計算機(jī)二級C語言輔導(dǎo)-公共基礎(chǔ)知識-第二、三章

第二、三章程序設(shè)計及軟件工程基礎(chǔ)1精選ppt本章主要內(nèi)容程序設(shè)計方法和風(fēng)格

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計

軟件工程基本概念

結(jié)構(gòu)化分析方法

軟件測試

程序的調(diào)試

2精選ppt2.1程序設(shè)計方法和風(fēng)格什么是程序指令的集合。（解釋指令）通過硬件控制系統(tǒng)自動完成某一功能。通過一系列代碼實現(xiàn)。程序設(shè)計語言計算機(jī)本身僅能識別二進(jìn)制代碼“0”、“1”。編譯程序和解釋程序編程最直接、最低級的就是機(jī)器語言。匯編語言。3精選ppt程序設(shè)計風(fēng)格基本概念：編寫程序時所表現(xiàn)出來的特點(diǎn)、習(xí)慣和邏輯思路。一般從以下四部分加以規(guī)范：源程序中的內(nèi)部文檔：選擇標(biāo)示符的名字、注釋（序言性和功能性注釋）、程序的視覺組織。數(shù)據(jù)說明：顯式地說明一切變量、數(shù)據(jù)說明的次序應(yīng)該規(guī)范化、便于查找變量（按順序排列）、對復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)注釋說明語句的結(jié)構(gòu)：每條語句簡單明了、盡量不用或少用GOTO語句、盡量只采用3種基本控制結(jié)構(gòu)編程輸入和輸出：對所有輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗和合理性檢查、輸入輸出格式保持一致、設(shè)計良好的輸出報表4精選ppt程序設(shè)計三種方法結(jié)構(gòu)化設(shè)計法模塊內(nèi)部程序各部分要按照自頂向下的結(jié)構(gòu)劃分各程序部分應(yīng)按功能組合快速原型法（軟件工程法）利用現(xiàn)有的工具和原型方法快速地開發(fā)所要的程序面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計法以對象為核心，與人類習(xí)慣的思維方法一致5精選ppt2.2結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計基本思想對大型的程序設(shè)計，使用一些基本的結(jié)構(gòu)來設(shè)計程序，無論多復(fù)雜的程序，都可以使用這些基本結(jié)構(gòu)按一定的順序組合起來。這些基本結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)都是只有一個入口、一個出口。由這些基本結(jié)構(gòu)組成的程序就避免了任意轉(zhuǎn)移、閱讀起來需要來回尋找的問題。設(shè)計原則自頂向下逐步求精模塊化限制使用goto語句6精選ppt基本結(jié)構(gòu)：順序、選擇、循環(huán)7精選ppt2.3面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計基本思想

客觀世界中任何一個事物都可以被看成是一個對象，面向?qū)ο蠓椒ǖ谋举|(zhì)就是主張從客觀世界固有的事物出發(fā)來構(gòu)造系統(tǒng)，系統(tǒng)中的對象及對象之間的關(guān)系能夠如實地反映問題域中固有的事物及其關(guān)系。

