计算机专业应学什么课件

1、软件工程郑延斌第1章 绪论计算机专业应学什么?态度问题只有热爱这个专业，你才会从抽象的理论中找到实实在在的快乐。不要用功利眼光对待这个学科，这绝对不是点点鼠标就能挣钱的专业。搞明白计算机“科学”与“技术”的含义。明确你最终的专业方向是软件还是硬件。网络不是专业方向。网络是最优秀的软件工程师、最优秀的硬件工程师与最优秀的通信工程师的智慧结晶。 软件方向应学什么学精一揽子数学、数据结构、算法设计、数值分析、汇编语言、操作系统、编译原理、数据库原理、软件工程之类课程后，仔细的听一听硬件课程，他对你有用。 软件工程绝对不是背背就能过的课，计算机理论可能是一个人就能研究出来，软件工程是成千万网软件工程师

2、几十年来失败的教训凝结成的结晶。计算级专业的人必须具备任何语言1小时上手的能力，最起码要在10分钟把hello world做出来。 软件工程是不是背背就能过的课 程序员的基本素质团队精神和协作能力 团队精神和协作能力，是程序员应该具备的最基本的，也是最重要的安身立命之本。 成功的人很多，但在我生活中我不认识，也没有办法去为他工作，而让成功的人为我工作，在现阶段，我更没有这个实力。只有合作，才是最喜欢和最欣赏的。我也力图借助一个宽松的环境和积极的团队，与更多的人公平合作，以便在未来替自己经营一个抵抗风险的事业。3. 规范化，标准化的代码编写习惯 良好的编写习惯，不但有助于代码的移植和纠错，也有助

3、于不同技术人员之间的协作。代码具有良好的可读性，是程序员基本的素质需求。 人与人交往，常常是意志力与意志力的较量。不是你影响他，就是他影响你，而我们要想成功，一定要培养自己的影响力，只有影响力大的人才可以成为最强者。4. 需求理解能力 程序员需要理解一个模块的需求，写程序不能只关注一个功能需求，性能需求指标中，稳定性，并访支撑能力以及安全性都很重要。作为程序员需要评估该模块在系统运营中所处的环境，将要受到的负荷压力以及各种潜在的危险和恶意攻击的可能性。就这一点，一个成熟的程序员至少需要2到3年的项目研发和跟踪经验才有可能有心得。5. 复用性，模块化思维能力 经常可以听到一些程序员有这样的抱怨，

4、写了几年程序，变成了熟练工，每天都是重复写一些没有任何新意的代码，这其实是中国软件人才最大浪费的地方，一些重复性工作变成了熟练程序员的主要工作，而这些，其实是完全可以避免的。 7. 学习和总结的能力 程序员是人才很容易被淘汰，很容易落伍的职业，因为一种技术可能仅仅在三两年内具有领先性，程序员如果想安身立命，就必须不断跟进新的技术，学习新的技能。善于学习，对于任何职业而言，都是前进所必需的动力，对于程序员，这种要求就更加高了。 学历代表过去，只有学习力才能代表将来。尊重经验的人，才能少走弯路。一个好的团队，也应该是学习型的团队。 课程目标 是什么？ 了解“软件工程”学科的形成和发展，思想精髓 为

5、什么？ 软件危机 怎么办？ 掌握与大型软件系统相关的规划、分析、设计、实现、测试与维护等概念、原理、方法、工具与过程； 掌握“软件工程”的基本管理方法； 培养团队合作精神； 训练实际软件工程动手的能力。1小型在线购物系统2学生信息管理系统3资料室图书管理系统4教材购销系统 5企业人事信息管理系统6高校工资管理系统7高校教师科研管理系统 8零售药店管理系统9小型超市管理系统 可选择作业第一章 软件工程基础 1.1 软件概述 1.2 软件工程 1.3 小结第一章 软件工程基础 1.1 软件概述 1.1.1 什么是计算机软件 1.1.2 软件的特点 1.1.3 软件的分类 1.1.4 软件的发展 1

