軟件工程課件第1章

軟件工程劉永利河南理工大學Friday,December23,202212/23/20221軟件工程劉永利12/19/20221參考資料張海藩，《軟件工程導論》，清華大學出版社，1998第三版鄭人杰，殷仁昆，陶永雷，《實用軟件工程》，清華大學出版社，1997第二版12/23/20222參考資料張海藩，《軟件工程導論》，清華大學出版社，1998考核要求平時成績30%考勤課堂筆記少量習題考試成績70%12/23/20223考核要求平時成績30%12/19/20223第一篇

軟件工程與軟件過程12/23/20224第一篇

軟件工程與軟件過程12/19/20224第1章軟件工程軟件危機1.1軟件工程1.2小結1.312/23/20225第1章軟件工程軟件危機1.1軟件工程1.2小結1.3121.1軟件危機1.1.1計算機系統(tǒng)的發(fā)展歷程所謂計算機系統(tǒng)就是指適當?shù)亟M織在一起的一系列系統(tǒng)元素的集合。這些系統(tǒng)元素互相配合、相互協(xié)作，通過對信息的處理而完成預先定義的目標。迄今為止，計算機系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了四個不同的發(fā)展階段。12/23/202261.1軟件危機1.1.1計算機系統(tǒng)的發(fā)展歷程12/從60年代中期到70年代中期，是計算機系統(tǒng)發(fā)展的第二代。計算機系統(tǒng)發(fā)展的第三代從20世紀70年代中期開始，并且跨越了整整10年。在計算機系統(tǒng)發(fā)展的第四代已經(jīng)不再看重單臺計算機和程序，人們感受到的是硬件和軟件的綜合效果。12/23/20227從60年代中期到70年代中期，是計算機系統(tǒng)發(fā)展的第二代。121.1.2軟件危機的含義軟件危機是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。這些問題絕不僅僅是不能正常運行的軟件才具有的，實際上，幾乎所有軟件都不同程度地存在這些問題。12/23/202281.1.2軟件危機的含義12/19/20228軟件危機典型表現(xiàn)對軟件開發(fā)成本和進度的估計常常很不準確。用戶對“已完成的”軟件系統(tǒng)不滿意的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。軟件產(chǎn)品的質量往往靠不住軟件常常是不可維護的。軟件通常沒有適當?shù)奈臋n資料。軟件成本在計算機系統(tǒng)總成本中所占的比例逐年上升。軟件開發(fā)生產(chǎn)率提高的速度，既跟不上硬件的發(fā)展速度，也遠遠跟不上計算機應用迅速普及深入的趨勢。12/23/20229軟件危機典型表現(xiàn)對軟件開發(fā)成本和進度的估計常常很不準確。12以上列舉的僅僅是軟件危機的一些明顯的表現(xiàn)，與軟件開發(fā)和維護有關的問題遠遠不止這些。12/23/20221012/19/2022101.1.3產(chǎn)生軟件危機的原因在軟件開發(fā)和維護的過程中存在這么多嚴重問題，一方面與軟件本身的特點有關，另一方面也和軟件開發(fā)與維護的方法不正確有關。與軟件開發(fā)和維護有關的許多錯誤認識和作法的形成，可以歸因于在計算機系統(tǒng)發(fā)展的早期階段軟件開發(fā)的個體化特點。錯誤的認識和作法主要表現(xiàn)為忽視軟件需求分析的重要性，認為軟件開發(fā)就是寫程序并設法使之運行，輕視軟件維護等。