软件工程-期末复习提纲

《软件工程》复习提纲

•1软件与软件工程

1.1软件的基本概念（例如，软件的定义、文档、软件的特点等）

简单地说，软件由程序和文档两部分组成，一是机器可以执行的程序及有关的数据，二是机器不能执行的

文档，

软件的两种普遍定义：

①软件是与计算机系统操作有关的程序，规程、规则及任何与之相关的文档和数据。

②软件是程序以及开发，使用和维护程序所需要的文档，包括机器运行所需要的各种程序及有关资料。

程序：为了解决某一问题而按事先设计的功能和性能要求执行的指令系列，或者说，用程序设计语言描述

的适合于计算机处理的语句序列,

数据：使程序能正常操纵信息的数据结构。

文档：描述程序、数据和系统开发以及使用的各种图文资料。它具有永久性并能供人或机器阅读。

软件的基本特点：

•①计算机软件产品是一种逻辑产品部件而不是物理产品部件。

•②软件产品的生产主要是研制，是通过人们的智力活动，把知识与技术转化成信息的一种产品。

•③软件具有“复杂性”，其开发和运行常受到计算机系统的限制。而且，软件投入使用后，仍需要进行

维护，这就带来软件维护更杂性的问题。

•④软件不存在磨损，物理上不会老化,但存在软件退化问题。

•⑤软件成本昂贵，其开发方式目前尚未完全摆脱手工生产方式。

1.2软件危机的概念

软件危机是指在软件开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题。

【由于软件的规模越来越大，复杂度不断增加，软件需求量增大。而软件开发过程是一种高密集度的脑力

劳动，软件开发的模式及技术不能适应软件发展的需要。致使大屋质量低劣的软件涌向市场，有的花费大

量人力财力，而在开发过程中就夭折。】

“软件危机”主要表现在两个方面：

（1）软件产品质量低劣，甚至开发过程就夭折；

（2）软件生产率低，不能满足需要。

1.3软件工程学的概念（定义）、研究的内容（三要素）

1993年IEEE定义：（1）把系统化的、规范化的、可度量的途径应用于软件开发、运行和维护的过程，也

就是把工程化应用于软件中；（2）研究（1）中提到的途径。

三要素：软件工程方法与技术、软件工具与环境和软件过程

1.4软件工程学的原理、原则

①软件工程的基本原则

’抽象（abstraction）

模块化（modularity）

信息隐蔽（informationhiding）

局部化（localization）

一致性（consistency）

完备性（completeness）

可验证性（verifiability）

②软件工程的基本原理【可以考虑以下的7条】：

「用分阶段的生命周期计划严格管理；

坚持进行阶段评审；

实行严格的产品控制；

《采用现代软件开发技术；

结果应该能审查；

开发小组的人员应该少而精；

、承认不断改进软件工程实践的必要性。

1.5软件工程的基本（主要）目标【多目标特性】

’付出较低的开发成本；

达到要求的软件功能；

I取得较好的软件性能；

］开发的软件易于移植；

需要较低的维护费用：

、能按时完成开发工作，及时交付使用。

1.6软件开发模型概念（常用的几种）

软件生命期的概念：指软件产品从形成概念（构思）开始，经过定义、开发、使用和维护，直到最后被废

弃为止的全过程。按照传统的软件生命周期方法学，可以把软件生命期划分为软件定义、软件开发、软件

