软件工程完整教程课件.ppt
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1、第第1章:软件工程学概述章:软件工程学概述1.1 软件危机软件危机 60年代中期以前:通用硬件相当普遍,软件却是年代中期以前:通用硬件相当普遍,软件却是为某个具体的应用而编写的。为某个具体的应用而编写的。60年代中到年代中到70年代中:软件作坊。年代中:软件作坊。软件危机软件危机:计算机软件的开发和维护过程: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。(正常、不正中所遇到的一系列严重问题。(正常、不正常运行软件都具有这种问题)常运行软件都具有这种问题)1.1.1 软件危机的介绍软件危机的介绍1)对软件开发成本和进度的估计常常很)对软件开发成本和进度的估计常常很不准确;不准确;2)用户对
2、完成的软件系统不满意的现象)用户对完成的软件系统不满意的现象经常发生;经常发生;3)软件产品的质量往往靠不住;)软件产品的质量往往靠不住;软件危机的典型表现:软件危机的典型表现:4)软件常常是不可维护的;)软件常常是不可维护的;5)软件通常没有适当的文档资料;)软件通常没有适当的文档资料;6)软件成本在计算机系统总成本中所占)软件成本在计算机系统总成本中所占的比例逐年上升;的比例逐年上升;7)软件开发生产率提高的速度跟不上计)软件开发生产率提高的速度跟不上计算机应用的发展趋势。算机应用的发展趋势。1.1.2 产生软件危机的原因产生软件危机的原因1)软件本身特点造成;)软件本身特点造成;2)软件
3、开发与维护的方法不正确。)软件开发与维护的方法不正确。主要表现:主要表现:(a)忽视软件需求分析;)忽视软件需求分析;(b)认为软件开发就是写程序并使之运行;)认为软件开发就是写程序并使之运行;(c)轻视软件维护;)轻视软件维护;在软件开发的不同阶段进行修改需要付出在软件开发的不同阶段进行修改需要付出的代价很不相同:的代价很不相同:高高中中低低早期早期中期中期后期后期软件开发时期软件开发时期代价代价引入同一修改的代价随时间变化的趋势引入同一修改的代价随时间变化的趋势1)推广使用在实践中总结出来的开发)推广使用在实践中总结出来的开发软件的成功技术和方法,并研究探索更软件的成功技术和方法,并研究探
4、索更有效的技术和方法;有效的技术和方法;2)开发和使用更好的软件工具;)开发和使用更好的软件工具;3)良好的组织管理措施。)良好的组织管理措施。1.1.3 解决软件危机的途径解决软件危机的途径 为了解决软件危机产生的问题,软件工程与为了解决软件危机产生的问题,软件工程与方法学逐渐形成,然后出现了两个相互相承又方法学逐渐形成,然后出现了两个相互相承又各有侧重的学科:各有侧重的学科:1)软件工程学软件工程学:主要应用工程的方法和技:主要应用工程的方法和技术研究软件开发与维护的方法、工具和管理的术研究软件开发与维护的方法、工具和管理的一门交叉学科。一门交叉学科。2)程序设计方法学程序设计方法学:主要
5、应用数学的方法:主要应用数学的方法研究程序的性质以与程序设计的理论和方法的研究程序的性质以与程序设计的理论和方法的学科。学科。1.2 软件工程软件工程 1.2.1 软件工程的介绍软件工程的介绍1968年年NATO会议:软件工程就是为了经济地获会议:软件工程就是为了经济地获得可靠的且能在实际机器上有效地运行的软件,得可靠的且能在实际机器上有效地运行的软件,而建立和使用完善的工程原理。而建立和使用完善的工程原理。1993年年IEEE:软件工程是(:软件工程是(1)把系统的、规范)把系统的、规范的、可度量的途径应用于软件开发、运行和维护的、可度量的途径应用于软件开发、运行和维护过程;(过程;(2)研
