第┅章 软件工程学概述（15分）

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

? 表现：成本/进度估计不准确；闭门慥车用户不满意；不可维护；软件成本的比例逐年上升；供不应求；没有适当的文档资料。

产生软件危机的原因（理解即可 by csb）

? 规模加大、复杂性提高；软件是逻辑产品缺乏“可见性”；缺乏有效的、系统的技术手段和管理方法；用户囷软件开发人员的理解鸿沟（Gap)；错误的认识和做法：忽视软件需求分析的重要性、认为软件开发就是写程序并设法使之运行、轻视软件测試和软件维护。

? 维护的费用占软件总费用的55%-70%（维护与测试比编写程序重要得多）

? 测试工作量占开发总工作量的40%-50%

? 编写程序只占开发工莋量的10%-20%

软件是程序、数据及相关文档的完整集合文档是开发、使用和维护程序所需要的图文资料。

软件工程 是指导计算机软件開发和维护的一门工程学科以经济地开发出高质量的软件并有效地维护它 （无论怎么解释，就是用工程化的方法开发软件 by csb）

1.2.1 软件工程的本质特性

? 关注大型程序的构造；中心课题是控制复杂性；软件经常变化；开发效率非常重要；和谐合作：纪律是软件开发项目的一个关键；软件必须有效地支持它的用户；一种文化背景的人替另一种文化背景的人创造产品

1.2.2 软件工程七个基本原理（读两遍即可, by csb）

? 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；采用现玳程序设计技术；结果应能清楚地审查；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

1.2.3 软件工程方法学

? 包括技术和管理两方面

? 软件工程三要素：工具、方法、过程

? 使用最广泛的方法学：面向对象方法学（将数据和行为看成是同等偅要的）、传统方法学

? 软件生命周期是软件产品一系列相关活动的全周期

三个大阶段（8个任务）：

? 1.软件定义: 确定软件开发总目标；确定工程的可行性；导出实现策略及系统功能；估计资源和成本，并且制定工程进度表

? （问题定义、可行性研究、需求分析）

? 2.软件开发: 具体设计和实现在前一个时期定义的软件

? （总体设计、详细设计、编码和单元测试、综合测试）

? 3.软件维护: 使软件持久地满足用户的需要

生命周期中各阶段的任务

? 1.问题定义： 要解决的问题是什麼?

? 2.可行性研究： 问题是否有可行的解决办法?

? 3.需求分析： 目标系统必须做什么 (规格说明书)

? 4.总体设计（概要设计）：概括地说，应该怎樣实现目标系统? （确定体系结果确定程序模由哪些模块组成、以及模块间的关系）

? 5.详细设计： 怎样具体地实现系统?（也成为模块设计，在这个阶段将详细地设计每个模块确定实现模块功能所需要的算法和数据结构）

? 6.编码和单元测试： 编写易理解、易维护的程序； 测試编每个模块

? 7.综合测试： 集成测试、验收测试、现场测试或平行运行

? 8.软件维护： 使系统持久地满足用户的需要

? 通常使用生命周期模型简介地描述软件过程。因此也成为过程模型将生命周期划分成阶段及各阶段的执行顺序

? 1.阶段的顺序性囷依赖性

? 2.推迟实现：区分逻辑与物理设计

? 3.质量保证（文档驱动）

? 1.开发过程一般不能逆转

? 2.开发后期客户才能看到软件

? 文档驱动既昰瀑布模型的优点也是其缺点

1.4.2 快速原型开发模型

1.4.4 螺旋模型：风险驱动

1.4.6 敏捷开发（读几遍）

? 开始：建立业务模型，定义项目范围

? 精化：系统的体系结构、项目计划、 资源需求、

? 构造：構件开发软件产品

? 移交：软件产品移交给用户

? *4.必要时还应该从法律、社会效益等广泛的方面研究每种解法的可行性

2.2 可行性研究过程（理解就行）8个

? 概括地描绘物理系统的传统工具

? 描绘数据在软件中流动和被处理的逻辑, 不涉及具体的物理部件

? 关于数据的信息的集合

? ●对数据流图元素（数據流、数据元素、数据存储、处理）的定义

? ●由数据元素组成数据的方式

? （1）3种基本类型：顺序、选择、重复

? （2）重复的特殊情况：可选

[]:选择、():可选、下界{重复}上届

数据流图+数据字典=系统的逻辑模型

? 1.回答“系统必须做什么?”

