【正文】 求和適用范圍； 2. 描述所開發(fā)軟件與外界接口關(guān)系； 3. 確定所需的硬 、 軟件支持； 4. 對開發(fā)的進(jìn)度和成本的估計； 5. 分析系統(tǒng)的可行性； 6. 確定所開發(fā)軟件與原有軟件的兼容性關(guān)系或其他關(guān)系； 7. 確定所開發(fā)軟件的性能 ， 預(yù)計內(nèi)部復(fù)雜性之間的折衷關(guān)系 。軟件技術(shù)基礎(chǔ) 軟件工程 計算機(jī)軟件基礎(chǔ)之一 第三部分 軟件工程 ? 目的與要求 ? 講課內(nèi)容與學(xué)時 ? 參考資料 目的與要求 ? 學(xué)習(xí) 、 掌握和了解軟件工程的概念 ? 掌握軟件工程的方法和軟件開發(fā)的過程 ? 初步了解對軟件開發(fā)質(zhì)量的監(jiān)控和管理 講課內(nèi)容與學(xué)時 1. 軟件工程的基本概念 （ 2） 2. 軟件開發(fā)方法與工作模型 （ 2） 3. 結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法概述 （ 2） 4. 小結(jié)與習(xí)題 （ 2） 教科書、參考書 ? 孫淑霞 、 肖陽春等編 ， 2022 《 軟件技術(shù)基礎(chǔ) 》 ， 成都理工大學(xué) ? 黃迪明編 ， 1998， 《 軟件技術(shù)基礎(chǔ) 》 ，電子科技大學(xué)出版社 ? 鄭人杰 ， 軟件工程與軟件工程管理 ， 講座 ?國際標(biāo)準(zhǔn) ISO 8631信息處理 程序構(gòu)造及其表示法的約定 ?國家標(biāo)準(zhǔn) GB856688軟件開發(fā)規(guī)范 ? CMM軟件成熟度模型 第三部分 軟件工程 1. 軟件工程的基本概念 2. 軟件開發(fā)方法與工作模型 3. 結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法概述 4. 習(xí)題 1 軟件工程的基本概念 ? 軟件工程學(xué)的形成和發(fā)展 ? 軟件工程學(xué)研究的內(nèi)容 ? 軟件與軟件生命周期 ? 軟件工程基本原則 軟件工程學(xué)的形成和發(fā)展 ? 軟件工程學(xué)是在克服 60年代末所出現(xiàn)的 “ 軟件危機(jī) ” （ software crisis） 的過程中逐漸形成與發(fā)展起來的 ? 而所謂 “ 軟件危機(jī) ” 是在軟件的規(guī)模越來越大 ， 復(fù)雜度不斷增加 ， 軟件需求量不斷增大的情況下出現(xiàn)的 ? 由于軟件開發(fā)過程是一種高密度的腦力勞動 ，軟件開發(fā)的模式及技術(shù)不能適應(yīng)軟件發(fā)展的需要 ， 所以 “ 軟件危機(jī) ” 便產(chǎn)生了 軟件工程的發(fā)展 ? 計算機(jī)軟件發(fā)展至今經(jīng)歷了三個不同的發(fā)展時期： –程序設(shè)計時期 （ 20世紀(jì) 50年代 ——60年代 ） –軟件時期 （ 20世紀(jì) 60年代中期 ——70年代 ） –軟件工程時期 （ 20世紀(jì) 70年代 ——現(xiàn)在 ） 發(fā)展 ? 程序設(shè)計語言 (Programming) – 機(jī)器語言 – 匯編語言 – ALGOL60 – FORTRAN – COBOL – BASIC ? 軟件 (Software) 1960 – 程序 – 文檔 – 數(shù)據(jù) ? 軟件危機(jī)引出軟件工程 (Software Engineering) – 軟件開發(fā)工程化 1968 NATO – 軟件開發(fā)階段與瀑布模型 – 軟件工程標(biāo)準(zhǔn) 焦點(diǎn) ? 目標(biāo) –少資源 、 高效益 –在人力投入 、 開發(fā)期 、 成本 、 質(zhì)量諸方面求得最佳 ? 風(fēng)險 –需求：不明與變更 –人員流動 –軟件知識產(chǎn)權(quán)保護(hù) –不存在絕對無缺陷的軟件產(chǎn)品 成功的標(biāo)志 ? 如期完成 ? 預(yù)算內(nèi)完成 ? 達(dá)到質(zhì)量要求 （ 需求和希望 ） 軟件業(yè)與制造業(yè)的差異 |?設(shè)計 ?||? 