軟件工程課件1概述

1、軟件工程導(dǎo)論軟件工程導(dǎo)論武漢科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院2010年3月4-13周周三，5-6節(jié)，13105周五，5-6節(jié)，13407第一章第一章 軟件工程學(xué)概述軟件工程學(xué)概述(1) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)=計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)+計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng) 經(jīng)歷了4個(gè)發(fā)展階段,現(xiàn)在處于第五個(gè)發(fā)展階段: 1.第一代計(jì)算機(jī)(1946年1957年) 主要元器件是電子管。 2.第二代計(jì)算機(jī)(1958年1964年) 晶體管時(shí)代。 3.第三代計(jì)算機(jī)(1965年1970年) 以中、小規(guī)模集成電路取代了晶體管. 4.第四代計(jì)算機(jī)(1971年至今) 采用大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路。 現(xiàn)在,又進(jìn)入了智能計(jì)算機(jī)階段. 大、小、集中、分

2、布、 全球互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 第一章第一章 軟件工程學(xué)概述軟件工程學(xué)概述(2)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng) 第一階段：個(gè)體化生產(chǎn)，過程隱含，隨意性大； 面向批處理； 有限的分布； 自定義軟件；第二階段：軟件作坊 面向批處理+多用戶+實(shí)時(shí)； 數(shù)據(jù)庫； 軟件產(chǎn)品；第三階段：分布式系統(tǒng)； 嵌入“智能”； 低成本硬件； 消費(fèi)者的影響；第四階段：強(qiáng)大的桌面系統(tǒng)； 面向?qū)ο蠹夹g(shù)； 智能信息處理系統(tǒng)； 網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)格計(jì)算系統(tǒng)；1946-19591)馮.諾依曼程序存儲(chǔ);2) fortran高級(jí)語言-56 可執(zhí)行+速度快+結(jié)果好1)1960-19692)非數(shù)值計(jì)算-范圍擴(kuò)大;3)高級(jí)語言程序設(shè)計(jì),注重邏輯性;4)軟件獨(dú)立于硬件;1

3、)1970-19792)數(shù)據(jù)與程序分離,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法=程序設(shè)計(jì);3)系統(tǒng)軟件+應(yīng)用軟件;4)軟件工程方法;1)1980-現(xiàn)在:2)?軟件的定義（boehm)：軟件是程序以及開發(fā)、使用和維護(hù)程序需要的所有文檔。軟件是程序以及開發(fā)、使用和維護(hù)程序需要的所有文檔。軟件危機(jī)的表現(xiàn) 開發(fā)成本難以控制，進(jìn)度不可預(yù)計(jì)； 軟件系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性很差，難以滿意； 軟件文檔相當(dāng)缺乏，軟件系統(tǒng)不可維護(hù)； 軟件開發(fā)生產(chǎn)率很低，軟件產(chǎn)品供不應(yīng)求。 軟件產(chǎn)品成本十分昂貴。軟件危機(jī)產(chǎn)生的原因軟件本身的特點(diǎn): - 軟件是一種邏輯實(shí)體，而不是具體的物理實(shí)體，具有高度的抽象性； - 軟件是一個(gè)邏輯上復(fù)雜而規(guī)模上龐大的系統(tǒng)，涉及

4、技術(shù)、管理等多方面的問題； - 軟件的生產(chǎn)方式與硬件明顯不同：產(chǎn)品的質(zhì)量控制在設(shè)計(jì)和制造階段的不同；產(chǎn) 品的生產(chǎn)方式不同；設(shè)計(jì)和制造階段的資金和人力投入、 技術(shù)復(fù)雜度不同； - 軟件的運(yùn)行和維護(hù)階段，沒有傳統(tǒng)意義上的機(jī)械磨損、老化問題。 - 軟件與硬件有關(guān)，對(duì)軟件有可移植性的要求。 - 軟件工作涉及許多社會(huì)因素。對(duì)軟件開發(fā)與維護(hù)存在許多錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)和做法：忽視軟件需求分析的重要性；對(duì)軟件與程序的概念不清；輕視軟件維護(hù)。 軟件開發(fā)與維護(hù)的方法不正確：對(duì)系統(tǒng)需求沒有清楚和準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)就進(jìn)入開發(fā)階段，忽視對(duì)軟件開發(fā)過程的管理；1.1 軟件危機(jī)磨合調(diào)整磨損用壞t失效率硬、軟件產(chǎn)品失效率曲線硬件軟件計(jì)算機(jī)軟件

