國二軟件工程基礎知識點

軟件工程基礎知識點整理

20124192014李杰12植科

一.軟件工程基本概念：

L軟件定義：是計算機系統(tǒng)中與硬件相互依存的另一部分，

是包括程序、數(shù)據(jù)以及相關文檔的完整集合。

（1）程序是軟件開發(fā)人員根據(jù)用戶需求開發(fā)的、用程序設

計語言描述的、適合計算機執(zhí)行的指令（語句）序列。

（2）數(shù)據(jù)是使程序能夠正常操作信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

（3）文檔是與程序開發(fā)、維護和使用有關的圖文資料。

注：國標（GB）計算機軟件的定義：與計算機系統(tǒng)的操作

相關的計算機程序、規(guī)程、規(guī)則以及可能有的文件、文檔

及數(shù)據(jù)。

2.軟件特點:

（1）軟件是一種邏輯實體，而不是物理實體，具有抽象性,

是計算機的無形部分；

（2）軟件的生產(chǎn)與硬件不同，它沒有明顯的制作過程；

（3）軟件在運行、使用期間不存在磨損、老化問題；

（4）軟件的開發(fā)、運行對計算機系統(tǒng)具有依賴性，受計算

機系統(tǒng)的限制，這導致了軟件移植的問題；

（5）軟件復雜性高，成本昂貴；

（6）軟件開發(fā)涉及諸多的社會因素

3.軟件分類：

按照功能可以分為：應用軟件、系統(tǒng)軟件、支撐軟件（或工

具軟件）

（1）應用軟件是為解決特定領域的應用而開發(fā)的軟件。如:

教務管理系統(tǒng)、財務管理系統(tǒng)等。

（2）系統(tǒng)軟件是計算機管理自身資源，提高計算機使用效

率并為計算機用戶提供各種服務的軟件。如：操作系統(tǒng)、數(shù)

據(jù)庫管理系統(tǒng)等。

（3）支撐軟件是介于系統(tǒng)軟件和應用軟件之間，協(xié)助用戶

開發(fā)軟件的工具軟件。比如：編碼工具軟件、測試工具軟件。

4.軟件危機：

軟件危機是指在軟件的開發(fā)和維護過程中所遇到的一系列

嚴重問題。

軟件危機主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

①軟件開發(fā)的實際成本和進度估計不準確

②開發(fā)出來的軟件常常不能使用戶滿意

③軟件產(chǎn)品的質(zhì)量不高，存在漏洞，需要經(jīng)常打補丁

④大量已有的軟件難以維護

⑤軟件缺少有關的文檔資料

⑥開發(fā)和維護成本不斷提高，直接威脅計算機應用的擴大

⑦軟件生產(chǎn)技術進步緩慢，跟不上硬件的發(fā)展和人們需求

增長

5.軟件工程的定義和目的：

（1）定義：軟件工程是指應用計算機科學、數(shù)學及管理科

學等原理，以工程化的原則和方法來開發(fā)與維護軟件的學

科。

⑵目的：研究軟件工程的主要目的就是在規(guī)定的時間、規(guī)

定的開發(fā)費用內(nèi)開發(fā)出滿足用戶需求的高質(zhì)量的軟件系統(tǒng)

（高質(zhì)量是指錯誤率低、好用、易用、可移植、易維護等）。

⑶軟件工程的三個要素：方法、工具和過程。

方法：完成軟件工程項目的技術手段；

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)的各個環(huán)節(jié)的控制、管理。

（4）核心思想：把軟件產(chǎn)品看作是一個工程產(chǎn)品來處理。

二.軟件工程概述：

1.軟件生命周期：

（1）定義：將軟件產(chǎn)品從提出、實現(xiàn)、使用維護到停止使

用退役的過程稱為軟件生命周期。

（2）軟件生命周期一般劃分為定義、開發(fā)和維護3個階段:

定義階段：可行性研究、需求分析2個階段；

開發(fā)階段：概要設計、詳細設計、編碼實現(xiàn)和測試4個階段;

