【正文】 的用程序設(shè)計(jì)語言描述的、適合計(jì)算機(jī)執(zhí)行的指令（語句）序列。數(shù)據(jù)是使程序能正常操縱信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。文檔是與程序開發(fā)、 維護(hù)和使用有關(guān)的圖文資料。可見軟件由兩部分組成：一是機(jī)器可執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)；二是機(jī)器不可執(zhí)行的，與軟件開發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)、使用等有關(guān)的文檔。 國(guó)標(biāo)（ GB）中對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的定義為：與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作有關(guān)的計(jì)算機(jī)程序、規(guī)程、規(guī)則，以及可能有的文件、文檔及數(shù)據(jù)。 軟件在開發(fā)、生產(chǎn)、維護(hù)和使用等方面與計(jì)算 機(jī)硬件相比存在明顯的差異。深入理解軟件的定義需要了解軟件的特點(diǎn)： （ 1） 軟件是一種邏輯實(shí)體，而不是物理實(shí)體具有抽象性。 （ 2） 軟件的生產(chǎn)與硬件不同，它沒有明顯的制作過程。一旦研制開發(fā)成功，可以大量拷貝同一內(nèi)容的副本。所以對(duì)軟件的控制，必須著重在軟件開發(fā)方面下功夫。 （ 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，受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的限制這導(dǎo)致了軟件移植的問題。 （ 5） 軟件復(fù)雜性高，成本昂貴 。 （ 6） 軟件開發(fā)涉及諸多的社會(huì)因素。 軟件按功能可以分為：應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件、支撐軟件（或工具軟件）。應(yīng)用軟件是為解決特定領(lǐng)域的應(yīng)用而開發(fā)的軟件。系統(tǒng)軟件是計(jì)算機(jī)管理自身資源，提高計(jì)算機(jī)使用效率并為計(jì)算機(jī)用戶提供各種服務(wù)的軟件。支撐軟件是介于系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件之間，協(xié)助用戶開發(fā)軟件的工具性軟件，包括輔助和支持開發(fā)和維護(hù)應(yīng)用軟件的工具軟件。 二、軟件危機(jī)與軟件工程 軟件工程概念的出現(xiàn)源自軟件危機(jī)。 所謂有軟件危機(jī)四伏是泛指在計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)過程中所遇到的嚴(yán)重問題。實(shí)際上，幾科所有的軟件都 不同程度地存在這些問題。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，計(jì)算機(jī)硬件性能 /價(jià)格比和質(zhì)量穩(wěn)步提高，軟件規(guī)模越來越大，復(fù)雜程度不斷增加，軟件成本逐年上升，質(zhì)量沒有可靠的保證，軟件已成為計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的 “瓶頸 ”。 具體地說，在軟件開發(fā)和維護(hù)過程中，軟件危機(jī)主要表現(xiàn)在： （ 1） 軟件需求的增長(zhǎng)得不到滿足。用戶對(duì)系統(tǒng)不滿意的情況經(jīng)常發(fā)生。 （ 2） 軟件開發(fā)成本和進(jìn)度無法控制。開發(fā)成本超出預(yù)算，開發(fā)周期大大超過規(guī)定日期的情況經(jīng)常發(fā)生。 （ 3） 軟件質(zhì)量難以保證。 （ 4） 軟件不可維護(hù)或護(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(zhǎng)。 總之，可以將軟件危機(jī)歸結(jié)為成本、質(zhì)量、生產(chǎn)率等問題。 軟件工程就是試圖用工程、科學(xué)和數(shù)學(xué)的大批量與方法研制、維護(hù)計(jì)算機(jī)軟件的有關(guān)技術(shù)及管理方法。 關(guān)于軟件工程的定義，國(guó)標(biāo)（ GB）中指出，軟件工程是應(yīng)用于計(jì)算機(jī)軟件的定義、開發(fā)和維護(hù)的一整套方法、工具文檔、實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)的工序。 