5、開發(fā)和維護(hù)過程計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)過程中所遇到的一系列嚴(yán)重問題中所遇到的一系列嚴(yán)重問題軟件改進(jìn) 軟件產(chǎn)品需要分階段的定義、軟件產(chǎn)品需要分階段的定義、設(shè)計(jì)和開發(fā)，嚴(yán)格的產(chǎn)品質(zhì)量控制，設(shè)計(jì)和開發(fā)，嚴(yán)格的產(chǎn)品質(zhì)量控制，完整的文檔記錄。完整的文檔記錄。早期中期晚期引入同一變動(dòng)付出的代價(jià)隨時(shí)間變化的趨勢(shì)$改正一個(gè)問題的估計(jì)費(fèi)用（美元）改正一個(gè)問題的估計(jì)工作量（人天）20200100020000.0rasdddcditstrtbell 實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)計(jì)結(jié)果(us）$5060708090硬件軟件$年代1.1 軟件危機(jī)解決軟件危機(jī)的途徑 將軟件開發(fā)看成是一種組織嚴(yán)密、管理嚴(yán)格、各類人員協(xié)同配合共

6、同完成的工程項(xiàng)目。 研究和推廣成功的軟件開發(fā)技術(shù)和方法。 開發(fā)和使用好的軟件工具。 1.2 軟件工程1 基本概念： 軟件生命周期：軟件所經(jīng)歷的定義、開發(fā)、使用和維護(hù)直到廢棄所經(jīng)歷的時(shí)期。程序設(shè)計(jì)環(huán)境：源程序編輯，編譯或解釋，鏈接，調(diào)試和運(yùn)行工具的集合。軟件工程環(huán)境：軟件定義，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，測(cè)試和維護(hù)等各個(gè)階段所使用的 軟件工具的集合。概念 可行性 需求設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)測(cè)試 安裝交付維護(hù)報(bào)廢軟件生命周期t軟件工程：是指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)的工程學(xué)科； 1）采用工程的概念、原理、技術(shù)和方法來開發(fā)與維護(hù)軟件； 2）把經(jīng)過時(shí)間考驗(yàn)而證明正確的管理技術(shù)和當(dāng)前能夠得到的最好的技術(shù) 方法結(jié)合起來，以經(jīng)濟(jì)地開發(fā)出高質(zhì)

7、量地軟件并有效地維護(hù)它?？茖W(xué)規(guī)律、態(tài)度、方法和知識(shí)；技術(shù)運(yùn)用科學(xué)、專門經(jīng)驗(yàn)（設(shè)計(jì)和生產(chǎn)）；工程多快好省地運(yùn)用技術(shù)；技術(shù)技術(shù)+管理管理1.2 軟件工程采用現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)技術(shù) 提高開發(fā)和維護(hù)的效率，如結(jié)構(gòu)化分析sa和結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)sd技術(shù)。結(jié)果應(yīng)能清楚地審查 開發(fā)小組的人員應(yīng)少而精 1）軟件開發(fā)的進(jìn)度并非與參與開發(fā)人員的數(shù)量成正比，有時(shí)恰恰相反。 2）軟件產(chǎn)品的質(zhì)量絕對(duì)與開發(fā)人員的素質(zhì)相關(guān)。承認(rèn)不斷改進(jìn)軟件工程實(shí)踐的必要性 用分階段的生命周期計(jì)劃嚴(yán)格管理用分階段的生命周期計(jì)劃嚴(yán)格管理 6類計(jì)劃 項(xiàng)目概要計(jì)劃，里程碑計(jì)劃，項(xiàng)目控制計(jì)劃，產(chǎn)品控制計(jì)劃， 驗(yàn)證計(jì)劃，運(yùn)行維護(hù)計(jì)劃。2、軟件工程的基本原理 堅(jiān)持進(jìn)

