软件工程模型方法学习教案

1、会计学1软件工程模型方法软件工程模型方法第一页，编辑于星期二：九点 四十九分。内容提要第1页/共49页第二页，编辑于星期二：九点 四十九分。软件过程软件过程是指开发软件产品的一组活动及其结果。即是人们用于开发和维护软件及其相关过程的一系列活动，包括软件工程活动和软件管理活动。第2页/共49页第三页，编辑于星期二：九点 四十九分。软件过程模型软件过程模型是从一特定角度提出的软件过程的简化描述。“模型的本质在于简化”软件过程模型就是对描述的实际过程的抽象，它包括构成软件过程的各种活动、软件产品及软件工程人员参与的不同角色。第3页/共49页第四页，编辑于星期二：九点 四十九分。软件过程模型的分类以软

2、件需求完全确定为基础的瀑布模型；在开发初期仅给出基本需求的渐进式模型，如原型模型、螺旋模型、喷泉模型等；以形式化开发方法为基础的变换模型、基于四代技术的模型（4G模型）；基于知识的智能模型等等。在实际开发时，应根据项目的特点和现有的条件选取合适的模型，也可以把几种模型组合起来使用以便充分利用各模型的优点。第4页/共49页第五页，编辑于星期二：九点 四十九分。瀑布模型瀑布模型（waterfall model）是由W. Royce于1970年提出来的。又称为软件生存周期模型。瀑布模型严格按照软件生存周期各个阶段来进行开发，上一阶段的输出即是下一阶段的输入，并强调每一阶段的严格性。它规定了各阶段的任

3、务和应提交的成果及文档，每一阶段的任务完成后，都必须对其阶段性产品（主要是文档）进行评审，通过后才能开始下一阶段的工作。因此，它是一种以文档作为驱动的模型。第5页/共49页第六页，编辑于星期二：九点 四十九分。瀑布模型验收测试组装测试实现详细设计概要设计需求分析退役可行性研究使用与维护特点：阶段间具有顺序性和依赖性推迟实现的观点1)质量保证的观点第6页/共49页第七页，编辑于星期二：九点 四十九分。瀑布模型的优点可强迫开发人员采用的规范方法；严格规定了每一阶段必须提交的文档；要求每一阶段交付之产品都必须经过质量保证小组的仔细审查；清晰区分了逻辑设计与物理设计，尽可能推迟程序的物理实现。“一种文

4、档驱动的模型”提供了软件开发的基本框架，有利于大型软件开发过程中人员的组织、管理，有利于软件开发方法和工具的研究与使用，因此，在软件工程中占有重要的地位。第7页/共49页第八页，编辑于星期二：九点 四十九分。瀑布模型的不足它将项目生硬的分解为确切的阶段，委托事项一定要在过程的早期阶段清晰给出，这意味着对用户需求变更响应困难。因为生成和确认文档成本很高且很费时，因此经过少量的反复后，要冻结部分开发过程，继续进行后面的开发阶段。这种对需求的冻结使需求相当不成熟，系统不能满足用户需求。作为整体开发的瀑布模型，由于不支持产品的演化，缺乏灵活性，对开发过程中很难发现错误，只有在最终产品运行时才能暴露出来

5、，从而使软件产品难以维护。第8页/共49页第九页，编辑于星期二：九点 四十九分。瀑布模型的适应场合瀑布模型一般适用于功能、性能明确、完整、无重大变化的软件系统的开发。例如操作系统、编译系统、数据库管理系统等系统软件的开发。应用有一定的局限性。第9页/共49页第十页，编辑于星期二：九点 四十九分。原型模型原型模型（prototyping model）的基本框架是软件开发人员根据用户提出的软件基本需求快速开发一个原型，以便向用户展示软件系统应有的部分或全部功能和性能，在征求用户对原型的评价意见后，进一步使需求精确化、完全化，并据此改进、完善原型，如此迭代，直到软件开发人员和用户都确认软件系统的需求

