第3章 軟件工程基礎(chǔ)

全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試二級(jí)教程公共基礎(chǔ)知識(shí)2010年3月1第3章軟件工程基礎(chǔ)軟件工程基本概念，軟件生命周期概念，軟件工具與軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。結(jié)構(gòu)化分析方法，數(shù)據(jù)流圖，數(shù)據(jù)字典，軟件需求規(guī)格說(shuō)明書。結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，總體設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)。軟件測(cè)試的方法，白盒測(cè)試與黑盒測(cè)試，測(cè)試用例設(shè)計(jì)，軟件測(cè)試的實(shí)施，單元測(cè)試、集成測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試。程序的調(diào)試，靜態(tài)調(diào)試與動(dòng)態(tài)調(diào)試。23.1軟件工程基本概念考點(diǎn)1：軟件的定義與軟件特點(diǎn)1、軟件的組成2、軟件的特點(diǎn)3、軟件的分類4、軟件的作用31、軟件的組成軟件由兩部分組成：1）機(jī)器可執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)2）機(jī)器不可執(zhí)行的，與軟件開(kāi)發(fā)、運(yùn)行、維護(hù)、使用等有關(guān)的文檔。常有以下說(shuō)法：軟件=程序+文檔42、軟件的特點(diǎn)軟件是一種邏輯實(shí)體，具有抽象性軟件沒(méi)有明顯的制作過(guò)程軟件不存在磨損和消耗問(wèn)題軟件開(kāi)發(fā)、運(yùn)行受計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的限制軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本高軟件開(kāi)發(fā)涉及諸多的社會(huì)因素53、軟件的分類軟件可分為應(yīng)用軟件、系統(tǒng)軟件和支撐軟件三類。4、軟件的作用軟件是用戶與硬件之間的接口，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的指揮者。6考點(diǎn)2：

軟件危機(jī)與軟件工程軟件生產(chǎn)的發(fā)展經(jīng)歷了程序設(shè)計(jì)時(shí)代、程序系統(tǒng)時(shí)代和軟件工程時(shí)代。1.軟件危機(jī)早期的軟件主要指程序，采用個(gè)體工作方式，缺少相關(guān)文檔，質(zhì)量低，維護(hù)困難，這些問(wèn)題稱為“軟件危機(jī)”，可以將軟件危機(jī)歸結(jié)為成本、質(zhì)量、生產(chǎn)率等問(wèn)題。72、軟件工程軟件工程概念的出現(xiàn)源自于軟件危機(jī)。軟件工程是指應(yīng)用計(jì)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(lái)解決軟件問(wèn)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。8軟件工程三要素方法：完成軟件工程項(xiàng)目的技術(shù)手段工具：支持軟件的開(kāi)發(fā)、管理、文檔生成過(guò)程：支持軟件開(kāi)發(fā)的各個(gè)環(huán)節(jié)的控制、管理9考點(diǎn)3：軟件工程過(guò)程軟件工程過(guò)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)。它包含4種基本活動(dòng)：軟件規(guī)格說(shuō)明、軟件開(kāi)發(fā)、軟件確認(rèn)、軟件演進(jìn)通常也把用戶的要求轉(zhuǎn)變成軟件產(chǎn)品的過(guò)程叫做軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程。10考點(diǎn)4：軟件生命周期將軟件產(chǎn)品從提出、實(shí)現(xiàn)、使用維護(hù)到停止使用退役的過(guò)程稱為軟件生命周期分為軟件定義、軟件開(kāi)發(fā)及軟件運(yùn)行維護(hù)3個(gè)階段。維護(hù)是持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，花費(fèi)代價(jià)最大的一個(gè)階段，軟件工程學(xué)的一個(gè)目的就是提高軟件的可維護(hù)性，降低維護(hù)代價(jià)11軟件生命周期的