12/23/2022111.1.3產(chǎn)生軟件危機的原因在軟件開發(fā)和維護的過程中存圖1.1引入同一變動付出的代價隨時間變化的趨勢12/23/202212圖1.1引入同一變動付出的代價隨時間變化的趨勢12/19/了解產(chǎn)生軟件危機的原因，澄清錯誤認識，建立起關于軟件開發(fā)和維護的正確概念，還僅僅是解決軟件危機的開始，全面解決軟件危機需要一系列綜合措施。12/23/202213了解產(chǎn)生軟件危機的原因，澄清錯誤認識，建立起關于軟件開發(fā)和維1.1.4消除軟件危機的途徑為了消除軟件危機，首先應該對計算機軟件有一個正確的認識。應該推廣使用在實踐中總結出來的開發(fā)軟件的成功的技術和方法，并且研究探索更好更有效的技術和方法，盡快消除在計算機系統(tǒng)早期發(fā)展階段形成的一些錯誤概念和做法。12/23/2022141.1.4消除軟件危機的途徑為了消除軟件危機，首先應該應該開發(fā)和使用更好的軟件工具?？傊?，為了消除軟件危機，既要有技術措施(方法和工具)，又要有必要的組織管理措施。軟件工程正是從管理和技術兩方面研究如何更好地開發(fā)和維護計算機軟件的一門新興學科。1.1.4消除軟件危機的途徑（cont.）12/23/202215應該開發(fā)和使用更好的軟件工具。1.1.4消除軟件危機的第1章軟件工程軟件危機1.1軟件工程1.2小結1.312/23/202216第1章軟件工程軟件危機1.1軟件工程1.2小結1.3121.2軟件工程1.2.1什么是軟件工程概括地說，軟件工程是指導計算機軟件開發(fā)和維護的工程學科。采用工程的概念、原理、技術和方法來開發(fā)與維護軟件，把經(jīng)過時間考驗而證明正確的管理技術和當前能夠得到的最好的技術方法結合起來，以經(jīng)濟地開發(fā)出高質量的軟件并有效地維護它，這就是軟件工程。12/23/2022171.2軟件工程1.2.1什么是軟件工程12/11.2.2軟件工程的基本原理1.用分階段的生命周期計劃嚴格管理2.堅持進行階段評審3.實行嚴格的產(chǎn)品控制4.采用現(xiàn)代程序設計技術5.結果應能清楚地審查6.開發(fā)小組的人員應該少而精7.承認不斷改進軟件工程實踐的必要性12/23/2022181.2.2軟件工程的基本原理1.用分階段的生命周期計1.2.3軟件工程方法學通常把在軟件生命周期全過程中使用的一整套技術的集合稱為方法學(methodology)，也稱為范型(paradigm)。在軟件工程范疇中，這兩個詞的含義基本相同。12/23/2022191.2.3軟件工程方法學12/19/202219軟件工程方法學包括三個要素方法方法是完成軟件開發(fā)的各項任務的技術方法，回答“如何做”的問題工具工具是為方法的運用提供自動的或半自動的軟件支撐環(huán)境過程過程是為了獲得高質量的軟件所需要完成的一系列任務的框架，它規(guī)定了完成各項任務的工作步驟。12/23/202220軟件工程方法學包括三個要素方法12/19/202220目前使用得最廣泛的軟件工程方法學，分別是傳統(tǒng)方法學和面向對象方法學。12/23/20222112/19/202221傳統(tǒng)方法學傳統(tǒng)方法學也稱為生命周期方法學或結構化范型。當軟件規(guī)模較大，或者對軟件的需求是模糊的或隨時間變化的時候，使用結構化范型開發(fā)軟件往往不成功；此外，使用傳統(tǒng)方法學開發(fā)出的軟件，維護起來通常都很困難。12/23/202222傳統(tǒng)方法學傳統(tǒng)方法學也稱為生命周期方法學或結構化范型。12/面向對象方法學概括地說，面向對象方法具有四個要點:把對象(Object)作為融合了數(shù)據(jù)及在數(shù)據(jù)上的操作行為的統(tǒng)一的軟件構件。面向對象程序是由對象組成的，程序中任何元素都是對象，復雜對象由比較簡單的對象組合而成。把所有對象都劃分成類(Class)。