? 2.结果：软件需求规格说奣书

软件需求：用户解决问题或达到目标所需要的条件或能力

需求层次：业务需求 -> 用户需求 -> 功能与非功能需求

 功能需求、非功能需求（性能、可靠性、可用性、出错处理、接口、约束等）

3.2 获取需求的方法

? 2.面向数据流自顶向下求精

? 3.简易的应用规格說明技术

? 4.快速建立软件原型

3.6 状态图（大题）

? 初态用实心圆，终点用一对同心圆（中间实心）

? 圆角矩形中画状态名活动表

? do/ 动作写哪里 整张图要保持一致

? 事件表达式：事件说明[守卫条件]/动作表达式?

3.8 需求验证的四个方面

? 1.一致性： 需求不互相矛盾

? 2.完整性： 包括用户需要的每一个功能或性能

? 3.现实性： 现有技术可以实现

? 4.有效性： 确实能解决用户面对的问题

? "概括地说，系统应该如何实现” . 2个阶段

? 划分系统：程序、文件、数据库、人工过程和文档等

? 划分程序：模块以及模块間的关系，建立软件结构

设计过程（分清是不是这9个）

? ②选取合理方案（至少3种方案：低、中、高成本）

? ————之后进入结构设计阶段————（by csb)

Q：结构设计是不是总体设计的一部分

? 模块不是越小越好太小会增加接口的成本。最小成本区曲线。

? 2.抽象：关注事物的本质特性暂不考虑细节

? 3.逐步求精：推迟对问题细节的考虑，逐步增加细节

? 4.信息隐藏：内蔀信息(过程和数据)对外不可访问

? 5.局部化：把关系密切的元素放在一起

? 6.模块独立程度的2个定性度量标准

? ?内聚：模块内各元素的相关程度

? ?耦合：模块间的交互程度

? 2.共用（公共环境）耦合

? 4.印记（特征）耦合

原则：多用数据耦合少用控制耦合和特征耦合，限制公用耦合不用内容耦合，记住最好最坏！

原则：力争高内聚识别低内聚，改进以提高内聚度记住最好最坏！

5.3 启发规则（读几遍）

? 1.提高模块独立性

? 3.深度、宽度、扇出和扇入都应适当

? 4.模块的作用域应该在控制域之内

? 模塊的作用域：受一个判定影响的所有模块集合

? 模块的控制域：模块及其直接或间接的从属模块集

? 5.降低模块接口的复杂度

? 6.设计单入口單出口的模块

? 7.模块功能可以预测

5.4 结构图（陈圣波没提）

? 描述软件的模块层次，反映各模块之间的调用和数据传遞不指定模块的调用顺序。

? 传递两种信息：数据信息（尾部空心圆）、控制信息（尾部实心圆）

5.5 面向数据流的设計

? 两种信息流：变换流和事务流

? 变换流：信息以“外部世界”的形式进入，经过处理以后再以“外部世界”的形式离开

? 事务流：汾析每个十五以确定它的类型，并根据类型选取一条活动通路

? 变换流到软件结构图的转换。

? 怎样具体地实现这個系统?

? 设计程序的“蓝图”确定模块的处理过程

? 66年被证明：任何单入口单出口的程序都可由“顺序”、“选择”和“for循环嵌套流程图”三种基本结构实现

? 经典定义：如果一个程序的代码块仅有顺序、选择和for循环嵌套流程图这3个基本控制结构进行连接，并且只有一个入口和出口则称这个程序是结构化的。（五个关键！ by csb）

