軟件工程導(dǎo)論(第五版) 第四章課件

軟件工程(SoftwareEngineering)計算機學(xué)院軟件工程系

楊易揚第4章：形式化說明技術(shù)1.非形式化方法：自然語言描述2.半形式化方法：數(shù)據(jù)流圖或?qū)嶓w－聯(lián)系圖3.形式化方法：基于數(shù)學(xué)技術(shù)描述4.1概述4.1.1非形式化方法的缺點自然語言書寫的系統(tǒng)規(guī)格說明書可能存在：

1）矛盾；如：兩位不同的系統(tǒng)分析員撰寫的說明書2）二義性；如：“操作員標(biāo)識由操作員姓名和密碼組成，密碼由6位數(shù)字構(gòu)成，當(dāng)操作員登陸系統(tǒng)時它被存儲在注冊文件中?！?）含糊性；如：“系統(tǒng)界面應(yīng)該是對用戶友好的”

4）不完整性；

5）抽象層次混亂。4.1.2形式化方法的優(yōu)點（1）數(shù)學(xué)是理想的建模工具，適合于表示系統(tǒng)狀態(tài)和描述系統(tǒng)需求；（2）用數(shù)學(xué)表達(dá)的需求可在不同開發(fā)階段平滑過渡。4.1.3應(yīng)用形式化方法的準(zhǔn)則（1）選擇合適的形式化方法；（2）需要形式化，但不能過渡形式化，不能放棄傳統(tǒng)的需求表達(dá)方法；（3）應(yīng)該有形式化方法的專家提供指導(dǎo)。一個旋轉(zhuǎn)柵門的例子：

兩種狀態(tài)：鎖定狀態(tài)（Locked）、非鎖定狀態(tài)(Unlocked)動作：投幣(Coin)與推動旋轉(zhuǎn)臂(Push)投幣才能推動旋轉(zhuǎn)臂一次4.2有窮狀態(tài)機法（FSM）4.2.1概念狀態(tài)轉(zhuǎn)換表

當(dāng)前狀態(tài)輸入鎖定解鎖投幣解鎖解鎖推動解鎖鎖定

鎖的三個位置：1、2、3；轉(zhuǎn)盤可向左（L）或右（R）；鎖密碼：1L、3R、2L一個有窮狀態(tài)機包括5部分：

1）狀態(tài)集J：{保險箱鎖定，A，B，保險箱解鎖，報警}2）輸入集K：{1L,1R,2L,2R,3L,3R}3）轉(zhuǎn)換函數(shù)T，如表4.1{J-F}*K4）初始狀態(tài)S：保險箱鎖定5）終態(tài)集F：{保險箱解鎖，報警}更形式化的術(shù)語：一個有窮狀態(tài)機可表示一個為5元組（J,K,T,S,F）狀態(tài)轉(zhuǎn)換形式：當(dāng)前狀態(tài)【菜單】＋事件【所選擇的項】＝>下個狀態(tài){J-F}*K加入謂詞集P，把系統(tǒng)擴展成一個6元組后：當(dāng)前狀態(tài)【菜單】＋事件【所選擇的項】＋謂詞＝>下個狀態(tài){J-F}*K*P計算機系統(tǒng)中每個菜單驅(qū)動的用戶界面都是一個有窮狀態(tài)機的實現(xiàn)。定義狀態(tài)：（1）M(d,e,f)：電梯e正沿d方向移動，即將到達(dá)第f層樓。（2）S(d,e,f)：電梯e停在f層樓，將朝d方向移動（未關(guān)門）。（3）W(e,f)：電梯e在f層等待（已關(guān)門）。（4）DC(e,f)：電梯e在樓層f關(guān)上門。（5）ST(e,f)：電梯e靠近f層時觸發(fā)傳感器，電梯控制器決定在當(dāng)前樓層是否停下。（6）RL：電梯按鈕或樓層按鈕被按下進(jìn)入打開狀態(tài)4.2.2例子:電梯的狀態(tài)轉(zhuǎn)換4.2.3評價有窮狀態(tài)機描述規(guī)格說明：

當(dāng)前狀態(tài)＋事件＋謂詞=>下個狀態(tài)易于書寫、驗證、轉(zhuǎn)變成設(shè)計或程序代碼。有窮狀態(tài)機方法比數(shù)據(jù)流圖技術(shù)更精確，一樣易于理解。但不能處理定時需求。大系統(tǒng)時，數(shù)量迅速增長4.3Petri網(wǎng)4.3.1概念權(quán)標(biāo)向量（1，2，0，1）權(quán)標(biāo)向量（2，1，0，0）權(quán)標(biāo)向量（2，0，2，0）更形式化地：標(biāo)記M：P－>{0,1,2,…}Petri網(wǎng)成為一個5元組（P，T，I，O，M）對Petri網(wǎng)的一個重要擴充是加入禁止線：4.3.2例子1.電梯按鈕EBf

電梯中樓層f的按鈕；