程序設計與軟件工程基礎

北京聯(lián)合大學應用文理學院計算機中心

第9章結構

程序設計的方法與語言

程序設計的風格

程序設計基礎

結構化程序設計方法

、面向對象程序設計方法

廠軟件工程的概念與結構

軟件分析階段常用方法一一SA方法

軟件工程基礎《軟件設計階段常用方法一SD方法

軟件的測試

、軟件的調試

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思考

?:?程序？

?:?程序設計？

?:?程序設計語言?

?:?程序設計方法?

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心4

程序與程序設計

?:?程序

由人所編寫的指揮和控制計算機完成某一任務的指

令序列

?:?程序設計

編寫程序的過程

?:?程序設計語言

人和計算機進行信息交流的語言

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心5

程序設計的發(fā)展

?:?初期的程序設計

高運行效率，少占用內存為目標

?:?結構化程序設計階段

程序的可讀性，可維護性為目標

?:?面向對象的程序設計階段

降低程序的復雜性，提高軟件的開發(fā)效率和改善工

作界面％目標

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心6

?:?程序設計風格

是指編寫程序時所表現(xiàn)出來的特點、習慣和邏輯思路。

?:?程序設計風格會深刻的影響軟件的質量和可維護性。

良好的程序設計風格可以使程序結構清晰合理，使程

序代碼易于維護。

?:?基本出發(fā)點

自己編制的程序還要給別人看

自己編制的程序還要為以后看

?:?程序設計總體風格

強調簡單清晰，程序是可理解的

“清晰第一，效率第二”的論點已成為當今主導的程序設計

風格

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程序設計風格

?良好的程序設計風格包括:

總體設計的風格

語言運用的風格

程序文本的風格

輸入輸出的風格

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總體設計的風格

?:?結構清晰：

程序是模塊化結構的，且按層次組織，合理運用3

種基本結構

模塊功能盡可能單一化，模塊間的聯(lián)系盡量少

?:?思路清晰：

遵循自頂向下、逐步細化的原則

?:?條理清晰：

遵循“簡短樸實”原則，切忌賣弄所謂的“技巧”

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心9

語言運用的風格

?:?選擇合適的程序設計語言

符合軟件工程的要求

符合結構化程序設計的思想

■使用要方便

?:?不要濫用語言中的某些特色

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心10

?注意程序文本的易讀性?:?符號規(guī)范化：

一般情況下每個語句占常用從簡，專用從繁

用一行照顧習慣用法

程序的層次要分明，在數(shù)據(jù)說明的次序規(guī)范化，

各層次之間應采用縮進易于理解、測試排錯及維

規(guī)則

同一結構層次中的語句說明語句中變量安排有序

,縮進相同的字數(shù)化

舉例

Ifx>ythen

max=x

Else

max=y

Endif

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心11

程序文本的風格

?程序中添加必要的注釋

■序言性注釋

$位于每個程序的開頭部分，給出程序的整體說明

$主要描述的內容：程序標題，程序功能說明，主要算法,

接口說明，程序位置，開發(fā)簡歷，程序設計者、復審者,

復審日期，修改日期等

■功能性注釋

$一般嵌在源程序體之中

$主要描述其后的語句或程序做什么

?:?程序中合理使用分隔符

一類是語法所規(guī)定的分隔符

另一類是為提高程序的可讀性，系統(tǒng)允許用戶使用的分隔

符——空格及空行

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心12

輸入輸出的風格

?:?輸入

在需要輸入數(shù)據(jù)時，應該給出必要的提示

輸入格式要簡單，以使得輸入的步驟和操作盡可能

簡單

輸入數(shù)據(jù)時，應允許使用自由格式，允許缺省值

輸入一批數(shù)據(jù)時，最好使用輸入結束標志

以適當?shù)姆绞綄斎霐?shù)據(jù)進行檢驗，以確認其有效

性

?:?輸出

對輸出數(shù)據(jù)應該加上必要的說明

■設計輸出的報表格式

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心13

結構化程序設計

?:?結構化程序的兩個特點：

以控制結構為單位，只有一個入口和一個出口，使

各單位之間的接口比較簡單，每個單位也容易被人

們理解

縮小了程序的靜態(tài)結構與動態(tài)執(zhí)行之間的差異，使

人們能方便、正確地理解程序的功能

?:?三種基本控制結構的形式

順序結構

選擇結構

循環(huán)結構

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心14

順序結構

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心15

假

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選擇結構

*If…Then語句（單分支結構）

■If＜表達式＞Then

語句塊

Else

語句塊

EndIf

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心17

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心18

選擇結構一一多分支結構

?SelectCase語句

SelectCase<測試表達式>

?[Casev表達式列表1>

?卜語句塊1>]]

?[Casev表達式列表3>

?卜語句塊2>]]

?...