6個(gè)活動(dòng)階段1）可行性研究與計(jì)劃制定：確定系統(tǒng)的總體目標(biāo)。參加人員有用戶、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和系統(tǒng)分析員，產(chǎn)生文檔有可行性分析報(bào)告、項(xiàng)目計(jì)劃書等122）需求分析：確定系統(tǒng)的邏輯模型。參加人員有用戶、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和系統(tǒng)分析員。產(chǎn)生文檔為需求規(guī)格說(shuō)明書，其作用：(1)便于用戶、開(kāi)發(fā)人員進(jìn)行理解交流(2)反映用戶問(wèn)題的結(jié)構(gòu)，可以作為軟件開(kāi)發(fā)工作的基礎(chǔ)和依據(jù)(3)作為確認(rèn)測(cè)試和驗(yàn)收的依據(jù)。133）軟件設(shè)計(jì)：軟件設(shè)計(jì)分概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。參加人員有系統(tǒng)分析員和高級(jí)程序員。產(chǎn)生的文檔有設(shè)計(jì)規(guī)格說(shuō)明書。144）軟件實(shí)現(xiàn)：編碼，編程。高級(jí)程序員和程序員產(chǎn)生源程序清單155）軟件測(cè)試：由另一部門的高級(jí)程序員或系統(tǒng)分析員產(chǎn)生軟件測(cè)試計(jì)劃和軟件測(cè)試報(bào)告166）運(yùn)行和維護(hù)：軟件投入運(yùn)行，在使用中不斷的維護(hù)，根據(jù)新的提出的要求進(jìn)行必要且可能的擴(kuò)充和修改17考點(diǎn)5：軟件工程的目標(biāo)與原則1、軟件工程的目標(biāo)：在給定的成本、進(jìn)度的前提下，開(kāi)發(fā)出具有有效性、可靠性、可理解性、可維護(hù)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)品軟件工程鼓勵(lì)研制和采用各種先進(jìn)的軟件開(kāi)發(fā)方法、工具和環(huán)境18軟件工程研究的主要內(nèi)容：軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)和軟件工程管理2、軟件工程的原則： 抽象、信息隱蔽、模塊化、局部化、確定性、一致性、完備性、可驗(yàn)證性19考點(diǎn)6：軟件開(kāi)發(fā)工具與軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境軟件工具：用來(lái)輔助軟件開(kāi)、運(yùn)行、維護(hù)、管理、支持等過(guò)程中的活動(dòng)的軟件，它包括需求分析工具、設(shè)計(jì)工具、編碼工具、測(cè)試工具等。20軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境：支持軟件產(chǎn)品開(kāi)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213.2結(jié)構(gòu)化分析方法基本思想：將系統(tǒng)分析看成工程項(xiàng)目，有計(jì)劃、有步驟地進(jìn)行工作。開(kāi)發(fā)策略：自頂向下，逐層分解22可行性研究的目的是用最小的代價(jià)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)確定問(wèn)題是否能夠解決。它涉及到經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、法律等方面?？键c(diǎn)7：可行性研究23考點(diǎn)8：需求分析方法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、涉及約束等方面的期望。需求分析的任務(wù)是發(fā)現(xiàn)需求、定義需求的過(guò)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。24需求分析的工作可以分為4個(gè)方面： 需求獲取、需求分析、編寫需求規(guī)格說(shuō)明書、需求評(píng)審。需求分析的方法有：結(jié)構(gòu)化分析方法、面向?qū)ο蠓治龇椒ā?5考點(diǎn)9：結(jié)構(gòu)化分析方法結(jié)構(gòu)化分析方法是面向數(shù)據(jù)流進(jìn)行需求分析的方法。結(jié)果化分析方法以數(shù)據(jù)流圖(DFD)和數(shù)據(jù)字典(DD)為主要工具。此外有判定樹(shù)和判定表26考點(diǎn)10：

結(jié)構(gòu)化分析常用工具1、數(shù)據(jù)流圖(DFD)2、數(shù)據(jù)字典(DD)3、判定樹(shù)4、判定表271、數(shù)據(jù)流圖的基本符號(hào)

加工存儲(chǔ)文件數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)的源點(diǎn)或終點(diǎn)，源，潭含義符號(hào)28建立數(shù)據(jù)流圖的步驟：由外向里，自頂向下，逐層分解。29工資計(jì)算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流圖

