公共基礎(chǔ)--軟件工程基礎(chǔ)

1、3.1 3.1 軟件工程概述軟件工程概述3.2 3.2 結(jié)構(gòu)化分析方法結(jié)構(gòu)化分析方法3.3 3.3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法3.4 3.4 軟件測試軟件測試3.5 3.5 程序調(diào)試程序調(diào)試3.1軟件工程概述軟件工程概述 3.1.1軟件定義與軟件的特點軟件定義與軟件的特點 計算機軟件計算機軟件是計算機系統(tǒng)中與硬件相互依存的另一部分，是包括程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔的完整集合程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔的完整集合。軟件的特點：軟件的特點： 軟件是一種邏輯實體，而不是物理實體，具有抽象性； 軟件的生產(chǎn)與硬件不同，它沒有明顯的制作過程。一旦研制成功，可以多次拷貝； 軟件在運行、使用期間不存在磨損、老化問題； 軟

2、件的開發(fā)、運行對計算機系統(tǒng)具有依賴性，受計算機系統(tǒng)的限制； 軟件復(fù)雜性高，成本昂貴； 軟件開發(fā)涉及許多的社會因素。 軟件按功能可以分為：應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、支應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、支撐軟件（工具軟件）撐軟件（工具軟件）。 3.1.2軟件危機與軟件工程軟件危機與軟件工程 軟件工程概念的出現(xiàn)源自軟件危機。所謂軟件危機是泛指在計算機軟件的開發(fā)和維護過程中所遇到的一系列嚴重問題。實際上，幾乎所有的軟件都不同程度地存在這些問題。 為了消除軟件危機，通過認真研究解決軟件危機的方法，認識到軟件工程是使計算機軟件走向工程科學的途徑，逐步形成了軟件工程的概念，開辟了工程學的新興領(lǐng)域-軟件工程學。軟件工程就是試軟件

3、工程就是試圖用工程、科學和數(shù)學的原理與方法研制、維護計圖用工程、科學和數(shù)學的原理與方法研制、維護計算機軟件的有關(guān)技術(shù)及管理方法算機軟件的有關(guān)技術(shù)及管理方法。 關(guān)于軟件工程的定義軟件工程的定義，國標（GB）中指出，軟件工程是應(yīng)用于計算機軟件的定義、開發(fā)和維護的一整套方法、工具、文檔、實踐標準和工序。 軟件工程包括軟件工程包括3 3個要素個要素，即方法、工具和過程方法、工具和過程。方法是完成軟件工程項目的技術(shù)手段；工具支持軟件的開發(fā)、管理、文檔生成；過程支持軟件開發(fā)的各個環(huán)節(jié)的控制、管理。 軟件工程的核心思想軟件工程的核心思想是把軟件產(chǎn)品（就像其他工業(yè)產(chǎn)品一樣）看作是一個工程產(chǎn)品來處理。把需求計劃

4、、可行性研究、工程審核、質(zhì)量監(jiān)督等工程化的概念引入到軟件生產(chǎn)當中，以期達到工程項目的工程項目的三個基本要素：進度、經(jīng)費和質(zhì)量的目標三個基本要素：進度、經(jīng)費和質(zhì)量的目標。 3.1.3軟件工程過程與軟件生命周期軟件工程過程與軟件生命周期 1.1.軟件工程過程軟件工程過程 軟件工程過程是指為獲得軟件產(chǎn)品，在軟件工具支持下由軟件工程師完成的一系列軟件工程活動?；谶@個方面， 軟件工程過程通常包括：軟件規(guī)格說明、軟件開發(fā)、軟件確認、軟件演進4種基本活動。 2.軟件生命周期軟件生命周期 軟件產(chǎn)品從提出、實現(xiàn)、使用維護到停止使用退役的過程稱為軟件生命周期軟件生命周期。如圖16-1所示，從該圖中，還可以看到軟

5、件生命周期，也可以分為軟件定義軟件定義、軟件開軟件開發(fā)及軟件運行維護發(fā)及軟件運行維護三個階段。通常，軟件生命周期的主要六個活動階段是：可行性研究與計劃制定、需求分析、軟件設(shè)計、軟件實現(xiàn)、軟件測試、運行和維護。 圖16-1 軟件生命周期3.1.4軟件工程的目標與原則軟件工程的目標與原則 1. 軟件工程的目標軟件工程的目標 指在給定成本、進度的前提下，開發(fā)出具有有效性、具有有效性、可靠性、可理解性、可維護性、可重用性、可適應(yīng)可靠性、可理解性、可維護性、可重用性、可適應(yīng)性、可移植性、可追蹤性和可互操作性且滿足用戶性、可移植性、可追蹤性和可互操作性且滿足用戶需求的產(chǎn)品需求的產(chǎn)品。 基于軟件工程的目標，

6、軟件工程的理論和技術(shù)性研究的內(nèi)容主要包括：軟件開發(fā)技術(shù)軟件開發(fā)技術(shù)和軟件工程管理軟件工程管理。 2.軟件工程的原則軟件工程的原則 為了達到軟件工程目標，在軟件開發(fā)過程中，必須遵循的基本原則基本原則是：抽象、信息隱蔽、模塊化、抽象、信息隱蔽、模塊化、局部化、確定性、一致性、完備性及可驗證性局部化、確定性、一致性、完備性及可驗證性。 3.1.5軟件開發(fā)工具與軟件開發(fā)環(huán)境軟件開發(fā)工具與軟件開發(fā)環(huán)境 1. 軟件開發(fā)工具軟件開發(fā)工具 軟件開發(fā)工具的發(fā)展是從單項工具的開發(fā)逐步向集單項工具的開發(fā)逐步向集成工具發(fā)展成工具發(fā)展的，軟件開發(fā)工具為軟件工程方法提供了自動的或半自動的軟件支撐環(huán)境。同時，軟件開發(fā)的有效