运行与维护3个阶段：

软件过程模型的基本概念：

它是从某一个特定角度提出的软件过程的简化描述，模型的主要特点是简单化，软件过程是制作软件产品

的一组活动以及结果，这些活动主要由软件人员来完成。通常包括以下4类基本过程：

1.软件规格说明（软件描述）：规定软件的功能及其运行环境（使用的限制工

2.软件开发：也就是软件的设计和实现，软件工程人员制作产生满足规格说明的软件。

3.软件确认（有效性验证）：软件必须经过严格的验证，以保证能够满足客户的需求；

4.软件演进（进化）：软件随着客户需求的变化不断地改进。

①瀑布模型

瀑布模型（waterfallmodel）描述了软件生命的一些基本过程活动，所以它称为软件生命周期模型。这些活

动从一个阶段到另一个阶段逐次下降，它的工作流程形式上又很像瀑布，人们更多的把它称为瀑布模型，

该模型如图所示。

问题定义二1（目标与范围说明书）

计划时期

■—■一X、丫―...。

可行性研究■■■（可行性论证报告）

求分析~1（需求说明枳

开发设计耳（设计文档）

时期

编程R（程序）

测试报告）

运行与维护（维护报告）

②原型模型

原型模型（prototypemodel）又称快速原型。由于瀑布型的缺点，人们借鉴建筑师或是工厂中的工程师建

造原型的经验，提出了原型模型，该模型如图所示。

③螺旋模型

螺旋模型（spiralmodel）是在快速原型的基础上扩展而成，也有人把螺旋模型归到快速原型，实际上，它

是生命周期模型与原型模型的一个结合，该模型如图所示。

累计

制定计划成本风险分析

评价方案、

决定目标、

方案和限制识别风险、

消除风险

风险分析

原型3\原型

提交逐原型N原型2

评审

软件

需求《兽常7详细设计/

开

翔

疑计确认/

）颦』装

实现嗽I矗2

k以>供im।//实施工程

开发、破证

下一产品

④构件组装模型

事实上，在许多的软件项目中，都存在一些重用软件，当软件人员意识到某一个项目中的设计或者代码是

另一个项目重复出现时，重用就自然地发生了，构件也正是基于这一思想而产生的。构件的重用又导致软

件的可靠性和易维护性，程序在进行修改时产生较少的副作用。近几年来，以组件为基础的软件工程方法

出现了，基于构件组装的软件过程模型也随之产生，并且逐渐地被广泛使用，该模型如图所示。

⑤基于面向对象的模型

自从面向对象技术问世后，很快被人们所接受，并得到广泛的应用。面向对象技术确实有很多的优点，其

中构件重用是非常重要的技术之一。对象技术强调了类的创建与封装，一旦一个类创建与封装成功，就可

以在不同的应用系统重用。

对象技术为基于构件的软件过程模型提供了更强的技术框架，基于面向对象的模型，是综合了面向对象和

原型方法以及重用技术的一种模型。该模型如图所示。

⑥基于四代技术的模型

四代语言（4GL）是在大型数据库管理系统的基础上发展起来的程序设计语言。

4GL目前还没有统一的定义，它的描述定义：

•用于快速开发应用软件的高产工具（重点强调了提高软件开发的生产率）。

•用于快速事务处理系统的高产工具（突出了主要应用领域）。

主要特征描述：

（1）它是非过程化的语言，目的在于高效，直接地实现各种应用系统。在完成了常见的功能时，它却完

全不用编程的方式来构造应用系统。例如，菜单生成器、报表生成器、屏幕生成器、图形软件包等等。程