水電扣款表

出勤表

業(yè)績(jī)表

人事部門

后勤部門

職工工資

工資

計(jì)算302、數(shù)據(jù)字典(DD)數(shù)據(jù)字典是結(jié)構(gòu)化分析方法的核心，它的作用是對(duì)數(shù)據(jù)流圖中出現(xiàn)的被命名的圖形元素的確切解釋。31考點(diǎn)11：

結(jié)構(gòu)化方法開(kāi)發(fā)過(guò)程結(jié)構(gòu)化方法將軟件生命周期分為計(jì)劃、開(kāi)發(fā)、運(yùn)行3個(gè)時(shí)期計(jì)劃期包括可行性研究開(kāi)發(fā)期包括需求分析、總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試運(yùn)行期主要任務(wù)是軟件維護(hù)32考點(diǎn)12：軟件需求規(guī)格說(shuō)明書需求規(guī)格說(shuō)明書應(yīng)包括如下主要內(nèi)容。 ①概述

②數(shù)據(jù)描述

③功能描述

④性能描述⑤參考文獻(xiàn)⑥附錄33需求規(guī)格說(shuō)明書的特點(diǎn)：正確性、無(wú)歧義性、完整性等。其中最重要的是無(wú)歧義性。該說(shuō)明書必須要讓用戶看懂，盡量少包含計(jì)算機(jī)專業(yè)術(shù)語(yǔ)。343.3結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法考點(diǎn)13：軟件設(shè)計(jì)的基本概念1、軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)軟件設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)是用比較抽象概括的方式確定目標(biāo)系統(tǒng)如何完成預(yù)定的任務(wù)。軟件設(shè)計(jì)是確定系統(tǒng)的物理模型。軟件設(shè)計(jì)是開(kāi)發(fā)階段最重要的步驟，是將需求準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化為完整的軟件產(chǎn)品或系統(tǒng)的唯一途徑.35從技術(shù)觀點(diǎn)來(lái)看,軟件設(shè)計(jì)包括軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、接口設(shè)計(jì)、過(guò)程設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：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(jì)：將分析時(shí)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(jì)：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(guò)程設(shè)計(jì)：把系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部件轉(zhuǎn)換成軟件的過(guò)程描述。36從工程管理角度來(lái)看：概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)是一個(gè)迭代的過(guò)程，先進(jìn)行高層次的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，后進(jìn)行低層次的過(guò)程設(shè)計(jì)，穿插進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)和接口設(shè)計(jì)。372、軟件設(shè)計(jì)的基本原理抽象、模塊化、信息隱藏、模塊獨(dú)立性衡量軟件模塊獨(dú)立性使用耦合性和內(nèi)聚性兩個(gè)定性的度量標(biāo)準(zhǔn)。耦合：模塊間相互連接的緊密程度內(nèi)聚：模塊內(nèi)部各元素間結(jié)合的緊密程度在程序結(jié)構(gòu)中各模塊的內(nèi)聚性越強(qiáng)，則耦合性越弱。優(yōu)秀軟件應(yīng)高內(nèi)聚，低耦合。

38考點(diǎn)14：概要設(shè)計(jì)任務(wù)1、軟件概要設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是：

(1)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu);(2)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì);

39(3)編寫概要設(shè)計(jì)文檔;

概要設(shè)計(jì)說(shuō)明書，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，集成測(cè)試計(jì)劃等。(4)概要設(shè)計(jì)文檔評(píng)審.402、軟件設(shè)計(jì)工具：程序結(jié)構(gòu)圖（SC）P76結(jié)構(gòu)圖的基本圖符有三種：一般模塊，數(shù)據(jù)信息，控制信息結(jié)構(gòu)圖的基本形式:基本形式,順序形式,重復(fù)形式,選擇形式.結(jié)構(gòu)圖有四種模塊類型：傳入模塊，傳出模塊，變換模塊和協(xié)調(diào)模塊41考點(diǎn)15：面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法典型的數(shù)據(jù)流類型有兩種：變換型和事務(wù)型。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)型數(shù)據(jù)流的特點(diǎn)是：接受一項(xiàng)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(gè)適當(dāng)?shù)奶幚韱卧缓蠼o出結(jié)果。

