軟件工程講義

1、課程概述一、軟件工程學(xué)科介紹二、學(xué)習(xí)目標(biāo)三、部分參考資料四、課程特點(diǎn)和學(xué)習(xí)的注意事項(xiàng)五、教材簡(jiǎn)介六、課程考核方式一、軟件工程學(xué)科介紹軟件程學(xué)科發(fā)展歷史三個(gè)階段：概念提出、學(xué)科雛形、學(xué)科確立第一階段：概念提出 1968 年 NATO 會(huì)議(北大西洋公約組織的計(jì)算機(jī)科學(xué)家的國(guó)際會(huì)議）提出“軟件工程”概念。當(dāng)時(shí)對(duì)“軟件工程”代表性定義：為了經(jīng)濟(jì)地獲得在真實(shí)機(jī)器上可靠工作的軟件而制定和使用的合理工程原則和方法。 1972 年 IEEE 學(xué)會(huì)的計(jì)算機(jī)分會(huì) IEEE 一 CS 第一次出版了“軟件工程學(xué)報(bào)”第二階段：學(xué)科雛形上世紀(jì) 70 年代末，美國(guó)將軟件工程教程列入研究生教育計(jì)劃。 1980 年代末和 1

2、990 年代初，軟件工程教育得到卡內(nèi)基一梅隆大學(xué)軟件工程研究所（ CMU / SEI ）的支持。 1991 年，“軟件工程”被 ACM （美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)）和 IEEE / CS 列為計(jì)算學(xué)科的九個(gè)知識(shí)領(lǐng)域之一。 1993 年， IEEE 一 CS 和ACM 為了把軟件工程建設(shè)成為一個(gè)專(zhuān)業(yè)，建立了 IEEE 一 CS / ACM 聯(lián)合指導(dǎo)委員會(huì)。第三階段：學(xué)科確立2004 年 8 月，IEEE 一 CS 和 ACM 給出：軟件工程知識(shí)體（ SWEBOK , Software Engineering Body of Knowledge ) 軟件工程教育知識(shí)體（ SEEK ) 最終版，標(biāo)志著軟件工程

3、學(xué)科在世界范圍正式確 立。軟件工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)工程、信息系統(tǒng)、信息技術(shù)并列成為計(jì)算學(xué)科下的獨(dú)立學(xué)科。軟件工程知識(shí)體（ SWEBOK ) ：全面描述了軟件工程實(shí)踐所需的知識(shí)。SWEBOK （軟件工程知識(shí)體 10 個(gè)領(lǐng)域l 軟件需求l 軟件設(shè)計(jì)l 軟件構(gòu)造l 軟件測(cè)試 l 軟件維護(hù)l 軟件配置管理l 軟件工程管理l 軟件工程過(guò)程l 軟件工程工具和方法l 軟件質(zhì)量SWEBOK詳細(xì)結(jié)構(gòu)（1）軟件工程與其他學(xué)科的關(guān)系1 、軟件工程是計(jì)算學(xué)科 9 個(gè)領(lǐng)域之一 算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 人工智能和機(jī)器人學(xué) 數(shù)據(jù)庫(kù)和信息檢索 人一機(jī)交互 操作系統(tǒng) 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 軟件方法學(xué)和軟件工程 數(shù)字和符號(hào)計(jì)

4、算 計(jì)算學(xué)科中12個(gè)重復(fù)出現(xiàn)的基本概念l 綁定l 概念和形式模型l 效率l 抽象層次l 按時(shí)間排序l 安全性l 大問(wèn)題的復(fù)雜性l 一致性和完備性l 演化l 按空間排序l 重用l 折衷與決策2 、 8 個(gè)相關(guān)學(xué)科知識(shí)域l 計(jì)算機(jī)工程l 計(jì)算機(jī)科學(xué)l 數(shù)學(xué)l 管理學(xué)l 項(xiàng)目管理l 質(zhì)量管理l 系統(tǒng)工程學(xué)l 軟件人類(lèi)工程學(xué) 其中：計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)是基礎(chǔ)工程學(xué)科、管理學(xué)科也非常重要軟件程是一門(mén)什么樣的學(xué)科？ 它是指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)與維護(hù)的一門(mén)工程學(xué)科。工程：將科學(xué)及數(shù)學(xué)原理運(yùn)用于實(shí)際用途的應(yīng)用手段，如：設(shè)計(jì)、制造、機(jī)器操縱、構(gòu)架等。典型的傳統(tǒng)工程：建筑工程、機(jī)械工程、電力工程等。 概括的說(shuō)，軟件工程即