1993年 IEEE(Institute of Electrical amp。Electronic Engineers ，電氣和電子工程師學(xué)會(huì) )給出了一個(gè)更加綜合的定義： “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)要素：即方法、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。 軟件工程的核心思想是把軟件產(chǎn)品看作是一個(gè)工程產(chǎn)品來處理。 開發(fā)軟件不能只考慮開發(fā)期間的費(fèi)用，而且應(yīng)考慮軟件生命周期內(nèi)的全部費(fèi)用。因此，軟件生命周期的概念就變得特別重要。在考 慮軟件費(fèi)用時(shí)，不僅僅要降低開發(fā)成本，更要降低整個(gè)軟件生命周期的總成本。 三、軟件工程過程與軟件生命周期 軟件工程過程（ Software Engineering Process） ISO9000定義：軟件工程過程是把輸入轉(zhuǎn)化為輸出的一組彼此相關(guān)的資源和活動(dòng)。 定義支持了軟件工程過程的兩方面內(nèi)涵。其一，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(dòng)?；谶@個(gè)方面，軟件工程過程通常包含 4種基本活動(dòng)： （ 1） P（ plan） ——軟件規(guī)格說明。規(guī)定軟件的功能及其 運(yùn)行時(shí)的限制。 （ 2） D（ do） ——軟件開發(fā)。產(chǎn)生滿足規(guī)格說明的軟件。 （ 3） C（ check） ——軟件確認(rèn)。確認(rèn)軟件能夠滿足客戶提出的要求。 （ 4） A (action)——軟件演進(jìn)。為滿足客戶的變更要求，軟件必須在使用的過程中演進(jìn)。 通常把用戶的要求轉(zhuǎn)變成軟件產(chǎn)品的過程也叫做軟件開發(fā)過程。此過程包括對(duì)用戶的要求進(jìn)行分析，解釋成軟件需求，把需求變換成設(shè)計(jì)，把設(shè)計(jì)用代碼來實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行代碼測(cè)試，有些軟件還需要進(jìn)行代碼安裝和交付運(yùn)行。 其二，從軟件開發(fā)的觀點(diǎn)看，它就是使 用適當(dāng)?shù)馁Y源（包括人員、硬軟件工具、時(shí)間等），為開發(fā)軟件進(jìn)行的一組開發(fā)活動(dòng)，在過程結(jié)束時(shí)將輸入（用戶要求）轉(zhuǎn)化為輸出（軟件產(chǎn)品）。 所以，軟件工程的過程是將軟件工程的方法和工具綜合起來，以達(dá)到合理、及時(shí)地進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的目的。軟件工程過程應(yīng)確定方法使用的順序、要求交付的文檔資料、為保證質(zhì)量和適應(yīng)變化所需要的管理、軟件開發(fā)各個(gè)階段完成的任務(wù)。 軟件生命周期（ software life cycle） 通常，將軟件產(chǎn)品從提出、實(shí)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。一般包括可行性研究與需求分析 、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測(cè)試、交付使用以及維護(hù)等活動(dòng)。 還可以將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。軟件生命周期的主要活動(dòng)階段是： （ 1） 可行性研究與計(jì)劃制定。確定待開發(fā)軟件系統(tǒng)的開發(fā)目標(biāo)和總的要求，給出它的功能、性能、可靠性以及接口等方面的可能方案，制定完成開發(fā)任務(wù)的實(shí)施計(jì)劃。 （ 2） 需求分析。對(duì)待開發(fā)軟件提出的需求進(jìn)行分析并給出詳細(xì)定義。編寫軟件規(guī)格說明書及初步的用戶手冊(cè)，提交評(píng)審。 （ 3） 軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員和程序設(shè)計(jì)人員應(yīng)該在反復(fù)理解軟件 需求的基礎(chǔ)上，給出軟件的結(jié)構(gòu)、模塊和劃分、功能的分配及處理流程。在系統(tǒng)比軟件復(fù)雜的情況下，設(shè)計(jì)階段可分解成概要設(shè)計(jì)階段和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。