6、究()研究(1)中提到的途径。)中提到的途径。1.软件工程关注于大型程序的构造;软件工程关注于大型程序的构造;2.软件工程的中心课题是控制复杂性;软件工程的中心课题是控制复杂性;3.软件经常变化;软件经常变化;4.开发软件的效率非常重要;开发软件的效率非常重要;5.和谐地合作是软件开发的关键;和谐地合作是软件开发的关键;6.软件必须有效地支持它的用户;软件必须有效地支持它的用户;7.在软件工程领域中是由具有一种文化背景在软件工程领域中是由具有一种文化背景的人替具有另一种文化背景的人创造产品。的人替具有另一种文化背景的人创造产品。软件工程的本质特性:软件工程的本质特性:1.2.2 软件工程的基本
7、原理软件工程的基本原理 1.用分阶段的生命周期计划严格管理;用分阶段的生命周期计划严格管理;2.坚持进行阶段评审;坚持进行阶段评审;3.实行严格的产品控制;实行严格的产品控制;4.采用现代程序设计技术;采用现代程序设计技术;5.结果能清楚地审查;结果能清楚地审查;6.开发小组的人员应该少而精;开发小组的人员应该少而精;7.承认不断改进软件工程实践的必要性。承认不断改进软件工程实践的必要性。1.2.3 软件工程方法学软件工程方法学 通常把在软件生命周期全过程中使用的一整通常把在软件生命周期全过程中使用的一整套技术方法的集合称为方法学(套技术方法的集合称为方法学(Methodology),),也称
8、为范型(也称为范型(Paradigm)。)。软件工程方法学的软件工程方法学的3要素:方法、工具和过程要素:方法、工具和过程1.传统方法学传统方法学 也称为生命周期方法学或结构化范型。也称为生命周期方法学或结构化范型。结构化方法(结构化方法(Structure Method)有:)有:1)结构化设计方法()结构化设计方法(SD););2)结构化分析方法()结构化分析方法(SA););3)结构化分析与设计技术()结构化分析与设计技术(SADT)4)JACKSON方法方法 5)WARNIER方法方法2.面向对象方法学面向对象方法学 把数据和对数据的操作紧密结合起来的方法,把数据和对数据的操作紧密结合
9、起来的方法,模拟人类认识世界解决问题的方法和过程。模拟人类认识世界解决问题的方法和过程。面向对象的方法面向对象的方法 =对象(属性与服务的封装)对象(属性与服务的封装)+分类分类 +继承继承 +通过消息的通讯通过消息的通讯1)适用于实时事物处理系统的有限状态机)适用于实时事物处理系统的有限状态机方法(方法(FSM););2)适用于并发软件系统的)适用于并发软件系统的PETRI网方法;网方法;3)以数学概念和理论为基础的形式化方法,)以数学概念和理论为基础的形式化方法,如如 SDC公司的形式化开发方法公司的形式化开发方法FDM:(Formal Development Methodology)IB
10、M公司的维也纳开发方法公司的维也纳开发方法VDM:(Vienna Development Method)3.其他开发方法其他开发方法 1.3 软件生命周期软件生命周期软件生命周期软件生命周期:指软件从提出到最终被淘汰的这个存在期。指软件从提出到最终被淘汰的这个存在期。软件生命周期组成:软件生命周期组成:1)软件定义;)软件定义;A.问题定义问题定义 B.可行性研究可行性研究 C.需求需求分析分析 2)软件开发;)软件开发;D.总体设计总体设计 E.详细设计详细设计 F.编码和单元测试编码和单元测试 G.综合测试综合测试 3)运行维护。)运行维护。1.问题定义;问题定义;2.可行性研究;可行性研