?[Casev表達式歹4表n>

?[v語句塊n>]]

?[CaseElse

?[v語句塊n+l>]]

EndSelect

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心19

循環(huán)結構

?循環(huán)結構

當型循環(huán)結構

條件

S

直到型循環(huán)結構

S

條件

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當型循環(huán)結構

判斷循環(huán)條件是否成立

?如果條件成立，則執(zhí)行

循環(huán)體語句組，然后再

次判斷循環(huán)條件是否成

立

?如果條件不成立，則不

執(zhí)行或退出循環(huán)體結構

,轉向其它操作步驟

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心21

當型循環(huán)結構

判斷循環(huán)條件是否成立

?如果條件不成立，則執(zhí)

行循環(huán)體語句組，然后

再次判斷循環(huán)條件是否

不成立

如果條件成立，則不執(zhí)

行或退出循環(huán)體結構，

轉向其它操作步驟

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心22

直到型循環(huán)結構

先執(zhí)行循環(huán)體語句組1

循環(huán)變量初始化次

?然后判斷循環(huán)條件是否

成立，如果條件成立，

則再次執(zhí)行循環(huán)體語句

組

其它操作步驟?如果條件不成立，則不

再執(zhí)行或退出循環(huán)體結

構，轉向其它操作步驟

O

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直到型循環(huán)結構

先執(zhí)行循環(huán)體語句組1

次

?然后判斷循環(huán)條件是否

成立，如果條件不成立

,則再次執(zhí)行循環(huán)體語

句組

*如果條件成立，則不再

執(zhí)行或退出循環(huán)體結構

,轉向其它操作步驟。

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心24

結構化程序設計原則

模塊化的設計理念

自頂向下、逐步求精的設計過程

限制使用GOTO語句

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心25

模塊化程序設計

?:?模塊化程序設計

是指把一個大程序按人們能理解的大小規(guī)模進行分

解

?:?模塊劃分與組織的方法：

1按功能劃分模塊

$要求

—各模塊功能單一

-各模塊之間的聯(lián)系盡量少

$優(yōu)點

-可讀性和可理解性都比較好

-各模塊間的接口關系比較簡單

-當要修改某一功能時，只涉及一個模塊

-其他應用程序可以充分利用已有的一些模塊

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心26

模塊化程序設計

2按層次組織模塊

$上層模塊指出總任務，即“做什么”；下層模塊精確

描述各個子任務，即“如何做”

模塊4模塊5模塊6

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心27

自頂向下、逐步求精的設計過程

?:?包括兩個方面

將一個復雜問題的解法分解和細化成由若干模塊組

晟的層次結構

將一個模塊的功能逐步分解細化為一系列的處理步

驟，直到某種程序設計語言的語句或某種機器指令

?:?兩條優(yōu)點

符合人們解決復雜問題的規(guī)律，可以顯著提高程序

設計的效率

用先全局后局部、先整體后細節(jié)、先抽象后具體的

方法設計，結構層次清晰，容易閱讀和理解

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心28

自頂向下、逐步求精的設計過程

計算并打印輸出某班某門課程平均分細化的

過程

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心29

面向對象程序設計方法

?:?面向對象(ObjectOriented)方法已經(jīng)發(fā)