7、應(yīng)用也必須得到相應(yīng)工具的支持，否則方法將難以有效的實施。 2.軟件開發(fā)環(huán)境軟件開發(fā)環(huán)境 該環(huán)境是全面支持軟件開發(fā)全過程的軟件工具集合全面支持軟件開發(fā)全過程的軟件工具集合。這些軟件工具按照一定的方法或模式組合起來，支持軟件生命周期內(nèi)的各個階段和各項任務(wù)的完成。計算計算機輔助軟件工程機輔助軟件工程是當前軟件開發(fā)環(huán)境的發(fā)展方向。 3.2結(jié)構(gòu)化分析方法結(jié)構(gòu)化分析方法 結(jié)構(gòu)化方法包括已經(jīng)形成了配套的結(jié)構(gòu)化分析方法、結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法和結(jié)構(gòu)化編程方法。結(jié)構(gòu)化分析方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計理論在軟件需求分析階段的運用。3.2.13.2.1需求分析與需求分析方法需求分析與需求分析方法 1. 需求分析需求分析 軟件需求是

8、指用戶對目標軟件系統(tǒng)在功能、行為、性能、設(shè)計約束等方面的期望。需求分析的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)需求、求精、建模和定義需求的過程。需求分析將創(chuàng)建所需的數(shù)據(jù)模型、功能模型和控制模型。 1 1）需求分析的定義）需求分析的定義 IEEE軟件工程標準詞匯表對需求分析定義對需求分析定義如下： 用戶解決問題或達到目標所需的條件或權(quán)能； 系統(tǒng)或系統(tǒng)部件要滿足合同、標準、規(guī)范或其他正式規(guī)定文檔所需具有的條件或權(quán)能； 一種反映 或所描述的條件或權(quán)能的文檔說明 2 2）需求分析階段的工作）需求分析階段的工作 需求分析階段的工作，可以概括為四個方面：需求需求獲取、需求分析、編寫需求規(guī)格說明書獲取、需求分析、編寫需求規(guī)格說明書 、

9、需求評審、需求評審。 2. 需求分析方法需求分析方法 常見的需求分析方法有結(jié)構(gòu)化分析結(jié)構(gòu)化分析方法方法和面向?qū)γ嫦驅(qū)ο蟮姆治龇椒ㄏ蟮姆治龇椒▋煞N。 1 1）結(jié)構(gòu)化分析方法）結(jié)構(gòu)化分析方法 該方法主要包括的內(nèi)容內(nèi)容如下：面向數(shù)據(jù)流的結(jié)構(gòu)面向數(shù)據(jù)流的結(jié)構(gòu)化分析方法；面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的化分析方法；面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的JacksonJackson方法；面向方法；面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)方法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)系統(tǒng)開發(fā)方法。 2 2）面向?qū)ο蟮姆治龇椒ǎ┟嫦驅(qū)ο蟮姆治龇椒?該方法正處于發(fā)展之中，目前尚不大成熟與完善。 16.2.216.2.2結(jié)構(gòu)化分析方法結(jié)構(gòu)化分析方法 1. 結(jié)構(gòu)化分析方法綜述結(jié)構(gòu)化分析

10、方法綜述 結(jié)構(gòu)化分析方法是20世紀70年代中期倡導(dǎo)的基于功能分解的分析方法，其目的是幫助弄清用戶對軟件的需求。 結(jié)構(gòu)化分析方法的實質(zhì)實質(zhì)是著眼于數(shù)據(jù)流，自頂向下，逐層分解，建立系統(tǒng)的處理流程，以數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典為主要工具，建立系統(tǒng)的邏輯模型。結(jié)構(gòu)化分析的步驟:(1)通過對用戶調(diào)查，又軟件的需求為線索，獲得當前系統(tǒng)的具體模型(2)去年具體模型中非本質(zhì)因素，抽象出邏輯模型(3)根據(jù)特點分析當前與目標系統(tǒng)的差距，建立目標系統(tǒng)的邏輯模型(4)完善目標系統(tǒng)并之補充細節(jié)，寫出目標系統(tǒng)的軟件需求規(guī)格說明(5)評審直到確認完全符合用戶對軟件的需求 2. 結(jié)構(gòu)化分析的常用工具結(jié)構(gòu)化分析的常用工具 1 1）數(shù)據(jù)