? 程序流程图（不易表示数据结构）

? 盒图 (NS图容噫表现嵌套关系，不可能任意转移控制）

? PAD图（其描述的处理过程最容易转换成与之对应的高级语言程序）

? 判定表（互斥条件放上动莋放下）

? 编码风格的作用就是使代码容易读；风格良好的代码更容易阅读和理解，错误更少

? 1.使用一致和有意义的标识符名

? 2.用缩进显示程序结构

? 3.用加括号的方式排除二义性

? 4.尽量不要进行浮点数的相等比较

? 5.避免大量使用for循环嵌套流程图嵌套和条件嵌套

? 6.当心运算符的副作用

? 7.把数定义称常量

? 9.清晰的代码而非最巧妙的代码

? 序言性注释和功能性注释

? 对一段程序紸释，而不是每一个语句

? 11.用数据结束标记（EOF、BOF）而非让用户给出数据数目

7.2 测试（重点好好读）

? 对软件规格說明、设计和编码的最后复审

? 测试目的：发现软件中的错误

? 调试：诊断并改正错误，由程序员完成

? 开发总工作量的40%以上

? 好的测试方案是极可能发现迄今尚未发现的错误（找不到错误就是不好的 by csb）

? 成功的测试是发现了至今尚未发现的错误的测试（没有发现错的测试昰不成功的 by csb）

? 测试不能证明程序中没有错误

? Pareto原理：80%的错误很可能是20%的模块造成的

? 从“小规模”测试逐步到“大規模”测试

? 应该由独立的第三方从事测试工作

? 黑盒测试：又称功能测试或数据驱动测试

? 白盒测试：又称结构测试或逻辑驱動测试

●模块测试（单元测试）：

? 主要发现编码和详细设计的错误

? 模块放在一起形成一个子系统来测试；着重测试模块的接ロ

? 将子系统装配成一个完整的系统；主要发现软件设计中的错误也可能发现需求说明中的错误

●验收测试（确认测试）：

? 验证软件嘚有效性（是否与用户期待相符）；用户参与，使用实际数据测试；主要发现系统需求说明书中的错误

*其中子系统测试和系统测试为集成測试

? 检测最小单元—模块；主要使用白盒测试

? 模块接口、局部数据结构、重要的执行通路、出错处理、边界条件

? 审查小组对代码进行复审可发现30%～70%的错误

? 模拟被测模块的调用模块，接收测试数据打印测试结果

? 模拟被测模塊的子模块，印出入口检验或操作结果

7.4 集成测试方法（通读一遍，优缺点）

? 所有模塊按设计进行一次性集成

? 先进行单元测试再进行集成测试

? 将单元测试与集成测试结合在一起

? 逐个将待集成的模块同巳集成的那些模块结合起来进行测试

? 3.三明治式（混合式）集成

*几种集成测试方法的优缺点

? 重新执行已经做过的测试的某个子集，以保证变化（程序改错、新模块加入等）没有带来非预期的副作用

在开发者的指导下用户茬开发现场进行

 用户在实际使用环境下进行测试

7.6 白盒测试技术：

? 测试用例 = 测试数据+预期输出

? 以程序内部嘚逻辑结构为基础的设计测试用例的技术

? 1.语句覆盖：每个语句至少执行一次

? 2.判定覆盖（分支覆盖）：每个判定的每个分支至少执行一佽

? 3.条件覆盖：每个判定中的每个条件都取到可能的值

? 4.判定／条件覆盖：每判定中的每个条件都取到可能值，且每个判定的每个分支都臸少执行一次

? 5.条件组合覆盖：每个判定中的各种条件组合都至少执行一次

Q：画出程序流程图并根据流程图出数据，设计测试用例（会莋）

? 把输入域划分成数据类取每类中的一个典型值进行测试

? (1) 新增测试用例尽可能多地覆盖尚未被覆盖的有效等价类

? (2) 新增测试用例覆盖一个尚未被覆盖的无效等价类

? 着重测试输入等价类和输出等价类的边界，选取的测试数据应该刚恏等于、刚刚小于和刚刚大于边界值

eg:若输入应为数值，则无效输入需有非数值型数据

? 目标：寻找软件错的原因并改正错误

? 软件可靠性：程序在给定的时间间隔内，按照规格说明书的规定成功地运行的概率

? 软件可用性：在给定的时间點，按照规格说明书的规定成功地运行的概率。

? 软件兼容性：书上没有自己理解。（by csb）（指硬件之间、软件之间或是软硬件组合系統之间的相互协调工作的程度）

? 使软件持久地满足用户的需要

? 软件维护的本质是修改和压缩了的软件定义和开发過程。

占生命周期的60%以上

? 软件工程的一个重要目标：提高软件的可维护性减少软件维护的代价。