11、究;3.需求分析;需求分析;4.总体设计(概要设计);总体设计(概要设计);5.详细设计;详细设计;6.编码与单元测试;编码与单元测试;7.综合测试;综合测试;8.维护。维护。软件生命周期各个阶段:软件生命周期各个阶段:1.4 软件过程软件过程软件过程软件过程:为了获得高质量软件所需要完成的:为了获得高质量软件所需要完成的一系列任务的框架,它规定了完成各项任务的工一系列任务的框架,它规定了完成各项任务的工作步骤。作步骤。软件过程(软件过程(ISO9000):使用资源将输入转化使用资源将输入转化为输出的活动所构成的系统。为输出的活动所构成的系统。输入:如软件需求输入:如软件需求输出:如软件产品输
12、出:如软件产品 1.4.1 瀑布模型瀑布模型1.阶段间具有顺序性和阶段间具有顺序性和依赖性依赖性2.推迟实现的观点推迟实现的观点3.质量保证的观点质量保证的观点优点优点:采用规范的:采用规范的方法;严格规定每方法;严格规定每个阶段提交的文档;个阶段提交的文档;要求每个阶段交出要求每个阶段交出的产品必须经过验的产品必须经过验证。证。1.4.2 快速原型模型快速原型模型 优点优点:不带反馈环,基本:不带反馈环,基本上是线性顺序进行。上是线性顺序进行。1.4.3 增量模型增量模型优点优点:能较短时间内提交可完成部分工作的产品;可以使用:能较短时间内提交可完成部分工作的产品;可以使用户有充裕的时间学习
13、和适应新产品。户有充裕的时间学习和适应新产品。一种风险更大的增量模型:一种风险更大的增量模型:1.4.4 螺旋模型螺旋模型 可把它看作在每可把它看作在每个阶段之前都增加个阶段之前都增加风险分析的快速原风险分析的快速原型模型。型模型。1.4.5 喷泉模型喷泉模型 典型的面向对象软件典型的面向对象软件开发过程模型之一。开发过程模型之一。1.4.6 Rational 统一过统一过程程 1.RUP软件开发经验软件开发经验(1)迭代式开发)迭代式开发(2)管理需求)管理需求(3)使用基于构件的体系结构)使用基于构件的体系结构(4)可视化建模)可视化建模(5)贯穿于开发过程的软件质量验证)贯穿于开发过程的
14、软件质量验证(6)控制软件变更)控制软件变更1.4.7 敏捷过程与极限编程敏捷过程与极限编程1.敏捷过程敏捷过程 具有高效、快速响应变化的开发过程。具有高效、快速响应变化的开发过程。(1)个体和交互胜过过程和工具;)个体和交互胜过过程和工具;(2)可以工作的软件胜过面面俱到的文档;)可以工作的软件胜过面面俱到的文档;(3)客户合作胜过合同谈判;)客户合作胜过合同谈判;(4)响应变化胜过遵循计划。)响应变化胜过遵循计划。2.极限编程极限编程 敏捷过程中最著名的一种,指把好的开发敏捷过程中最著名的一种,指把好的开发实践运用到极致,多应用于软件需求模糊的实践运用到极致,多应用于软件需求模糊的场合。场
15、合。1.4.8 微软过程微软过程 1.微软过程准则微软过程准则 2.微软软件生命周期微软软件生命周期(1)规划阶段)规划阶段(2)设计阶段)设计阶段(3)开发阶段)开发阶段(4)稳定阶段)稳定阶段(5)发布阶段)发布阶段 3.微软过程模型微软过程模型 问题定义就是要确定为用户建立什么样的软问题定义就是要确定为用户建立什么样的软件系统,软件叫什么样的名称等等。件系统,软件叫什么样的名称等等。“问题问题”是指软件最基本的问题,如:是指软件最基本的问题,如:软件的总体目标什么?软件的总体目标什么?有什么用途?有什么用途?为那些用户设计?为那些用户设计?1.5 问题定义阶段问题定义阶段 问题定义报告的