序员可以不再使用通常编程的方法、算法等来完成某一个功能，而是利用一些生成器，在屏幕上以对话的

交互方式；通过填表或操作屏幕上的窗口、按钮图标；或者在某一个按钮定义时加上适当的一段程序等等。

从而，构造用户需要的应用系统生成器自动生成源程序。

（2）它与数据库的关系密切，能够对大型数据库进行高效处理。它被广泛地应用于数据管理系统中。

以4GL为核心的软件开发技术称为四代技术。使用四代技术，可以带来许多的方便，在软件开发的时间，

成本和质量等方面都会取得较好的效果，但它毕竟在系统开发全过程中所占有的比例是很少的。

基于四代技术的模型，如图示：

需求收集・

“设计策略“j

用4GL实现

测试〃

⑦变换模型

变换模型（transformationalmodel）是基于形式化规格说明语言及程序变换的软件开发模型，又称自动程

序设计模型，在这个模型中，应用系统是自动生成。该模型如图所示。

⑧循环模型

为了描述软件开发过程中可能的回溯，尤其是维护阶段往往要经历上述各个阶段，采用循环模型描述。

⑨基于知识工程的模型

基于知识工程模型简称智能模型，该模型是知识工程与软件工程结合的产物。

如羽所示。

1.7传统的瀑布模型分成哪几个阶段，以及基本任务

X・定义

•2可行性研究

2.1基于计算机的系统

可以将基于计算机的系统定义为某些元素的一个集合或者排列，这些元素被组织起来，以实现某种方法、

过程或者借助处理信息进行控制等。人们通过“系统”完成某个预定的目标。

系统元素以及相互之间的关系如图所示。

基于计算机的系统可能成为某一个更大系统中的一个元素,并称为该系统的宏元素C也就是说.宏元素是

一个基于计算机的系统，它是某一个更大的基于计算机的系统的一部分，因此，系统具有复杂的层次结构。

例如，一个工厂自动化系统，它实质上是一个由若干个系统组成的层次结构。如图所示。

计算机系统工程是指与构造基于计算机系统有关的过程、方法和技术。

计算机系统工程的任务是，组织并指导系统工程师定义全系统各层次中的所有基于计算机系统的元素。

系统工程过程比软件工程过程更复杂，系统工程过程主要有以下的活动：

•需求定义；系统设计；子系统开发；系统集成；系统安装；系统进化；系统退役。

一个计算机系统工程包括硬件工程、软件工程和人机工程3部分。【数据库工程、网络工程】

2.2可行性研究的概念、目的、任务

概念：可行性分析和研究就是研究问题是否有解。如果问题没有解，分析员应建议停止项目的开发；如果

问题有解，而且值得解，分析员应该提供解的方案（存在几个可能的方案，比较各个方案的优缺点，并推

荐一个较好的方案）。

目的是用最小的代价，在尽可能短的时间内确定问题是否有解和是否值得解。

任务：可行性研究的输入信息是系统的一个框架描述和系统将如何在机构中使用的说明信息，可行性研究

的结果是一份报告，报告该项目是否值得开发和具体的意见和建议。可行性研究过程如图所示。

2.3可行性研究内容包括哪几方面的可行性？

’经济可行性；

技术可行性；

＜社会可行性；

方案的抉择与可操作性；

、可行性研究报告

2.4系统分析与系统结构模板

软件开发方法可分为两大类：

/面向过程的开发方法

［面向对象的开发方法

为了提高软件的生产效率和软件产品的质量，选择好的软件开发方法是一个重要的措施。

常用的分析方法主要有4类:

①功能分解方法

该方法可表示为：功能分解方法=功能+子功能+功能接口

表达了功能分解方法具有3个要素，印功能、子功能、功能接口。用这种方法对系统进行分析是一个功能

分解的过程，它的基本思想是将系统看成由若干功能构成的一个集合，每一个功能又可以分成若干子功能

（子加工或者过程）等等。在这一过程中，同时定义每一个功能的接口。

②数据流方法

基于数据流的方法也是一种从问题空间到某一种表示的影射的方式，它用数据流图表示。人们习惯把该方

法直接称为结构化方法，由于它简单、实用，是传统软件工程最广泛使用的重要方法之一。

该方法可以表示为：

数据流方法=数据流+数据变换+数据存储+终结点+加工说明+数据词典

【其中，终结点是通常的数据源加数据池。】

这种方法思维的基本出发点是数据流，即利用数据流来理解问题和分析问题。它采用了逐层分解，逐步求

精的基本原则，分析人员沿着问题空间的数据流进行分析，从而，把数据流影射到分析结果的模型上（数

据流图）。

③信息造型方法

基于数据的信息造型（建模）方法本质上是一种分析方法，它的发展与数据库技术的发展有着密切的关系，

有时把信息模型看作数据库模型,

该方法可以表示为：

信息造型=对象+属性+联系+父类型/子类型+关联对象

这里的对象是客观世界中的某种事物的表示，它具有属性，但不包含操作。

信息造型方法的基本出发点立足广数据（数据结构）而不是数据流，由问题空间认识导出数据结构，从而

建立分析模型，这种方法的描述工具之一是ER图（实体一联系图），它的基本元素是实体、属性和关联。

信息造型方法的重要核心概念是实体一关系，实体是问题空间l的一个事物，它带有一组数据的属性，关

联描述问题空间中事物之间的联系。实体与关联加上属性形成一个网络结构，软件人员常常使用ER图描

述系统的信息状态。

【例如，典型的代表是JACKSON方法】

④面向对象方法

用面向对象（object-oriented简称00）方法，容易模拟人类习惯的思维方式，便于在计算机系统中自然地

表达客观事物。

该方法可以表示为：

面向对象方法=对象+类+结构（分类/组装）+继承/委托+消息（通信）

其中，对象是一组属性和服务的封装体，它是问题空间中某一事物的抽象。这个公式仅仅表达了面向对象

方法中几个重要的特征。

面向对象方法的核心思想是利用面向对象概念和方法，它把重点集中在对问题空间的理解匕为软件系统

需求建造模型。

面句对象技术把对象作为基本构件单位，整个系统的结构建立在一系列的类之上：软件分析和设计过程重

要的是构筑类和类族、类（对象）的识别及划分、认定其属性和方法、类与类之间的关联、消息的传递等

等，

系统结构模型：

结构模板如图所示.它由用户界面处理、输入、处理和捽制、输出、缔护和自测试等S部分组成C

用户界面处理~

处理与控制功有目^1“

入出.