5、用工程、科學(xué)和數(shù)學(xué)的原則和方法研制、維護(hù)計(jì)算機(jī)軟件的有關(guān)技術(shù)及方法，其優(yōu)點(diǎn)是以較小的代價(jià)開(kāi)發(fā)高質(zhì)量的軟件并有效地維護(hù)它。 二、學(xué)習(xí)目標(biāo)(1) 掌握軟件工程的基礎(chǔ)知識(shí)和理論，對(duì)軟件工程學(xué)有一個(gè)全貌的了解； 熟悉軟件項(xiàng)目開(kāi)發(fā)和維護(hù)的一般過(guò)程； 熟練掌握軟件需求分析、設(shè)計(jì)、編碼和測(cè)試等階段的主要思想和技術(shù)方法；二、學(xué)習(xí)目標(biāo)(2) 通過(guò)學(xué)習(xí)，特別是通過(guò)課程設(shè)計(jì)，真正運(yùn)用和深刻體會(huì)軟件工程的思想方法，轉(zhuǎn)變對(duì)軟件開(kāi)發(fā)的認(rèn)識(shí)：從個(gè)人的單純編程活動(dòng)轉(zhuǎn)移到進(jìn)行系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)方面上來(lái)轉(zhuǎn)變思維定式：程序員 系統(tǒng)工程師（系統(tǒng)分析員）三、部分參考資料 軟件工程理論與實(shí)踐 許家冶等編著，高等教育出版社， 2005 年 軟

6、件工程 （第二版），齊治昌等，高等教育出版社， 2004 年 面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)分析 ，楊芙清等編著，清華大學(xué)出版社， 2001 年 UML 用戶(hù)指南 G Booch 等著，邵維忠等譯，機(jī)械工業(yè)出版社 2002 年四、課程特點(diǎn)和學(xué)習(xí)的注肯事項(xiàng)1 、知易行難 要將理論知識(shí)與實(shí)踐運(yùn)用結(jié)合，進(jìn)行對(duì)照，以加深理解和掌握。 2 、內(nèi)容紛雜 軟件工程涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程科學(xué)和管理科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。其中： 計(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)學(xué)用于構(gòu)造模型與算法； 工程科學(xué)用于制定規(guī)范、設(shè)計(jì)范型、評(píng)估成本及確定權(quán)衡 管理科學(xué)用于計(jì)劃、資源、質(zhì)量和成本的管理。五、教材總目錄第 1 章軟件工程學(xué)概述第 2 章可行性研究第 3 章需求

7、分析第 4 章形式化說(shuō)明技術(shù)第 5 章總體設(shè)計(jì)第 6 章詳細(xì)設(shè)計(jì)第 7 章實(shí)現(xiàn)第 8 章維護(hù)第9 章面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)引論第 10 章面向?qū)ο蠓治龅?11 章面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)第 12 章面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)第 13 章軟件項(xiàng)目管理附錄 AC + 類(lèi)庫(kù)管理系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)附錄 B 漢字行編輯程序設(shè)計(jì)課程內(nèi)容學(xué)時(shí)安排章節(jié) 課程內(nèi)容 學(xué)時(shí)l 軟件工程學(xué)概述 4 2 可行性研究 4 3 需求分析 4 5 總體設(shè)計(jì) 6 6 詳細(xì)設(shè)計(jì) 4 7 實(shí)現(xiàn) 8 章節(jié) 課程內(nèi)容 學(xué)時(shí)8 軟件維護(hù) 2 9 面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)引論 4 10 面向?qū)ο蠓治?2 11 面向?qū)ο笤O(shè)計(jì) 2 12 面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn) 213 軟件項(xiàng)目管理 6 14 總結(jié)

8、2六、課程考核方式分?jǐn)?shù)組成：平時(shí)成績(jī)（ 10 % ) ：以理論課課堂表現(xiàn)為主。作業(yè)（ 30 % ) ：書(shū)面作業(yè)期末考試（60 % ) ：第 1 章 軟件工程學(xué)概述學(xué)習(xí)重點(diǎn) 1、軟件危機(jī)、軟件工程產(chǎn)生的原因 2、軟件工程過(guò)程和軟件生命周期 3、軟件生命周期模型掌握幾個(gè)基本概念 軟件危機(jī) 軟件工程 軟件過(guò)程 軟件生命周期 軟件生命周期模型 軟件危機(jī)與軟件工程學(xué)軟件工程學(xué)的產(chǎn)生要從“軟件危機(jī)”說(shuō)起 1968 年，第一屆 NAT0 （北大西洋公約組織的計(jì)算機(jī)科學(xué)家的國(guó)際會(huì)議） 會(huì)議，“ 軟件工程” 的慨念作為一種有效解決“ 軟件危機(jī)” 的途徑被正式提出。 l 什么是軟件危機(jī)？ l 軟件危機(jī)有什么典型表