6、.1.5 软件危机1.1 软件概述 计算机系统由由硬件和软件两个部分组成 软件是计算机系统的思维中枢，是软件产业的核心，是信息技术的灵魂。1.1.1 什么是计算机软件 软件的定义有好多，不同时期有不同的定义 软件是由计算机程序、数据和文档组成 程序是按照事先设计的功能和性能要求编写的指令序列； 数据是使程序能够正常操纵信息的数据结构； 文档是与程序开发、维护和使用有关的图文材料。1.1.2 软件的特点 软件是一种逻辑产品，是看不见摸不着的，具有无形性。 软件产品的生产主要是研制，通过复制就可产生大量的软件产品。 软件产品不会用坏，不存在磨损与消耗问题。 软件产品的生产主要是脑力劳动，主要是手工

7、制作，通过“定制”来完成。 软件费用高，包括开发费用、维护费用等。 软件与硬件、数据库、人、过程等共同构成计算机系统。1 按软件的功能进行划分 系统软件 操作系统 数据库管理系统 设备驱动程序 通信处理程序等1.1.3 软件的分类 支撑软件 文本编辑程序 文件格式化程序 程序库系统 支持需求分析、设计、实现、测试和管理的软件1.1.3 软件生产发展及分类2 按软件规模进行划分类别 参加人员数 研制期限 源程序行数 微型 1 14周 0.5k 小型 1 16月 1k2k中型 25 12年 5k50k大型 520 23年 50k100k甚大型 1001000 45年 1M(=1000k)极大型 2

8、0005000 510年 1M10M1.1.3 软件的分类3 按软件工作方式划分 实时处理软件 分时软件 交互式软件 批处理软件4按软件服务对象的范围划分 项目软件 产品软件1.1.3 软件的分类5 按使用的频度进行划分 一次使用 频繁使用6按软件失效的影响进行划分 高可靠性软件 一般可靠性软件1.1.3 软件的分类1.1.4 软件的发展程序设计时代（19641956） 手工编程，使用机器语言、汇编语言；开发方法是追求编程技巧，追求程序运行效率。 程序难读、难懂、难修改。程序系统时代（19561968） 小集团合作生产，使用高级程序设计语言；开发方法仍旧靠个人技巧，提出了结构化的程序设计方法。

9、软件工程时代（1968至今） 工程化的生产，使用数据库、开发工具、开发环境、网络、面向对象的开发软件；1.1.5 软件危机软件危机的含义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。（20世纪60年代末70年代初）这些问题绝不仅仅是不能正常运行的软件才具有的，实际上几乎所有的软件都不同程度地存在这些问题。开发的软件不能满足用户的要求软件费用和进度失控软件可维护性差软件的生产率低软件规模的增长，导致软件复杂度增加软件文档不完整1.1.5 软件危机软件微机的表现 软件规模越来越大 软件开发管理困难 软件开发技术落后 软件开发费用不断增加 生产方式落后 开发工具落后1.1.5 软

10、件危机软件危机产生的原因软件开发的成本曲线图1.1.5 软件危机引入同一变动付出的代价随时间变换的趋势1.1.5 软件危机1.1.5 软件危机 人类智能的局限性 协同工作的困难性 缺乏正确的方法和工具1.1.5 软件危机产生软件危机的根本原因1.1.5 软件危机克服软件危机的途径用工程的、科学的概念、原理、技术和方法，进行软件的开发、管理和维护。 软件工程第一章 软件工程基础 1.1 软件概述 1.2 软件工程 1.2.1 软件工程与方法学 1.2.2 软件工程的基本原理 1.2.3 软件工程的目标 1.2.4 软件工程的内容 1.2.5 软件工程原则 1.2.6 软件工程面临的问题1.2 软

11、件工程软件工程的定义Fritz Bauer在NATO会议上给出的定义： “软件工程是为了经济地获得可靠的和能在实际机器上高效运行的软件而确立和使用的健全的工程原理（方法）。” 软件工程是指导计算机软件开发和维护的工程科学。1.2 软件工程IEEE【IEE93】给出了一个更加综合的定义： “将系统化的、规范的、可度量的方法应用于软件的开发、运行和维护的过程，即将工程化应用于软件中。”1.2 软件工程软件工程的基本定义： 软件工程是应用计算机科学、数学及管理科学等原理开发软件的工程。它借鉴传统工程的原则、方法，以提高质量，降低成本为目的。1.2 软件工程工程是按照事先制定的计划进行工作和活动。工程