11、流圖）數(shù)據(jù)流圖 數(shù)據(jù)流圖是描述數(shù)據(jù)處理過程的工具，是需求的邏輯模型的圖形表示，它從數(shù)據(jù)傳遞和加工的角度，來刻畫數(shù)據(jù)流從輸入到輸出的移動變換過程。直接支持系統(tǒng)的功能建模。 數(shù)據(jù)流圖中的主要圖形元素如圖16-2所示。圖16-2 數(shù)據(jù)流圖中的主要元素 建立數(shù)據(jù)流圖的步驟如下： 1) 由外向里；先畫系統(tǒng)的輸入輸出，然后畫系統(tǒng)的內(nèi)部。 2) 自頂向下；順序完成頂層、中間層、底層數(shù)據(jù)流圖。 3) 逐層分解。例如例如，某銀行取款業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流圖，如圖16-3所示。 圖16-3 銀行取款業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流圖 2 2）數(shù)據(jù)字典）數(shù)據(jù)字典 數(shù)據(jù)字典是對所有與系統(tǒng)相關(guān)的數(shù)據(jù)元素的一個有組織的列表，并包含對數(shù)據(jù)元素精確的、嚴

12、格的定義，使用戶和系統(tǒng)分析員對于輸入、輸出、存儲成分和中間計算結(jié)果有共同的理解。數(shù)據(jù)字典把不同的需求文檔和分析模型緊密地結(jié)合在一起，與各模型的圖形表示配合，能清楚地表達數(shù)據(jù)處理的要求。 在數(shù)據(jù)字典的編制過程中，常使用定義式方式描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。常用的定義式符號= 表示“等于”，“定義為”，“由什么構(gòu)成”| 表示“或”+ 表示“與”，“和” 例如，例如，銀行取款業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)流圖中，存儲文件“存折”的數(shù)據(jù)字典定義如下：存折=戶名+所號+賬戶+開戶日+性質(zhì)+（印密）+1存取行50 存折由六數(shù)據(jù)項組成存折由六數(shù)據(jù)項組成, ,密印可選，存取密印可選，存取1 1至至5050處處戶名=2字母24 戶名由戶名由2

13、2至至2424個字母組成個字母組成所號=“001”.“999” 所號可為所號可為“001001”、“002002”、“999999”nm 表示“重復(fù)”，即括號中的項要重復(fù)若干次，n,m是重復(fù)次數(shù)的上下限() 表示“可選”，即括號中的項可以沒有* 表示“注釋”. 連接符賬號=“00000001”.“99999999”開戶日=年 + 月 + 日 開戶日由年月日構(gòu)成開戶日由年月日構(gòu)成性質(zhì)=“1” .“6” 有六類儲戶，如有六類儲戶，如1 1示普通戶、示普通戶、5 5示工資戶示工資戶印密=“0” 印密在存折上不顯示印密在存折上不顯示存取行=日期+(摘要)+支出+存入+余額+操作+復(fù)核日期=年+月+日年

14、=“00”.“99”月=“01”.“12”日=“01”.“31” 摘要=1字母4支出=金額 金額=“0000000.01”.“9999999.99”操作=“00001”.“99999” 3）判定樹）判定樹 使用判定樹進行描述時，應(yīng)先從問題定義的文字描述中分清哪些是判定的條件，哪些是判定的結(jié)論，根據(jù)描述材料中的連接詞找出判定條件之間的從屬關(guān)系、并列關(guān)系、選擇關(guān)系，根據(jù)它們構(gòu)造判定樹。 例如例如，某貨物托運管理系統(tǒng)中，對發(fā)貨情況的處理要依賴檢查發(fā)貨單，檢查發(fā)貨單受貨物托運金額、欠款等條件的約束，可以使用類似分段函數(shù)的形式來描述這些約束和處理。對這種約束條件的描述，如果使用自然語言，表達易出現(xiàn)不準確

15、和不清晰。如果使用如圖使用如圖16-416-4所示例子中的判定樹來描述所示例子中的判定樹來描述，則簡捷清晰。 圖16-4 “檢查發(fā)貨單”判定樹 4 4）判定表）判定表 判定表與判定樹相似，當數(shù)據(jù)流圖中的加工要依賴于多個邏輯條件的取值，使用判定表描述比較適宜。 判定表由四部分組成，如圖16-5所示。 圖16-5 判定表組成 圖16-6為“檢查發(fā)貨單”判定表，其中“”表示滿足對應(yīng)條件項時執(zhí)行的操作。 圖中的基本條件項基本條件項，列出了各種可能的條件；條條件項件項，列出了各種可能的條件組合；基本動作項基本動作項，它列出了所有的操作；動作項動作項，它列出在對應(yīng)的條件組合下所選的操作。 1234條件 發(fā)

16、貨單金額 $500 $500 $500 $500 賒欠情況 60天 60天 60天60天 操作不發(fā)出批準書 發(fā)出批準書 發(fā)出發(fā)貨單 發(fā)出賒欠報告 圖16-6 “檢查發(fā)貨單”判定表 判定表或判定樹是以圖形式形式清晰描述數(shù)據(jù)流圖的加工邏輯。利用它們便于直接映射到程序代碼。 16.2.3 軟件需求規(guī)格說明書軟件需求規(guī)格說明書 軟件需求規(guī)格說明書是需求分析階段的最后成果，是軟件開發(fā)中的重要文檔之一。1.軟件需求規(guī)格說明書的作用軟件需求規(guī)格說明書的作用 軟件需求規(guī)格說明書的作用是： 便于用戶、開發(fā)人員進行理解和交流。 反映出用戶問題的結(jié)構(gòu)，可以作為軟件開發(fā)工作的基礎(chǔ)和依據(jù)。 作為確認測試和驗收的依據(jù)。2