結(jié)構(gòu)化與面向?qū)ο蠓椒ū容^結(jié)構(gòu)化的分解突出過程，即如何做(Howtodo)?它強(qiáng)調(diào)代碼的功能是如何實現(xiàn)的；面向?qū)ο蟮姆纸馔怀霈F(xiàn)實世界和抽象的對象，即做什么(Whattodo)?8精選ppt主要優(yōu)點(diǎn)與人類習(xí)慣的思維方法一致穩(wěn)定性好可重用性好易于開發(fā)大型軟件產(chǎn)品可維護(hù)性好面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計主要考慮的是提高軟件的可重用性！9精選ppt面向?qū)ο蟮幕靖拍顚ο?Object)對象是基本的運(yùn)行時認(rèn)得實體，它既包括數(shù)據(jù)（屬性），也包括作用于數(shù)據(jù)的操作（行為）。一個對象把屬性和行為封裝為一個整體一個對象通?？捎蓪ο竺?、屬性和操作3部分組成面向?qū)ο?ObjectOriented,OO)從該問題所涉及的對象入手來研究問題。消息(Message)對象之間進(jìn)行通信的一種數(shù)據(jù)構(gòu)造，消息包括：接受消息對象名、消息標(biāo)識符、零個或多個參數(shù)。10精選ppt面向?qū)ο蟮幕靖拍铑?Class)一個類定義了一組大體上相似的對象。一個類所包含的方法和數(shù)據(jù)描述一組對象的共同行為和屬性。類是在對象之上的抽象，對象是類的具體化，是類的實例封裝(Encapsulation)將數(shù)據(jù)和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)銜接在一起，構(gòu)成一個具有類類型的對象的描述。對象的內(nèi)部實現(xiàn)受保護(hù)，外界不能訪問封裝簡化了程序員對對象的使用11精選ppt面向?qū)ο蟮幕靖拍罾^承(Inheritance)繼承是父類和子類之間共享數(shù)據(jù)的方法的機(jī)制一個子類可以繼承它的父類（或祖先類）中的屬性和操作子類中可以定義自己的屬性和操作單重繼承、多重繼承多態(tài)性(Polymorphism)不同的對象收到同一消息可以產(chǎn)生完全不同的結(jié)構(gòu)，這一現(xiàn)象叫做多態(tài)性多態(tài)的實現(xiàn)受到繼承的支持12精選ppt軟件的定義軟件(software)是計算機(jī)系統(tǒng)中與硬件(hardware)相互依存的另一部分。軟件包括三個部分：程序(program)、相關(guān)數(shù)據(jù)(data)、說明文檔(document)。軟件的特點(diǎn)軟件是一種邏輯實體，不是物理實體，具有抽象性。軟件沒有明顯的制造過程。軟件在使用過程中，沒有磨損、老化問題軟件依賴與硬件和環(huán)境，導(dǎo)致了移植問題軟件是復(fù)雜的，而且以后會更復(fù)雜軟件的成本相當(dāng)昂貴軟件工作牽涉到很多社會因素2.4軟件工程基本概念13精選ppt軟件危機(jī)早期的軟件主要指程序，采用個體工作方式，缺少相關(guān)文檔，質(zhì)量低，維護(hù)困難，這些問題稱為“軟件危機(jī)”，軟件工程概念的出現(xiàn)源自于軟件危機(jī)。軟件工程軟件工程是指應(yīng)用計算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)及管理科學(xué)等原理，以工程化的原則和方法來解決軟件問題的工程。其目的是提高軟件生產(chǎn)率、提高軟件質(zhì)量、降低軟件成本。軟件工程基本目標(biāo)在給定成本、進(jìn)度的前提下，開發(fā)出具有有效性、可靠性、可理解性、可維護(hù)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需求的產(chǎn)品。14精選ppt軟件工程原則：抽象、信息隱蔽、模塊化、局部化、確定性、一致性、完備性和可驗證性。1)抽象：抽象是事物最基本的特性和行為，忽略非本質(zhì)細(xì)節(jié)，采用分層次抽象，自頂向下，逐層細(xì)化來控制軟件開發(fā)過程的復(fù)雜性。2）信息隱蔽：采用封裝技術(shù)，將程序模塊的實現(xiàn)細(xì)節(jié)隱蔽起來，使模塊接口盡量簡單。3）模塊化：模塊是程序中相對獨(dú)立的成分，一個獨(dú)立的編程單位。模塊的大小要適中，過大模塊內(nèi)部復(fù)雜性增加，太小整個系統(tǒng)過于復(fù)雜。4）局部化：保證模塊間具有松耦合性，模塊內(nèi)部有高內(nèi)聚性。5）確定性：軟件中所有概念的表達(dá)應(yīng)是確定、無歧義且規(guī)范的。6）一致性：內(nèi)外部接口保持一致，系統(tǒng)規(guī)格說明與行為保持一致。7）完備性：軟件系統(tǒng)不丟失任何重要成分，完全實現(xiàn)系統(tǒng)所需功能。8）可驗證性：遵循容易檢查、測評、評審原則，確保系統(tǒng)正確性15精選ppt軟件工程三要素方法：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、管理軟件工具和軟件開發(fā)環(huán)境軟件工具(CASE)：用來輔助軟件開、運(yùn)行、維護(hù)、管理、支持等過程中的活動的軟件軟件開發(fā)環(huán)境：支持軟件產(chǎn)品開發(fā)的軟件系統(tǒng)，它由軟件工具集和環(huán)境集成機(jī)制構(gòu)成16精選ppt軟件生命周期軟件產(chǎn)品從提出、實現(xiàn)、使用維護(hù)到停止使用退役的過程稱為軟件生命周期。分為軟件定義、軟件開發(fā)及軟件運(yùn)行維護(hù)3個階段。1）軟件定義階段：包括制定計劃和需求分析。制定計劃：確定總目標(biāo)；可行性研究；探討解決方案；制定開發(fā)計劃。需求分析：對待開發(fā)軟件提出的需求進(jìn)行分析并給出詳細(xì)的定義。2）軟件開發(fā)階段：軟件設(shè)計：分為概要設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計兩個部分。軟件實現(xiàn)：把軟件設(shè)計轉(zhuǎn)換成計算機(jī)可以接受的程序代碼。軟件測試：在設(shè)計測試用例的基礎(chǔ)上檢驗軟件的各個組成部分。3）軟件運(yùn)行維護(hù)階段（生命周期中花費(fèi)最多的階段）：軟件投入運(yùn)行，并在使用中不斷地維護(hù)，進(jìn)行必要的擴(kuò)充和刪改。17精選ppt需求分析用戶對目標(biāo)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。需求分析的四步驟需求獲取、需求分析、編寫需求規(guī)格說明書和需求評審需求分析的方法結(jié)構(gòu)化分析方法、面向?qū)ο蠓治龇椒?.5結(jié)構(gòu)化分析方法18精選ppt結(jié)構(gòu)化分析方法結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計理論在軟件需求分析階段的運(yùn)用，其目的是幫助弄清用戶對軟件的需求。常用工具數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典、判定樹、判定表開發(fā)策略自頂向下，逐層分解19精選ppt數(shù)據(jù)流圖(DFD)：以圖形的方式描繪數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中流動和處理的過程，它反映了系統(tǒng)必須完成的邏輯功能，是結(jié)構(gòu)化分析方法中用于表示系統(tǒng)邏輯模型的一種工具。