維護階段：使用、維護、退役階段。

詳解：a.軟件定義階段：包括制定計劃和需求分析。

制定計劃：確定總目標；可行性研究；探討解決方案；制定

開發(fā)計劃。

需求分析：對待開發(fā)軟件提出的需求進行分析并給出詳細的

定義。

需求分析方法有：1）結(jié)構(gòu)化需求分析方法；2）面向?qū)ο蟮?/p>

分析方法。

需求分析的任務就是導出目標系統(tǒng)的邏輯模型，解決“做什

么”的問題。

需求分析一般分為需求獲取、需求分析、編寫需求規(guī)格說明

書和需求評審四個步驟進行。

b.軟件開發(fā)階段：

軟件設計：分為概要設計和詳細設計兩個部分。

軟件實現(xiàn)：把軟件設計轉(zhuǎn)換成計算機可以接受的程序代碼。

軟件測試：在設計測試用例的基礎上檢驗軟件的各個組成部

分。

c.軟件運行維護階段：軟件投入運行，并在使用中不斷地

維護，進行必要的擴充和刪改。

注：軟件生命周期中所花費最多的階段是軟件運行維護階

段。

2.軟件工程原則：抽象、信息隱蔽、模塊化、局部化、確定

性、一致性、完備性和可驗證性。

3.軟件工具與軟件開發(fā)環(huán)境：

（1）軟件工具就是幫助開發(fā)軟件的軟件。它們對提高軟件

生產(chǎn)率，促進軟件生產(chǎn)的自動化都有重要的作用。

（2）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)全過程的軟件工具的集合，這些軟件工具按照一定的方法

和模式組合起來，共同支持軟件生命周期內(nèi)的各個階段和各

項任務的完成。

三.軟件設計基本概念：

軟件工程過程一軟件設計

目的：確定軟件的總體結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、用戶界面和算法細

節(jié)

任務：將需求階段產(chǎn)生的軟件需求說明轉(zhuǎn)換為用適當手段表

示的軟件設計文檔

軟件設計分為總體設計和詳細設計

四.軟件設計的基本原理：

1.總體設計

目的：要解決的問題是“怎樣實現(xiàn)目標系統(tǒng)”

任務：確定軟件的總體結(jié)構(gòu)，進行模塊劃分，確定每個模塊

的功能、接口及模塊之間的調(diào)用關系，并對全局數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進

行設計，同時產(chǎn)生概要設計說明書

2.詳細設計

目的：要解決的問題是“應該怎樣具體實現(xiàn)目標系統(tǒng)”

任務：在概要設計的基礎上，設計每個模塊實現(xiàn)的細節(jié)及對

局部數(shù)據(jù)進行設計（包括模塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和所需的算法），同

時產(chǎn)生詳細設計說明書

3.軟件編碼

目的：產(chǎn)生能在計算機上執(zhí)行的程序

任務：根據(jù)系統(tǒng)的要求和開發(fā)環(huán)境，選用合適的程序設計語

言，把詳細設計的結(jié)果翻譯成用該程序設計語言編寫的程序

代碼（源程序）

4.軟件測試

軟件測試是為了發(fā)現(xiàn)程序中的錯誤而執(zhí)行程序的過程

目的和任務：通過在計算機上執(zhí)行程序來盡可能多地發(fā)現(xiàn)軟

件產(chǎn)品中的錯誤和缺陷，并改正程序中的錯誤，以保證程序

的可靠運行。

5.軟件維護

軟件維護階段是長期的過程，因為，經(jīng)過測試的軟件還可能

有錯，用戶的要求還會發(fā)生變化，軟件運行的環(huán)境也可能變

化等等。因此，交付使用的軟件仍然需要繼續(xù)排錯、修改和

擴充，這就是軟件維護。

注：（1）軟件維護的目的是滿足用戶對已開發(fā)產(chǎn)品的性能

與運行環(huán)境不斷提高的需要，進而達到延長軟件的壽命。

軟件維護就是在軟件交付使用之后，為了改正錯誤或滿足新

的需要而修改軟件的過程。

（2）軟件維護的類型有如下幾種:

1）改正性維護：診斷和改進錯誤的過程（o

2）適應性維護：為與變化的環(huán)境適當?shù)嘏浜隙M行的修改

軟件的活動。

3）完善性維護：為了滿足用戶提出的增加新功能或修改已

有功能的建議而進行維護。

4）預防性維護：為了改進未來的可維護性和可靠性。

軟件開發(fā)時期要完成設計和實現(xiàn)兩大任務，其中設計任務用

需求分析和軟件設計兩個階段完成，實現(xiàn)任務用編碼和測試

兩個階段完成。

開發(fā)任務完成的好與壞，關系到軟件產(chǎn)品的質(zhì)量，完成開發(fā)