17、.軟件需求規(guī)格說明書的內(nèi)容軟件需求規(guī)格說明書的內(nèi)容軟件需求規(guī)格說明書所包括的內(nèi)容和書寫框架如下： 一、概述二、數(shù)據(jù)描述 . 數(shù)據(jù)流圖 . 數(shù)據(jù)字典 . 數(shù)據(jù)接口說明 . 內(nèi)部接口三、功能描述 . 功能 . 處理說明 . 設(shè)計的限制 四、 性能描述 . 性能參數(shù) . 測試種類 . 預(yù)期的軟件響應(yīng) . 應(yīng)考慮的特殊問題五、參考文獻目錄 六、附錄其中，概述是從系統(tǒng)的角度描述軟件的目標和任務(wù)。 3.3 結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法 3.3.1軟件設(shè)計的基本概念軟件設(shè)計的基本概念 1. 軟件設(shè)計的基礎(chǔ)軟件設(shè)計的基礎(chǔ) 軟件設(shè)計是一個把軟件需求轉(zhuǎn)換為軟件表示的過程。其基本目標是用比較抽象概括的方式確定目標系

18、統(tǒng)如何完成預(yù)定的任務(wù)。 從技術(shù)觀點來看，軟件設(shè)計包括軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計、數(shù)據(jù)設(shè)計、接口設(shè)計、過程設(shè)計。 軟件設(shè)計的一般過程是：軟件設(shè)計是一個迭代的過程；先進行高層次的結(jié)構(gòu)設(shè)計；后進行低層次的過程設(shè)計；穿插進行數(shù)據(jù)設(shè)計和接口設(shè)計。 2. 軟件設(shè)計的基本原理軟件設(shè)計的基本原理 軟件設(shè)計遵循軟件工程的基本目標和原則，在軟件設(shè)計中應(yīng)遵循以下原則： 1 1）抽象抽象：把事物本質(zhì)的共同特性提取出來而不考慮其他細節(jié)。 2 2）模塊化模塊化：指把一個待開發(fā)的軟件分解成若干小的簡單的部分。如VBA中的子過程、函數(shù)過程等。 3 3）信息隱蔽信息隱蔽：指在一個模塊內(nèi)包含的信息，對于不需要這些信息的其他模塊來說是不能訪問的

19、。 4 4）模塊獨立性模塊獨立性：指每個模塊只完成系統(tǒng)要求的獨立的子功能，并且與其他模塊的聯(lián)系最少、接口簡單。 模塊的獨立程度是評價設(shè)計好壞的重要度量標準。衡量軟件的模塊獨立性使用耦合性和內(nèi)聚性兩個定性的度量標準。 內(nèi)聚性：內(nèi)聚性：內(nèi)聚性是一個模塊內(nèi)部各個元素間彼此結(jié)合的緊密程度的度量。一個模塊的內(nèi)聚性越強則該模塊的獨立性越強。 耦合性：耦合性：耦合性是模塊間互相連接的緊密程度的度量。取決于各個模塊之間接口的復(fù)雜度等。一個模塊與其他模塊的耦合性越強，則其模塊獨立性就越弱 3.3.結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法 結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法的基本思想是將軟件設(shè)計成由相對獨立、單一功能的模塊組成的結(jié)構(gòu)。 3.3.

20、2 概要設(shè)計概要設(shè)計 1.1.概要設(shè)計的任務(wù)概要設(shè)計的任務(wù) 軟件概要設(shè)計的基本任務(wù)是：設(shè)計軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)設(shè)計、編寫概要設(shè)計文檔和概要設(shè)計文檔評審。 1 1）設(shè)計軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）設(shè)計軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 在需求分析階段，已經(jīng)把系統(tǒng)分解成層次結(jié)構(gòu)，而在概要設(shè)計階段，需要進一步分解，劃分為模塊以及模塊的層次結(jié)構(gòu)。 2 2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)設(shè)計）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)設(shè)計 數(shù)據(jù)設(shè)計是實現(xiàn)需求定義和規(guī)格說明過程中提出的數(shù)據(jù)對象的邏輯表示。 3）編寫概要設(shè)計文檔）編寫概要設(shè)計文檔 在概要設(shè)計階段，需要編寫的文檔有：概要設(shè)計說明書、數(shù)據(jù)設(shè)計說明書、集成測試計劃等。 4）概要設(shè)計文檔評審）概要設(shè)計文檔評審 在概要設(shè)

21、計中，對設(shè)計部分是否完整地實現(xiàn)了需求中規(guī)定的功能、性能等要求，設(shè)計方案的可行性，關(guān)鍵的處理及內(nèi)外部接口定義正確性、有效性、各部分之間的一致性等都要進行評審，以免在以后的設(shè)計中出現(xiàn)大的問題而返工。 常用的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計工具是結(jié)構(gòu)圖，也稱程序結(jié)構(gòu)圖。結(jié)構(gòu)圖的基本圖符如圖16-7所示。根據(jù)結(jié)構(gòu)化設(shè)計思想，結(jié)構(gòu)圖構(gòu)成的基本形式如圖16-8所示。 一般模塊一般模塊 數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)信息 控制信息控制信息圖圖 16-7 結(jié)構(gòu)圖基本符號結(jié)構(gòu)圖基本符號 基本形式 順序形式 重復(fù)形式 選擇形式 圖 16-8 結(jié)構(gòu)圖構(gòu)成的基本形式 A A B B C D A B A B C 2. 面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方法面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方

