái)源或去向）、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。箭頭表明信息在它們之間的流動(dòng)狀況。四、實(shí)體關(guān)系圖（ER圖）實(shí)體關(guān)系圖是一種用于描述靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念模式。以實(shí)體、關(guān)系、屬性三個(gè)基本概念概括數(shù)據(jù)的基本結(jié)構(gòu)。廣泛用于數(shù)據(jù)

5、庫(kù)的設(shè)計(jì)中，常常和數(shù)據(jù)流程圖、結(jié)構(gòu)圖等互相配合使用。（前二者重點(diǎn)描述信息的處理與流通，而缺乏對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的具體描述方法。五、數(shù)據(jù)字典（DD）也是一種描述數(shù)據(jù)內(nèi)容的概念模式。它用表格的形式列出數(shù)據(jù)的基本屬性及相互關(guān)系。適于記錄各種細(xì)節(jié)，所以常常與其它描述工具互相補(bǔ)充、配合使用。列 名數(shù)據(jù)類型可否為空說(shuō) 明KH_NOVARCHAR2(10)NOT NULL客戶號(hào)（主鍵）KH_NAMEVARCHAR2(20)NULL姓名KH_GENDERVARCHAR2(2)NULL性別KH_YEARNUMBER(3)NULL年齡KH_JOBVARCHAR2(20)NULL職務(wù)KH_TELVARCHAR2(20)

6、NULL聯(lián)系電話KH_COMPANYVARCHAR2(20)NULL工作單位六、時(shí)序網(wǎng)絡(luò)一種較為特殊的概念模式。主要描述系統(tǒng)狀態(tài)及其轉(zhuǎn)換方式，因此常常用于一些實(shí)時(shí)控制方面的軟件的功能?；靖拍钍菭顟B(tài)與轉(zhuǎn)換。狀態(tài)：是指系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)中茉一特定的運(yùn)行態(tài)勢(shì)或工作方式轉(zhuǎn)換：狀態(tài)之間在一定條件下的相互變化。它具有前面幾種概念模式所沒(méi)有的、特殊的描述功能。七、數(shù)學(xué)與邏輯模型一般只能描述比較單純、比較基礎(chǔ)的功能。另外作為邏輯的表達(dá)方式，決策樹(shù)和決策表也是經(jīng)常使用的。練習(xí)題：已知某商店業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)中的檢查發(fā)貨單的處理流程如下，給制其決策樹(shù)或是決策表。if發(fā)貨單金額$500thenif欠款60天then在償還欠款之

7、前不予批準(zhǔn)else發(fā)批準(zhǔn)書(shū)，發(fā)貨單elseif欠款60天then發(fā)批準(zhǔn)書(shū)，發(fā)貨單及賒欠報(bào)告else發(fā)批準(zhǔn)書(shū)，發(fā)貨單發(fā)貨單金額 $500成立成立 不成立 不成立欠款 60天成立不成立 成立 不成立 在償還欠款之前不予批準(zhǔn)發(fā)批準(zhǔn)書(shū)，發(fā)貨單 發(fā)批準(zhǔn)書(shū)，發(fā)貨單及賒欠報(bào)告 八、計(jì)算機(jī)模擬模型利用計(jì)算機(jī)大量、高速處理信息的能力，在計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)置一定的環(huán)境，又以程序來(lái)表現(xiàn)客觀系統(tǒng)中的某些規(guī)律或規(guī)則，計(jì)算機(jī)則在設(shè)定好的環(huán)境、按定好的規(guī)則高速運(yùn)行，以便人們觀察與預(yù)測(cè)客觀系統(tǒng)的狀況。計(jì)算機(jī)模擬人微言輕一種不需要事先作更多理論假設(shè)的概念模式，已發(fā)展成為一個(gè)獨(dú)特的分支。九、直觀模型用可視化的圖標(biāo)、圖像、圖表，甚至隨手畫(huà)