9、現(xiàn)？ l 為什么會(huì)產(chǎn)生軟件危機(jī)？ l 怎么解決軟件危機(jī)？ 1 軟件危機(jī) 1 . 1 . 1 軟件危機(jī)介紹什么是軟件危機(jī)？ 軟件危機(jī)指在計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)和維護(hù)過(guò)程中，所遇到的一系列嚴(yán)重問(wèn)題。軟件危機(jī)主要包括的問(wèn)題（兩方面） : 如何開(kāi)發(fā)軟件 如何維護(hù)軟件軟件危機(jī)有什么典型表現(xiàn)？（1）開(kāi)發(fā)費(fèi)用和進(jìn)度難以估算和控制，大大超過(guò)預(yù)期的資金和規(guī)定日期；軟件需求分析不夠充分，用戶(hù)不滿(mǎn)意“已經(jīng)完成”的軟件系統(tǒng)。軟件質(zhì)量難于保證；軟件維護(hù)困難； 難以改正程序中的錯(cuò)誤； 難以根據(jù)用戶(hù)的需要在原有程序中增加一些新的功能。 軟件危機(jī)有什么典型表現(xiàn)？通常沒(méi)有保留適當(dāng)?shù)奈臋n資料。文檔的作用： 軟件開(kāi)發(fā)管理人員：用于管理和

10、評(píng)價(jià)軟件開(kāi)發(fā)工程的進(jìn)展?fàn)顩r 軟件開(kāi)發(fā)人員：用于開(kāi)發(fā)人員對(duì)各個(gè)階段的工作都進(jìn)行周密思考、全盤(pán)權(quán)衡、從而減少返工。并且可在開(kāi)發(fā)早期發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和不一致性，便于及時(shí)加以糾正 軟件維護(hù)人員:軟件維護(hù)的依據(jù) 開(kāi)發(fā)成本逐年上升，軟件開(kāi)發(fā)生產(chǎn)率提高的速度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上計(jì)算機(jī)應(yīng)用迅速普及深入的趨勢(shì)。幾個(gè)軟件危機(jī)的著名案例 1966年，IBM 360 機(jī)的操作系統(tǒng)?；ㄙM(fèi) 5000 人一年的工作量，寫(xiě)了近 1 萬(wàn)行代碼。錯(cuò)誤百出，每次的新版本就是從前一版本中找 1 000個(gè)程序錯(cuò)誤而修正的結(jié)果。 1963 年，美國(guó)用于控制火星探測(cè)器的計(jì)算機(jī)軟件中的一個(gè) “ , ”號(hào)被誤寫(xiě)為“.”，而致使飛往火星的探測(cè)器發(fā)生爆炸，造成高

11、達(dá)數(shù)億美元的損失。 美國(guó)丹佛新國(guó)際機(jī)場(chǎng)自動(dòng)化行李系統(tǒng)軟件。投資 1. 93 億美元，計(jì)劃 1993 年萬(wàn)圣節(jié)啟用。但開(kāi)發(fā)人員一直為系統(tǒng)錯(cuò)誤困擾，屢次推后啟用時(shí)間，直到 1994 年 6 月，機(jī)場(chǎng)計(jì)劃者承認(rèn)無(wú)法預(yù)測(cè)何時(shí)能啟用。 1996 年，歐洲阿里亞納 5 型運(yùn)載火箭墜毀，造成 5 億美元損失。原因是控制軟件中的一個(gè)錯(cuò)誤。1 . 1 . 2 產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因主要兩個(gè)原因： 1 、與軟件本身的特點(diǎn)有關(guān) 2 、與軟件開(kāi)發(fā)與維護(hù)的方法不正確有關(guān)。一 、軟件本身的特點(diǎn) （ 1）軟件與硬件、一般程序存在很多不同之處。 1 、軟件與硬件不同抽象性。軟件生產(chǎn)沒(méi)有明顯的制造過(guò)程，難以衡量開(kāi)發(fā)進(jìn)展，也難以控制

12、軟件質(zhì)量。問(wèn)題的隱蔽性。沒(méi)有硬件的磨損、老化問(wèn)題，但存在開(kāi)發(fā)早期在分析、設(shè)計(jì)階段的錯(cuò)誤，修改難度較大。失效率蜘線改正一個(gè)問(wèn)題需付出的代價(jià)2 、軟件與一般程序不同（1） 軟件遠(yuǎn)比一般程序規(guī)模龐大，復(fù)雜性高 軟件所反映的實(shí)際問(wèn)題的復(fù)雜性 程序邏輯結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。 例 1 : Windows95 , 1000 萬(wàn)行代碼； Windows2000 ， 5000 萬(wàn)行代碼 例 2 : Exchange 2000 和 windows 2000 開(kāi)發(fā)人員 軟件的規(guī)模軟件產(chǎn)品的特殊性和人類(lèi)智力的局限性，導(dǎo)致人們無(wú)力處理“復(fù)雜問(wèn)題”。2 、軟件與一般程序不同（ 2 ) 大型軟件開(kāi)發(fā)既有技術(shù)問(wèn)題，還有社會(huì)問(wèn)題。 社