8、行階段評(píng)審堅(jiān)持進(jìn)行階段評(píng)審 1）經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明，大部分錯(cuò)誤是在編碼之前造成的，在整個(gè)軟件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤中， 設(shè)計(jì)錯(cuò)誤占63%，而編碼錯(cuò)誤占37%。 2）錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)和改正得越晚，所需付出的代價(jià)就越高。 實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制 主要實(shí)行基準(zhǔn)配置管理。 軟件配置成分： 軟件開發(fā)各個(gè)階段產(chǎn)生的文檔和代碼。 基準(zhǔn)配置： 經(jīng)過評(píng)審后的軟件配置成分。1.2 軟件工程（續(xù)1）生命周期各階段的基本任務(wù) 問題定義可行性研究 需求分析 總體設(shè)計(jì)（概要設(shè)計(jì)） 詳細(xì)設(shè)計(jì) 編碼和單元測(cè)試 綜合測(cè)試 軟件維護(hù)。 3. 軟件工程方法學(xué)生命周期方法學(xué)的基本內(nèi)容 從時(shí)間角度對(duì)軟件開發(fā)和維護(hù)的復(fù)雜問題進(jìn)行分解，把軟件生命的漫長(zhǎng)

9、周 期依次劃分為若干個(gè)階段，每個(gè)階段有相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)，然后逐步完成每個(gè)階 段的任務(wù)。生命周期方法學(xué)的應(yīng)用方法 從對(duì)任務(wù)的抽象邏輯分析開始，一個(gè)階段一個(gè)階段地進(jìn)行開發(fā)；前一個(gè)階段任 務(wù)的完成是后一個(gè)階段工作的前提和基礎(chǔ)，而后一個(gè)階段任務(wù)通常是使前一階 段提出的解法更進(jìn)一步的具體化，加進(jìn)了更多的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。階段過渡方法 每一個(gè)階段的開始和結(jié)束都有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，前一階段結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)是后一階段工作 開始的標(biāo)準(zhǔn)。 技術(shù)審查和管理復(fù)審?；靖拍?文檔：是軟件開發(fā)人員包括用戶之間地通信工具，反映和定義了關(guān)于軟件的知識(shí)和進(jìn)一步工作的基礎(chǔ)。也起軟件開發(fā)備忘錄的作用，提供對(duì)開發(fā)結(jié)果的檢查和督察1）傳統(tǒng)方法學(xué)：生命周期方法

10、學(xué)/結(jié)構(gòu)化范型3. 軟件工程方法學(xué)2）面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)：軟件系統(tǒng)本質(zhì)上是信息處理系統(tǒng)：數(shù)據(jù)及其行為是高度統(tǒng)一的。傳統(tǒng)的軟件工程技術(shù)將兩者分離，給軟件開發(fā)帶來很大的局限性；功能子程序數(shù)據(jù)子集合傳統(tǒng)方法 程序?qū)ο蠓椒?程序操作1操作2操作3狀態(tài)1、客觀世界是由各種對(duì)象所組成的，任何事物都是對(duì)象，每一個(gè)對(duì)象都有自已的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和內(nèi)部狀態(tài)，每一個(gè)對(duì)象都屬于某個(gè)對(duì)象類，都是該對(duì)象類的一個(gè)元素。復(fù)雜的對(duì)象可以是由相對(duì)比較簡(jiǎn)單的各種對(duì)象以某種方式而構(gòu)成的。 2、消息：軟件對(duì)象之間進(jìn)行交互作用和通訊是利用消息的。 3、封裝、繼承和多態(tài)性1.3 軟件生命周期4. 瀑布模型 問題定義特點(diǎn)：1） 階段間具有順序性和依賴

