第10章 算法及軟件工程基本概念

第十章算法及軟件工程基本概念10.1算法基本概念10.2軟件工程基本概念110.1算法基本概念10.1.1算法概述

程序：計(jì)算機(jī)為完成某一任務(wù)所必須執(zhí)行的一系列指令的集合。

算法：主要描述問題的每個(gè)對(duì)象(數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))和對(duì)這些對(duì)象做處理的步驟

。

程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)210.1算法基本概念

算法(Algorithm)是一系列解決問題的清晰步驟。 算法分為數(shù)值計(jì)算算法和非數(shù)值計(jì)算算法。數(shù)值算法非數(shù)值算法目的求數(shù)值解數(shù)據(jù)處理特點(diǎn)少量的輸入、輸出復(fù)雜的運(yùn)算大量的輸入、輸出簡(jiǎn)單的運(yùn)算舉例求高次方程的根求函數(shù)的定積分對(duì)數(shù)據(jù)排序、查找310.1算法基本概念 算法通常由兩個(gè)基本要素組成：(1)對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行的運(yùn)算和操作；(2)算法的控制結(jié)構(gòu)；

例如：求sum=

算法：輸入個(gè)數(shù)n置累加器sumSum=(1+n)*n/2;顯示sum

410.1算法基本概念 算法的特點(diǎn)：有窮性可行性確定性零個(gè)或多個(gè)輸入一個(gè)或多個(gè)輸出510.1算法基本概念10.1.2算法的描述

常用的方法：自然語言、傳統(tǒng)流程圖、N-S流程圖、偽代碼和計(jì)算機(jī)語言等。

1.自然語言 通俗易懂，但容易產(chǎn)生歧義，語句冗長繁瑣，不利于描述復(fù)雜的算法610.1算法基本概念

2.傳統(tǒng)流程圖 用標(biāo)準(zhǔn)的圖形元素即文字說明來描述算法步驟。710.1算法基本概念

開始輸入n0sum1ii<=ni+sumsumi+1i輸出sum結(jié)束是否810.1算法基本概念

3.N-S流程圖(盒圖)

去掉了傳統(tǒng)流程圖中帶箭頭的流程線。非常適合結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的描述。910.1算法基本概念

輸入n1ii<=ni+sumsumi+1i輸出sum0sum1010.1算法基本概念

4.偽代碼法

begin

輸入n的值

0=>sum 1=>i whilei<=n {

sum+i=>sum i+1=>I }

printfsum end1110.1算法基本概念

5.計(jì)算機(jī)語言

最終的算法實(shí)現(xiàn)都要使用計(jì)算機(jī)語言編寫對(duì)應(yīng)的程序。一般使用高級(jí)語言編寫源程序，然后經(jīng)過編譯或解釋成機(jī)器語言程序(目標(biāo)程序)。

不同的程序設(shè)計(jì)語言有自己的語法，在學(xué)習(xí)的過程中要多理解。

1210.2軟件工程基本概念10.2.1軟件定義和軟件特點(diǎn)

軟件(software)是包括程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔的完整集合。1310.2軟件工程基本概念

軟件特點(diǎn)： ①是一種邏輯實(shí)體，不是物理實(shí)體，具有抽象性。 ②軟件生產(chǎn)和硬件不同，沒有明顯的制作過程。 ③軟件在運(yùn)行、使用期間不存在磨損、老化問題。 ④軟件的開發(fā)、運(yùn)行對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有依賴性。 ⑤軟件復(fù)雜性高，成本昂貴。 ⑥軟件開發(fā)設(shè)計(jì)諸多的社會(huì)因素。

1410.2軟件工程基本概念10.2.2軟件危機(jī)和軟件工程

軟件工程(SoftwareEngineering)概念的出現(xiàn)源于軟件危機(jī)。 軟件危機(jī)泛指在計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)和維護(hù)的過程中所遇到的一系列嚴(yán)重問題，包括： ①軟件需求的增長得不到滿足； ②軟件開發(fā)成本和進(jìn)度無法控制； ③軟件質(zhì)量難以保證。1510.2軟件工程基本概念 ④軟件不可維護(hù)或維護(hù)程度非常低； ⑤軟件的成本不斷提高； ⑥軟件開發(fā)生產(chǎn)率的提高趕不上硬件的發(fā)展和應(yīng)用需求的增長。 為了消除軟件危機(jī)，通過認(rèn)真研究解決軟件危機(jī)的方法，認(rèn)識(shí)到軟件工程是使計(jì)算機(jī)軟件走向工程科學(xué)的途徑，逐漸形成了軟件工程的概念。1610.2軟件工程基本概念

軟件工程：將系統(tǒng)化的、規(guī)范的、可度量的方法應(yīng)用于軟件的開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)的過程，即將工程化應(yīng)用于軟件中。 軟件工程包括3個(gè)基本要素：方法、工具和過程。方法是完成軟件工程項(xiàng)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(gè)環(huán)節(jié)的控制、管理。1710.2軟件工程基本概念10.2.3軟件生命周期

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)三個(gè)階段。1810.2軟件工程基本概念10.2.4軟件工程的目標(biāo)與原則

1.軟件工程需要達(dá)到的基本目標(biāo)：付出較低的開發(fā)成本；達(dá)到要求的軟件功能；取得較好的軟件性能；開發(fā)的軟件易于移植；需要較低的維護(hù)費(fèi)用；能按時(shí)完成開發(fā)，及時(shí)交付使用。 軟件工程的理論和技術(shù)性研究內(nèi)容包括：軟件開發(fā)技術(shù)和軟件工程管理。1910.2軟件工程基本概念

(1)軟件開發(fā)技術(shù) 包括：軟件開發(fā)方法學(xué)、開發(fā)過程、開發(fā)工具和軟件工程環(huán)境，其主體內(nèi)容是軟件開發(fā)方法學(xué)，即根據(jù)不同的軟件類型，按不同的觀點(diǎn)和原則，對(duì)軟件開發(fā)中應(yīng)遵循的策略、原則、步驟和必須產(chǎn)生的文檔資料都作出規(guī)定。2010.2軟件工程基本概念

(2)軟件工程管理 包括：軟件管理學(xué)、軟件工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、軟件心理學(xué)等內(nèi)容。是軟件按照工程化生產(chǎn)時(shí)的重要環(huán)節(jié)，它要求按照預(yù)先制定的計(jì)劃、進(jìn)度和預(yù)算執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2110.2軟件工程基本概念

2.軟件工程的原則 ①抽象：采用分層次抽象，自頂向下，逐層細(xì)化的辦法控制軟件開發(fā)過程的復(fù)雜性。 ②信息隱藏：采用封裝技術(shù)，將程序模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)隱藏起來，使模塊接口盡量簡(jiǎn)單。 ③模塊化：模塊是程序中相對(duì)獨(dú)立的成分，一個(gè)獨(dú)立的編程單位，應(yīng)有良好的接口定義。2210.2軟件工程基本概念 ④局部化：在一個(gè)物理模塊內(nèi)集中