12、是将理论和知识应用于实践的科学。就软件工程而言，它借鉴了传统工程的原则和方法，以求高效地开发高质量软件。其中应用了计算机科学、数学和管理科学。计算机科学和数学用于构造模型与算法；工程科学用于制定规范、设计范型、评估成本及确定权衡；管理科学用于计划、资源、质量和成本的管理。“工程”的含义1.2.1 软件工程与方法学 软件工程是一门综合性的交叉学科，它涉及哲学、计算机科学、工程科学、管理科学、数学、心里学和应用领域知识。 软件工程包含两种学科：程序设计方法学；软件工程学1.2.1 软件工程与方法学 软件工程的根本目标是：以较低的成本开发出高质量的软件。 提高软件的质量与可靠性 提高软件的可维护性

13、取得较好的软件性能 提高软件的生产率，降低开发成本1.2.2 软件工程的基本原理用分阶段的生命周期计划严格管理坚持进行阶段评审实施严格的产品控制采纳现代程序设计技术结果应能清楚地审查开发小组应该少而精承认不断改进软件工程实践的必要性1.2.3 软件工程的目标 软件工程的目标是：在给定成本、进度的前提下，开发出具有可修改性、有效性、可靠性、可理解性、可维护性、可重用性、可移植性、可追踪性和可互操作性并满足用户需要的软件产品。1.2.3 软件工程的目标 可修改性（modifiability） 容许对系统进行修改而不增加原系统的复杂性，支持软件的调试与维护，是一个难以度量和难以达到的目标。 有效性（

14、efficiency） 软件系统能最有效地利用计算机的时间资源和空间资源。 可靠性(reliability) 能够防止因概念、设计和结构等方面的不完善造成的软件系统失效，具有挽回因操作不当造成软件系统失效的能力。 可理解性(understandabimy) 系统具有清晰的结构，能够直接反映问题的需求。课理解性有助于控制软件的复杂性，并支持软件的维护、移植和重用。1.2.3 软件工程的目标 可维护性（maintainability） 软件交付用户后，能够对它进行修改，以便改正潜在的错误，改进性能和其他属性，使软件产品适应环境的变化等。 可重用性（reuseability） 概念或功能相对独立的一

15、个或一组相关模块定义为一个部件。软件可以在多种场合应用的程度称为部件的可重用性。 可适应性(adaptability) 软件在不同的系统约束下，使用户得到满足的难以程度。 可移植性(portability) 软件从一个计算机系统或环境般到另外一个计算机系统或环境的难以程度。1.2.3 软件工程的目标 可追踪性（tracebility） 根据软件需求对软件设计、程序进行正向追踪，或根据程序、软件需求进行逆向追踪的能力。软件可追踪性依赖与软件开发各阶段产生的文档和程序的完整性、一致性和可理解性。 可互操作性（interoperability） 多个软件元素相互通信兵协同完成任务的能力。为了实现互操

16、作性，软件开发通常要遵循某种标准1.2.4 软件工程的内容软件工程的主要研究内容软件开发技术: 软件开发方法学 软件开发过程 软件工具和软件工程环境 软件工程管理: 软件管理学 软件经济学 软件心理学 抽象（abstraction） 抽取事物的最基本特性和行为，忽略非基本的细节。 模块化（modularity） 模块是程序中逻辑上相对独立的部分，它是一个独立的编译单位，应有良好的接口定义。1.1.5 软件工程原则 为了达到软件系统开发目标，在软件的开发过程中必须遵循下列软件工程原则：信息隐藏（information biding） 将模块中的软件设计决策封装起来的技术，模块接口应尽量简单，不要

17、罗列可有可无的内部操作和对象。 局部化（localization） 要求在一个物理模块内集中逻辑上相互关联的计算资源。有助于控制软件的复杂性。 完整性（completeness） 软件系统不丢失任何重要成分，完全实现系统所需要功能的程度。完整性要求开发出必要且充分的模块。1.1.5 软件工程原则一致性（consistency） 整个软件系统（包括程序和文档）的各个模块均使用一致的概念、符号和术语；程序内部接口应该保持一致，；软件与硬件的接口应保持一致。 可验证性（verifiability） 开发大型软件系统需要对系统进行逐步分解。系统分解应该遵循系统容易检查、测试、评审的原则，以及保证系统的