每個類都定義了一組數(shù)據(jù)和一組操作，類是對具有相同數(shù)據(jù)和相同操作的一組相似對象的定義。數(shù)據(jù)用于表示對象的靜態(tài)屬性，是對象的狀態(tài)信息，而施加于數(shù)據(jù)之上的操作用于實現(xiàn)對象的動態(tài)行為。12/23/202223面向對象方法學概括地說，面向對象方法具有四個要點:12/19面向對象方法學(cont.)按照父類(或稱為基類)與子類(或稱為派生類)的關系，把若干個相關類組成一個層次結構的系統(tǒng)(也稱為類等級)。在類等級中，下層派生類自動擁有上層基類中定義的數(shù)據(jù)和操作，這種現(xiàn)象稱為繼承。對象彼此之間僅能通過發(fā)送消息互相聯(lián)系。對象與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)有本質區(qū)別，它不是被動地等待外界對它施加操作，相反，它是進行處理的主體，必須向它發(fā)消息請求它執(zhí)行它的某個操作以處理它的數(shù)據(jù)，而不能從外界直接對它的數(shù)據(jù)進行處理。12/23/202224面向對象方法學(cont.)按照父類(或稱為基類)與子類(或面向對象方法學面向對象方法學的出發(fā)點和基本原則，是盡可能模擬人類習慣的思維方式，使開發(fā)軟件的方法與過程盡可能接近人類認識世界解決問題的方法與過程。從而使描述問題的問題空間(也稱為問題域)與實現(xiàn)解法的解空間(也稱為求解域)在結構上盡可能一致。12/23/202225面向對象方法學12/19/202225正確運用面向對象方法學開發(fā)軟件，則最終的軟件產(chǎn)品由許多較小的基本上獨立的對象組成，而且大多數(shù)對象都與現(xiàn)實世界中的實體相對應。因此，降低了軟件產(chǎn)品的復雜性，提高了軟件產(chǎn)品的可理解性，簡化了軟件的開發(fā)和維護工作。12/23/202226正確運用面向對象方法學開發(fā)軟件，則最終的軟件產(chǎn)品由許多較小的由于對象是相對獨立的實體，容易在以后的軟件產(chǎn)品中重復使用，因此，面向對象范型的另一個重要優(yōu)點是促進了軟件重用。面用對象方法特有的繼承性，進一步提高了面向對象軟件的可重用性。12/23/202227由于對象是相對獨立的實體，容易在以后的軟件產(chǎn)品中重復使用，因1.3小結本章對計算機軟件工程學作了一個簡短的概述。首先通過回顧計算機系統(tǒng)發(fā)展簡史，說明開發(fā)軟件的一些錯誤方法和觀念是怎樣形成的。12/23/2022281.3小結本章對計算機軟件工程學作了一個簡短的概然后列舉了這些錯誤方法帶來的嚴重弊病(軟件危機)，澄清了一些糊涂觀念。為了計算機系統(tǒng)的進一步發(fā)展，需要認真研究開發(fā)和維護軟件的科學技術。12/23/202229然后列舉了這些錯誤方法帶來的嚴重弊病(軟件危機)，澄清了一些應總結計算機軟件的歷史經(jīng)驗教訓，借鑒其他工程領域的管理技術，逐步使軟件工程這門新學科發(fā)展和完善起來。12/23/20223012/19/202230本章力求對軟件工程的基本原理和方法學有概括的本質的認識。生命周期方法學把軟件生命周期劃分為若干個相對獨立的階段。12/23/202231本章力求對軟件工程的基本原理和方法學有概括的本質的認識。12每個階段完成一些確定的任務，交出最終的軟件配置的一個或幾個成分；基本上按順序完成各階段任務，在完成每個階段的任務時采用行之有效的結構化技術和適當?shù)妮o助工具；在每個階段結束時都進行嚴格的技術審查和管理復審。12/23/202232每個階段完成一些確定的任務，交出最終的軟件配置的一個或幾個成當軟件規(guī)模較大或對軟件的需求模糊易變時，采用生命周期方法學開發(fā)往往不能成功，近年來在許多應用領域面向對象方法學已經(jīng)迅速地取代了傳統(tǒng)方法學。