展成為主流的軟件開發(fā)方法，起源于對面向對

象語言的研究

?:*20世紀60年代后期首次被提出，80年代開始

走向實用

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心30

面向對象的基本概念

?:?對象

客觀世界中的實體

?:?分類

具體的物理實體：一輛車

任何有明確意義和邊界的東西：一個項目計劃

?:?特點

對象是構成世界的一個獨立單位，通常既有靜態(tài)的

特征（屬性），又有動態(tài)的行為（方法）

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心31

面向對象的基本概念

?:?屬性

對象所包含的信息

在設計對象時確定

?person（姓名,年齡，體重）

不同對象的同一屬性可以具有相同或不同的屬性值

?personl（張三，19,43kg）

?personl（李四,20,65kg）

?:?方法

允許作用于某個對象上的各種操作

事件

由對象識別的某一動作

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心32

面向對象的基本概念

?:?類

■具有相似性質的一組對象

類是對象的抽象，描述了屬于該對象類型的所有對

象的性質，而一個對象則是其對應類的一個實例

例如：

?Integer是一個整數(shù)類，描述了所有整數(shù)的性質

?12是一個具體的整數(shù)，是Integer類的一個實例

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心33

面向對象的基本概念

?:?繼承：

表示類之間的相似性的機制

是面向對象方法的一個主要特性

一個類（子類）的定義可以定義在另一個已定義類

（父類）的基礎上，子類可以繼承父類中的屬性和

方法，也可以定義自己的屬性和方法

如：整數(shù)類和正整數(shù)類

?多態(tài)性

指在類的不同層次上可以使用相同的方法名，但不

同層次的類可以按自己的需要來實現(xiàn)這個行為。

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心34

面向對象的基本概念

?:?封裝

一種信息隱蔽技術，目的在于將對象的使用者和對

象的設計者分開

?:?消息

用來請求對象執(zhí)行某一處理或回答某些信息的要求

面向對象方法和技術以對象為中心。對象是由

數(shù)據(jù)和容許的操作組成的封裝體，對象之間通

過傳遞消息互相聯(lián)系，以模擬現(xiàn)實世界中不同

事物彼此之間的聯(lián)系。

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心35

面向對象的基本概念

?:?對象的基本特征

■模塊性

$各個對象之間相對獨立，相互依賴性小

■繼承性和類比性

動態(tài)連接性

易維護性

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心36

面向對象技術

?面向對象技術包括3個方面

■面向對象的分析00A

$主要任務：了解問題域內所涉及的對象、對象之間的關系

和作用，然后構造出對象模型，力爭這個“模型”能反映

所要解決的“實質問題”O(jiān)

$主要方法：抽象

面向對象的設計00D

$主要任務：設計軟件的對象模型。在軟件系統(tǒng)中設計各個

對象、對象之間的關系（如層次關系、繼承關系等）、對

象間的通信方式（消息）等。

■面向對象的實現(xiàn)001

$主要任務：實現(xiàn)軟件功能，實現(xiàn)各個對象所應完成的任務

,包括實現(xiàn)每個對象的內部功能、系統(tǒng)的界面設計和輸出

格卡。

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心37

面向對象技術

?:?面向對象技術的特點

與人類習慣思維方法一致

可重用性----繼承特性

可維護性

表示方法的一致性

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心38

族外工?；?/p>

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軟件工程的產(chǎn)生

?:?軟件：

與計算機系統(tǒng)的操作有關的計算機程序、規(guī)程、規(guī)

貝h以及可能有的文件、文檔及數(shù)據(jù)。

■軟件=程序+文檔

?:?軟件工程

是指采用工程的概念、原理、技術和方法指導軟件

的開發(fā)與維護。

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心40

軟件工程的結構

工具層

方法層

過程層

質量保證層

3要素：過程、工具、方

法

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心41

軟件生命周期

?:?定義

從某一軟件被提出并著手開始實現(xiàn)，直到軟件完成

其使命為止的全過程

*3個時期，8個階段

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心42

軟件生命周期

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心43

軟件工作的范圍

只考慮I擴展到涉及整個

編寫程1軟件生命周

序期

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心44

軟件定義期

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心45

軟件定義期

*1問題定義

■主要目的

$確定問題的性質、工程目標及規(guī)模

■參加人員

$軟件開發(fā)人員、用戶及使用部門負責人

■提交

$文檔（編寫系統(tǒng)目標與規(guī)范說明書）

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心46

軟件定義期

*2可行性分析

■主要目的

$進一步研究所定義的問題是否可解

■角度

$技術可行性

$經(jīng)濟可行性

$社會可行性

■使用方法

$邏輯模型數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典

$物理模型系統(tǒng)流程圖

■提交

$文檔

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心47

軟件定義期

03需求分析

■主要目的

?根據(jù)可行性研究階段提交的文檔，特別是從數(shù)據(jù)流圖

出發(fā)，對目標系統(tǒng)提出清晰、準確和具體的要求（做

什么）

■具體任務

?綜合要求者數(shù)據(jù)分析序詳細模型系統(tǒng)