任務的關鍵是選擇好的軟件開發(fā)方法。

目前，軟件開發(fā)方法主要有結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法和面向?qū)ο箝_發(fā)

方法。

五.結(jié)構(gòu)化分析方法

1.結(jié)構(gòu)化分析（簡稱SA）方法是面向數(shù)據(jù)流進行需求分析的

方法。

該方法使用簡單易讀的符號，運用抽象的概念模型，根據(jù)軟

件內(nèi)部數(shù)據(jù)傳遞、變換的關系，自頂向下逐層分解，描繪出

滿足功能要求的軟件模型

2.結(jié)構(gòu)化分析方法的常用工具：數(shù)據(jù)流圖、數(shù)據(jù)字典、結(jié)

構(gòu)化語言、判定樹、判定表

3.SA的基本步驟如下：

①自頂向下對系統(tǒng)進行功能分解，畫出分層的數(shù)據(jù)流圖

②由后向前定義系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和加工，編制數(shù)據(jù)字典和加工

說明

③寫出需求規(guī)格說明書（SRS）

4.數(shù)據(jù)流圖

（1）數(shù)據(jù)流圖是以圖形的方式描繪數(shù)據(jù)在軟件系統(tǒng)中流動

和處理的過程，由于它只反映系統(tǒng)必須完成的邏輯功能，所

以它是一種功能模型。

（2）數(shù)據(jù)流圖由數(shù)據(jù)流、加工（又稱數(shù)據(jù)處理）、數(shù)據(jù)存儲（又

稱文件）、數(shù)據(jù)源點或終點四種基本成分組成。

（3）數(shù)據(jù)流圖（簡稱DFD）圖形元素：

①數(shù)據(jù)流：是數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)傳播的路徑。使用箭頭代表數(shù)

據(jù)的流向，數(shù)據(jù)名稱標在箭頭的邊上

②加工：輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過加工變換產(chǎn)生輸出。使用圓框代表

加工

③數(shù)據(jù)存儲：指處理過程中存放各種數(shù)據(jù)。使用雙杠（或單

杠）表示數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫。文件與加工之間用箭頭線連接,

單向表示只讀或只寫，雙向表示可讀可寫

④數(shù)據(jù)源點或終點：指軟件系統(tǒng)外部環(huán)境中的實體（包括人

員、組織或其他軟件系統(tǒng)，統(tǒng)稱為外部實體）。使用方框表

示數(shù)據(jù)的源點和終點

(4)建立數(shù)據(jù)流圖的步驟

第一步：由外向里：先畫系統(tǒng)的輸入輸出，然后畫系統(tǒng)的內(nèi)

部。

第二步：自頂向下：順序完成頂層、中間層、底層數(shù)據(jù)流圖。

第三步：逐層分解。

5.DFD圖的數(shù)據(jù)流可分為兩種類型：變換流和事務流

(1)變換流：信息沿著輸入通路進入系統(tǒng)，同時將信息的

外部形式轉(zhuǎn)換成內(nèi)部形式，通過變換中心處理之后，再沿著

輸出通路轉(zhuǎn)換成外部形式輸出

(2)事務流：信息沿著輸入通路到達一個事務中心，事務

中心根據(jù)輸入信息的類型在若干個動作序列中選擇一個來

執(zhí)行，這種信息流稱為事務流

6.數(shù)據(jù)字典

數(shù)據(jù)字典就是用來定義數(shù)據(jù)流圖中的各個成分的具體含義

和詳細的描述。它和數(shù)據(jù)流圖共同構(gòu)成了系統(tǒng)的邏輯模型，

是需求規(guī)格說明書的主要組成部分。是結(jié)構(gòu)化分析方法的核

心。

數(shù)據(jù)字典是為分析人員查找數(shù)據(jù)流圖中有關名字的詳

細定義而服務的。

數(shù)據(jù)字典有四類條目：數(shù)據(jù)流、數(shù)據(jù)項、數(shù)據(jù)存儲和基本加

工。

7.判定表舉例

（1）年交易額在5萬或5萬以下，則不給予折扣;