加工

存儲文件

源、潭數(shù)據(jù)流

加工（轉(zhuǎn)換）：輸入數(shù)據(jù)經(jīng)加工變換產(chǎn)生輸出。數(shù)據(jù)流：沿箭頭方向傳送數(shù)據(jù)的通道，旁邊標(biāo)注數(shù)據(jù)流名。存儲文件（數(shù)據(jù)源）：表示處理過程中存放各種數(shù)據(jù)的文件。源、潭：表示系統(tǒng)和環(huán)境的接口，屬系統(tǒng)之外的實體。

20精選ppt畫數(shù)據(jù)流圖的基本步驟

自外向內(nèi)，自頂向下，逐層細(xì)化，完善求精數(shù)據(jù)流圖的示例

21精選ppt數(shù)據(jù)字典(DD)：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，其作用是對數(shù)據(jù)流圖中出現(xiàn)的被命名的圖形元素的確切解釋。數(shù)據(jù)字典常包括5個部分：數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)字典是結(jié)構(gòu)化分析方法的核心

軟件需求規(guī)格說明書（SRS）

：需求分析階段的最后成果，通過建立完整的信息描述、詳細(xì)的功能和行為描述、性能需求和設(shè)計約束的說明、合適的驗收標(biāo)準(zhǔn)，給出對目標(biāo)軟件的各種需求。22精選ppt需求分析主要解決“做什么”的問題，而軟件設(shè)計主要解決“怎么做”的問題。

從技術(shù)觀點(diǎn)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。結(jié)構(gòu)設(shè)計：定義軟件系統(tǒng)各主要部件之間的關(guān)系。數(shù)據(jù)設(shè)計：將分析時創(chuàng)建的模型轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義。接口設(shè)計：描述軟件內(nèi)部、軟件和協(xié)作系統(tǒng)之間以及軟件與人之間如何通信。過程設(shè)計：把系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部件轉(zhuǎn)換成軟件的過程性描述