42考點(diǎn)16：設(shè)計(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則包括以下幾點(diǎn)：分解—協(xié)調(diào)原則自頂向下的原則信息屏蔽、抽象的原則一致性原則明確性原則模塊間的耦合度盡可能小，模塊內(nèi)部組合盡可能緊湊（內(nèi)聚性高）模塊的扇入和扇出系數(shù)合理模塊的規(guī)模適當(dāng)43考點(diǎn)17：詳細(xì)設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)：是為軟件結(jié)構(gòu)圖中的每一個(gè)模塊確定實(shí)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)。常見(jiàn)的過(guò)程設(shè)計(jì)工具有：圖形工具(程序流程圖(PFD)，N-S,PAD,HIPO)表格工具(判定表)語(yǔ)言工具(PDL)。

44程序流程圖的基本圖標(biāo)：控制流加工步驟邏輯條件453.4軟件的測(cè)試定義：使用人工或自動(dòng)手段來(lái)運(yùn)行或測(cè)定某個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程。軟件測(cè)試通常占軟件開(kāi)發(fā)總成本的40%左右。46考點(diǎn)18：軟件測(cè)試的目的和準(zhǔn)則1、軟件測(cè)試的目的：1）發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤

2）檢驗(yàn)它是否滿足規(guī)定的需求或是弄清預(yù)期結(jié)果與實(shí)際結(jié)果之間的差別

472、軟件測(cè)試的準(zhǔn)則：所有測(cè)試都應(yīng)追溯到需求嚴(yán)格執(zhí)行測(cè)試計(jì)劃，排除測(cè)試的隨意性充分注意測(cè)試中的群集現(xiàn)象程序員應(yīng)避免檢查自己的程序窮舉測(cè)試不可能妥善保存測(cè)試計(jì)劃、測(cè)試用例、出錯(cuò)統(tǒng)計(jì)和最終分析報(bào)告，為維護(hù)提供方便48從被測(cè)軟件是否要被執(zhí)行來(lái)看分為靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試按照功能劃分分為白盒測(cè)試和黑盒測(cè)試考點(diǎn)19：軟件測(cè)試技術(shù)與方法491、靜態(tài)測(cè)試和動(dòng)態(tài)測(cè)試靜態(tài)測(cè)試：人工評(píng)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(shí)際運(yùn)行軟件，主要通過(guò)人工進(jìn)行。動(dòng)態(tài)測(cè)試：上機(jī)測(cè)試。測(cè)試能否發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤取決于測(cè)試實(shí)例的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)高效、合理的測(cè)試用例是動(dòng)態(tài)測(cè)試的關(guān)鍵，測(cè)試用例由測(cè)試輸入數(shù)據(jù)和預(yù)期輸出結(jié)果兩部分組成。50動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)主要包括白盒測(cè)試方法和黑盒測(cè)試方法.2、白盒測(cè)試和黑盒測(cè)試1）白盒測(cè)試：在程序內(nèi)部進(jìn)行，主要用于完成軟件內(nèi)部操作的驗(yàn)證。白盒測(cè)試是窮舉路徑測(cè)試，驗(yàn)證所有內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的有效性。51此方法是將測(cè)試對(duì)象比作一個(gè)打開(kāi)的盒子，它允許測(cè)試人員利用程序內(nèi)部的邏輯結(jié)構(gòu)和相關(guān)信息來(lái)設(shè)計(jì)或選擇測(cè)試用例，對(duì)穿過(guò)軟件的邏輯路徑進(jìn)行測(cè)試，可以在不同點(diǎn)檢查程序的狀態(tài)，以確定實(shí)際狀態(tài)與預(yù)期狀態(tài)是否一致。52主要方法有邏輯覆蓋，基本基路徑測(cè)試。邏輯覆蓋包括語(yǔ)句覆蓋、路徑覆蓋、判定覆蓋、條件覆蓋、判斷-條件覆蓋。