8、的素描等元素描述心中的系統(tǒng)。例：VB的FORM就是一個(gè)典型。3.3信息庫(kù)及其一致性信息庫(kù)從原義上說(shuō)無(wú)非是數(shù)據(jù)庫(kù)，但它不同于Database或DataWarehouse。1、數(shù)據(jù)庫(kù)（Database）是指在文件系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展真情煌一種數(shù)據(jù)管理技術(shù)，它的重點(diǎn)在于合理地組織數(shù)據(jù)，體現(xiàn)出數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系，并盡可能地幫助用戶檢索，減少冗余。2、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（DataWarehouse）的基本思想：現(xiàn)實(shí)中的大量原始數(shù)據(jù)與實(shí)際的應(yīng)用是有相當(dāng)距離的，為了能夠切實(shí)為企業(yè)管理者提出對(duì)管理真正有用的信息，就要對(duì)信息或數(shù)據(jù)進(jìn)行多次的加工或提煉，從而得出許多派生的或綜合的數(shù)據(jù)。3、三個(gè)文檔：系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)、設(shè)計(jì)方案、使用手冊(cè)

9、傳統(tǒng)的以文檔形式交流帶來(lái)的兩個(gè)十分嚴(yán)重的問(wèn)題首先在信息傳遞中，誤解與丟失十分嚴(yán)重。另一個(gè)問(wèn)題是由軟件的修改與版本更新引起的。4、信息庫(kù)（Repository）是針對(duì)軟件開(kāi)發(fā)或信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的大量信息管理工作提出來(lái)的。是一個(gè)包羅萬(wàn)象的，隨著項(xiàng)目進(jìn)展而不斷修改與補(bǔ)充的數(shù)據(jù)集合。5、信息庫(kù)的特點(diǎn)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的，而且會(huì)不斷變化，保持一致性的任務(wù)變得十分復(fù)雜和艱巨。一、應(yīng)當(dāng)存入信息庫(kù)的內(nèi)容：（理解掌握）（1）所述軟件的工作環(huán)境、功能需求、性能要求，有關(guān)的各種信息來(lái)源的狀況、用戶的狀況、硬件環(huán)境以及在該領(lǐng)域中的作用等外部信息。（2）需求分析階段中收集的有關(guān)用戶的各種信息，包括用戶本身提供的和在調(diào)查

10、研究中得到的。（3）邏輯設(shè)計(jì)階段的各種調(diào)查材料和由此生成的各種文檔，包括調(diào)查記錄、原始數(shù)據(jù)、報(bào)表及單證的樣本、繪制的各種圖以及最后生成的系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)。（4）設(shè)計(jì)階段的各種資料，包括所有的數(shù)據(jù)庫(kù)與數(shù)據(jù)文件格式、數(shù)據(jù)字典、程序模塊的要求、總體結(jié)構(gòu)、各種接口及參數(shù)的傳遞方式以及最后形成的設(shè)計(jì)方案。（5）編程階段的所有成果，包括程序代碼、框圖、變量說(shuō)明、測(cè)試情況（輸入數(shù)據(jù)及輸出結(jié)果）、驗(yàn)收?qǐng)?bào)告、使用說(shuō)明等。（6）運(yùn)行及使用情況的詳細(xì)記錄，包括每次使用的時(shí)間、狀態(tài)、問(wèn)題，特別是有關(guān)錯(cuò)誤及故障的記錄情況。（7）維護(hù)及修改的情況，包括修改的目標(biāo)、責(zé)任人、過(guò)程、時(shí)間，修改前后的代碼、文檔以及修改后的結(jié)果、原系統(tǒng)