面向對象方法有四個要點，可以用下列方程式概括：12/23/202233當軟件規(guī)模較大或對軟件的需求模糊易變時，采用生命周期方法學開面向對象方法學=對象+類+繼承+用消息通信也就是說，面向對象方法就是既使用對象又使用類和繼承等機制，而且對象之間僅能通過傳遞消息實現(xiàn)彼此通信。12/23/202234面向對象方法學=對象+類+繼承+用消息通信12/19/20如果僅使用對象和消息，則這種方法可以稱為基于對象的(Object-based)方法，而不能稱為面向對象的方法；如果進一步要求把所有對象都劃分為類。則這種方法可稱為基于類的(Class-based)方法，但仍然不是面向對象的方法。只有同時使用對象、類、繼承和消息的方法，才是真正面向對象的方法。12/23/202235如果僅使用對象和消息，則這種方法可以稱為基于對象的(Obje面向對象方法簡化了軟件的開發(fā)和維護工作，提高了軟件的可重用性。12/23/20223612/19/202236軟件工程劉永利河南理工大學Friday,December23,202212/23/202237軟件工程劉永利12/19/20221參考資料張海藩，《軟件工程導論》，清華大學出版社，1998第三版鄭人杰，殷仁昆，陶永雷，《實用軟件工程》，清華大學出版社，1997第二版12/23/202238參考資料張海藩，《軟件工程導論》，清華大學出版社，1998考核要求平時成績30%考勤課堂筆記少量習題考試成績70%12/23/202239考核要求平時成績30%12/19/20223第一篇

軟件工程與軟件過程12/23/202240第一篇

軟件工程與軟件過程12/19/20224第1章軟件工程軟件危機1.1軟件工程1.2小結1.312/23/202241第1章軟件工程軟件危機1.1軟件工程1.2小結1.3121.1軟件危機1.1.1計算機系統(tǒng)的發(fā)展歷程所謂計算機系統(tǒng)就是指適當?shù)亟M織在一起的一系列系統(tǒng)元素的集合。這些系統(tǒng)元素互相配合、相互協(xié)作，通過對信息的處理而完成預先定義的目標。迄今為止，計算機系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了四個不同的發(fā)展階段。12/23/2022421.1軟件危機1.1.1計算機系統(tǒng)的發(fā)展歷程12/從60年代中期到70年代中期，是計算機系統(tǒng)發(fā)展的第二代。計算機系統(tǒng)發(fā)展的第三代從20世紀70年代中期開始，并且跨越了整整10年。在計算機系統(tǒng)發(fā)展的第四代已經(jīng)不再看重單臺計算機和程序，人們感受到的是硬件和軟件的綜合效果。12/23/202243從60年代中期到70年代中期，是計算機系統(tǒng)發(fā)展的第二代。121.1.2軟件危機的含義軟件危機是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。這些問題絕不僅僅是不能正常運行的軟件才具有的，實際上，幾乎所有軟件都不同程度地存在這些問題。12/23/2022441.1.2軟件危機的含義12/19/20228軟件危機典型表現(xiàn)對軟件開發(fā)成本和進度的估計常常很不準確。用戶對“已完成的”軟件系統(tǒng)不滿意的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。軟件產(chǎn)品的質量往往靠不住軟件常常是不可維護的。軟件通常沒有適當?shù)奈臋n資料。軟件成本在計算機系統(tǒng)總成本中所占的比例逐年上升。