6、并达成一致的理解为止。软件需求确定后，便可进行设计，编码、测试等以后的各个开发步骤。第10页/共49页第十一页，编辑于星期二：九点 四十九分。快速原型方法建造/修改原型用户测试运行原型听取用户意见第11页/共49页第十二页，编辑于星期二：九点 四十九分。初步需求分析快速设计建造原型用户评估原型(新需求)对原型加工开发产品开始结束u用户/客户给出软件产品的一般需求u开发小组和用户共同定义软件总体目标，标识已知需求u对界面、功能、人机交互方式等，进行设计并建造原型u强调“快速”，釆用基于构件的软件开发方法,尽量缩短软件开发周期,不宜釆用过多的新技术u用户/客户对原型进行评估u修改需求、更新设计、完

7、善原型直至确定需求。原型模型示意图第12页/共49页第十三页，编辑于星期二：九点 四十九分。快速原型的开发途径仅模拟软件系统的人机界面和人机交互方式。开发一个工作模型，实现软件系统中重要的或容易产生误解的功能。利用一个或几个类似的正在运行的软件向用户展示软件需求中的部分或全部功能。建造原型应尽量采用相应的软件工具和环境，并尽量采用软件重用技术，在运行效率方面可做出让步，以便尽快提供。同时，原型应充分展示软件系统的可见部分，如人机界面、数据的输入方式和输出格式等。第13页/共49页第十四页，编辑于星期二：九点 四十九分。采用原型模型的软件生命周期生成原型测试分析定义系统需求系统设计程序设计含原型

8、化的软件生存期原型化运 行和维护编码第14页/共49页第十五页，编辑于星期二：九点 四十九分。原型模型的优点原型模型比瀑布模型更符合人们认识事物的过程和规律，是一种较实用的开发框架。它产生的正式需求文挡，是软件开发的基础。如果开发的原型是可运行的，它的若干高质量的程序片段和开发工具可用于工作程序的开发。原型的开发和评审是系统分析员和用户/客户共同参予的迭代过程，每个迭代循环都是线性过程。第15页/共49页第十六页，编辑于星期二：九点 四十九分。原型模型的缺点对于大型软件项目，原型模型需要足够的人力资源以建立足够的原型组。原型模型要求开发者和客户在一段时间内共同完成原型系统的开发，如果任何一方没

9、有实现承诺，会导致原型开发的失败。如果系统难以模块化，建造原型所需构件就有问题；如果高性能是一个指标，原型模型也可能不奏效。原型模型不适合采用很多新技术的项目。第16页/共49页第十七页，编辑于星期二：九点 四十九分。原型模型的适应场合它适合于那些不能预先确切定义需求的软件系统的开发，更适合于那些项目组成员（包括分析员、设计员、程序员和用户）不能很好交流或通信有困难的情况。第17页/共49页第十八页，编辑于星期二：九点 四十九分。螺旋模型螺旋模型（spiral model）是B. Boehm于1988年提出的。它综合了瀑布模型和原型模型的优点，即将两者结合，并加入了风险分析机制。螺旋模型的基本

10、框架如图：第18页/共49页第十九页，编辑于星期二：九点 四十九分。第一圈 产生产品规格说明第二圈 产生一个用于开发的原型第三圈 产生软件产品的初始版本第四圈 产生软件产品比较完善的新版本原型1原型2原型3风险分析风险分析风险分析风险分析操作原型评审需求计划和生存周期计划操作的概念软件需求需求有效性验证预估可选方案，明确并解决风险验收测试计划组装测试计划规划下阶段工作设计验证与确认产品设计详细设计编码单元测试组装测试验收测试运行维护开发验证下一级产品对目标、可选方案和约束的确定提交线制定计划风险分析实施工程客户评估建模模拟评价需求评价需求精化计划开发计划实现计划顺时针为进展方向第19页/共49

11、页第二十页，编辑于星期二：九点 四十九分。螺旋模型螺旋模型的每一个周期都包括计划（需求定义）、风险分析、工程实现和评审4个阶段。1）计划（需求定义）首先开始利用需求分析技术理解应用领域，获取初步用户需求，制定项目开发计划（即整个软件生命周期计划）和需求分析计划。然后根据用户和开发人员对上一周期工作成果评价和评审，修改、完善需求，明确下一周期软件开发的目标、约束条件，并据此制定新一轮的软件开发计划。第20页/共49页第二十一页，编辑于星期二：九点 四十九分。螺旋模型2）风险分析根据本轮制定的开发计划，进行风险分析，评估可选方案，并构造原型进一步分析风险，给出消除或减少风险的途径。此时根据风险分析