532）黑盒測(cè)試：主要診斷功能錯(cuò)誤或遺漏，界面錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或外部數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)錯(cuò)誤,性能錯(cuò)誤，初始化和終止條件錯(cuò)，用于軟件確認(rèn)。黑盒測(cè)試又稱功能測(cè)試和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)測(cè)試；它在軟件接口處進(jìn)行，進(jìn)行功能驗(yàn)證。

543、黑盒測(cè)試方法與測(cè)試用例設(shè)計(jì)主要方法有等價(jià)類劃分法，邊界值分析法，錯(cuò)誤推測(cè)法，因果圖等。等價(jià)分類法是一種黑盒測(cè)試技術(shù)。它的基本思想是把輸入數(shù)據(jù)劃分成若干個(gè)等價(jià)類，在每個(gè)等價(jià)類中選取一組作為該等價(jià)類的測(cè)試用例。55考點(diǎn)20：軟件測(cè)試的實(shí)施軟件測(cè)試過(guò)程一般按4個(gè)步驟進(jìn)行：?jiǎn)卧獪y(cè)試，集成測(cè)試，驗(yàn)收測(cè)試(確認(rèn)測(cè)試)和系統(tǒng)測(cè)試。561、單元測(cè)試：對(duì)軟件中模塊進(jìn)行正確性檢驗(yàn)的測(cè)試；它的目的是發(fā)現(xiàn)模塊內(nèi)部可能存在的各種錯(cuò)誤。單元測(cè)試的依據(jù)是詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書和源程序572、集成測(cè)試：是測(cè)試和組裝軟件的過(guò)程，目的是發(fā)現(xiàn)與接口有關(guān)的錯(cuò)誤；它的依據(jù)是概要設(shè)計(jì)說(shuō)明書。集成測(cè)試涉及的內(nèi)容有：?jiǎn)卧涌跍y(cè)試，全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)測(cè)試，邊界條件和非法輸入測(cè)試583、確認(rèn)測(cè)試：驗(yàn)證軟件的功能和性能是否滿足需求，以及軟件配置是否正確。確認(rèn)測(cè)試首先運(yùn)用黑盒測(cè)試方法。594、系統(tǒng)測(cè)試：在真實(shí)的系統(tǒng)工作環(huán)境下檢驗(yàn)軟件是否能與系統(tǒng)正確連接、發(fā)現(xiàn)軟件與系統(tǒng)需求不一致的地方。系統(tǒng)測(cè)試的措施包括：功能測(cè)試，性能測(cè)試，操作測(cè)試，配置測(cè)試，外部接口測(cè)試，安全測(cè)試等。603.5程序的調(diào)試考點(diǎn)21：程序調(diào)試的概念：程序調(diào)試的任務(wù)是診斷和改正程序中的錯(cuò)誤，主要在開(kāi)發(fā)階段進(jìn)行。

程序調(diào)試的基本步驟有：

(1)錯(cuò)誤定位;(2)修改設(shè)計(jì)和代碼,以排除錯(cuò)誤;(3)進(jìn)行回歸測(cè)試,防止引進(jìn)新的錯(cuò)誤.

61程序調(diào)試的原則：見(jiàn)教材97～98頁(yè)62考點(diǎn)22：程序調(diào)試的方法軟件調(diào)試可分表靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試.靜態(tài)調(diào)試主要是指通過(guò)人的思維來(lái)分析源程序代碼和排錯(cuò),是主要的設(shè)計(jì)手段,而動(dòng)態(tài)調(diào)試是輔助靜態(tài)調(diào)試.程序調(diào)試的主要方法有:

(1)強(qiáng)行排錯(cuò)法;(2)回溯法;(3)原因排除法.63習(xí)題講解64數(shù)據(jù)流圖用于抽象描述一個(gè)軟件的邏輯模型，數(shù)據(jù)流圖由一些特定的圖符構(gòu)成。下列圖符名標(biāo)識(shí)的圖符不屬于數(shù)據(jù)流圖合法圖符的是

A）控制流B）加工

C）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)D）源和潭A65在數(shù)據(jù)流圖（DFD）中，帶有名字的箭頭表示

A）模塊之間的調(diào)用