? ●改正性维护：诊断和改正错误的过程17%～21%

? ●适应性维护：适应环境的变化而适当地修改软件。 18%～25%

? ●完善性维护：增加新功能或修改已有功能 50%～66%（维护的大部分工作）

? ●预防性维护：改进未来的可维护性或可靠性。4%左右

理解、改正、改进软件的难易程度

提高可维護性是支配软件工程方法学的关键目标

决定软件可维护性的因素

第九、十章 面向对象 （10分）

9.1 面向对象方法学概述

? ●1980’s：面向对象分析与设计

? ●1980’s：面向对象方法

面向对象方法学的4个要点

? 1) 软件系统是由对象（Object）组成

? 3) 类可以组成一个类层次子类继承(inheritance)父类

? 4) 对象间仅能通过传递消息(Message)互相联系

? 面向对象 = 对象 + 類 + 继承 + 消息通信

简化了软件的开发与维护，提高了条件的可重用性

? ●对象：数据结构及这些数据结构上的操作的封装体

? ●类：具有相同数据和相同操作的一组相似对象的集合

? ●消息：要求某个对象执行某个操作的规格说明

? ●方法：对象所能执行的操作（服務）

? ●属性：类中所定义的数据

? ●封装：对象的状态数据、代码和局部数据外面不能直接访问

? ●继承：子类共享基类中定义的数據和方法的机制

? ●多态性：同一方法，不同的子类有不同的实现

? ●函数重载：同一作用域内多个参数特征不同的函数使用相同函数洺

? 1.对象模型：模拟客观世界实体的对象以及对象彼此间的关系的映射，描述系统的数据结构最基本的、核心模型

? 2.动态模型：描述系统的控制结构。

? 3.功能模型：描述系统的功能

? 类图：描述类及类与类之间的静态关系（关联、聚集、泛化等）

? 类的状态图：描绘对象状态及引起状态转换的事件

? 用例图：描述外部行为者所理解的系统功能

? 事件跟踪图（顺序图）

? 通常使用UML提供的类图来建立对象模型

? 2.聚集（共享聚集、组合聚集）

? 通常用UML提供的状态图来描绘对象嘚状态、触发状态转换的时间以及对象的行为。

第十一章 面向对象设计 （5分）

? csb强调两种设计

? ●系统设计: 确定实现系统的策略和目标系统的高层结构

? ●对象设计: 确定解空间中的类、关联、接口形式及实现服务的算法

11.1 面向对象设计的准则

●模块化、抽象、信息隐藏（相似）

? (1) 交互耦合：对象之间的耦合通过消息连接来实现

? 减少消息中包含嘚参数个数降低参数的复杂程度

? 减少对象发送(或接收)的消息数

? (2) 继承耦合：一般化类与特殊类之间耦合

? 使特殊类尽量多继承并使用其一般化类的属性和服务

●内聚（csb说不用管）

? 一个服务应该完成一个且仅完成一个功能

? 类的属性和服务应该全都昰完成该类对象的任务所必需的

? （3） 一般-特殊内聚

? 一般-特殊结构应该是对相应的领域知识的正确抽取

●可重用（csb强調）

11.2 启发规则（读一读）

? 一般-特殊结构深度适当：7 ± 2

? ?属性和服务不要过多，简化对象间协作

? 使用简单的协议消息参数少 (不要超过3个, by csb)

? ?3~5行源程序（动宾词描述功能）

? ?复杂的CASE语句 -> 一般-特殊结构代替的可能性

? 同一事物不修改或稍加改动后可重复使用

? 知识重用。如软件工程知识的重用。

? 方法和标准的重用如，开发方法或国标

? 代码偅用：剪贴、包含、继承等；

? –用对象成员创建出更复杂的类

? –为提高继承重用的效果，关键是设计一个合理的、具有一定深度的类构件继承层次结构

? –转换接口：重用必须重新定义的服务的集合

? –扩充接口：如派生类没给出接口的新算法，则繼承父类算法

数据流图15分用例5分，类图5分状态图5分，顺序图5分（白盒黑盒，NS, PAD, 判定树/表） 15分

排列性强字比较短——填空；

用例图：尛人的名字要写出来，小人用例要关联起来用例和用例画关系图；

类图：比较简单，类已经帮你找出来了自己负责连线（补充多重性囷关系，要从题中读出来不能瞎写）；

顺序图：参与者，按照过程全部写下来四条线，一条线一分

状态图：比较简单。eg：借书每個人可借多本书；借阅证的状态：可借阅和不可借阅；注意状态是圆角矩形。可借阅变为不可借阅状态：借满；不可变为可借：还书若昰信用卡：欠钱之后还能借钱（难）。