13、會(huì)因素：組織機(jī)構(gòu)、體制、管理方式、觀念、人的心理素等。 開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)成員分工合作 技術(shù)與管理的矛盾 軟件開(kāi)發(fā)人員對(duì)軟件應(yīng)用的領(lǐng)域知識(shí)的了解 二、軟件開(kāi)發(fā)維護(hù)方法中存在的問(wèn)題（1) 對(duì)用戶(hù)需求的獲取不正確 用戶(hù)的原因 分析人員的原因 對(duì)分析人員的要求：溝通能力、歸納總結(jié)能力、經(jīng)驗(yàn) 越是早期產(chǎn)生的錯(cuò)誤，付出的代價(jià)越大。 圖：不同時(shí)期引入同一變動(dòng)的代價(jià) 二、軟件開(kāi)發(fā)維護(hù)方法中存在的問(wèn)題( 2 ) 軟件開(kāi)發(fā)就是編寫(xiě)程序。 一個(gè)完整的軟件產(chǎn)品由一整套完整的配置組成，程序只是其中的一個(gè)組成部分。 軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程包括多個(gè)階段，每個(gè)階段的產(chǎn)品都是最終的完整的軟件產(chǎn)品的一部分。 軟件開(kāi)發(fā)只要依靠個(gè)別編程高手就能完成。

14、 輕視軟件維護(hù) 軟件維護(hù)約占軟件費(fèi)用 55 一 75 % ，包括修改軟件運(yùn)行的錯(cuò)誤；對(duì)軟件進(jìn)行改進(jìn)和功能擴(kuò)充。軟件維護(hù)在軟件費(fèi)用的比例三、其他產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因軟件開(kāi)發(fā)尚未完全擺脫手工藝的開(kāi)發(fā)方式。 軟件成本相當(dāng)昂貴，主要依靠大量復(fù)雜的、高強(qiáng)度的腦力勞動(dòng) 軟件的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行常常受到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的限制，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有著不同程度的依賴(lài)性。 軟件的“ 可移植性” 就是指的軟件對(duì)硬件的依賴(lài)程度。好的可移植性依賴(lài)少。 1 . 1 . 3 消除軟件危機(jī)的途徑1 、徹底消除“軟件就是程序”的錯(cuò)誤觀念。2 、充分認(rèn)識(shí)到軟件開(kāi)發(fā)是一種組織良好、管理嚴(yán)密、各類(lèi)人員協(xié)同配合、共同完成的工程項(xiàng)目，不是個(gè)人獨(dú)立的勞動(dòng)。3

15、、推廣和使用在實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)的軟件開(kāi)發(fā)的成功技術(shù)和方法。4 、開(kāi)發(fā)和使用更好的軟件工具總結(jié)：“軟件工程”的方法理論是擺脫軟件危機(jī)的一個(gè)主要出路。 計(jì)算機(jī)和軟件科學(xué)家為解決軟件危機(jī)問(wèn)題，嘗試將在其它領(lǐng)域中行之有效的工程學(xué)知識(shí)運(yùn)用到軟件開(kāi)發(fā)工作中來(lái)，經(jīng)過(guò)不斷實(shí)踐和總結(jié)，最后得出一個(gè)結(jié)論；按工程化的原則和方法組織軟件開(kāi)發(fā)工作是有效的，是擺脫軟件危機(jī)的一個(gè)主要出路。思考題（ 1 )1 ）只要是編程高手，即使是不懂軟件工程，也能編出很好的軟件。 軟件是服務(wù)于大眾，卻是由個(gè)性化的開(kāi)發(fā)人員完成的。如果個(gè)性化太強(qiáng)，程序就無(wú)法閱讀，其他人員也就無(wú)法維護(hù)。 例：國(guó)內(nèi) 80 年代涌現(xiàn)出來(lái)的眾多漢字操作系統(tǒng)均是由編程