（2）對于年交易額在5萬以上時：

如果無欠款，則給予15%的折扣；

如果有欠款，而且與本公司的交易關系在20年以上，

則折扣為10%；

如果有欠款，而且與本公司交易關系在20年以下，則

折扣為5%o

8.軟件需求規(guī)格說明書：

是需求分析階段的最后成果，是軟件開發(fā)中的重要文檔之

O

作用：

1）作為用和開發(fā)人員之間的合同；

2）作為開發(fā)人員進行設計和編程的根據(jù)；

3）作為軟件開發(fā)完成后驗收的依據(jù)

9.結(jié)構(gòu)化設計方法（簡稱SD）是實現(xiàn)軟件概要設計的關鍵技

術之一，SD方法是一種面向數(shù)據(jù)流的設計方法，它與SA方

法銜接。

SD方法的中心任務就是把用DFD圖表示的系統(tǒng)分析模型方

便地轉(zhuǎn)換為軟件結(jié)構(gòu)的設計模型。

SD方法采用結(jié)構(gòu)圖（簡稱SC）來描述程序的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)圖的

基本成分有模塊、調(diào)用和數(shù)據(jù)。

10.軟件設計的基本原理包括：抽象、模塊化、信息隱蔽和

模塊獨立性。

1）抽象。抽象是一種思維工具，就是把事物本質(zhì)的共同特

性提取出來而不考慮其他細節(jié)。

2）模塊化。解決一個復雜問題時自頂向下逐步把軟件系統(tǒng)

劃分成一個個較小的、相對獨立但又不相互關聯(lián)的模塊的過

程。

注：模塊是在程序中數(shù)據(jù)說明、可執(zhí)行語句等程序?qū)ο蟮募?/p>

合。

3）信息隱蔽。每個模塊的實施細節(jié)對于其他模塊來說是隱

蔽的。

4）模塊獨立性。軟件系統(tǒng)中每個模塊只涉及軟件要求的具

體的子功能，而和軟件系統(tǒng)中其他的模塊的接口是簡單的

模塊的耦合性和內(nèi)聚性是衡量軟件的模塊獨立性的兩個定

性指標。

a.內(nèi)聚性：是對模塊功能強度的度量，即對一個模塊內(nèi)部各

個元素（語句之間、程序段）間彼此結(jié)合的緊密程度的度量。

b.耦合性：是模塊間互相連接的緊密程度的度量。模塊之間

聯(lián)系越緊密，其耦合性就越強，模塊的獨立性則越差。

注：一個設計良好的軟件系統(tǒng)應具有高內(nèi)聚、低耦合的特征。

在結(jié)構(gòu)化程序設計中，模塊劃分的原則是：模塊內(nèi)具有高內(nèi)

聚度，模塊間具有低耦合度。

軟件設計有兩個步驟：概要設計（總體設計）和詳細設計（過

程設計）。

（1）概要設計（又稱結(jié)構(gòu)設計）是將軟件需求轉(zhuǎn)化為軟件

體系結(jié)構(gòu)、確定系統(tǒng)級接口、全局數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)庫模式；

（2）詳細設計是確定每個模塊的實現(xiàn)算法和局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),

通過對結(jié)構(gòu)表示進行細化，得到軟件的詳細數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算

法。

11.軟件概要設計的基本任務是：

1）設計軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；

2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)庫設計；

3）編寫概要設計文檔；

4）概要設計文檔評審。

概要設計的圖形工具：層次圖、HIPO圖和結(jié)構(gòu)圖

12.結(jié)構(gòu)圖是常用的軟件結(jié)構(gòu)設計工具，相關術語如下：

1深度：表示控制的層數(shù)。

2上級模塊、從屬模塊：上、下兩層模塊a和b,且有a調(diào)