12、的结果决策项目是否继续。所以，螺旋模型是一个风险驱动的模型。3）工程实现利用构造的原型进行需求建模或进行系统模拟，直至实现软件系统。第21页/共49页第二十二页，编辑于星期二：九点 四十九分。螺旋模型4）用户评价与阶段评审将原型提交用户使用并征求改进意见。开发人员应在用户的密切配合下进一步完善用户需求，直到用户认为原型可满足需求，或对软件产品设计进行评价或确认等。螺旋模型从第一个周期的计划开始，一个周期、一个周期地不断迭代，直到整个软件系统开发完成。第22页/共49页第二十三页，编辑于星期二：九点 四十九分。螺旋模型的优点支持用户需求的动态变化。支持软件系统的可维护性，每次维护过程只是沿螺旋模

13、型继续多走一两个周期。这符合人们认识现实世界和软件开发的客观规律。原型可看作形式的可执行的需求规格说明，易于为用户和开发人员共同理解，还可作为继续开发的基础，并为用户参与所有关键决策提供了方便。开发者和用户共同参与软件开发，可尽早发现软件中的错误。螺旋模型特别强调原型的可扩充性和可修改性，原型的进化贯穿整个软件生存周期，这将有助于目标软件的适应能力。既保持瀑布模型的系统性、阶段性，又可利用原型评估降低开发风险。螺旋模型为项目管理人员及时调整管理决策提供了方便，进而可降低开发风险。第23页/共49页第二十四页，编辑于星期二：九点 四十九分。螺旋模型的缺点如果每次迭代的效率不高，致使迭代次数过多，

14、将会增加成本并推迟提交时间； 使用该模型需要有相当丰富的风险评估经验和专门知识，要求开发队伍水平较高。第24页/共49页第二十五页，编辑于星期二：九点 四十九分。螺旋模型适应场合支持需求不明确、特别是大型软件系统的开发，并支持面向规格说明、面向过程、面向对象等多种软件开发方法，是一种具有广阔前景的模型。第25页/共49页第二十六页，编辑于星期二：九点 四十九分。变换模型变换模型是基于形式化规格说明语言以及程序变换技术的软件系统开发模型，它主要用于软件的形式化开发方法。在软件需求分析确定以后，便用形式化的规格说明语言将其描述为“形式化软件规格说明”，然后对其进行一系列自动或半自动的变换，最终得到

15、软件系统的目标程序。第26页/共49页第二十七页，编辑于星期二：九点 四十九分。变换模型形式化软件规格说明（M0）模型检查需求分析形式化软件设计说明（M1）（M2）目标程序（M ）变换第27页/共49页第二十八页，编辑于星期二：九点 四十九分。变换模型变换模型也应引入迭代机制。即将第一次用变换模型得来的目标程序作为“原型”，让用户评价，以便使用户需求精确化、完全化，再把精化后的需求作为输入，第二次用变换模型进行变换，等等。以形式化开发方法为基础的变换模型需要逻辑、代数等严格的数学理论和诸如形式化的需求规格说明语言、程序变换工具、定理证明工具等一整套开发环境的支持。形式化开发方法提出的比较早，但

16、到目前为止，其在理论和实践等方面离工程实际应用还有较长一段距离。第28页/共49页第二十九页，编辑于星期二：九点 四十九分。喷泉模型维 护测 试实 现设 计分 析第29页/共49页第三十页，编辑于星期二：九点 四十九分。喷泉模型的特点软件系统可维护性较好；各阶段相互重叠，表明了面向对象开发方法各阶段间的交叉和无缝过渡； 整个模型是一个迭代的过程，包括一个阶段内部的迭代和跨阶段的迭代；模型具有增量开发特性，即能做到分析一点、设计一点、实现一点，测试一点，使相关功能随之加入到演化的系统中。模型是对象驱动的，对象是各阶段活动的主体，也是项目管理的基本内容。该模型很自然地支持软部件的重用。第30页/共

17、49页第三十一页，编辑于星期二：九点 四十九分。软件工程方法软件工程方法是完成软件工程项目的技术手段。它支持软件开发与维护的全部过程。软件工程方法划分为：面向功能的方法面向功能的方法结构化分析方法结构化分析方法Jackson方法方法Warnier方法方法面向对象方法面向对象方法UMLu软件工程方法是软件开发的结构化方法u软件工程过程是方法的使用活动第31页/共49页第三十二页，编辑于星期二：九点 四十九分。结构化分析方法一种面向数据流的开发方法。图形表示方法为数据流图(DFD)和模块层次结构图(SC)。现有的软件开发方法中最成熟，应用最广泛的方法，主要特点是快速，自然和方便。结构化方法总的指导