11、的備份。（8）項(xiàng)目管理的有關(guān)信息，包括人員變更、資金投入、進(jìn)度計(jì)劃及實(shí)施情況，還包括版本信息，即各次版本的備份、每個(gè)版本的推出日期和以前版本相比的變更說(shuō)明等。二、信息庫(kù)應(yīng)當(dāng)具備的管理功能由于信息庫(kù)結(jié)構(gòu)的特殊性，只有一般的數(shù)據(jù)庫(kù)功能是不夠用的。一方面，許多信息（如原始單證、報(bào)表樣張等）計(jì)算機(jī)中只能有目錄，這就需要把計(jì)算機(jī)內(nèi)外的信息存儲(chǔ)統(tǒng)一起來(lái)管理。另一方面，除了規(guī)定復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以存放信息外，還需要認(rèn)真設(shè)計(jì)有關(guān)的界面，以便使用。（因?yàn)樾畔?kù)要面對(duì)分析人員、程序員和維護(hù)人員（一般不直接面對(duì)用戶）等不同的對(duì)象，人們各有自己的權(quán)限和使用目標(biāo)）因此，信息庫(kù)的特殊性決定了其功能的特色。三、信息庫(kù)如何保持一

12、致性信息庫(kù)中的信息需要不斷更新（這個(gè)更新不是撤換，信息庫(kù)的內(nèi)容一般不刪除）。如何保持信息庫(kù)的一致性，是信息庫(kù)研究中的核心問(wèn)題。關(guān)于信息庫(kù)的研究目前還在進(jìn)行之中，還沒(méi)有形成公認(rèn)的信息庫(kù)的內(nèi)容與格式的標(biāo)準(zhǔn)。3.4人機(jī)界面及其管理1、人機(jī)界面的重要性（不是問(wèn)答題，可能是判斷、填空或選擇）對(duì)于用戶，界面就是系統(tǒng)本身。用戶關(guān)心的主要問(wèn)題就是：是否能夠有效地使用軟件，頁(yè)不是系統(tǒng)內(nèi)部的算法或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一個(gè)軟件沒(méi)有很好的界面設(shè)計(jì)就不能算是成功的。（人機(jī)界面的研究已經(jīng)上升為一個(gè)專門(mén)的領(lǐng)域）2、關(guān)于人機(jī)界面的研究有兩種角度：一種是從軟件開(kāi)發(fā)的角度討論應(yīng)當(dāng)遵循的原則，這基本上沿著程序設(shè)計(jì)方法學(xué)的方向發(fā)展而來(lái)的。另一

13、種是歸納出人機(jī)界面的基本要求與基本操作，寫(xiě)出樣例（或樣板）及有關(guān)的函數(shù)與操作程序，從而大大減輕人們?cè)O(shè)計(jì)人機(jī)界面的工作負(fù)擔(dān)，提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量。這就是軟件開(kāi)發(fā)工具的思路。3、用戶界面（人機(jī)界面）的基本原則：（1）用戶界面的主要功能是通信一方面，人向機(jī)器輸入時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量采取自然的方式。另一方面機(jī)器向人傳遞的信息必須準(zhǔn)確、不致引起誤解或混亂。另外，不要把內(nèi)部的處理、加工與人機(jī)界面混在一起。（人機(jī)界面的程序只執(zhí)行信息的傳遞任務(wù)，不做加工處理。）（2）界面必須始終一致。（3）界面必須使用戶隨時(shí)掌握任務(wù)的進(jìn)展?fàn)顩r。（4）界面必須能提供幫助。（5）寧可讓程序多干，不可讓用戶多干。4、人機(jī)界面設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到的靈活性

14、和一致性的權(quán)衡（1）原則上對(duì)某一軟件來(lái)說(shuō)，用戶的思維方式應(yīng)當(dāng)是一致的，操作與控制的方式也應(yīng)當(dāng)是一致的。（只有這樣，才能減輕用戶使用的困難）（2）另一方面是，用戶是多種多樣的，他們有各自的習(xí)慣與愛(ài)好，應(yīng)當(dāng)讓他們有一定的靈活、自由地選擇某些功能的操作方式。對(duì)這兩方面的合理權(quán)衡是人機(jī)界面設(shè)計(jì)者的責(zé)任。5、人機(jī)交互手段有八個(gè)方面：（要記?。╂I盤(pán)操作、屏幕滾動(dòng)、菜單選擇、幫助系統(tǒng)、鼠標(biāo)操作、色彩應(yīng)用、數(shù)據(jù)錄入、信息顯示。在軟件開(kāi)發(fā)工具中，人機(jī)界面占有特別重要的地位，充分利用已有的成果無(wú)疑是一條捷徑。3.5項(xiàng)目管理與版本管理一、項(xiàng)目管理1、項(xiàng)目管理：本來(lái)是管理科學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)內(nèi)容，指與固定的生產(chǎn)線上的日常生