22、法 面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計方法定義了一些不同的映射方法， 利用這些映射方法可以把數(shù)據(jù)流圖變換成結(jié)構(gòu)圖表示的軟件結(jié)構(gòu)。下面先了解數(shù)據(jù)流圖表示的數(shù)據(jù)處理的類型，然后針對不同類型分別進行分析處理。 1 1）數(shù)據(jù)流類型）數(shù)據(jù)流類型 典型的數(shù)據(jù)流類型有兩種： 變換型和事務(wù)型變換型和事務(wù)型。 變換型：變換型：變換型是指信息沿輸入通路進入系統(tǒng)，同時由外部形式變換成內(nèi)部形式，進入系統(tǒng)的信息通過變換中心，經(jīng)加工處理以后再沿輸出通路變換成外部形式離開軟件系統(tǒng)。變換型數(shù)據(jù)處理問題的工作過程大致分為三步，如圖16-9所示。變換型數(shù)據(jù)流圖映射的結(jié)構(gòu)圖如圖16-10所示。 輸入 中心變換 輸出 圖 16-9 變換型數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)的

23、組成取得數(shù)據(jù)變換數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù) B C B C 圖16-10 變換型數(shù)據(jù)流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖主控模塊輸入數(shù)據(jù)變換中心輸出數(shù)據(jù)事務(wù)型：事務(wù)型：在很多軟件應(yīng)用中，存在某種作業(yè)數(shù)據(jù)流， 它可以引發(fā)一個或多個處理，這些處理能夠完成該作業(yè)要求的功能，這種數(shù)據(jù)流就叫做事務(wù)。事務(wù)型數(shù)據(jù)流如圖16-11 所示。在一個事務(wù)型數(shù)據(jù)流中，事務(wù)中心接收數(shù)據(jù)，分析每個事務(wù)以確定它的類型，根據(jù)事務(wù)類型選取一條活動通路。事務(wù)型數(shù)據(jù)流圖映射的機構(gòu)圖如圖16-12所示。 輸入流 圖16-11 事務(wù)型數(shù)據(jù)流結(jié)構(gòu)事 務(wù) 處 理 中心事務(wù)n事務(wù)1事務(wù)2 圖16-12 事務(wù)型數(shù)據(jù)流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 事務(wù)中心 事務(wù)調(diào)度 輸出結(jié)果 讀入分析輸入流 事務(wù)1

24、 事務(wù)2 事務(wù)n 2 2）面向數(shù)據(jù)流設(shè)計方法的設(shè)計過程）面向數(shù)據(jù)流設(shè)計方法的設(shè)計過程 第第1步：步：分析、確認數(shù)據(jù)流圖的類型，區(qū)分是事務(wù)型還是變換型。 第第2 2步：步：說明數(shù)據(jù)流的邊界。 第第3步：步：把數(shù)據(jù)流圖映射為程序結(jié)構(gòu)。對于事務(wù)流區(qū)分事務(wù)中心和數(shù)據(jù)接收通路，將它映射成事務(wù)結(jié)構(gòu)，對于變換流，區(qū)分輸出和輸入分支，并將其映射成變換結(jié)構(gòu)。 第第4 4步：步：根據(jù)設(shè)計準則對產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)進行細化和求精 3.3.3 詳細設(shè)計詳細設(shè)計 詳細設(shè)計的任務(wù)，是為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖中的每一個模塊確定實現(xiàn)算法和局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用某種選定的表達工具表示算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的細節(jié)。常見工具有：圖形工具：圖形工具：程序流程圖、N-S

25、、PAD、HIPO；表格工具：表格工具：判定表；語言工具：語言工具：PDL（偽碼）。 下面討論其中幾種主要的工具： 1.1.程序流程圖程序流程圖 程序流程圖是一種傳統(tǒng)的、應(yīng)用廣泛的軟件過程設(shè)計表示工具，通常也稱為程序框圖。 構(gòu)成程序流程圖的最基本圖符及含義如圖16-13 所示；5種控制結(jié)構(gòu)（順序、選擇、先判斷循環(huán)、后判斷循環(huán)、多分支選擇結(jié)構(gòu)）見圖16-14。 或 控制流 加工步驟 邏輯條件 圖 16-13 程序流程圖的基本圖符 通過把程序流程圖的5種基本控制結(jié)構(gòu)相互組合或嵌套，可以構(gòu)成任何復(fù)雜的程序流圖。 F =1 T F T T =n F 順序結(jié)構(gòu) 選擇結(jié)構(gòu) 先判斷重復(fù) 后判斷重復(fù) 多分支選

26、擇 圖16-14 程序流程圖構(gòu)成的5種控制結(jié)構(gòu) 2. N-S圖圖 N-SN-S圖的基本圖符及表示的圖的基本圖符及表示的5 5種基本控制結(jié)構(gòu)如圖種基本控制結(jié)構(gòu)如圖16-1516-15所示。所示。 例如，例如，下面是簡單托運貨物運費計算的問題。 設(shè)貨物重量x,客戶信息y,輸入x,y后，計算運費的具體要求是：如果0 x15，則用公式1計算，循環(huán)3次完成同樣的“記帳” 和“輸出”操作。然后程序結(jié)束； 如果015，則用公式2計算后，循環(huán)3次完成同樣的“記帳”和 “輸出”操作。然后程序結(jié)束。 該問題程序的程序N-S圖描述如圖16-16所示。 3. PAD圖圖 PAD圖是問題分析圖的英文縮寫。PAD圖的基本