处雉护和自测试处~

理理~

•3软件需求工程（软件系统分析）

3.1软件系统分析的概念、原则及任务

软件需求是指用户对目标系统在功能、行为、性能等方面的期望。

概述：系统分析是关于客观世界中问题空间的一个加工过程，它输入的是目标系统的问题空间，输出

的是系统需求规范，加工过程则是一个抽象和理解的过程。

系统的3方面含义：

（1）系统是由若干要素（部分）组成；

（2）系统有一定的结构，即软件体系结构。例如，块状结构，层次结构等等；

（3）系统有一定的功能。

软件需求具有几个特征：

重要性；困难性；艰巨性。

需求分析原则

应该遵循一些基本的原则（5条）：

^（1）必须理解和表示问题的信息域，可用数据模型描述

（2）必须定义软件将完成的功能，可用功能模型描述

I（3）必须表示软件的行为（服务、操作），可用行为模型描述：

（（4）对描述的信息、功能和行为模型必须被划分（分解），使得分析模型可以用层次的方法展示细节。

<5）分析过程应该从要素信息移到实现细节。可以采用逐步求精的技术。

、需求分析的任务就是借助于当前系统的逻辑模型导出目标系统的逻辑模型。

做什么al

镇

时由象化II

物理模型1---------4逻辑模型惠

I-------------君

法例化

物理模型设辑模型心

系

3.2需求分析的过程

3.3软件需求建模（三个子模型+数据字典）

在分析模型中，核心是数据字典，围绕着数据字典有3个层次的子模型，即数据模型、功能模型、行为模

型，

O数据模型

数据模型用于描述数据对象之间的关系，数据模型应包含有三种相关的信息，即数据对象、属性和关系。

数据模型常常用“实体一关系图"（Entity-RelationshipDiagram简称ERD）来描述，也称为ER模型。

。功能模型

功能模型可以用数据流图描述，所以又称为数据流模型，人们常常用数据模型和数据流模型来描述系统的

信息结构。当信息在软件系统移动时，它会被一系列变换所修改,它描绘信息流和数据从输入移动到输出，

以及被应用变换（加工处理）的过程。

【数据流图（DataFlowDiagra门简称DFD）是一种图形化技术，数据流图符号简单、实用。用数据流图

可以表达软件系统必须完成的功能，在进行系统分析，是把软件系统自顶向下逐层分解、逐步细化的过程，

由此所获得的功能模型是一个分层数据流图，它也就描述了系统的分解。】

一个加工的画法和抽象数据流图的示意图。

在传统的数据流模型中，控制和事件流没有被表示出来。在实时系统的分析和设计中，行为建模显得尤

其重要。事实上大多数商业系统是数据驱动的，所以非常适合用数据流模型，相反地，实时控制系统却很

少有数据输入，主要是事件驱动，因此，状态机模型是最有效的系统行为描述方式。当然，也有同时存在

数据驱动和事件驱动两类模型的系统。

行为模型常用状态转换图（简称状态图）来描述，它又称为状态机模型，状态机模型通过描述系统的状

态以及引起系统状态转换的事件，来表示系统的行为。状态图中的基本元素有事件、状态和行为等。

。数据字典

在结构化分析模型中，数据对象和控制信息是非常重要的，需要一种系统的有组织的描述方式表示每一

个数据对象和控制信息的特征，这可以由数据字典来完成。

简单说，数据字典（DataDictionary）用于描述软件系统中使用或者产生的每一个数据元素，是系统数据

信息定义的集合。

3.4结构化分析方法（SA方法）的概念和描述工具（数据流图、数据词典、加工说明、其他

补充材料）

SA法的基本思想：“分解”和“抽象”。

分解：对于一个更杂的系统，为了将复杂性降低到可以掌握的程度，可.以把大问题分解成若干小问题，然

后分别解决（如下图）。

抽象：分解可以分层进行，即先考虑问题最本质的属性，暂把细节略去，以后再逐层添加细节，直至涉及到

最详细的内容，这种用最本质的属性表示一个系统的方法就是“抽象”。

3.5软件规格说明

•4软件设计工程

4.1软件设计的概念（包括总体设计、详细设计）

软件需求确定以后，进入由软件设计、编码、测试三个关联阶段构成的开发阶段。

软件设计是一个把软件需求转化为软件表示的过程，也就是把它加工为在程序细节上非常接近于源程序的

软件表示（描述）。

设计任务：根据软件的功能和性能需求等，采用某种设计方法，完成数据设计、系统结构设计、过程设计

和界面设计等。

编码是根据这种过程性描述，生成源程序代码，然后通过测试，最终得到完整有效的软件。

4.2软件设计原则和原理

4.3软件设计过程和模型

4.4软件体系结构、系统分解（常用工具、图形等）

4.5模块和模块设计、模块的内聚度和类型、模块的耦合度和类型、模块设计的准则（高内聚低耦合）

4.6面向数据流的设计方法（SD方法与描述工具）

4.7数据流图的两种类型，从数据流图导出程序的初始结构图，常用的（1）变换分析与变换设计（2）事

务分析与事务设计

4.8过程（详细）设计的概念

4.9结构化程序设计及基本控制结构（SP方法）

4.10过程（详细）设计的工具（常用工具：程序流程图、盒图、问题分析图（PAD）、伪代码等）

•5软件测试工程

5.1测试的基本概念（定义）

软件测试是为了发现错误而审查文档和执行程序的过程，对于程序的测试是根据软件的规格说明（例如软

件的功能、性能、运行环境等要求）以及程序内部结构而设计一批测试用例，并利用这些测试用例去运行

程序，以发现软件错误的过程。

5.2测试的目的、原则以及流程

（1）目的是以最少的人力、物力和时间投入，尽可能多地发现软件中的各种错误。

（2）原则：

­所有的测试都应该追溯到用户需求。

•应该尽早制定测试计划。

•应该由第三方进行测试工作。

•穷举测试是不可能的。

•充分注意到错误的群集现象

•测试应该从“小规模”到“大规模”