23精選ppt從工程角度來看，軟件設(shè)計分兩步完成，即概要設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計。概要設(shè)計：又稱結(jié)構(gòu)設(shè)計，將軟件需求轉(zhuǎn)化為軟件體系結(jié)構(gòu)；確定系統(tǒng)級接口、全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)庫模式；編寫概要設(shè)計文檔、概要設(shè)計文檔評審。詳細(xì)設(shè)計：確定每個模塊的實現(xiàn)算法和局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用適當(dāng)方法表示算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。24精選ppt軟件設(shè)計基本原理：抽象、模塊化、信息隱蔽和模塊獨(dú)立性。抽象：抽象是一種思維工具，就是把事物本質(zhì)的共同特性提取出來而不考慮其他細(xì)節(jié)。模塊化：解決一個復(fù)雜問題時自頂向下逐步把軟件系統(tǒng)劃分成較小的、相對獨(dú)立但又不相互關(guān)聯(lián)的模塊的過程。信息隱蔽：模塊的實施細(xì)節(jié)對于其他模塊來說是隱蔽的。模塊獨(dú)立性：軟件系統(tǒng)中每個模塊只涉及軟件要求的具體的子功能，和軟件系統(tǒng)中其他模塊的接口是簡單的。模塊獨(dú)立性指標(biāo)：耦合性和內(nèi)聚性模塊劃分原則是：高內(nèi)聚度，低耦合度25精選ppt總體設(shè)計（概要設(shè)計）基本任務(wù)1）設(shè)計軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫設(shè)計3）編寫概要設(shè)計文檔4）概要設(shè)計文檔評審軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計工具—結(jié)構(gòu)圖(程序結(jié)構(gòu)圖)程序結(jié)構(gòu)圖的基本圖符矩形表示模塊，箭頭表示模塊間的調(diào)用關(guān)系用帶注釋的箭頭表示模塊調(diào)用過程中來回傳遞的信息

實心圓箭頭表示控制信息，空心圓箭頭表示數(shù)據(jù)信息26精選ppt軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計工具—結(jié)構(gòu)圖(程序結(jié)構(gòu)圖)常用結(jié)構(gòu)圖的四種模塊類型傳入模塊：從下屬模塊取得數(shù)據(jù)，經(jīng)處理再將其傳送給上級模塊。傳出模塊：從上級模塊取得數(shù)據(jù)，經(jīng)處理再將其傳送給下屬模塊。變換模塊：從上級模塊取得數(shù)據(jù)，進(jìn)行特定的處理，轉(zhuǎn)換成其他形式，再傳送給上級模塊。協(xié)調(diào)模塊：對所有下屬模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理的模塊。27精選ppt軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計工具—結(jié)構(gòu)圖(程序結(jié)構(gòu)圖)結(jié)構(gòu)圖例及術(shù)語深度：表示控制的層數(shù)。寬度：整體控制跨度扇入：調(diào)用一個給定模塊的模塊個數(shù)。扇出：一個模塊直接調(diào)用的其他模塊數(shù)。上級模塊、從屬模塊：上、下兩層模塊a和b，且有a調(diào)用b，則a是上級模塊，b是從屬模塊。原子模塊：樹中位于葉子結(jié)點(diǎn)的模塊。

28精選ppt軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計工具—結(jié)構(gòu)圖(程序結(jié)構(gòu)圖)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，利用這些方法可以把數(shù)據(jù)流圖變換成結(jié)構(gòu)圖表示軟件的結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)流類型：變換型和事務(wù)型

變換型：變換型數(shù)據(jù)處理問題的工作過程大致分為三步，即取得數(shù)據(jù)、變換數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)。變換型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖由輸入、中心變換、輸出三部分組成。事務(wù)型：事務(wù)型數(shù)據(jù)處理問題的工作機(jī)理是接受一項事務(wù)，根據(jù)事務(wù)處理的特點(diǎn)和性質(zhì)，選擇分派一個適當(dāng)?shù)奶幚韱卧?，然后給出結(jié)果。29精選ppt詳細(xì)設(shè)計基本任務(wù)為軟件結(jié)構(gòu)圖中的每個模塊確定實現(xiàn)算法和局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用某種選定的表達(dá)工具表示算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)常用設(shè)計工具圖形工具：程序流程圖、N-S（方盒圖）、PAD（問題分析圖）和HIPO（層次圖+輸入/處理/輸出圖）。表格工具：判定表。語言工具：PDL（偽碼）30精選ppt2.7軟件測試目的、意義、人員通過合理的設(shè)計測試用例以最少的人力和時間發(fā)現(xiàn)潛在的各種錯誤和缺陷保證系統(tǒng)質(zhì)量（滿足需求規(guī)格）和可靠性由開發(fā)人員、用戶一起完成測試基本方法人工測試（靜態(tài)測試）：評審軟件文檔或程序，包括代碼檢查、靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析、代碼質(zhì)量度量。不實際運(yùn)行軟件，主要通過人工進(jìn)行。機(jī)器測試（動態(tài)測試）：通過運(yùn)行軟件，來檢驗結(jié)果的正確性。主要包括白盒測試方法和黑盒測試方法。