27、圖符及表示的5 種基本控制結(jié)構(gòu)，如圖16-17所示。上述托運貨物運費計算問題程序的PAD圖如圖16-18所示。 4. 過程設(shè)計語言（過程設(shè)計語言（PDL） PDL 也稱為結(jié)構(gòu)化的英語和偽碼，它是一種混合語言，采用英語的詞匯和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言。 用PDL表示的基本控制結(jié)構(gòu)中常用詞匯如下： 順序：順序： 條件：條件：IF/THEN/ELSE/ENDIF 循環(huán)：循環(huán)：DO WHILE/ENDDO 循環(huán)：循環(huán)：REPEAT UNTIL/ENDREPEAT 分支：分支：CASE_OF/WHEN/SELECT/WHEN/ SELECT/ENDCASE 例如，例如，上述托運貨物運費計算問題的程序描述如下，

28、它是類似C語言的PDL。 count( )；/* 計算運費計算運費 */ 輸入x；輸入y；if (0 x15) 公式2計算；call sub；sub( )； for ( i=1,3,i+) do 記賬；輸出；3.4 軟件測試軟件測試 軟件測試是保證軟件質(zhì)量的重要手段，其主要過程涵蓋了整個軟件生命期的過程，包括需求定義階段的需求測試、編碼階段的單元測試、集成測試以及后期的確認測試、系統(tǒng)測試，驗證軟件是否合格、能否交付用戶使用等。 3.4.1軟件測試的目的軟件測試的目的 軟件測試的目的如下： 軟件測試是為了發(fā)現(xiàn)錯誤而執(zhí)行程序的過程； 一個好的測試用例是指很可能找到迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)的錯誤的用例； 一

29、個成功的測試是發(fā)現(xiàn)了至今尚未發(fā)現(xiàn)的錯誤的測試。 顯然，測試要以查找錯誤為中心，而不是為了演示軟件的正確功能。 3.4.2 軟件測試的準則軟件測試的準則 軟件測試要設(shè)計出有效的測試方案和好的測試用例，軟件測試人員要充分理解和運用如下軟件測試準則： 1 1）所有測試都應(yīng)追溯到需求； 2 2）嚴格執(zhí)行測試計劃,排除測試的隨意性； 3 3）充分注意測試中的群集現(xiàn)象（指錯誤群集的程序）； 4 4）程序員應(yīng)避免檢查自己的程序； 5 5）窮舉測試（指把程序所有可能的執(zhí)行路徑都進行檢查的測試）不可能； 6 6）妥善保存測試計劃、測試用例、出錯統(tǒng)計和最終分析報告，為維護提供方便。 3.4.3 軟件測試技術(shù)與方法

30、綜述軟件測試技術(shù)與方法綜述 軟件測試的方法和技術(shù)是多種多樣的。若從是否需要執(zhí)行被測軟件的角度，可以分為靜態(tài)測試和動態(tài)測試方法。若按照功能劃分可以分為白盒測試和黑盒測試方法。 1. 1.靜態(tài)測試靜態(tài)測試 靜態(tài)測試包括代碼檢查、靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析、代碼質(zhì)量度量等。靜態(tài)測試可以由人工進行，充分發(fā)揮人的邏輯思維優(yōu)勢，也可以借助軟件工具自動進行。經(jīng)驗表明，使用人工測試能夠有效地發(fā)現(xiàn)30% 到70% 的邏輯設(shè)計和編碼錯誤。 2.2.動態(tài)測試動態(tài)測試 動態(tài)測試是基于計算機的測試，是為了發(fā)現(xiàn)錯誤而執(zhí)行程序的過程?；蛘哒f，是根據(jù)軟件開發(fā)各階段的規(guī)格說明和程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)而精心設(shè)計一批測試用例，并利用這些用例去運行程序，

31、以發(fā)現(xiàn)程序錯誤的過程。 測試用例的格式為：測試用例的格式為：(輸入值集輸入值集),(),(輸出值集輸出值集) 2.2.白盒測試方法與測試用例設(shè)計白盒測試方法與測試用例設(shè)計 該方法是根據(jù)軟件產(chǎn)品的內(nèi)部工作過程檢查內(nèi)部根據(jù)軟件產(chǎn)品的內(nèi)部工作過程檢查內(nèi)部成分，以確認每種內(nèi)部操作符合設(shè)計規(guī)格要求成分，以確認每種內(nèi)部操作符合設(shè)計規(guī)格要求。白盒測試把測試對象看作一個打開的盒子，允許測試人員利用程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)及有關(guān)信息來設(shè)計或選擇測試用例，對程序所有的邏輯路徑進行測試。 白盒測試的主要方法有邏輯覆蓋、基本路徑測試邏輯覆蓋、基本路徑測試等。 1 1）邏輯覆蓋測試）邏輯覆蓋測試 邏輯覆蓋是泛指一系列以程序內(nèi)