16、高手完成的。 思考題（ 2 )2 ）只要擁有一套講述如何開(kāi)發(fā)軟件的書(shū)籍，并了解了書(shū)中的標(biāo)準(zhǔn)與示例，就可以解決軟件開(kāi)發(fā)中遇到的任何問(wèn)題。 軟件是用來(lái)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的，現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的特殊性對(duì)規(guī)范提出了挑戰(zhàn)（要進(jìn)行適應(yīng)）。 軟件技術(shù)是發(fā)展的，沒(méi)有祖?zhèn)髅胤健?就像擁有食譜并不能成為名廚一樣，軟件開(kāi)發(fā)需要實(shí)踐。 思考題（ 3 )3 ）只要擁有最好的開(kāi)發(fā)工具、最好的計(jì)算機(jī)，一定能做出優(yōu)秀的軟件。 硬件環(huán)境只是必要條件，人才是充分條件，軟件是人在一定的約束條件下創(chuàng)造出來(lái)的。因人因事而異。 思考題 (4)4 ）軟件開(kāi)發(fā)時(shí)，如果進(jìn)度慢，落后于計(jì)劃，可以增加更多的程序員來(lái)解決。 增加人力可以減少開(kāi)發(fā)時(shí)間嗎？ 新手！任務(wù)

17、的重新劃分！溝通更加復(fù)雜！ 必須依靠科學(xué)地計(jì)劃來(lái)解決這樣的問(wèn)題。 思考題（5）5 ）爭(zhēng)議：如果軟件運(yùn)行較慢，是換一臺(tái)更快的計(jì)算機(jī)，還是設(shè)計(jì)一種更快的算法？軟件的性能問(wèn)題；應(yīng)用級(jí)別算法的合理性；系統(tǒng)級(jí)別操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件等；硬件級(jí)別機(jī)器性能1 . 2 軟件工程1 . 2 . 1 軟件工程介紹一、“軟件工程”的典型定義 1 ）1968 年，第一屆 NATO 會(huì)議為了經(jīng)濟(jì)地獲得可靠的且能在實(shí)際機(jī)器上有效地運(yùn)行的軟件，而建立和使用完善的工程原理。 2 ) IEEE/CS（電氣電子工程師協(xié)會(huì)計(jì)算機(jī)科學(xué)分會(huì)） 1993 年，將系統(tǒng)化的、規(guī)范的、可度量的方法應(yīng)用于軟件的開(kāi)發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)的過(guò)程，即

18、將工程化應(yīng)用于軟件中。 對(duì) 中提到的各種方法的研究3 ） 其他學(xué)者的定義Boehm ：運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)知識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)并構(gòu)造計(jì)算機(jī)程序及為開(kāi)發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)這些程序所必需的相關(guān)文件資料。Fritz Bauer: 建立并使用完善的工程化原則，以較經(jīng)濟(jì)的手段獲得能在實(shí)際機(jī)器上有效運(yùn)行的可靠軟件的一系列方法所有定義都強(qiáng)調(diào)在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，應(yīng)用工程化原則的重要性幾個(gè)關(guān)于軟件工程本質(zhì)特性和基本原理的問(wèn)題問(wèn)題一： 軟件工程適用范圍？ 問(wèn)題二：軟件工程如何控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的復(fù)雜性的？問(wèn)題三：以你的經(jīng)驗(yàn)，舉例說(shuō)明一個(gè)成熟的軟件通常采用什么方法來(lái)適應(yīng)現(xiàn)實(shí)世界的變化的？問(wèn)題四：假設(shè)某軟件公司，能為同一個(gè)用戶(hù)開(kāi)發(fā)兩個(gè)不同層次的

19、軟件：一個(gè)層次的軟件功能非常強(qiáng)大，在滿(mǎn)足用戶(hù)所有需求的基礎(chǔ)上，還能提供大大超過(guò)用戶(hù)需求的其他更多更強(qiáng)的功能；另一個(gè)層次的軟件僅僅能滿(mǎn)足用戶(hù)需求，但沒(méi)有提供其他額外的功能。請(qǐng)問(wèn)如果你是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，你會(huì)選擇為客戶(hù)開(kāi)發(fā)那個(gè)層次的軟件？問(wèn)題五：協(xié)同工作有什么重要性？：怎樣理解“在軟件工程領(lǐng)域中是由具有一種文化背景的人替具有另一種文化背景的人創(chuàng)造產(chǎn)品”這句話？問(wèn)題六：某軟件開(kāi)發(fā)，由于時(shí)間和資金都非常緊迫，在需求分析人員非常認(rèn)真、仔細(xì)地做完需求分析之后，說(shuō)：我們可以保證我們的需求分析正確性，不用花時(shí)間檢查了，設(shè)計(jì)人員可以直接拿著這份分析報(bào)告，馬上開(kāi)始設(shè)計(jì)。如果你是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，你會(huì)如何決定？為什么？問(wèn)題七：