11、性 2） 推遲實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn) 3） 質(zhì)量保證的觀點(diǎn)?？尚行匝芯啃枨蠓治隹傮w設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)編碼與單元測(cè)試綜合測(cè)試軟件維護(hù)軟件定義時(shí)期軟件開發(fā)時(shí)期軟件運(yùn)行維護(hù)時(shí)期1.4 軟件過程 1、瀑布模型問題定義可行性研究需求分析總體設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)編碼與單元測(cè)試綜合測(cè)試軟件維護(hù)要解決的問題是什么？問題性質(zhì)、工程目標(biāo)和規(guī)模的報(bào)告分析員：實(shí)際用戶+負(fù)責(zé)人是否有解決辦法？分析員 高層邏輯模型，準(zhǔn)確和具體的工程規(guī)模和目標(biāo)，成本/效益分析等可行性報(bào)告為了解決的問題，目標(biāo)系統(tǒng)必須做什么？準(zhǔn)確確定系統(tǒng)的功能系統(tǒng)的邏輯模型（數(shù)據(jù)流圖+數(shù)據(jù)字典+簡(jiǎn)要算法）如何解決這些問題模塊劃分軟件結(jié)構(gòu)如何具體地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)：每個(gè)模塊的流程圖（程序的詳細(xì)

12、規(guī)格說明）通過各種類型的測(cè)試，使軟件達(dá)到預(yù)定的要求寫出正確的容易理解和容易維護(hù)的程序模塊 通過各種必要的維護(hù)活動(dòng)使系統(tǒng)持久地滿足用戶的需要 四種不同類型的維護(hù)改正性維護(hù)、適應(yīng)性維護(hù)、完善性維護(hù)、預(yù)防性維護(hù)2、快速原型模型快速原型：就是快速建立起在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序，它所完成的功能往往是 最終產(chǎn)品能完成的功能的子集?？焖僭?驗(yàn)證規(guī)格說明 驗(yàn)證 設(shè)計(jì) 驗(yàn)證 編碼 測(cè)試綜合測(cè)試 維護(hù)變化的需求 驗(yàn)證3、增量模型：分批、逐步提供軟件功能規(guī)格說明設(shè)計(jì)編碼和集成交付客戶規(guī)格說明設(shè)計(jì)編碼和集成交付客戶規(guī)格說明設(shè)計(jì)編碼和集成交付客戶構(gòu)件1:構(gòu)件2:構(gòu)件n:需求分析 驗(yàn)證規(guī)格說明 驗(yàn)證概要設(shè)計(jì) 驗(yàn)證 維護(hù) 針

13、對(duì)每個(gè)構(gòu)件，完成詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼和集成，經(jīng)測(cè)試后交付給用戶增量模型風(fēng)險(xiǎn)很大的增量模型4、螺旋模型快速原型 驗(yàn)證規(guī)格說明 驗(yàn)證 設(shè)計(jì) 驗(yàn)證 編碼 測(cè)試綜合測(cè)試 維護(hù)變化的需求 驗(yàn)證風(fēng)險(xiǎn)分析風(fēng)險(xiǎn)分析風(fēng)險(xiǎn)分析風(fēng)險(xiǎn)分析風(fēng)險(xiǎn)分析風(fēng)險(xiǎn)分析 在快速模型的基礎(chǔ)上每一個(gè)環(huán)節(jié)引進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)分析4螺旋模型1.5 技術(shù)審查和管理復(fù)審1.必要性管理復(fù)審和技術(shù)復(fù)審錯(cuò)誤傳播模型原始要求正確的規(guī)格說明 錯(cuò)誤的規(guī)格說明正確的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤的設(shè)計(jì) 對(duì)錯(cuò)誤說明的設(shè)計(jì)正確編碼 錯(cuò)誤編碼 對(duì)錯(cuò)誤設(shè)計(jì)的編碼 對(duì)錯(cuò)誤說明的編碼正確功能 可改正的錯(cuò)誤 不可改正的錯(cuò)誤 潛伏的錯(cuò)誤需求分析設(shè)計(jì)編碼測(cè)試錯(cuò)誤的扇形傳播模型習(xí)題和閱讀文獻(xiàn)習(xí)題: p22-第1,3,4,6,7題深度閱讀文獻(xiàn): 1 http