軟件開發(fā)生產(chǎn)率提高的速度，既跟不上硬件的發(fā)展速度，也遠遠跟不上計算機應用迅速普及深入的趨勢。12/23/202245軟件危機典型表現(xiàn)對軟件開發(fā)成本和進度的估計常常很不準確。12以上列舉的僅僅是軟件危機的一些明顯的表現(xiàn)，與軟件開發(fā)和維護有關的問題遠遠不止這些。12/23/20224612/19/2022101.1.3產(chǎn)生軟件危機的原因在軟件開發(fā)和維護的過程中存在這么多嚴重問題，一方面與軟件本身的特點有關，另一方面也和軟件開發(fā)與維護的方法不正確有關。與軟件開發(fā)和維護有關的許多錯誤認識和作法的形成，可以歸因于在計算機系統(tǒng)發(fā)展的早期階段軟件開發(fā)的個體化特點。錯誤的認識和作法主要表現(xiàn)為忽視軟件需求分析的重要性，認為軟件開發(fā)就是寫程序并設法使之運行，輕視軟件維護等。12/23/2022471.1.3產(chǎn)生軟件危機的原因在軟件開發(fā)和維護的過程中存圖1.1引入同一變動付出的代價隨時間變化的趨勢12/23/202248圖1.1引入同一變動付出的代價隨時間變化的趨勢12/19/了解產(chǎn)生軟件危機的原因，澄清錯誤認識，建立起關于軟件開發(fā)和維護的正確概念，還僅僅是解決軟件危機的開始，全面解決軟件危機需要一系列綜合措施。12/23/202249了解產(chǎn)生軟件危機的原因，澄清錯誤認識，建立起關于軟件開發(fā)和維1.1.4消除軟件危機的途徑為了消除軟件危機，首先應該對計算機軟件有一個正確的認識。應該推廣使用在實踐中總結出來的開發(fā)軟件的成功的技術和方法，并且研究探索更好更有效的技術和方法，盡快消除在計算機系統(tǒng)早期發(fā)展階段形成的一些錯誤概念和做法。12/23/2022501.1.4消除軟件危機的途徑為了消除軟件危機，首先應該應該開發(fā)和使用更好的軟件工具。總之，為了消除軟件危機，既要有技術措施(方法和工具)，又要有必要的組織管理措施。軟件工程正是從管理和技術兩方面研究如何更好地開發(fā)和維護計算機軟件的一門新興學科。1.1.4消除軟件危機的途徑（cont.）12/23/202251應該開發(fā)和使用更好的軟件工具。1.1.4消除軟件危機的第1章軟件工程軟件危機1.1軟件工程1.2小結1.312/23/202252第1章軟件工程軟件危機1.1軟件工程1.2小結1.3121.2軟件工程1.2.1什么是軟件工程概括地說，軟件工程是指導計算機軟件開發(fā)和維護的工程學科。采用工程的概念、原理、技術和方法來開發(fā)與維護軟件，把經(jīng)過時間考驗而證明正確的管理技術和當前能夠得到的最好的技術方法結合起來，以經(jīng)濟地開發(fā)出高質量的軟件并有效地維護它，這就是軟件工程。12/23/2022531.2軟件工程1.2.1什么是軟件工程12/11.2.2軟件工程的基本原理1.用分階段的生命周期計劃嚴格管理2.堅持進行階段評審3.實行嚴格的產(chǎn)品控制4.采用現(xiàn)代程序設計技術5.結果應能清楚地審查6.開發(fā)小組的人員應該少而精7.承認不斷改進軟件工程實踐的必要性12/23/2022541.2.2軟件工程的基本原理1.用分階段的生命周期計1.2.3軟件工程方法學通常把在軟件生命周期全過程中使用的一整套技術的集合稱為方法學(methodology)，也稱為范型(paradigm)。在軟件工程范疇中，這兩個詞的含義基本相同。12/23/2022551.2.3軟件工程方法學12/19/202219軟件工程方法學包括三個要素方法方法是完成軟件開發(fā)的各項任務的技術方法，回答“如何做”的問題工具工具是為方法的運用提供自動的或半自動的軟件支撐環(huán)境過程過程是為了獲得高質量的軟件所需要完成的一系列任務的框架，它規(guī)定了完成各項任務的工作步驟。