15、產(chǎn)管理不同的，具有更大的變動(dòng)性、時(shí)間性的一類管理任務(wù)。2、與一般工廠的日常生產(chǎn)管理相比，項(xiàng)目管理的四個(gè)突出的特點(diǎn)：第一，子任務(wù)多，關(guān)系復(fù)雜第二，任務(wù)不可重復(fù)，形勢(shì)不斷變更第三，協(xié)調(diào)組織的任務(wù)十分突出，資源浪費(fèi)閑置的風(fēng)險(xiǎn)與合理地優(yōu)化組合、提高效益的機(jī)會(huì)并存。第四，信息處理工作的作用與意義更為突出。這幾個(gè)特點(diǎn)在軟件開(kāi)發(fā)工作中同樣存在。對(duì)于軟件來(lái)說(shuō)，樣品即產(chǎn)品。進(jìn)度和質(zhì)量對(duì)軟件開(kāi)發(fā)是最關(guān)鍵的問(wèn)題。軟件開(kāi)發(fā)與工程項(xiàng)目一樣沒(méi)有下一次，它必須正確、按時(shí)地完成，它也是一旦做好就不用再做了。資源的浪費(fèi)更是軟件工作中十分常見(jiàn)的現(xiàn)象。3、軟件開(kāi)發(fā)工作還有自己的不同于一般項(xiàng)目管理的特點(diǎn)：（1）一般工程項(xiàng)目沒(méi)有版本更

16、新的問(wèn)題，但一個(gè)有生命力的軟件產(chǎn)品（或應(yīng)用系統(tǒng)）必然要經(jīng)過(guò)若干次改進(jìn)和更新才能形成。（2）另外，對(duì)于大系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，各部分的一致性各程序與文檔之間的一致性又帶來(lái)一系統(tǒng)復(fù)雜的管理問(wèn)題。（在軟件開(kāi)發(fā)工具的理論基礎(chǔ)中，項(xiàng)目管理和版本管理占據(jù)了十分重要的、不可忽視的地位。）4、項(xiàng)目管理的基本目標(biāo)（四點(diǎn)）第一、使產(chǎn)品（或工程）的質(zhì)量得到有效的控制。第二、保證整個(gè)系統(tǒng)按預(yù)定的進(jìn)度完成。第三、有效地利用各種資源，盡可能使資源的閑置與浪費(fèi)減少。（最主要的資源是程序員的時(shí)間與能力）第四、控制與降低成本。（成本的情況是項(xiàng)目管理狀況綜合的最終體現(xiàn)）二、版本管理1、版本管理的核心是保持兩個(gè)一致性（也是版本管理的任務(wù)）（1）從時(shí)間上來(lái)說(shuō)，它的主要關(guān)心點(diǎn)是系統(tǒng)的逐步完善。（2）從系統(tǒng)各部分之間的關(guān)系來(lái)說(shuō)，它要求局與整體保持一致。2、版本管理的具體方法包括：規(guī)定長(zhǎng)遠(yuǎn)的版本更新計(jì)劃，制訂版本有關(guān)的信息范圍及收集、管理方法，在項(xiàng)目組內(nèi)明確分工，在程序編寫(xiě)、測(cè)試、文檔編寫(xiě)等工作中貫穿項(xiàng)目管理的思想及要求。用戶的反饋信息是項(xiàng)目管理與版本管理的