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上一张 下一张 结 束 软件工程 第 1 /85页 本章要点 本章将从软件工程的概念入手，阐述软件开发过 程的基本流程以及相关的技术、方法和手段。 软件工程概述软件工程概述 软件可行性与需求分析软件可行性与需求分析 软件设计与编码软件设计与编码 软件测试软件测试 软件维护软件维护 辅助软件开发环境辅助软件开发环境CASECASE 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 2 /85页 2.1 软件工程概述 2.1.1 软件危机与软件工程定义 1软件危机 软件危机是指在计算机软件的开发和维护过程中所遇 到的一系列严重问题。 2软件工程的定义 软件工程就是研究和应用如何以系统化的、规范的、 可度量的方法去开发、运行和维护软件，即把工程化应 用到软件上。 在“软件工程”的概念提出后的几十年里，各种有 关软件的技术、思想、方法和概念层出不穷，典型的包 括结构化的方法、面向对象方法、软件开发模型和软件 开发过程等，软件工程逐步发展为一门独立的科学， 被称为“软件工程学”。 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 3 /85页 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 4 /85页 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 5 /85页 2.1.2 软件生存周期与软件开发模型 1软件生存周期 软件生存周期是指软件产品从考虑其概念开始到该产 品交付使用，直至最终退役为止的整个过程，一般包 括计划、需求分析和定义、软件设计、程序编码、软 件测试、运行/维护等阶段。 2软件开发模型 软件开发模型是软件开发的全部过程、活动和任务 的结构框架。软件开发模型能清晰、直观地表达软件 开发全过程，明确规定了要完成的主要活动和任务， 用来作为软件项目开发的基础。 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 6 /85页 软件开发模型 n（1）瀑布模型 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 7 /85页 （2）快速原型模型（Rapid Prototype Model） （3）螺旋模型（Spiral Model） 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 8 /85页 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 9 /85页 2.1.3 软件开发的基本策略 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 10 /85页 2.1.3 软件开发的基本策略 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 11 /85页 2.1.3 软件开发的基本策略 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 12 /85页 2.1.3 软件开发的基本策略 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 13 /85页 2.1.3 软件开发的基本策略 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 14 /85页 2.1.4 项目计划与质量管理 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 15 /85页 2.2 软件可行性与需求分析 2.2.1 可行性研究的任务和步骤 1可行性研究的任务 软件可行性研究的目的是在尽可能短的时间里确定该 软件项目是否能够开发，是否值得开发。它是为软件 开发做准备、规划的阶段。主要是从以下几个方面考 虑： （1）经济可行性 （2）技术可行性 （3）运行可行性 （4）法律可行性 （5）开发方案可行性 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 16 /85页 2可行性研究的步骤 （1）复查系统规模和目标 （2）研究当前系统 （3）建立新系统的高层逻辑模型 （4）导出和评价各种方案 （5）推荐可行方案 （6）编写可行性研究报告 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 17 /85页 1需求分析的任务 （1）确定对系统的综合需求 （2）分析系统的数据需求 （3）导出系统的逻辑模型 （4）修正系统开发计划 （5）开发原型系统 2需求分析的步骤 需求分析是发现、求精、建模、规格说明和复审的过程。 （1）调查研究，获取需求 （2）分析和综合 （3）编写文档 （4）需求分析评审 2.2.3需求分析的任务和步骤 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 18 /85页 2.2.4需求分析的内容 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 19 /85页 2.2.4需求分析的内容 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 20 /85页 2.2.5 需求分析方法 需求分析方法由对软件的数据域和功能域的系统分析过 程及其表示方法组成，它定义了表示系统逻辑视图和 物理视图的方式。 当前主要采用的软件开发方法有结构化方法、面向对象 方法，需求分析方法也分为结构化分析方法、面向对 象分析方法。 2.2.6 需求规格说明 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 21 /85页 2.3 软件设计 软件系统设计 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 22 /85页 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 23 /85页 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 24 /85页 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 25 /85页 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 26 /85页 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 27 /85页 2.3.1 概要设计的任务和步骤 1概要设计的任务 软件设计包括概要设计和详细设计。