18、正确性。1.1.5 软件工程原则 软件费用 软件可靠性 软件可维护性 软件生产率 软件重用1.1.6 软件工程软件工程所面临的问题工具方法过程质量焦点 1.3 小结软件工程的三要素活动原则 1.3 小结软件工程框架目 标 强调规范化 强调文档化 1.3 小结软件工程技术的两个明显特点第一章 绪论 1.1 软件工程的产生 1.2 软件工程过程和软件生存周期 1.3 软件生存周期模型 1.4 软件开发方法 1.5 软件开发工具1.2 软件工程的过程与软件生存周期1.2.1 软件工程过程软件过程指生产满足要求且达到工程目标的软件产品所涉及的一系列相关活动（获取、供应、开发、操作和维护），它覆盖了需求

19、分析、系统设计、实施以及维护等各个阶段。1.2.1 软件工程过程软件工程过程包括七个过程 获取过程 供应过程 开发过程 操作过程 维护过程 管理过程 支持过程1.2.1 软件工程过程软件工程过程包含四种基本的过程活动 Plan 软件规格说明 Do 软件开发 Check 软件确认 Action 软件演进软件生存周期的各个阶段有不同的划分。软件规模、种类、开发方式、开发环境以及开发使用的方法都影响着软件生存周期的划分。1.2.2 软件生存周期软件生存周期是指一个软件从提出开发要求开始直到该软件报废为止的整个时期。1.2.2 软件生存周期GB8566-1988计算机软件开发规范将软件生存周期分为：

20、软件定义阶段 软件开发阶段 软件运行与维护阶段1.2.2 软件生存周期软件定义阶段定义阶段需要解决的问题是：软件要解决的问题是什么？该阶段可以细化为如下几个子阶段： 软件任务立项1.2.2 软件生存周期 可行性研究该阶段要解决的问题是：对于确定的软件目标有可行的解决方法否？因此必须进行可行性和必要性研究。可行性包括：技术可行性、经济可行性、操作可行性。1.2.2 软件生存周期 软件需求分析该阶段要解决的问题是：为了解决该问题目标系统必须做什么？即主要确定目标系统必须具备的功能1.2.2 软件生存周期 制定项目计划在项目确定后，需要对项目的开展，从人员、组织、进度、资金、设备等方面进行合理的计划

21、。1.2.2 软件生存周期软件开发阶段软件开发阶段的任务是设计已经定义的、并经过需求分析的软件系统。一般将开发阶段划分为：软件设计（总体设计和详细设计）、软件实现（编码）和软件测试（单元测试、集成测试、确认测试）。1.2.2 软件生存周期 总体设计总体设计是建立系统的总体结构，从总体上对软件的结构、接口、全局数据结构和数据环境等给出说明，并以概要设计的形式给出。总体设计阶段的基本元素是模块。1.2.2 软件生存周期 详细设计在总体设计的基础上，确定每个模块的内部细节，为编程提供直接的依据。该阶段要给出每个模块的实现算法和模块内部的数据结构等细节。1.2.2 软件生存周期 编码编码工作是在详细设

22、计工作的基础进行的，是用某种程序设计语言来对软件进行实现。因此，编码仅仅是设计语言的翻译工作。1.2.2 软件生存周期 单元测试单元测试是以“详细设计说明书”为依据，用于检查每个基本模块的功能、算法与数据结构是否符合设计要求。1.2.2 软件生存周期 集成测试根据总体设计的软件结构，把经过单元测试的模块，按照某种选定的集成策略将系统组装起来，在组装的过程中进行必要的测试。1.2.2 软件生存周期 确认测试确认测试以用户为主体，以需求分析规格说明书中的定义为依据，对软件各项进行确认，从而确保完成的软件系统与需求规格一致。1.2.2 软件生存周期运行与维护运行与维护阶段的任务是保障软件的正常运行以