20、在需求分析完成并獲得了用戶(hù)的肯定，也通過(guò)了評(píng)審，進(jìn)入軟件設(shè)計(jì)階段之后，用戶(hù)的想法有了改變，提出了一個(gè)新的要求，此時(shí)如果你是項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，應(yīng)該怎樣做？二、軟件工程本質(zhì)特性（2）1 ）軟件工程關(guān)注于大型程序的構(gòu)造。2 ）軟件工程的中心課題是控制復(fù)雜性 主要考慮：如何分解和集成 為什么要分解： G .Miller, “7士 2 ” 原則 3 ）軟件經(jīng)常變化 4 ）開(kāi)發(fā)軟件的效率非常重要 5 ）和諧地合作是開(kāi)發(fā)軟件的關(guān)鍵 6 ）軟件必須有效地支持它的用戶(hù) 7 ）在軟件工程領(lǐng)域中是由具有一種文化背景的人替具有另一種文化背景的人創(chuàng)造產(chǎn)品擴(kuò)展定義：軟件=知識(shí)程序+數(shù)據(jù)+文檔1 . 2 . 2 軟件工程的基本原

21、理B.W.Boehm, 1983 年提出： 1 ）用分階段的生命周期計(jì)劃嚴(yán)格管理 2 ）堅(jiān)持進(jìn)行階段評(píng)審 3 ）實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制基線 基線（baseline ）控制 4 ）采用現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)技術(shù) 5 ）結(jié)果應(yīng)能清楚地審查 6 ）開(kāi)發(fā)小組的人員應(yīng)該少而精 7 ）承認(rèn)不斷改進(jìn)軟件工程實(shí)踐的必要性 1 . 2 . 3 軟件工程方法學(xué)l 軟件工程包括“管理”和“技術(shù)”兩方面內(nèi)容：管理 對(duì)人、財(cái)、物的合理使用和配置；技術(shù) 指軟件開(kāi)發(fā)中采用的方法、工具和過(guò)程。l 什么是軟件工程方法學(xué)？通常把在軟件生命周期全過(guò)程中使用的一整套技術(shù)方法的集合稱(chēng)為方法學(xué)（methodology)，也稱(chēng)為范型（paradigm）

22、。一、軟件工程方法學(xué)三要素：工具、方法和過(guò)程要素一：軟件工程過(guò)程規(guī)定了完成各項(xiàng)任務(wù)的工作步驟。要素二：軟件工程方法完成軟件開(kāi)發(fā)的各項(xiàng)任務(wù)的技術(shù)方法，為軟件開(kāi)發(fā)提供了“如何做”的技術(shù)。 如項(xiàng)目計(jì)劃與估算、軟件系統(tǒng)需求分析、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、算法過(guò)程的設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試以及維護(hù)等。要素三：軟件工程工具計(jì)算機(jī)輔助軟件工程 CASE ( computer Aided sottware Engineering ) ，為軟件工程方法提供自動(dòng)或半自動(dòng)的軟件支撐環(huán)境。二、軟件工程方法學(xué)思想兩種：1、 傳統(tǒng)方法學(xué)（生命周期方法學(xué)或結(jié)構(gòu)化范型）2、面向?qū)ο蠓椒?.傳統(tǒng)方法學(xué)(生命周期方法學(xué)或結(jié)構(gòu)化范型）

23、l 采用結(jié)構(gòu)化技術(shù)（結(jié)構(gòu)化分析、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)化實(shí)現(xiàn)）來(lái)完成軟件開(kāi)發(fā)的各項(xiàng)任務(wù)；l 把軟件生命周期劃分為若干個(gè)階段，按順序完成每個(gè)階段的任務(wù)；l 每個(gè)階段開(kāi)始和結(jié)束都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)任何兩個(gè)相鄰的階段而言，前一個(gè)階段的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)就是后一階段的開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)；l 每一個(gè)階段結(jié)束之前都必須進(jìn)行正式嚴(yán)格的技術(shù)審查和管理復(fù)審傳統(tǒng)方法學(xué)的優(yōu)點(diǎn)：l 分解任務(wù)，分工合作，降低整個(gè)軟件開(kāi)發(fā)工程的困難；l 采用科學(xué)的管理技術(shù)和良好的技術(shù)方法對(duì)每個(gè)階段成果都進(jìn)行嚴(yán)格的審查。保證了軟件的質(zhì)量。傳統(tǒng)方法學(xué)的缺點(diǎn)：把數(shù)據(jù)和操作人為地分離成兩個(gè)獨(dú)立的部分，增加了軟件開(kāi)發(fā)與維護(hù)的難度。2 、面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)（ OO,Object-