5.3常用的测试的方法（手段）和技术（人工评审静态测试、机器静态分析、程序正确性证明、机

器动态测试）

常用的动态测试方法有白盒法和黑盒法。

①如果了解软件产品的内部逻辑结构，针对某些特定条件设计测试用例，对软件的逻辑路径进行测试，可

以用白盒法；

②如果已经了解软件产品规定的功能，则测试是为了证实各个功能完全可执行，并在各功能中查找错误，

可以用黑盒法。

无论是白盒法还是黑盒法，关键都是如何选择高效的测试用例。

高效的测试用例是指一个用例能够覆盖尽可能多的测试情况，从而提高测试效率。

3种测试技术：

（1）逻辑覆盖

（2）循环测试

（3）基本路径测试

5.4程序流图及与复杂度计算（McCabe复杂度）

程序流图（控制流图）简称流图，它是程序流程图中结构化构件改造为一个有向图的形式，或理解为流程

图的简化形式例如，由程序流程图导出的程序流图，如图所示。

谓词结点是指流图中有条件判断的结点。

基本路径测试的主要有4个步骤：

①根据详细设计或源程序代码结果，导出程序流图。

②计算环路复杂性

根据McCabe的定义，环路复杂性是根据程序图G边数和节点数来计算：

V（G）=E-N+2

其中，E是程序流图中的边数，N是流图中的结点数。

例如，上述程序流图的环路复杂性是：

V（G）=17-13+2=6

或者：v（G）=谓词结点数+1=5+1=6

或者：V（G）=6（个区域）

③确定线性独立的基本路径集

所渭独立路径是指至少引入程序的一个新处理语句集合或•个新条件的路径。如果使用程序流图术语描述,

独立路径是至少包含一条在定义该路径之前不增用过的边。

④设计测试用例

软件测试人员可以根据判断点给出的条件，选择适当数据作为测试用例，保证每一条路径可以被测试。

5.5测试的步骤（策略）

软件测试过程可以分成4个步骤进行，即单元测试、集成测试（组装测试）、确认测试、系统测试。如图

示

软件开发与测试的对应关系，如图所示:

可行，性研穷”_______________________系名充涵I试、运行

需求分析~_________________确认测试4

_

概要,设计“___________尸集成测试，，

详细设计~~|____I单元测试；

编码与调试~

（1）单元测试

通常应该先进行“人工走查”，再以白盒法为主，辅以黑盒法进行动态测试。使用白盒法时，只需要选择

一种覆盖标准，而使用黑盒法时，应该采用多种方法。

（2）集成测试（系统安装测试、系统组装测试、综合测试）

关健是要按照一定的原则，选择组装模块的方案（次序）然后再使用黑盒法进行测试。在测试过程中，

如果发现问题较多的模块，需要进行回归测试时，再采用白盒法。目标主要是发现与模块接口有关的各种

错误。

（3）验收测试（确认测试、有效性测试）

应该以黑盒法为主。确认测试中进行软件配置复查，主要是静态测试。

（4）系统测试

把软件、硬件和环境连接在一起，在实际运行环境下进行全面测试，检查系统是否与需求分析一致，主:要

针对分析和设计阶段的错误，测试方法主要是黑盒法

•6软件维护工程

6.1软件维护的定义、软件维护的类型（分类）

定义：软件维护是在软件已交付绐用户使用后，为了改正错误，或者满足用户新的需求而修改软件的过程。

类型：纠错性维护、适应性维护、完善性维护、预防性维护

6.2软件维护的特点（代价、副作用）

系统的维护过程，需要花费很大的工作量，这关系到软件的维护成本问题。与软件维护工作量有关的因素

主要有以下几点：

­系统的大小。

•程序设计语言。

•系统的年龄。

•数据库技术的应用C

•先进的软件开发技术。

,其他因素。

由于修改软件而引起新的错误称为软件维护的副作用，副作用主要有3种：（1）修改代码产生的错误（2）

修改数据产生的错误（3）文档产生的副作用

6.3软件维护的流程

6.4软件的可维护性概念

软件可维护性是指纠正软件系统出现的错误和缺陷，以及为满足新的要求进行修改、扩充或压缩的容

易程度。

可以川7个特性来度量软件的可维护性：

可测试性可靠性可移植性

•7面向数据结构的方法

7.1Jackson方法的基本概念

7.2Jackson图（用于描述数据结构和程序结构）

7.3Jackson方法的设计步骤

•8快速原型的开发方法

8.1快速原型方法与定义

8.2原型开发的分类

8.3快速原型开发的过程

•9面向对象软件工程方法

9.1面向对象基本概念

对象、类（类的结构）、封装性、继承性、多态性、消息和方法

名词概念

对象本身的性质称为属性，每个对象都存在一定的状

对象是现实世界中的实体、态（state）,属性用于描述对象的静态特征,反映对象

对象实物、事物等等。对象包含当前状态的数据项（一组数据）

两个基本的因素：属性和方方法是内部标识（identity）,可以给对象定义一组运算

法（静态属性与动态行为）（operation）,对象通过其运算所展示的特定行为称为

对象行为（behavior）,方法用于描述对象的动态特征，