23、及对软件进行维护。为了排除软件中可能存在的隐含错误，适应用户需求及系统操纵环境的变化，需要对系统进行必要的修改和扩充。第一章 软件工程基础 1.1 软件工程的产生 1.2 软件工程过程和软件生存周期 1.3 软件生存周期模型 1.4 软件开发方法 1.5 软件开发工具1.3 软件生存周期模型软件生存周期模型是描述软件开发过程中各项活动如何执行的模型。为软件开发过程中的所有活动提供统一的政策保证，为参与开发的所有成员提供帮助和指导。确立了软件开发和演绎中各个阶段的次序限制以及各个阶段活动的准则，确立开发过程所遵守的规定和限制，便于各种活动的协调以及各种人员的有效通信，有利于活动重用和管理。能够表

24、示各种活动的实际工作方式、各种活动之间的同步和制约关系，以及活动的动态特性。典型的软件生存周期模型有：瀑布模型、增量模型、螺旋模型、喷泉模型、变换模型、基于知识的模型和统一过程模型等。1.3.1 瀑布模型 (线形顺序模型) 阶段间具有顺序性和依赖性。 推迟实现的观点。 每个阶段必须完成规定的文档；每个阶段结束前完成文档审查及早改正错误。1.3.1 瀑布模型瀑布模型开发软件的特点1.3.1 瀑布模型瀑布模型的缺点 阶段与阶段划分固定，阶段间产生大量的文档，增加了工作量 由于开发模型呈线性，当开发成果尚未经过测试时，用户无法看到软件的效果。 无法通过开发活动澄清本来不够确切的软件需求，因此需要返工

25、或者不得不在维护阶段纠正需求的偏差。 由于固定顺序，前期工作中造成的差错到后期阶段所造成的损失越大，为了纠正错误，需要付出高昂的代价。1.3.2 增量模型瀑布模型难以适应用户变化的需求，开发速度慢。但瀑布模型提供了一套工程化的管理模式，能够有效地保证软件质量，使得软件容易维护。 增量模型是一种非整体开发模型，软件是“逐渐”被开发出来，开发一部分，向用户展示一部分。1.3.2 增量模型1.3.2 增量模型 开发初期的需求定义只是用来确定软件的基本结构，用户只需要对软件需求进行大概的描述。从而有利于用户需求的逐渐明朗。 软件系统可以按照增加勾结的功能安排开发的优先顺序，并逐个实现和交付使用。 软件

26、系统是逐渐展开的，因此开发者可以通过对诸多构件的开发逐步积累开发经验。 有利于从总体上降低项目的技术风险。增量模型的特点 由于各个构件是逐渐并入已有的软件体系结构中的，所以加入构件必须不破坏已构造好的系统部分，这需要软件具备开放式的体系结构。在开发过程中，需求的变化是不可避免的。增量模型的灵活性可以使其适应这种变化的能力大大优于瀑布模型，但也很容易退化为边做边改模型，从而是软件过程的控制失去整体性。1.3.2 增量模型增量模型的缺点1.3.3 螺旋模型螺旋模型是瀑布模型与增量模型相结合，并且增加了风险分析所建立的一种软件过程模型。适应于指导大型软件项目的开发。将项目开发划分为：制定计划、风险分

27、析、实施开发、客户评估。初始需求与项目计划基于用户说明的计划用户评价基于初始需求的风险分析基于用户反映的风险分析初始软件原型第二级原型工程系统1.3.3 螺旋模型制定计划：确定软件目标，选定实施方案、搞清楚项目开发限制条件。风险分析：分析所选择方案，考虑如何识别和消除风险。 实施开发：实施软件开发 用户评估：评价开发工作，提出修正建议。沿着螺旋线每旋转一圈，表示开发出一个较前一个版本更为完善的新软件版本。1.3.3 螺旋模型1.3.4 喷泉模型喷泉模型是一种以用户需求为动力，以对象为驱动的模型。适合于面向对象的开发方法。克服了瀑布模型不支持软件重用和多项开发活动的局限性。开发过程具有迭代性和无