24、 oriented ) 模擬人類(lèi)習(xí)慣的思維方式，使開(kāi)發(fā)軟件的方法與過(guò)程盡可能接近人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界解決問(wèn)題的方法與過(guò)程，從而使描述問(wèn)題的問(wèn)題空間（也稱(chēng)為問(wèn)題域）與實(shí)現(xiàn)解法的解空間（也稱(chēng)為求解域）在結(jié)構(gòu)上盡可能一致。面向?qū)ο蠓椒▽W(xué) 4 要點(diǎn)l 把對(duì)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(gòu)件。l 把所有對(duì)象都劃分成類(lèi)（class ）。l 按照父類(lèi)（或稱(chēng)為基類(lèi)）與子類(lèi)（或稱(chēng)為派生類(lèi)）的關(guān)系，把若干個(gè)相關(guān)類(lèi)組成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)（也稱(chēng)為類(lèi)等級(jí)）。l 對(duì)象彼此間僅能通過(guò)發(fā)送消息互相聯(lián)系。二者區(qū)別l 傳統(tǒng)方法學(xué)：強(qiáng)調(diào)自頂向下順序地完成軟件開(kāi)發(fā)的各階段任務(wù)。l 面向?qū)ο蠓椒ǎ菏侵鲃?dòng)地

25、多次反復(fù)迭代的演化過(guò)程3 軟件生命周期一、什么是軟件生命周期（ life cycle）指軟件孕育、誕生、成長(zhǎng)、成熟、衰亡的生存過(guò)程 GB 一 8567 中將軟件生命周期分為 7 個(gè)階段：可行性研究和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)計(jì)劃；需求分析；慨要設(shè)計(jì)；詳細(xì)設(shè)計(jì)；編碼；測(cè)試；維護(hù)其他分法， 5 個(gè)階段：需求定義、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試及維護(hù)；需求定義階段包括可行性研究和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)計(jì)劃、需求分析；設(shè)計(jì)階段包括慨要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。本教材對(duì)軟件生命周期的劃分1 、軟件定義時(shí)期任務(wù)：確定軟件開(kāi)發(fā)工程必須完成的總目標(biāo)；確定工程的可行性；導(dǎo)出實(shí)現(xiàn)工程目標(biāo)應(yīng)該采用的策略及系統(tǒng)必須完成的功能；估計(jì)完成該項(xiàng)工程需要的資源和成本，并且制定工程

26、進(jìn)度表。通常分為問(wèn)題定義、可行性研究和需求分析三個(gè)階段。軟件定義時(shí)期的三個(gè)階段 問(wèn)題定義階段回答： 回答：“要解決的問(wèn)題是什么？” 可行性研究階段回答：“對(duì)于上一個(gè)階段所確定的問(wèn)題有行得通的解決辦法嗎？ 需求分析（Requirement Analysis）回答“為了解決這個(gè)問(wèn)題，目標(biāo)系統(tǒng)必須做什么 ? 用正式文檔準(zhǔn)確地記錄對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的需求，這份文檔通常稱(chēng)為規(guī)格說(shuō)明書(shū)（ specification ）。2 、軟件開(kāi)發(fā)時(shí)期具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)前一個(gè)時(shí)期定義的軟件，通常分為四個(gè)階段： 總體設(shè)計(jì)（概要設(shè)計(jì)）回答：“概括地說(shuō)，應(yīng)該怎樣實(shí)現(xiàn)目標(biāo)系統(tǒng)？ ” 根據(jù)需求分析，設(shè)計(jì)軟件的體系結(jié)構(gòu)；定義結(jié)構(gòu)中的組成模塊。

27、 詳細(xì)設(shè)計(jì)（模塊設(shè)計(jì)）回答：“應(yīng)該怎樣具體地實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)呢？ ” 對(duì)每個(gè)模塊要完成的工作進(jìn)行具體的描述，為源程序編寫(xiě)打下基礎(chǔ)。編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，提交評(píng)審。 二者統(tǒng)稱(chēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 程序編寫(xiě)（ Coding, Programming ) ：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。 軟件測(cè)試（Testing ) : 按規(guī)定的各項(xiàng)需求，逐項(xiàng)進(jìn)行有效性測(cè)試，決定已開(kāi)發(fā)的軟件是否合格，能否交付用戶(hù)使用，包括單元測(cè)試和組裝測(cè)試。二者統(tǒng)稱(chēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)3、運(yùn)行維護(hù)（軟件維護(hù)）時(shí)期（ Running/Maintenance )使軟件持久的滿(mǎn)足用戶(hù)的需要。包括：l 改正性維護(hù)：運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)了軟件中的錯(cuò)誤需要修正。l 適應(yīng)性