18、思想自顶向下、逐步求精，分解成若干个具有合适大小和功能的模块并对各个模块进行定义和描述 ，其实质就是功能分解和抽象。第32页/共49页第三十三页，编辑于星期二：九点 四十九分。结构化方法的发展70年代初 结构化程序设计方法 SP法(Structured Program)70年代中 结构化设计方法 SD法(Structured Design)70年代末 结构化分析方法 SA法(Structured Analysis)SA，SD，SP法相互衔接，形成了一整套开发方法。若将SA，SD 法结合起来，又称为结构化分析与设计技术，即SDAT技术。第33页/共49页第三十四页，编辑于星期二：九点 四十九分。

19、Jackson方法Jackson方法是最典型的面向数据结构的设计方法，它首先分析数据的层次结构，生成输入、输出数据结构图，把处理模块化，并在此基础上进行详细设计和编程。Jackson方法有JSP（Jackson Structure Programming）和改进的JSD（Jackson System development）方法。第34页/共49页第三十五页，编辑于星期二：九点 四十九分。Jackson方法的发展二十世纪七十年代Jackson提出了软件工程领域中著名的Jackson方法，当时它只用于软件设计。二十世纪八十年代初，Jackson又对它进行了多方面的扩充和完善，最终发展成为一种需求

20、分析方法。Jackson方法的核心思想是：根据作用于数据的行为序列的结构(顺序、选择与重复)，建立目标软件系统的模型，然后在软件设计阶段将模型演化为相应的程序结构。第35页/共49页第三十六页，编辑于星期二：九点 四十九分。Jackson方法的主要步骤分析并确定输入数据和输出数据的逻辑结构。找出输入数据结构和输出数据结构中有对应关系的数据单元。从描述数据结构的Jackson图导出描述程序结构的Jackson图。列出所有的操作和条件，并把他们分配到程序结构图中去。第36页/共49页第三十七页，编辑于星期二：九点 四十九分。Jackson图的基本类型顺序结构重复结构选择结构*表示重复O 表示选择一

21、个分支AB*ABCDABCDOOO第37页/共49页第三十八页，编辑于星期二：九点 四十九分。Jackson的伪代码第38页/共49页第三十九页，编辑于星期二：九点 四十九分。Jackson的伪代码第39页/共49页第四十页，编辑于星期二：九点 四十九分。Jackson的伪代码第40页/共49页第四十一页，编辑于星期二：九点 四十九分。Warnier方法它也是一种面向数据结构的设计方法，它将软件系统当做模型来进行描述，再逐步转换成目标系统。Warnier方法与Jackson方法差别如下:它们使用的图形工具不同：分别使用Warnier图和Jackson图;使用的伪码不同;最主要的差别是在构造程序

22、框架时，Warnier方法仅考虑输入数据结构，而Jackson方法不仅考虑输入数据结构，而且还考虑输出数据结构。 第41页/共49页第四十二页，编辑于星期二：九点 四十九分。Warnier方法的图元素 表示属于数据结构的同一层次 表示在一定条件下才出现，几个数据只能出现一个() 指明这类数据重复出现的次数某大学系(8) 专业 (P1)处(5) 科 (P2)部(3)室(2)例：第42页/共49页第四十三页，编辑于星期二：九点 四十九分。面向对象方法面向对象方法学是20世纪90年代发展起来的软件分析设计方法。该方法把客观世界的事物或实体都看成对象，把对象作为分析设计的基本元素，把所有对象都划分成对象类，类可以派生和继承，对每个对象类都定义一组数据和方法。面向对象方法包括面向对象分析、面向对象设计和面向对象实现，是近年来取得迅速发展并具有强大生命力的软件开发方法，被誉为90年代软件的核心技术之一。 第43页/共49页第四十四页，编辑于星期二：九点 四十九分。UML（统一建模语言）第44页/共49页第四十五页，编辑于星期二：九点 四十九分。UML（统一建模语言）UML是为了简化和强化现有的大量面向对象开发方法这一目的而开发的。UML在设计时候借鉴、集成了面向功能