生產(chǎn) ?|| 運(yùn) 輸 ||倉 儲 | |功能度 ….. 制造業(yè) 大量 |? 設(shè)計（開發(fā)） ?||? 生產(chǎn) ? || 運(yùn)輸 ||倉儲 ||功能度 ….. 軟件業(yè) 大量 軟件的特點(diǎn) ? 軟件是一種邏輯實(shí)體 ， 具有抽象性 – 這個特點(diǎn)使它與其他工程對象有著明顯的差異 – 人們可以把它記錄在紙上 、 內(nèi)存和磁盤 、 光盤上 ， 但卻無法看到軟件本身的形態(tài) ， 必須通過觀察 、 分析 、 思考 、 判斷 ， 才能了解它的功能 、 性能等特性 ? 軟件沒有明顯的制造過程 – 一旦研制開發(fā)成功 ， 就可以大量拷貝同一內(nèi)容的副本 ， 所以對軟件的質(zhì)量控制 ， 必須著重在軟件開發(fā)方面下工夫 ? 軟件在使用過程中 ， 沒有磨損 、 老化的問題 – 軟件在生存周期后期不會因?yàn)槟p而老化 ， 但會為了適應(yīng)硬件 、環(huán)境以及需求的變化而進(jìn)行修改 ， 而這些修改又不可避免地引入錯誤 ， 導(dǎo)致軟件失效率升高 ， 從而使得軟件退化 – 當(dāng)修改的成本變得難以接受時 ， 軟件就被拋棄 ? 軟件對硬件和環(huán)境有著不同程度的依賴性 – 這導(dǎo)致了軟件移植的問題 軟件的特點(diǎn) (cont.) ? 軟件的開發(fā)至今尚未完全擺脫手工作坊式的開發(fā)方式 ，生產(chǎn)效率低 ? 軟件是復(fù)雜的 ， 而且以后會更加復(fù)雜 – 軟件是人類有史以來生產(chǎn)的復(fù)雜度最高的工業(yè)產(chǎn)品 – 軟件涉及人類社會的各行各業(yè) 、 方方面面 ， 軟件開發(fā)常常涉及其他領(lǐng)域的專門知識 ， 這對軟件工程師提出了很高的要求 ? 軟件的成本相當(dāng)昂貴 – 軟件開發(fā)需要投入大量 、 高強(qiáng)度的腦力勞動 ， 成本非常高 ， 風(fēng)險也大 – 現(xiàn)在軟件的開銷已大大超過了硬件的開銷 ? 軟件工作牽涉到很多社會因素 – 許多軟件的開發(fā)和運(yùn)行涉及機(jī)構(gòu) 、 體制和管理方式等問題 ， 還會涉及到人們的觀念和心理 – 這些人的因素 ， 常常成為軟件開發(fā)的困難所在 ， 直接影響到項目的成敗 軟件危機(jī) (software crisis) ? 軟件危機(jī)是指計算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)過程中所遇到的一系列嚴(yán)重問題 – 軟件的數(shù)量急劇膨脹 ， 軟件需求日趨復(fù)雜 ， 維護(hù)的難度越來越大 ， 開發(fā)成本令人吃驚地高 ， 而失敗的軟件開發(fā)項目卻屢見不鮮 ? 它主要包含兩個方面的問題： – 如何開發(fā)軟件 ， 以滿足不斷增長 ， 日趨復(fù)雜的需求 ——軟件產(chǎn)品質(zhì)量低劣 ， 甚至開發(fā)過程就夭折 – 如何維護(hù)數(shù)量不斷膨脹的軟件產(chǎn)品 ——軟件生產(chǎn)率低 ， 不能滿足需要 軟件危機(jī)的表現(xiàn) ? 對軟件開發(fā)成本和進(jìn)度的估計常常不準(zhǔn)確 ，開發(fā)成本超出預(yù)算 ， 實(shí)際進(jìn)度比預(yù)定計劃一再拖延的現(xiàn)象并不罕見 ? 用戶對 “ 已完成 ” 系統(tǒng)不滿意的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生 ? 軟件產(chǎn)品的質(zhì)量往往靠不住 ， Bug一大堆 ，Patch一個接一個 ? 軟件的可維護(hù)程度非常之低 ? 軟件通常沒有適當(dāng)?shù)奈臋n資料 ? 軟件的成本不斷提高 ? 軟件開發(fā)生產(chǎn)率的提高趕不上硬件的發(fā)展和人們需求的增長 產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因 ? 由于軟件本身的特點(diǎn) ， 管理和控制軟件開發(fā)過程相當(dāng)困難 ， 而且軟件維護(hù)較難 – 軟件是一種高智力活動 ， 由復(fù)雜的邏輯 、 復(fù)雜的運(yùn)算和復(fù)雜的關(guān)聯(lián)等構(gòu)成 ? 