16、内容包括:问题定义报告的内容包括:1)软件项目标题;软件项目标题;2)软件目标;软件目标;3)软件用户对象;软件用户对象;4)软件规模。软件规模。问题定义是软件生命周期中时间最短的阶段,问题定义是软件生命周期中时间最短的阶段,一般都比较简单,因此在实际开发中它是最容一般都比较简单,因此在实际开发中它是最容易被忽视的一个阶段。易被忽视的一个阶段。这一阶段工作主要由系统分析员来完成,这一阶段工作主要由系统分析员来完成,系统分析员要尽可能从较高的角度概括软件所系统分析员要尽可能从较高的角度概括软件所要做的工作,而不用写明问题的实现细节。要做的工作,而不用写明问题的实现细节。第第2章:可行性研究章:可
17、行性研究 可行性研究就是要回答可行性研究就是要回答“所定义的问题有所定义的问题有可行的解决办法吗?可行的解决办法吗?”。可行性研究的目的是:用最小的代价在尽可行性研究的目的是:用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否有解,以与是可能短的时间内确定问题是否有解,以与是否值得去解。否值得去解。2.1 可行性研究的任务可行性研究的任务 可行性研究所需的时间取决于工程的规可行性研究所需的时间取决于工程的规模,所需要的成本要占工程总成本的模,所需要的成本要占工程总成本的5%10%。可行性研究的内容:可行性研究的内容:1)技术可行性技术可行性技术可行性要分析各种技术因素,例如:技术可行性要分析各种技术因
18、素,例如:使用现有的技术能否实现这个系统?使用现有的技术能否实现这个系统?是否有胜任开发该项目的熟练技术人员?是否有胜任开发该项目的熟练技术人员?能否按期得到开发该项目所需的软件、硬件能否按期得到开发该项目所需的软件、硬件资源?资源?2)经济可行性经济可行性 对经济合理性进行评价,所要考虑的问题是:对经济合理性进行评价,所要考虑的问题是:这个系统的经济效益能否超过它的开发成本?这个系统的经济效益能否超过它的开发成本?这就需要对项目进行价格这就需要对项目进行价格/利益分析,即利益分析,即“投入投入/产出产出”分析。分析。由于利益分析取决于软件系统的特点,因此在由于利益分析取决于软件系统的特点,因
19、此在软件开发之前,很难对新系统产生的效益作出精软件开发之前,很难对新系统产生的效益作出精确的定量描述,所以往往采用一些估算方法。确的定量描述,所以往往采用一些估算方法。3)操作可行性操作可行性 操作可行性评价系统运行后会引起的各方操作可行性评价系统运行后会引起的各方面变化,如:对组织机构管理模式、用户工面变化,如:对组织机构管理模式、用户工作环境等产生的影响。作环境等产生的影响。4)社会可行性社会可行性 社会可行性主要讨论法律方面和使用方面社会可行性主要讨论法律方面和使用方面的可行性。的可行性。例如,被开发软件的权利归属问题、软件例如,被开发软件的权利归属问题、软件所使用的技术是否会造成侵权等
20、问题。所使用的技术是否会造成侵权等问题。2.2 可行性研究的步骤可行性研究的步骤 1)复查系统规模和目标;)复查系统规模和目标;2)研究目前正在使用的系统;)研究目前正在使用的系统;3)导出新系统的高层逻辑模型(数)导出新系统的高层逻辑模型(数据流图、数据字典);据流图、数据字典);4)重新定义问题;)重新定义问题;5)导出和评价供选择的解法(物理解决方案);)导出和评价供选择的解法(物理解决方案);6)推荐行动方案;)推荐行动方案;7)草拟开发计划;)草拟开发计划;8)书写文档提交审查。)书写文档提交审查。2.2 可行性研究的步骤可行性研究的步骤 2.3 系统流程图系统流程图(描绘物理系统的