32、部的邏輯結(jié)構(gòu)為泛指一系列以程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的測試用例設(shè)計技術(shù)。通?；A(chǔ)的測試用例設(shè)計技術(shù)。通常邏輯覆蓋有5種。 語句覆蓋：語句覆蓋：選擇足夠的測試用例，使得程序中每個語句至少都能被執(zhí)行一次。例例16-1 16-1 按照語句覆蓋的測試要求，對圖16-19的程序流程圖對應(yīng)的程序，設(shè)計測試用例1和測試用例2。 語句覆蓋是邏輯覆蓋中基本的覆蓋，尤其對單元測試來說。但是語句覆蓋往往沒有關(guān)注判斷中的條件有可能隱含的錯誤。 begin 輸入i,j i j x=j x=i 輸出i,j,xend測試用例1： 輸入 輸出（i，j） （i，j，x）（8，8） （8，8，8）測試用例2： 輸入 輸出（i，j）

33、 （i，j，x）（8，16） （8, 16,16）圖圖16-1916-19 例16-1的程序流程圖與測試用例 判斷判斷- -條件覆蓋：條件覆蓋：設(shè)計足夠的測試用例，使判斷中每個條件的所有可能取值至少執(zhí)行一次，同時每個判斷的所有可能取值分支至少執(zhí)行一次。 路徑覆蓋：路徑覆蓋：執(zhí)行足夠的測試用例，使程序中所有可能的路徑都至少經(jīng)歷一次。 判斷覆蓋：判斷覆蓋：使設(shè)計的測試用例，保證程序中每個判斷的每個取值分支（T或F）至少經(jīng)歷一次。 條件覆蓋：條件覆蓋：設(shè)計的測試用例保證程序中每個判斷的每個條件的可能取值至少執(zhí)行一次。 2 2）基本路徑測試）基本路徑測試 基本路徑測試根據(jù)軟件過程性描述中的控制流程確定

34、程序的環(huán)路復(fù)雜性度量，用此度量定義基本路徑集合，并由此導(dǎo)出一組測試用例對每一條獨立執(zhí)行路徑進行測試。例例3-53-5設(shè)有如圖 16-23所示的程序流程圖表示的程序。 a T c F T b F d e f 圖 16-23 程序流程圖A 1B =0輸出A輸出B輸出A與Bend 對圖16-23 確定程序的環(huán)路復(fù)雜度為3。方法是：環(huán)路復(fù)雜度=程序流程圖中的判斷框個數(shù)+1 。這里環(huán)路復(fù)雜度的值即為設(shè)計測試用例的基本路徑數(shù)，表 16-3列出的一組測試用例，覆蓋的基本路徑是： abf, acef, acdf。 測試用例 通過路徑 (A=-3, B=0), (輸出略) ( abf) ( A=4, B=0),

35、 (輸出略) (acef) ( A=4, B=4), (輸出略) (acdf) 表 16-3 例16-5的測試用例 3. 黑盒測試方法與測試用例設(shè)計黑盒測試方法與測試用例設(shè)計 黑盒測試是對軟件已經(jīng)實現(xiàn)的功能是否滿足需求黑盒測試是對軟件已經(jīng)實現(xiàn)的功能是否滿足需求進行測試和驗證進行測試和驗證。黑盒測試完全不考慮程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)和內(nèi)部特征，只依據(jù)程序的需求和功能規(guī)格說明，檢查程序的功能是否符合它的功能說明。 黑盒測試方法主要有等價類劃分法、邊界值分析法、錯誤推測法等，主要用于軟件確認測試。 1 1）等價類劃分法）等價類劃分法 等價類劃分法是將程序的所有可能的輸入數(shù)據(jù)劃分成若干部分（若干等價類），然

36、后從每個等價類中選取數(shù)據(jù)作為測試用例。使用該方法，需要劃分輸入集合的等價類。等價類包括： 有效等價類：有效等價類：合理、有意義的輸入數(shù)據(jù)構(gòu)成的集合。可以檢驗程序中符合規(guī)定的功能、性能。 無效等價類：無效等價類：不合理、無意義的輸入數(shù)據(jù)構(gòu)成的集合。可以檢驗程序中不符合規(guī)定的功能、性能 為此，需要研究程序的功能說明，從而確定輸入數(shù)據(jù)的有效等價類和無效等價類，進而選取適當?shù)臏y試用例。如，P249例16-6。 2 2）邊界值分析法）邊界值分析法 邊界值分析法是對各種輸入、輸出范圍的邊界情況設(shè)計測試用例的方法。 經(jīng)驗表明，程序錯誤最容易出現(xiàn)在輸入或輸出范圍的邊界處，而不是在輸入范圍的內(nèi)部。因此針對各種邊

37、界情況設(shè)計測試用例，可以查出更多的錯誤。 3 3）錯誤推測法）錯誤推測法 我們可以靠經(jīng)驗和直覺推測程序中可能存在的各種錯誤，從而有針對性地編寫檢查這些錯誤的例子，這就是錯誤推測法。16.4.416.4.4軟件測試的實施軟件測試的實施 軟件測試過程一般按4個步驟進行，即單元測試、集成測試、驗收測試(確認測試)和系統(tǒng)測試。通過這些步驟的實施來驗收是否合格，能否交付用戶使用。 1. 1.單元測試單元測試 單元測試是對軟件設(shè)計的最小單位-模塊(程序單元)，進行正確性檢驗的測試。單元測試的目的是發(fā)現(xiàn)各模塊內(nèi)部可能存在的各種錯誤。 單元測試是針對某個模塊的，這樣的模塊通常并不是一個獨立的程序，因此模塊不能