編寫概要設(shè)計(jì)說明書、詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書和測(cè)試計(jì)劃初稿，提交評(píng)審。 （ 4） 軟件實(shí)現(xiàn)。把軟件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以接受的程序代碼。即完成源程序的編碼，編寫用戶手冊(cè)、操作手冊(cè)等面向用戶的文檔，編寫單元測(cè)試計(jì)劃。 （ 5） 軟件測(cè)試。在設(shè)計(jì)測(cè)試用例的基礎(chǔ)上，檢驗(yàn)軟件的各個(gè)組成部分。編寫測(cè)試分析報(bào)告。 （ 6） 運(yùn)行和維護(hù)。將已交付的軟件投入運(yùn)行，并在 運(yùn)行使用中不斷地維護(hù)，根據(jù)新進(jìn)出的需求進(jìn)行必要而且可能的擴(kuò)充和刪改。 四、軟件工程的目標(biāo)與原則 軟件工程的目標(biāo) 軟件工程的目標(biāo)是，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。 軟件工程需要達(dá)到的基本目標(biāo)應(yīng)是：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。 基于軟件工程的目標(biāo)，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)和軟件工程管理。 （ 1） 軟件開發(fā)技術(shù) 軟件開發(fā)技術(shù)包括：軟件開發(fā)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)。軟件開發(fā)方法學(xué)是根據(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)生的文檔資料都做出規(guī)定，從而使軟件的開發(fā)能夠進(jìn)入規(guī)范化和工程化的階段，以克服早期的手工方法生產(chǎn)中的隨意性和非規(guī)范性做法。 （ 2） 軟件工程管理 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。 軟件工程管理是軟件按工程化生產(chǎn)時(shí)的 重要環(huán)節(jié)，它要求按照預(yù)選制定的計(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。 軟件工程經(jīng)濟(jì)學(xué)是研究軟件開發(fā)中成本的估算、成本效益分析的方法和技術(shù)，用經(jīng)濟(jì)學(xué)的基本原理來研究軟件工程開發(fā)中的經(jīng)濟(jì)效益問題。 軟件心理學(xué)是軟件工程領(lǐng)域具有挑戰(zhàn)性的一個(gè)全新的研究視角，它是從個(gè)體心理、人類行為、組織行為和企業(yè)文化等角度來研究軟件管理和軟件工程的。 軟件工程的原則 為了達(dá)到上述的軟件工程目標(biāo)，在軟件開發(fā)過程中，必須遵循軟件工程的基本原則。這些基本原則包括抽象、信息隱蔽、模塊化、局部化、確定性、一致性、完備性和 可驗(yàn)證性。 （ 1） 抽象。抽取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)化的辦法控制軟件開發(fā)過程的復(fù)雜性。 （ 2） 信息隱蔽。采用封閉技術(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。模塊的大小要適中，模塊過大會(huì)使模塊內(nèi)部的復(fù)雜性增加，不得對(duì)模塊的理解和個(gè)性也不得模塊的調(diào)試和重用。模塊太小會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)表示過于復(fù)雜，不利于控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。 （ 4） 局部化。要求在一個(gè)物理模塊內(nèi)集中邏輯上相互關(guān)聯(lián)的計(jì)算資源，保證模塊間具有松散的耦合關(guān)系，模塊內(nèi)部有較強(qiáng)的內(nèi)驟性，這有助于控制角的復(fù)雜性。 （ 5） 確定性軟件開發(fā)過程中所有概念的表達(dá)應(yīng)是確定的、無歧義且規(guī)范的。這有助于人與人的交互不會(huì)產(chǎn)生誤解和遺漏，以保證整個(gè)開發(fā)工作的協(xié)調(diào)一致。 （ 6） 一致性。