28、維護(hù)：為了適應(yīng)變化了的軟件工作環(huán)境，需做適當(dāng)變更。l 完善性維護(hù)：當(dāng)用戶(hù)有新的要求時(shí)，應(yīng)該及時(shí)改進(jìn)軟件以滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。l 預(yù)防性維護(hù): 即修改軟件為將來(lái)的維護(hù)活動(dòng)預(yù)先做準(zhǔn)備。幾個(gè)關(guān)干軟件生命周期階段的問(wèn)題問(wèn)題一：開(kāi)發(fā)一個(gè)軟件大概需要多少資金、時(shí)間，將獲得什么效益一般是在哪個(gè)階段確定？相對(duì)而言，在哪個(gè)階段與用戶(hù)交流最多？問(wèn)題二：系統(tǒng)分析員主要工作在哪個(gè)時(shí)期？程序員主要工作在哪個(gè)時(shí)期？問(wèn)題三：軟件定義時(shí)期的三個(gè)階段，各自回答什么關(guān)鍵問(wèn)題？問(wèn)題四：軟件開(kāi)發(fā)時(shí)期有幾個(gè)階段？各自回答什么關(guān)鍵問(wèn)題？問(wèn)題五：軟件體系結(jié)構(gòu)最早是在哪個(gè)階段決定的？問(wèn)題六：詳細(xì)設(shè)計(jì)與程序編寫(xiě)階段有什么樣的密切聯(lián)系？問(wèn)題七：“軟

29、件測(cè)試是為了驗(yàn)證系統(tǒng)的正確性”這句話對(duì)嗎？問(wèn)題八：軟件維護(hù)有那幾種？各有什么功能？1.4 軟件過(guò)程（ Software Process )1 、什么是軟件過(guò)程 為了獲得高質(zhì)量軟件所需要完成的一系列任務(wù)的框架，它規(guī)定了完成各項(xiàng)任務(wù)的工作步驟。 ISO 9000的定義： 使用資源將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的活動(dòng)所構(gòu)成的系統(tǒng) 。 “系統(tǒng)”是相互關(guān)聯(lián)或相互作用的一組要素。 過(guò)程是軟件工程三要素之一。 通常用軟件生命周期模型 來(lái)描述。2 、什么是軟件生命周期模型又稱(chēng)：軟件開(kāi)發(fā)模型軟件過(guò)程模型軟件工程范型。指軟件項(xiàng)目從需求定義直至軟件經(jīng)使用后廢棄為止，跨越整個(gè)生存周期的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、運(yùn)作和維護(hù)所實(shí)施的全部過(guò)程、活動(dòng)和任

30、務(wù)的結(jié)構(gòu)框架。常見(jiàn)的有：瀑布模型、演化模型、螺旋模型、噴泉模型、智能模型 瀑布模型(waterfall model)1970年,由W.Royce提出 一、瀑布模型的過(guò)程 1 、傳統(tǒng)的瀑布模型 從上一階段接受本階段的工作對(duì)象，作為輸入； 利用輸入，完成本階段活動(dòng)的內(nèi)容 本階段的工作成果作為輸出傳入下一階段。 2 瀑布模型 實(shí)際的瀑布模型 增加了一個(gè)評(píng)審活動(dòng)，評(píng)審每個(gè)階段完成的活動(dòng)，若得到確認(rèn)，則進(jìn)行下一階段的活動(dòng)；否則返回前一階段，甚至更前階段返工；二、瀑布模型特點(diǎn)F 階段間具有順序性和依賴(lài)性F 推遲實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn)F 質(zhì)量保證的觀點(diǎn)三、瀑布模型優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：l 可強(qiáng)迫開(kāi)發(fā)人員采用規(guī)范的方法；l 嚴(yán)格地規(guī)定了每個(gè)階段必須提交的文檔；l 要求每個(gè)階段的所有產(chǎn)品都必須經(jīng)過(guò)質(zhì)量保證小組的仔細(xì)驗(yàn)證；缺點(diǎn)： 無(wú)法解決軟件需求不明確或不準(zhǔn)確的問(wèn)題；可能導(dǎo)致最終開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品不能真正滿(mǎn)足用戶(hù)需要。 瀑布模型比較適合開(kāi)發(fā)需求明確的軟件。 1 . 4 . 2 快速原型模型1 、什么是“原型” ? 原型是快速實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行的早期版本，反映最終系統(tǒng)部分重要特性。 常見(jiàn)的原型實(shí)例：人機(jī)界面；系統(tǒng)主要功能。 優(yōu)點(diǎn)： 1 、通常能反映用戶(hù)真實(shí)需求； 2 、軟件產(chǎn)品的開(kāi)