由于對軟件開發(fā)與軟件維護(hù)的不正確方法 ， 產(chǎn)生了軟件危機(jī) – 軟件規(guī)模越來越大 ， 功能越來越強(qiáng) ， 導(dǎo)致軟件結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜 – 忽視軟件開發(fā)前期的需求分析 – 開發(fā)過程沒有統(tǒng)一的 、 規(guī)范的方法論的指導(dǎo) ， 文檔資料不齊全 ， 忽視人與人的交流 – 忽視測試階段的工作 ， 提交用戶的軟件質(zhì)量差 – 輕視軟件的維護(hù)；等等 對軟件看法的轉(zhuǎn)變 ? 早期那些被認(rèn)為是優(yōu)秀的程序常常很難被別人看懂 ， 通篇充滿了程序技巧 ? 現(xiàn)在人們普遍認(rèn)為優(yōu)秀的程序除了功能正確 ， 性能優(yōu)良之外 ， 還應(yīng)該容易看懂 、容易使用 、 容易修改和擴(kuò)充 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 ， 它包括： –程序 (program)——是按照事先設(shè)計的功能和性能要求執(zhí)行的指令序列 –相關(guān)數(shù)據(jù) (data)——是程序能正常操縱信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) –說明文檔 (document)——是與程序開發(fā)維護(hù)和使用有關(guān)的各種圖文資料 軟件工程 (software engineering) ? 提出 – 1968年秋季 ， NATO（ 北約 ） 的科技委員會召集了近 50名一流的編程人員 、 計算機(jī)科學(xué)家和工業(yè)界巨頭 ， 討論和制定擺脫 “ 軟件危機(jī) ” 的對策 。 系統(tǒng)分析 ? 在確定以上各項時 ， 常常要設(shè)想多種可能的方案 ， 再根據(jù)需要從中進(jìn)行比較選擇 ? 系統(tǒng)分析中對系統(tǒng)的可行性分析是十分重要的 ，這是此項目能否進(jìn)行的關(guān)鍵 ， 它包括以下方面： – 技術(shù)可行性研究 ? 必須明確現(xiàn)有的條件是否能滿足開發(fā)軟件所需的技術(shù)設(shè)備 、用戶的技術(shù)要求 ， 開發(fā)時間是否合理等 – 經(jīng)濟(jì)可行性研究 ? 對開發(fā)所需的經(jīng)費(fèi)和軟件所帶來的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行估計 – 社會可行性研究 ? 考慮所開發(fā)的軟件項目是否涉及版權(quán)糾紛等法律問題 ， 以及投入運(yùn)行后對生產(chǎn) 、 管理或經(jīng)營體制帶來什么社會影響 實(shí)施計劃報告 ? 在認(rèn)真做好上述系統(tǒng)分析工作的基礎(chǔ)上 ，要制定一個大致的實(shí)施計劃 ， 也就是編寫一個實(shí)施計劃報告 ? 這個報告只是對實(shí)施方案進(jìn)行粗略的描述 ， 主要有四個方面的內(nèi)容 –開發(fā)進(jìn)度 –人員投入計劃 –人員組織 –資源的利用 實(shí)施計劃報告 ? 一個實(shí)施計劃報告的提要實(shí)例： 1. 軟件開發(fā)項目名稱 2. 任務(wù)概述 3. 負(fù)責(zé)單位 （ 包括：管理機(jī)構(gòu)和任務(wù)的分解 ） 4. 開發(fā)人員組織 （ 包括：組織結(jié)構(gòu)和任務(wù)的分配 ） 5. 人員投入計劃 （ 包括：總估計和各階段投入計劃 ） 6. 其他資源利用 （ 包括：設(shè)備和資料 ） 7. 開發(fā)進(jìn)度 （ 包括：階段的劃分 ， 各階段的評審時間和提供開發(fā)進(jìn)展報告時間 ） 8. 項目完成檢驗(yàn) （ 包括：檢驗(yàn)機(jī)構(gòu) ， 檢驗(yàn)方式和交付產(chǎn)品的清單 ） ? 編寫的實(shí)施計劃報告只是對開發(fā)項目的初步設(shè)想 ， 但也要反映出實(shí)施方案的主要內(nèi)容 實(shí)施計劃報告 ? 