28、间隙性1.3.4 喷泉模型喷泉模型的特点规定软件开发过程有4个阶段：分析、系统设计、软件设计和实现: 各个相互重叠，反映了软件过程的并行性特点； 以分析为基础，资源消耗呈塔型，在分析阶段消耗的资源最多； 反映了软件过程迭代的自然特性，从高层返回低层无资源消耗; 强调增量开发，分析一点设计一点，不要求一个阶段的彻底完成； 是对象驱动的过程，对象是所有活动作用的实体，也是项目管理的基本内容； 实现时可以分为系统实现和对象实现，既反映了全系统的开发过程，也反映了对象族的开发和重用。1.3.5 基于知识的模型 称为：“智能模型”，把瀑布模型和专家系统结合起来。 建立了各阶段所需要的知识库，将模型、相应

29、领域知识和软件工程知识分别存入数据库，以软件工程知识为基础的生产规则，构成的专家系统与含有应用领域知识规则的其它专家系统相结合，构成了该应用领域的开发系统。1.3.5 基于知识的模型1.3.5 基于知识的模型优点： 通过领域的专家系统，可以使得需求说明更完整、准确和无二义性。 通过软件工程专家系统，提供一个设计库支持，在开发过程中成为设计者的助手。 通过软件工程知识和特定应用领域的知识和规则的应用来提供开发的帮助。1.3.6 基于知识的模型缺点： 建立适合于软件设计的专家系统是非常困难的，超出了目前的研究范围，是今后软件工程的发展方向。 建立一个既适合软件工程又适合应用领域的知识库也是非常困难

30、的。1.3.7 变换模型变换模型是一种适合于形式化开发方法的模型。从软件需求形式化说明开始，经过一系列变换，最终得到系统的目标程序。1.3.7 变换模型开发过程 建立软件系统的模型规范 表示抽象 运算抽象 变换过程 变换的独立性 变换的设计1.3.7 变换模型特点：该模型只适合于软件的形式化开发方法必须有严格的数学理论和形式化技术支持缺乏相应的支持工具，处于手工处理方式尚处于研究和试验阶段，距离实用前景尚有一段距离对软件开发人员要求较高1.3.8 统一过程模型统一过程模型是基于统一建模语言的软件开发过程，它是用例驱动和风险驱动的，用构架为中心，采用迭代和增量的软件开发过程。第一章 软件工程基础

31、 1.1 软件工程的产生 1.2 软件工程过程和软件生存周期 1.3 软件生存周期模型 1.4 软件开发方法 1.5 软件开发工具1.4 软件开发方法软件开发方法是一种使用早已定义好的技术集及符合表示习惯来组织软件生产过程的方法。软件开发方法是克服软件危机的重要方面之一。1.4.1 结构化方法结构化方法由结构化分析、结构化设计和结构化程序设计组成。是一种面向数据流的开发方法。结构化分析是根据分解与抽象的原则，按照系统中数据处理的流程，用数据图来建立系统的功能模型，从而完成需求分析。结构化设计是根据模块独立性原则，软件结构准则，将数据流图转换为软件的体系结构，用软件结构图来建立系统的物理模型，实

32、现系统的概要设计。结构化程序设计是根据结构程序设计原理，将每个模块的功能用相应的标准控件结构表示出来，实现详细设计。1.4.2 Jackson方法Jackson方法是一种面向数据结构的方法。JSP首先描述问题的输入、输出数据结构，分析其对应性，然后推出相应的程序结构，从而给出问题的软件过程描述。适应小规模的项目。JSD是一个完整的系统开发方法。首先建立现实世界模型，再确定系统的功能需求。是一种基于进程的开发方法，应用与实时性比较强的系统中1.4.3 维也纳开发方法（VDM）VDM 开发方法是一种形式化方法，软件的需求用严格的形式语言描述，表描述模型逐步变换成目标系统。VDM是一个基于模型的方法

33、。将软件系统当作模型来给予描述。1.4.4 面向对象的开发方法面向对象的开发方法包括面向对象的分析、面向对象的设计和面向对象的实现。第一章 软件工程基础 1.1 软件工程的产生 1.2 软件工程过程和软件生存周期 1.3 软件生存周期模型 1.4 软件开发方法 1.5 软件开发工具1.5 软件开发工具CASE工具事务系统规划工具（business systems planning tools）项目管理工具（project management tools）支撑工具（support tools）分析和设计工具（analysis and design tools）程序设计工具（programming tools）测试工具（testing tools）原型建造工具