31精選ppt白盒測試（結(jié)構(gòu)測試、邏輯驅(qū)動測試）將軟件看成透明的白盒，根據(jù)程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)來設(shè)計測試?yán)?，對程序的路徑和過程進(jìn)行測試，檢查是否滿足設(shè)計的要求白盒測試基本原則保證所測模塊中每一獨(dú)立路徑至少執(zhí)行一次；保證所測模塊所有判斷的每一分支至少執(zhí)行一次；保證所測模塊每一循環(huán)都在邊界條件和一般條件下至少各執(zhí)行一次；驗證所有內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的有效性。

32精選ppt測試用例根據(jù)程序內(nèi)部邏輯設(shè)計，主要用于軟件的單元測試。用例主要設(shè)計方法有邏輯覆蓋：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)。基本路徑測試：根據(jù)軟件過程性描述中的控制流程確定程序的環(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(dú)立執(zhí)行路徑進(jìn)行測試。33精選ppt邏輯覆蓋設(shè)計的基本內(nèi)容（利用測試用例）語句覆蓋：使得程序每一個語句至少都能被執(zhí)行一次。路徑覆蓋：使程序中所有的可能的路徑都至少經(jīng)歷一次。判定覆蓋：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：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。判斷-條件覆蓋：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。邏輯覆蓋強(qiáng)度依次是：語句覆蓋<路徑覆蓋<判定覆蓋<條件覆蓋<判斷-條件覆蓋

34精選ppt黑盒測試（功能測試）將軟件看成黑盒子，不考慮程序內(nèi)部細(xì)節(jié)、結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方式，僅僅測試軟件的基本功能是否滿足需要。黑盒測試主要用于軟件的確認(rèn)測試。根據(jù)程序的功能說明來設(shè)計測試用例，基本設(shè)計方法有等價類劃分法：典型黑盒測試方法，將程序的所有可能的輸入數(shù)據(jù)劃分成若干部分（及若干等價類），然后從每個等價類中選取數(shù)據(jù)作為測試用例。邊界值分析法：它是對各種輸入、輸出范圍的邊界情況設(shè)計測試用例的方法。錯誤推測法：人們可以靠經(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用例。

35精選ppt軟件測試分四個步驟：單元測試、集成測試、確認(rèn)測試（驗收測試）、系統(tǒng)測試。單元測試：對軟件的最小單位—模塊進(jìn)行測試，目的是發(fā)現(xiàn)各模塊內(nèi)部可能存在的各種錯誤。

集成測試：將模塊組裝起來后進(jìn)行測試，主要目的是發(fā)現(xiàn)與接口有關(guān)的錯誤。

確認(rèn)測試：用戶根據(jù)合同進(jìn)行，確認(rèn)系統(tǒng)功能和性能的可接受性。系統(tǒng)測試：將軟件系統(tǒng)與硬件、外設(shè)及其他元素結(jié)合在一起，對整個軟件系統(tǒng)進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)軟件與系統(tǒng)定義不符合或與之矛盾的地方。

36精選ppt單元測試測試對象：對軟件的最小單位—模塊進(jìn)行測試。目的：發(fā)現(xiàn)各模塊內(nèi)部可能存在的各種錯誤。

測試用例設(shè)計：根據(jù)程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其依據(jù)是詳細(xì)設(shè)計說明書和源程序。

測試技術(shù)：通常以白盒測試為主，輔之以黑盒測試

單元測試內(nèi)容：模塊接口測試、局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)測試、錯誤處理測試和邊界測試。37精選ppt集成測試測試對象：將模塊組裝起來后進(jìn)行測試。目的：發(fā)現(xiàn)與接口有關(guān)