38、自己運行，而要靠輔助其他模塊調(diào)用或驅(qū)動。也就是說，單元測試要考慮它和外界的聯(lián)系，必須在一定的環(huán)境下運行。 在進行單元測試之前需要編寫驅(qū)動模塊和樁模塊（支持模塊），驅(qū)動模塊的作用是模擬系統(tǒng)調(diào)用測試模塊，相當于被測試模塊的主程序，它接收測試數(shù)據(jù)，并傳給被測模塊，輸出實際測試結(jié)果。樁模塊的作用是模擬模塊調(diào)用的其他模塊，是一個模擬子程序，如圖16-24所示。 驅(qū)動模塊被測單元樁模塊A樁模塊B樁模塊C圖16-24 單元測試的測試環(huán)境 2. 集成測試集成測試 單元測試之后，應(yīng)按要求把模塊組裝起來，進行集成測試。集成測試又稱組裝測試或聯(lián)合測試。 集成測試時，將模塊組裝成程序通常采用的非增量方式組裝與增量方式

39、組裝。 增量方式包括：自頂向下、自底向上、自頂向下與自底向上相結(jié)合的混合增量方法。 1）自頂向下的增量方式）自頂向下的增量方式 將模塊按系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)，從主控模塊（主程序）開始，沿控制層次自頂向下地逐個把模塊連接起來。該方式在測試過程中能較早地驗證主要的控制和判斷點。 2）自底向上的增量方式）自底向上的增量方式 自底向上集成測試方法是從軟件結(jié)構(gòu)中最底層軟件單元開始進行集成和測試。在模塊的測試過程中，需要從子模塊得到的信息可以直接運行子模塊得到。由于在逐步向上組裝過程中，下層模塊總是存在的，因此不在需要樁模塊，但需要調(diào)用這些模塊的驅(qū)動模塊。 自頂向下和自底向上測試各有優(yōu)缺點，有時可以將兩者結(jié)合起來

40、進行測試。 3.3.確認測試確認測試 集成測試結(jié)束后，得到的是一個完整的軟件系統(tǒng)，這時，需要進行確認測試。確認測試（即有效性測試）的任務(wù)是驗證軟件的功能、性能及其他特性是否滿足了需求規(guī)格說明中確定的各種需求，以及軟件配置是否完全、正確。 4.4.系統(tǒng)測試系統(tǒng)測試 系統(tǒng)測試是將通過測試確認的軟件，作為整個基于計算機系統(tǒng)的一個元素，與計算機硬件、外設(shè)、支持軟件、數(shù)據(jù)和人員等其他系統(tǒng)元素組合在一起，在實際運行環(huán)境下對計算機系統(tǒng)進行一系列的集成測試和確認測試。 系統(tǒng)測試的目的是在真實的系統(tǒng)工作環(huán)境下，檢驗軟件是否能與系統(tǒng)正確連接，發(fā)現(xiàn)軟件與系統(tǒng)需求不一致的地方。 3.5 程序調(diào)試程序調(diào)試 3.5.1

41、基本概念基本概念 在對程序進行成功測試之后，將進入程序調(diào)試（通常稱Debug, 即排錯）。程序調(diào)試的任務(wù)是診斷和改正程序中的錯誤。 程序調(diào)試活動由兩部分組成，其一是根據(jù)錯誤的跡象確定程序中錯誤的確切性質(zhì)、原因和位置；其二是對程序進行修改，排除這個錯誤。 1. 1.程序調(diào)試的基本步驟程序調(diào)試的基本步驟 1 1）錯誤定位 2 2）修改設(shè)計和代碼，以排除錯誤 3 3）進行回歸測試，防止引進新的錯誤 2.2.程序調(diào)試的原則程序調(diào)試的原則 因為調(diào)試活動由對程序中錯誤的定性、定位和排錯兩部分組成，因此調(diào)試原則從以下兩個方面考慮： 1 1）確定錯誤的性質(zhì)和位置時的注意事項； 2 2）修改錯誤的原則。 16.

42、5.2 軟件調(diào)試方法軟件調(diào)試方法 調(diào)試的關(guān)鍵在于推斷程序內(nèi)部的錯誤位置及原因。從是否跟蹤和執(zhí)行程序的角度來看，軟件調(diào)試可以分為靜態(tài)調(diào)試和動態(tài)調(diào)試。 主要的調(diào)試方法有強行排錯法、回溯法和原因排除法。主要的調(diào)試方法有強行排錯法、回溯法和原因排除法。 1. 1.強行排錯法強行排錯法 其過程可概括為，設(shè)置斷點、程序暫停、觀察程序狀態(tài)、繼續(xù)運行程序。這是目前使用較多、效率較低的調(diào)試方法。涉及的調(diào)試技術(shù)主要是設(shè)置斷點和監(jiān)視表達式。例如： 通過內(nèi)存全部打印來排錯； 在程序特定部位設(shè)置打印語句（即斷點法）； 自動調(diào)試工具。 2. 2.回溯法回溯法 該方法適合于小規(guī)模程序的排錯。即一旦發(fā)現(xiàn)了錯誤，先分析錯誤征兆，確定最先發(fā)現(xiàn)“癥狀”的位置。然后，從發(fā)現(xiàn)“癥狀”的地方開始，沿程序的控制流程，逆向跟蹤源程序代碼，直到找到錯誤根源或確定錯誤產(chǎn)生的范圍。 3. 3.原因排除法原因排除