而概要设计就是软 件设计最初形成的一个表示，它描述了软件的总的体 系结构。简单地说软件概要设计就是设计出软件的总 体结构框架，即建立系统的模块结构和数据结构。概 要设计的任务主要有四个方面： （1）设计软件系统结构（软件结构），把系统进一步划 分为模块以及模块的层次结构。 （2）数据结构及数据库设计，确定数据结构、文件结构 、数据库模式，确定测试方法与策略。 （3）编写概要设计文档，包括概要设计说明书、数据库 设计说明书、用户手册和修订测试计划。 （4）评审 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 28 /85页 2.3.2 软件设计的原则 1模块化 在一个软件结构内，模块可以分为三类： 顺序（Sequential）模块：在引用与执行的过程中没有 明显的中断现象出现。 渐增（ncremental）模块：在执行过程中可以被中断， 然后再在中断点恢复执行。 并行（Parallel）模块：它是在并发多处理器环境中与 另一模块同步地执行。 2抽象 3信息隐蔽 4模块独立性 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 29 /85页 5启发式规则 （1）模块的划分：要做到高内聚，低耦合，改进软件结 构提高模块独立性。 （2）模块的大小：选择合适的模块规模，模块规模应该 适中。 （3）形成的结构：模块的深度、宽度、扇出和扇入都应 适当。 （4）模块的控制：模块的作用域应该在控制域之内。 （5）模块的接口：力争降低模块接口的复杂程度。模块 的接口要简单、清晰、含义明确，便于理解、易于实 现、测试与维护。 （6）设计单入口单出口的模块，避免“病态连接”。 （7）模块功能应该可以预测，但也要防止模块功能过分 局限。 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 30 /85页 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 31 /85页 2.3.5 详细设计的任务和原则 详细设计是在概要设计的基础上确定每个模块的具体 执行过程，是软件设计的第二步。详细设计的任务， 是对概要设计阶段划分出的每个模块进行明确的算法 描述。详细设计根据概要设计提供的文档，确定每一 个模块的算法及数据组织，并选定合适的工具将其清 晰准确地表达出来。具体步骤如下： （1）确定每个模块的算法。选择适当的描述工具表达每 个模块算法的执行过程，写出模块的详细过程性描述 。 （2）确定每一个模块的数据组织。 （3）为每个模块设计一组测试用例。 （4）编写详细设计说明书。 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 32 /85页 详细设计文档是给程序员看的，是程序编码的依据。 因此，详细设计过程中，应该遵循如下的原则： （1）模块的逻辑描述正确可靠，清晰易读。 （2）采用结构化程序设计方法，改善控制结构，降低程 序复杂度，提高程序的可读性、可测试性和可维护性 。 2.3.6 详细设计的方法 1程序流程图（Program Flowchart） 顺序型结构含有多个连续的加工步骤； 选择型结构由某个逻辑条件式的取值决定选择两个 加工中的一个； 当（while）型循环结构在控制条件成立时，重复 执行； 直到（until）型循环结构重复执行某些特定加工 ，直至控制条件成立； 多选择（case）型结构列举多种加工的情况，根据 某控制变量的取值，选择执行其中之一。 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 33 /85页 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 34 /85页 2NS图 （1）顺序型 如图5-5（a）所示，在顺序型中，先执行A，后执行B。 （2）选择型 如图5-5（b）所示，在选择型结构中，如果条件成立，则 可执行T下面的内容，当条件不成立时，则执行F下的 内容。 （3）While重复型 如图5-5（c）所示，在While重复型循环结构中，先判断 条件的值，再执行语句。其中“条件”是循环条件，“语 句”是循环体。 （4）Until重复型 如图5-5（d）所示，在Until重复型循环结构中，先执行 语句，后判断条件的值。 （5）多分支选择型 如图5-5（e）所示，给出了多出口的判断图形表示，“条 件”为控制条件，根据“条件”的取值，相应地执行其值 下面的各语句内容。 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 35 /85页 （a）顺序型 语句A 语句B （b）选择型 T 条件 F 语句1语句2 （c）重复型 WHILE 语句 （d）UNTIL重复型 语句 UNTIL （e）多分支选择型 条件 =情况1 语句1语句2语句n =情况2=情况n 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 36 /85页 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 37 /85页 2.3.8 用户界面设计 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 38 /85页 2.3.8 用户界面设计 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 39 /85页 2.4 软件测试 2.4.1 软件测试的概念和原则 测试目标是：尽可能以最少的代价找出软件潜在的错误 和缺陷。为了达到上述的原则，那么需要注意以下几 点： （1）应当把“尽早和不断的测试”作为开发者的座右铭。 不应把软件测试仅仅看作是软件开发的独立阶段，而 应该把它贯穿到软件开发的各个阶段。 （2）程序员应该避免检查自己的程序，测试工作应由独 立的专业的软件测试机构来完成。 （3）设计测试用例时应该考虑到合法的输入和不合法的 输入以及各种边界条件，特殊情况下要制造极端状态 和意外状态，比如网络异常中断、电源断电等情况。 （4）一定要注意测试中的错误集中发生现象，这和程序 员编程水平和习惯有很大的关系。 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 40 /85页 （5）对测试错误结果一定要有一个确认的过程，一般有A 测试出来的错误，一定要有一个B来确认，严重的错误 可以召开评审会进行讨论和分析。 （6）制定严格的测试计划，并把测试时间安排的尽量宽 松，不要希望在极短的时间内完成一个高水平的测试 。 （7）回归测试的关联性一定要引起充分的注意，修改一 个错误而引起更多的错误出现的现象并不少见。 （8）应当对每个测试结果作全面检查。有些错误的征兆 在输出实测结果时就已经明显的出现了，但是如果不 仔细地、全面地检查测试结果，就会使这些错误被遗 漏掉。所以必须对预期的输出结果明确定义，对实测 的结果仔细分析检查，暴露错误。 （9）妥善保存一切测试过程文档，意义是不言而喻的， 测试的重现性往往要靠测试文档。 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 41 /85页 2.4.1 软件测试的概念和原则 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 42 /85页 2.4.2 软件测试的目的 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 43 /85页 2.4.3 软件测试的内容与方法 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 44 /85页 2.4.3 软件测试的内容与方法 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 45 /85页 2.4.3 软件测试的内容与方法 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 46 /85页 2.4.3 软件测试的内容与方法 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 47 /85页 2.4.3 软件测试的内容与方法 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 48 /85页 2.4.4 软件测试的过程 （1）单元测试（Unit Testing） 单元测试主要针对以下5个方面进行测试：模块接口，局 部数据结构，重要的执行通路，出错处理通路，边界 条件。 （2）集成测试（Integrated Testing） 集成测试的主要内容是发现与接口有关的问题，即模块之 间的协调与通讯。 （3）确认测试（Validation Testing） 确认测试是把软件系统作为一个整体，有用户参加，对系 统进行功能和性能测试。 （4）系统测试（System Testing） 系统测试也是把软件系统作为一个整体进行测试。内容是 系统与其它部分配套运行的情况，如与硬件、数据库 、其它软件和操作人员的协调、通讯条件等。 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 49 /85页 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 50 /85页 2.4.5 软件测试技术与用例设计 测试方案包括预定要测试的功能，应该输入的测试数 据和预期的结果。测试的目的是以最少的测试用例集合 测试出更多的程序中潜在的错误。从是否需要执行被测 软件的角度来看，可分为静态分析和动态测试； 从测试是否针对系统的内部结构和具体实现算法的角 度来看，可分为白盒测试和黑盒测试。 1静态分析 不执行被测软件，对需求分析说明书、软件设计说明 书、源程序做结构检查、流程分析、符号执行来找出软 件错误。 2动态测试 当把程序作为一个函数，输入的全体称为函数的定义 域，输出的全体称为函数的值域，函数则描述了输入的 定义域与输出值域的关系。 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 51 /85页 这样动态测试的算法可归纳为： （1）选取定义域中的有效值，或定义域外的无效值。 （2）对已选取值决定预期的结果。 （3）用选取值执行程序。 （4）观察程序行为，记录执行结果。 （5）将（4）的结果与（2）的结果相比较，不一致则程 序有错。 动态测试两个基本要素： 被测试程序；测试数据（测试用例） 动态测试既可以采用白盒法对模块进行逻辑结构的测试 ，又可以用黑盒法做功能结构的测试和接口的测试。 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 52 /85页 3白盒测试 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 53 /85页 白盒测试又称为结构测试或逻辑驱动测试。逻辑覆盖法 是白盒测试方法中比较实用的测试用例设计方法。 由于覆盖的目标不同，逻辑覆盖又可分为：语句覆盖、 判定覆盖、条件覆盖、判定与条件覆盖及路径覆盖。 （1）语句覆盖 语句覆盖的含意是，选择足够多的测试数据，使被测程 序中每个语句至少执行一次。 （2）判定覆盖 判定覆盖又叫分支覆盖，它的含义是：不仅每个语句必 须至少执行一次，而且每个判定的每种可能的结果都 应该至少执行一次，也就是每个判定的每个分支都至 少执行一次（真假分支均被满足一次）。 （3）条件覆盖 设计若干测试用例，然后执行被测程序以后，要使每 个判断中每个条件的可能取值至少满足一次。 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 54 /85页 （4）判定与条件覆盖 判定条件覆盖要求设计足够的测试用例，使得判断中每 个条件的所有可能至少出现一次，并且每个判断本身的判 定结果也至少出现一次。 （5）路径覆盖 按路径覆盖要求进行测试是指设计足够多测试用例，要求 覆盖程序中所有可能的路径。 4黑盒测试 黑盒测试也称功能测试或数据驱动测试。在完全不考虑程 序内部结构和内部特性的情况下，测试者只能依靠程序需 求规格说明书，从可能的输入条件和输出条件中确定测试 数据。也就是根据程序的功能或程序的外部特性设计测试 用例。由于黑盒测试不可能使用所有可以输入的数据，因 此只能从中选择一部分具有代表性的输入数据，以期用较 小的代价暴露出较多的程序错误。黑盒测试法包括等价类 划分、边值分析、错误推测等。 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 55 /85页 上一张 下一张 结 束 软件工程 第 56 /85页 （1）等价类划分 把所有可能的输入数据(有效的和无效的)划分成若干个等 价类，则可以合理做出下述假定：每类中的一个典型值在 测试中的作用与这一类中所有其它值的作用相同。因此， 可以从每个等价类中只取一组数据作为测试数据。这样选 取的测试数据最有代表性，最可能发现程序中的错误。 等价类划分的目的是将可能的测试用例组合减少到仍然足 以测试软件的控制范围，这种划分具有风险性，一定要仔 细选择分类。 【例5.4.1】一个程序计算任何一个在11000内整数的平 方数，那么其输入