揚(yáng)程序、數(shù)據(jù)和文檔的整個(gè)軟件系統(tǒng)的各模塊應(yīng)使用已知的概念、符號(hào)和術(shù)語；程序內(nèi)外部接口應(yīng)保持一致，系統(tǒng)規(guī)格說明與系統(tǒng)行為應(yīng)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需的功能。 （ 8） 可驗(yàn)證性。開發(fā)大型軟件系統(tǒng)需要對(duì)系統(tǒng)自頂向下，逐層分解。系統(tǒng)分解應(yīng)遵循容易檢查、測(cè)評(píng)、評(píng)審的原則，以確保系統(tǒng)的正確性。 五、軟件開發(fā)工具與軟件開發(fā)環(huán)境 現(xiàn)代軟件工程方法之所以千里馬實(shí)施，其重要的保證是軟件開發(fā)工具的環(huán)境的保證，使軟件在開發(fā)效率、工程質(zhì)量等多方面得到改善。軟件工程鼓勵(lì)研制和采用各種先進(jìn)的軟件開發(fā)方法、工具和環(huán)境。工具和環(huán)境的使用進(jìn)一步提高了軟件的開發(fā)效率、維護(hù)效率和軟件質(zhì)量。 軟件開發(fā)工具 軟件開發(fā)環(huán)境 軟件開發(fā)環(huán)境或稱軟件工程環(huán)境是全面支持軟件開發(fā)全過程的軟件工具集合。 計(jì)算機(jī)輔助軟件工程（ CASE， puter aided software engineering）是當(dāng)前軟件開發(fā)環(huán)境中富有特色的研究工作和發(fā)展方向。 CASE將各種軟件工具、開發(fā)機(jī)器和一個(gè)慧放開發(fā)過程信息的中心數(shù)據(jù)庫組合起來，形成軟件工程環(huán)境。 CAS3E 的成功產(chǎn)品將最大限度地降低軟件開發(fā)的技術(shù)難度并使軟件開發(fā)的質(zhì)量得到保證。 3． 2結(jié)構(gòu)化分析方法 軟件開發(fā)方法是軟件開發(fā)過程所遵循的方法和步驟，其目的在于有效地得到一 些工作產(chǎn)品，即程序和文檔，并且滿足質(zhì)量要求。軟件開發(fā)方法包括分析方法、設(shè)計(jì)方法和程序設(shè)計(jì)方法。 一、 需求分析與需求分析方法 需求分析 軟件需求是指用戶對(duì)目標(biāo)軟件系統(tǒng)在功能、行為、性能、設(shè)計(jì)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）需求分析的定義 A、用戶解決問題或達(dá)到目標(biāo)所需的條件或權(quán)能； B、系統(tǒng)或系統(tǒng)部件要滿足合同、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范或其他正式規(guī)定文檔所需具有的條件或權(quán)能； C、一種所映 A、或 B所描述的條件或權(quán)能的文檔說明。 由需求體魄 定義可知，需求分析的內(nèi)容包括：提煉、分析和仔細(xì)審查已收集到的需求；確保所有利益相關(guān)者都明白其含義并找出其中的錯(cuò)誤、遺漏或其他不足的地方；從用戶最初的非形式化需求到滿足用戶對(duì)軟件產(chǎn)品的要求的映射；對(duì)用戶意圖不斷進(jìn)行提示和判斷。 （ 2）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(gè)方面： A、 需求獲取 需求獲取的目的是確定對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的各方面需求。涉及到的主要任務(wù)是建立獲取用戶需求的方法框架，并支持和監(jiān)控需求獲取的過程。 B、 需求分析 對(duì)獲取的需求進(jìn)行分析和綜合，最終給出系統(tǒng)的解決方案和目標(biāo)系統(tǒng)的邏輯模型。 C、 編寫需求規(guī)格說明書 需求規(guī)格說明書作為需求分析的階段成果，可以為用戶、分析人員和設(shè)計(jì)人員之間的交流提供方便，可以直接支持目標(biāo)軟件系統(tǒng)的確認(rèn)又可以作為控制軟件開發(fā)進(jìn)程的依據(jù)。 D、 需求評(píng)審 在需求分析 的最后一步，對(duì)需求分析階段的工作進(jìn)行得審，驗(yàn)證需求文檔的一致性、可行性、完整性和有效性。 需求分析方法 常見的需求分析方法有： A、 結(jié)構(gòu)化分析方 法。主要包括：面向數(shù)據(jù)流的結(jié)構(gòu)化分析方法（ SA—Structured analysis），面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的 Jackson方法（ JSD—Jackson system development method），面向數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化