■提交

?文檔（系統(tǒng)的功能說明、數(shù)據(jù)要求和用戶系統(tǒng)描述）

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心48

軟件開發(fā)期*

A

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心49

信息描述

功能描述數(shù)據(jù)設計

設計

行為描述

集成并確

一程序模塊認的軟件

其他需求編碼測試

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心50

軟件開發(fā)期

*1系統(tǒng)設計

■主要任務

$劃分出構成系統(tǒng)的各物理元素

-如程序、文件、數(shù)據(jù)庫、人工過程與文檔等

$設計出軟件的結構

-如確定模塊之間的關系

$階段最后要進行嚴格的技術審查和管理審查

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心51

系統(tǒng)設計過程

選

功

推

設

制

提

提

能

交

擇

計

定

薦

出

AA\A

分

VV/V文

合

軟

測

最

可

解

檔

件

試

理

佳

選

結

計

方

方

擇

構

劃

案

案

方

案

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心52

軟件開發(fā)期

02詳細設計

■主要任務

?對系統(tǒng)做出精確的描述，以方便編碼階段使用

■目標

?保證程序的可靠性、易讀、易理解、易測試、易修改

和易維護

提交

?詳細的編碼規(guī)格說明

■工具

?層次圖與輸入-處理-輸出圖的結合(HIPO)

?過程描述語言(PDL)

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心53

■主要任務

$將系統(tǒng)設計與詳細設計階段中的結果翻譯成用某種程

序設計語言書寫的程序

影響程序設計的幾個方面

$選擇適當?shù)某绦蛟O計語言

$良好的編程風格

$充分利用已有的軟件工具協(xié)助編碼

提交

$源程序編碼

$面向用戶的文檔：用戶手冊，操作手冊

$單元測試計劃

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心54

■主要任務

?盡量發(fā)現(xiàn)程序中的錯誤

■測試與調試的區(qū)別

?測試是要盡量發(fā)現(xiàn)程序中的錯誤，但絕不能證明程序

的正確性

?調試是要推斷錯誤的原因，從而進一步改正錯誤

■提交

?測試分析報告

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心55

■維護

$是軟件生命周期的最后階段，也是持續(xù)時間最長、付

出代價最大的階段

$程序代碼及文檔的維護

■分類

$改正性維護：糾正使用中出現(xiàn)的錯誤

$適應性維護：適應環(huán)境的變化

$完善性維護：改進原有軟件

$預防性維護：為將來的可維護性和可靠性做的工作

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心56

軟件工具與軟件開發(fā)環(huán)境

?:?軟件支援環(huán)境

是指在宿主硬件和宿主軟件的基礎上，用于輔助、

支援其他軟件的研制和維護的一組軟件

?:?功能

能夠支援軟件生命的全周期

能夠支援大型軟件工程項目

能夠支援軟件配置管理

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心57

軟件工具與軟件開發(fā)環(huán)境

?:?作用

能改進軟件質量、提高軟件生產(chǎn)率

?:?組成

環(huán)境數(shù)據(jù)庫

$包含軟件必要的信息和軟件研制工具的有關信息

■接口軟件

$包括系統(tǒng)與用戶的接口、系統(tǒng)與環(huán)境數(shù)據(jù)庫和工具之

間的接口

■工具組

$包括軟件研制工具、軟件維護工具和控制配置工具等

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心58

軟件詳細設計的表達

?:?工程上常用的表達工具

■圖形工具

$用圖形的方式來描述實現(xiàn)一個算法的過程

■表格工具

$用表格的方式列出實現(xiàn)算法過程的每一步操作

■語言工具

$用某種語言描述算法

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心59

程序流程圖

程序流程圖（流程框圖）

起止框判斷框處理框輸入與輸出

框

注釋框流程線流程線連接點

09/11/1/、/工IIJA工-J-|VUVI-1/L|-L-?60

程序流程圖

構

流

程?順序結構

圖

的

5?選擇結構

種

基?多分支選擇結構

本

控

制?當型循環(huán)結構

結

?直到型循環(huán)結構

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心61

程序流程圖

?:?優(yōu)點

獨立，直觀，易學

?:?缺點：

不是逐步求精的好工具，過早考慮程序的控制流程

，忽略全局結構

不易表示層次結構

不易表示數(shù)據(jù)結構和模塊調用關系

轉移控制不受約束

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心62

NS圖

?NS圖（盒圖）

去掉了流程圖中的流程線，全部算法寫在一個框內

,每一種基本結構也是一個框

不允許破壞結構化原則

?:?基本特點

■功能域比較明確

不能任意轉移控制，符合結構化原則

容易確定局部和全程數(shù)據(jù)的作用域

容易表示嵌套關系和層次關系

09/11/1聯(lián)大應用文理學院計算機中心63

4

6

心

中

機

算

計

院

學

理

文

用

應

構構大

結構結聯(lián)

擇結環(huán)

構構選環(huán)循

結結支循型

序擇分型到

順選多當直

??