在軟件開發(fā)項目實(shí)施計劃得到批準(zhǔn)以后 ， 便可開始工作 ， 這時不要急于進(jìn)行軟件設(shè)計 ， 而是要弄清楚用戶的需要 ? 需求分析做得不好 ， 用戶和軟件開發(fā)人員未能全面地 、精確地理解和表達(dá)這些需求 ， 致使一些隱藏的問題隨著開發(fā)工作的進(jìn)行帶給后面階段 ， 最終將給開發(fā)工作造成不良的影響 計劃 需求分析 設(shè)計 編碼 測試 需求分析中發(fā)生的問題對后期開發(fā)工作造成的影響示意圖 結(jié)構(gòu)化分析方法 ? 需求分析最常用的方法是結(jié)構(gòu)化分析方法 （ Structured Analysis） ， 它適用于分析大型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) ? 該方法簡明 ， 易于掌握 ， 與設(shè)計階段的結(jié)構(gòu)化方法相銜接 ， 將取得良好的設(shè)計效果 結(jié)構(gòu)化分析方法的基本思想和步驟 ? 結(jié)構(gòu)化分析方法的基本思想是采用 “ 分解 ”和 “ 抽象 ” 的基本手段 ， 由頂向下逐層分解 ，具體步驟為： 1. 理解當(dāng)前的現(xiàn)狀環(huán)境 ， 建立當(dāng)前系統(tǒng)的 “ 具體模型 ” 2. 從當(dāng)前系統(tǒng)的 “ 具體模型 ” 抽象出當(dāng)前系統(tǒng)的“ 邏輯模型 ” 3. 分析目標(biāo)系統(tǒng)與當(dāng)前系統(tǒng)在邏輯上的差別 ， 建立目標(biāo)系統(tǒng)的邏輯模型 4. 為了對目標(biāo)系統(tǒng)做完整的描述 ， 還需要考慮人機(jī)界面和其他一些問題 結(jié)構(gòu)化分析方法的描述方法 ? 數(shù)據(jù)流圖 （ DFD） 和分層的數(shù)據(jù)流圖 ? 數(shù)據(jù)詞典 （ DD, Data Dictionary） ? 加工說明 (1)數(shù)據(jù)流圖 (DFD, Data Flow Diagram) ? 數(shù)據(jù)流圖以圖形的方式表示系統(tǒng)中的信息變換和傳遞的過程 ， 數(shù)據(jù)流圖的基本符號只有下列四種： – 數(shù)據(jù)流 – 加工 – 數(shù)據(jù)存儲 – 數(shù)據(jù)源點(diǎn)及數(shù)據(jù)終點(diǎn) ? 畫 DFD圖的方法：由外向里 ， 自頂而下 ， 逐層分解 數(shù)據(jù)流圖的基本符號 ? 數(shù)據(jù)流 – 數(shù)據(jù)流是具有名字且具有流向的數(shù)據(jù) ， 用標(biāo)有名字的箭頭表示 。 值 N 處理 任務(wù) 1 處理 任務(wù) 2 模塊測試應(yīng)測試以下內(nèi)容： – 重要執(zhí)行路徑 ， 接口 ， 界面 ， 出錯處理 ? 動態(tài)測試方法以白盒法為主 ， 輔以黑盒法 ? 重要執(zhí)行路徑的測試使用白盒法 ? 白盒法必須先列出所有的判定 ， 再選擇覆蓋標(biāo)準(zhǔn) ， 根據(jù)不同的覆蓋標(biāo)準(zhǔn)所列出的情況 ， 設(shè)計測試用例 ? 模塊測試是整個測試的基礎(chǔ) ， 它可以： – 減少測試的復(fù)雜性 – 易于確定錯誤的位置 – 多個模塊可以并行測試 ， 縮短測試周期 組裝測試 ? 又稱整體測試 ， 它的測試目的是為了發(fā)現(xiàn)程序結(jié)構(gòu)的錯誤 ? 重點(diǎn)測試模塊的接口部分 ， 須設(shè)計測試過程使用的驅(qū)動模塊 ? 確定模塊組裝方案 ， 采用逐增式組裝測試 ， 應(yīng)給出具體的模塊組裝次序 ? 通常模塊組裝次序有：自頂而下 ， 自底而上 ， 寬度優(yōu)先 ， 深度優(yōu)先等 ? 測試方法以黑盒法為主 – 設(shè)計驅(qū)動模塊 （ 模擬輸入 /輸出 ） 或樁模塊 （ 模擬其下面的模塊 ） – 對每一個新組裝的子系統(tǒng)進(jìn)行測試 – 對發(fā)現(xiàn)問題較多的子系統(tǒng)或模塊應(yīng)用白盒法作回歸測試 確認(rèn)測試與系統(tǒng)測試 ? 根據(jù)需求規(guī)格說明書所確定的系統(tǒng)功能和性能 ， 用黑