12/23/202256軟件工程方法學包括三個要素方法12/19/202220目前使用得最廣泛的軟件工程方法學，分別是傳統(tǒng)方法學和面向對象方法學。12/23/20225712/19/202221傳統(tǒng)方法學傳統(tǒng)方法學也稱為生命周期方法學或結構化范型。當軟件規(guī)模較大，或者對軟件的需求是模糊的或隨時間變化的時候，使用結構化范型開發(fā)軟件往往不成功；此外，使用傳統(tǒng)方法學開發(fā)出的軟件，維護起來通常都很困難。12/23/202258傳統(tǒng)方法學傳統(tǒng)方法學也稱為生命周期方法學或結構化范型。12/面向對象方法學概括地說，面向對象方法具有四個要點:把對象(Object)作為融合了數(shù)據(jù)及在數(shù)據(jù)上的操作行為的統(tǒng)一的軟件構件。面向對象程序是由對象組成的，程序中任何元素都是對象，復雜對象由比較簡單的對象組合而成。把所有對象都劃分成類(Class)。每個類都定義了一組數(shù)據(jù)和一組操作，類是對具有相同數(shù)據(jù)和相同操作的一組相似對象的定義。數(shù)據(jù)用于表示對象的靜態(tài)屬性，是對象的狀態(tài)信息，而施加于數(shù)據(jù)之上的操作用于實現(xiàn)對象的動態(tài)行為。12/23/202259面向對象方法學概括地說，面向對象方法具有四個要點:12/19面向對象方法學(cont.)按照父類(或稱為基類)與子類(或稱為派生類)的關系，把若干個相關類組成一個層次結構的系統(tǒng)(也稱為類等級)。在類等級中，下層派生類自動擁有上層基類中定義的數(shù)據(jù)和操作，這種現(xiàn)象稱為繼承。對象彼此之間僅能通過發(fā)送消息互相聯(lián)系。對象與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)有本質區(qū)別，它不是被動地等待外界對它施加操作，相反，它是進行處理的主體，必須向它發(fā)消息請求它執(zhí)行它的某個操作以處理它的數(shù)據(jù)，而不能從外界直接對它的數(shù)據(jù)進行處理。12/23/202260面向對象方法學(cont.)按照父類(或稱為基類)與子類(或面向對象方法學面向對象方法學的出發(fā)點和基本原則，是盡可能模擬人類習慣的思維方式，使開發(fā)軟件的方法與過程盡可能接近人類認識世界解決問題的方法與過程。從而使描述問題的問題空間(也稱為問題域)與實現(xiàn)解法的解空間(也稱為求解域)在結構上盡可能一致。12/23/202261面向對象方法學12/19/202225正確運用面向對象方法學開發(fā)軟件，則最終的軟件產(chǎn)品由許多較小的基本上獨立的對象組成，而且大多數(shù)對象都與現(xiàn)實世界中的實體相對應。因此，降低了軟件產(chǎn)品的復雜性，提高了軟件產(chǎn)品的可理解性，簡化了軟件的開發(fā)和維護工作。12/23/202262正確運用面向對象方法學開發(fā)軟件，則最終的軟件產(chǎn)品由許多較小的由于對象是相對獨立的實體，容易在以后的軟件產(chǎn)品中重復使用，因此，面向對象范型的另一個重要優(yōu)點是促進了軟件重用。面用對象方法特有的繼承性，進一步提高了面向對象軟件的可重用性。12/23/202263由于對象是相對獨立的實體，容易在以后的軟件產(chǎn)品中重復使用，因1.3小結本章對計算機軟件工程學作了一個簡短的概述。首先通過回顧計算機系統(tǒng)發(fā)展簡史，說明開發(fā)軟件的一些錯誤方法和觀念是怎樣形成的。12/23/2022641.3小結本