21、工具)(描绘物理系统的工具)2.3.1 符号符号 符号符号名称名称说明说明处理处理如:程序,处理机,人工加工如:程序,处理机,人工加工输入输入/输出输出连接连接换页连接换页连接数据流数据流表示输入或输出表示输入或输出同一页上图的连接同一页上图的连接不同页上图的连接不同页上图的连接指明数据流动方向指明数据流动方向图图2.1 基本符号基本符号符号符号名称名称说明说明穿孔卡片穿孔卡片文档文档磁带磁带联机存储联机存储磁盘磁盘磁鼓磁鼓显示显示人工输入人工输入人工操作人工操作辅助操作辅助操作通信链路通信链路穿孔卡片输入穿孔卡片输入/输出,或穿孔卡片文件输出,或穿孔卡片文件打印输出,或打印终端输入数据打印输
22、出,或打印终端输入数据磁带输入磁带输入/输出,或表示磁带文件输出,或表示磁带文件任何种类磁盘存储,如磁盘、磁鼓等任何种类磁盘存储,如磁盘、磁鼓等磁盘输入磁盘输入/输出,或磁盘上文件、数据库输出,或磁盘上文件、数据库磁鼓输入磁鼓输入/输出,或磁鼓上文件、数据库输出,或磁鼓上文件、数据库显示器部件显示器部件人工输入数据,如填写表格人工输入数据,如填写表格人工完成的处理人工完成的处理使用辅助设备进行的脱机操作使用辅助设备进行的脱机操作通过远程通信线路传送数据通过远程通信线路传送数据图图2.2 系统符号系统符号 2.3.2 例子例子 事务事务库存清单程序库存清单程序报告生成程序报告生成程序定货定货信息
23、信息定货报告定货报告库存清单库存清单主文件主文件图图2.3 库存清单系统的系统流程图库存清单系统的系统流程图2.4 数据流图(描绘数据在系统中流动的逻辑过程)数据流图(描绘数据在系统中流动的逻辑过程)2.4.1 符号符号 或或或或或或数据源点或终点数据源点或终点变换数据的处理变换数据的处理数据存储数据存储数据流数据流图图2.4 基本符号的含义基本符号的含义TABC*TABC*附加符号附加符号TABC+TABC+注意:注意:“处理处理”可表示:单个程序、一系列程序、程可表示:单个程序、一系列程序、程序的一个模块、人工处理过程等等;序的一个模块、人工处理过程等等;“数据存储数据存储”可表示:一个文
24、件、文件的一部可表示:一个文件、文件的一部分、数据库记录等等;分、数据库记录等等;数据流图忽略出错处理、打开文件、关闭文件。数据流图忽略出错处理、打开文件、关闭文件。2.4.2 绘制数据流图的绘制数据流图的例子例子 事务事务库存清单程序库存清单程序报告生成程序报告生成程序定货定货信息信息定货报告定货报告库存清单库存清单主文件主文件图图2.3 库存清单系统的系统流程图库存清单系统的系统流程图 2.4.2 绘制数据流图的绘制数据流图的例子例子 仓库仓库管理员管理员采购员采购员定货系定货系统统事务事务定货报表定货报表图图2.5 定货系统的基本系统模型定货系统的基本系统模型2.4.2 绘制数据流图的例
25、子绘制数据流图的例子 库存清单库存清单仓库仓库管理员管理员采购员采购员事务事务定货报表定货报表图图2.6 定货系统的功能级数据流图定货系统的功能级数据流图处理处理事务事务1产生产生报表报表2D1 库存清单库存清单D2 定货信息定货信息定货信息定货信息定货信息定货信息 组成该例子的数据流图的元素组成该例子的数据流图的元素源点源点/终点终点处理处理 采购员采购员 仓库管理员仓库管理员 产生报表产生报表 处理事务处理事务数据流数据流数据存储数据存储 订货报表订货报表 零件编号零件编号 零件名称零件名称 订货数量订货数量 目前价格目前价格 主要供应商主要供应商 次要供应商次要供应商 事务事务 零件编号
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