用b,則a是上級模塊，b是從屬模塊。

3寬度：整體控制跨度（最大模塊數(shù)的層）的表示。

4扇入：調(diào)用一個給定模塊的模塊個數(shù)。

5扇出：一個模塊直接調(diào)用的其他模塊數(shù)。

6原子模塊：樹中位于葉子結(jié)點的模塊。

13.詳細設計的常用工具：

L程序流程圖（程序框圖）

2.N-S圖，也稱盒圖

3.PAD問題分析圖

4、PDL過程設計語言

六.了里軟件測試的目的和準則

1.軟件測試就是保證軟件質(zhì)量的重要手段，其主要過

程涵蓋了整個軟件生命周期的過程，包括需求定義階段的需

求測試、編碼階段的單元測試、集成測試以及后期的確認測

試、系統(tǒng)測試、驗證軟件是否合格、能否交付給用戶使用。

軟件測試就是使用人工或自動手段來運行或測定某個

系統(tǒng)的過程，其目的在于檢驗它是否滿足規(guī)定的需求或是弄

清預期結(jié)果與實際結(jié)果之間的差別。

2.軟件測試的原則：

1）所有測試都應追溯到需求

2）嚴格執(zhí)行測試計劃，排除測試的隨意性

3）避免由軟件開發(fā)人員測試自己的程序，充分注意測試中

的群集性現(xiàn)象

4）除了很小的程序外，“徹底”的窮舉測試是不可能的

5）妥善保存測試計劃、測試用例、出錯統(tǒng)計和最終的分析

報告，為維護提供方便

軟件測試的每一次測試都需要準備好一些測試數(shù)據(jù)，與被測

程序一起輸入到計算機中執(zhí)行；

一般把程序執(zhí)行一次需要的一組測試數(shù)據(jù)和該組測試數(shù)據(jù)

可以得出怎樣的輸出結(jié)果（期望結(jié)果）稱為一個“測試用

例”，每一個測試用例產(chǎn)生一個相應的“測試結(jié)果”，如果

它與“期望結(jié)果”不相符合，說明程序中存在錯誤，需要改

正錯誤。

測試是對軟件規(guī)格說明、設計和編碼的最后的復審，所以軟

件測試貫穿在整個軟件開發(fā)期的全過程。

七.軟件測試的方法和實施

對于軟件測試方法和技術，可以從不同的角度加以分類。

從是否需要執(zhí)行被測軟件的角度，軟件測試分為靜態(tài)分析和

動態(tài)測試

按照功能劃分，動態(tài)測試又分為白盒測試和黑盒測試

靜態(tài)測試一般是指人工評審軟件文檔或程序，借以發(fā)現(xiàn)其中

的錯誤，由于被評審的文檔或程序不必運行，所以稱為靜態(tài)

的。

靜態(tài)測試包括代碼檢查、靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析、代碼質(zhì)量度量等。

動態(tài)測試是指通過運行軟件來檢查軟件中的動態(tài)行為和運

行結(jié)果的正確性，也就是常說的上機測試。

動態(tài)測試一般包括兩個基本要素：被測程序和測試數(shù)據(jù)

測試能否發(fā)現(xiàn)錯誤取決于測試用例的設計。

動態(tài)測試的設計測試用例的方法一般分為黑盒測試和白盒

測試。

白盒測試也稱結(jié)構(gòu)測試，它與程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)相關，要利用程

序結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)細節(jié)設計測試用例，它涉及程序風格、控制方

法、源程序、數(shù)據(jù)庫設計和編碼細節(jié)。

黑盒測試

是測試者已經(jīng)知道被測程序的功能，而對程序內(nèi)部的邏輯結(jié)

構(gòu)和處理過程完全不用考慮，只是對它的每一個功能進行測

試，將測試后的結(jié)果與期望的結(jié)果進行分析比較，檢查程序

的功能是否符合規(guī)格說明書的要求。

黑盒測試是在程序接口進行的測試

測試用例設計

測試用例是由測試數(shù)據(jù)和期望結(jié)果組成。設計測試用例的目

的就是用盡可能少的測試數(shù)據(jù)，達到盡可能大的程序覆蓋

面，發(fā)現(xiàn)盡可能多的軟件錯誤和問題

用白盒法設計測試用例常用以下幾種技術：

①語句覆蓋

②判定覆蓋

③條件覆蓋

④判定/條件覆蓋

⑤條件組合覆蓋

⑥路徑覆蓋

用黑盒法設計測試用例常用以下幾種技術：

①等價類劃分法

②邊界值分析法

③錯誤推測法

④因果圖法

軟件測試的實施

①單元測試：是對每一個編制好的模塊進行測試，其目的

在于發(fā)現(xiàn)和排除各模塊內(nèi)部可能存在的差錯及詳細設計中

產(chǎn)生的錯誤。進行單元測試時，根據(jù)程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設計測

試用例，主要采用白盒