软件工程与学习.pptx

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1、1.1 软件1.1.1软件的概念什么是软件？什么是软件？软件是计算机程序、各种相关的文档和数据的集合软件是计算机程序、各种相关的文档和数据的集合 。具体地。具体地说说,它包括以下几部分它包括以下几部分:1.1.程序程序:能以预期的性能执行预期功能的一段指令能以预期的性能执行预期功能的一段指令;2.2.数据数据:便于程序操纵信息的数据结构便于程序操纵信息的数据结构;3.3.文档文档:记录了程序的操作和使用的文档记录了程序的操作和使用的文档.v许多人常常把某个计算机程序叫做软件，也常常把软件开发简单地说成是编写一段程序。这些说法不正确。第1页/共38页软件分类软件一般分为系统软件和应用软件两大软件

2、一般分为系统软件和应用软件两大类。类。系统软件指系统软件指管理、监控和维护计算机资管理、监控和维护计算机资源（包括硬件和软件）的软件。包括操源（包括硬件和软件）的软件。包括操作系统、各种程序设计语言、作系统、各种程序设计语言、编译软件编译软件和数据库管理系统等。和数据库管理系统等。应用软件指应用软件指用户利用计算机及其提供的用户利用计算机及其提供的系统软件为解决各种实际问题而编制的系统软件为解决各种实际问题而编制的计算机程序。计算机程序。包括办公软件、电子商务包括办公软件、电子商务软件、软件、字处理软件和图形处理软件等字处理软件和图形处理软件等。第2页/共38页1.1.2 软件的特征（与硬件比

3、较）1)1)软软件件是是逻逻辑辑产产品品，它它具具有有抽抽象象性性，通通过过计计算算机机的的执行才能体现它的功能和作用。执行才能体现它的功能和作用。2)2)其其成成本本主主要要体体现现在在软软件件的的开开发发和和研研制制上上，可可进进行行大量的复制。大量的复制。3)3)不存在磨损和老化问题。不存在磨损和老化问题。4)4)软软件件对对开开发发、运运行行和和硬硬件件等等环环境境有有着着不不同同程程度度的的依赖性，这导致了软件移植的问题。依赖性，这导致了软件移植的问题。5)5)主要靠脑力劳动生产，主要靠脑力劳动生产，尚未摆脱手工开发方式。6)6)软件是复杂的，而且以后会更复杂。软件是复杂的，而且以后

4、会更复杂。7)7)开发和维护成本高。开发和维护成本高。8)8)软件开发有比较明确的分工。软件开发有比较明确的分工。第3页/共38页软件的发展过程软件伴随计算机技术的发展经历了三个阶段：程序设计阶段软件设计阶段软件工程阶段第4页/共38页程序设计阶段程序设计阶段程序设计阶段（程序设计阶段（19461946年年19551955年）年）特点：特点：尚尚无无软软件件的的概概念念，程程序序设设计计主主要要围围绕绕硬硬件件进进行开发行开发规模很小、工具简单规模很小、工具简单无明确分工（开发者和用户）无明确分工（开发者和用户）程程序序设设计计追追求求节节省省空空间间和和编编程程技技巧巧，无无文文档档资料资料

5、主要是用于科学计算主要是用于科学计算 第5页/共38页软件设计阶段软件设计阶段软件设计阶段（软件设计阶段（19561956年年19701970年）年）特点：特点：硬硬件件环环境境相相对对稳稳定定，出出现现“软软件件作作坊坊”的的开开发发组织形式组织形式开开始始使使用用产产品品软软件件（可可购购买买），从从而而建建立立了了软软件的概念件的概念系系统统规规模模越越来来越越庞庞大大，高高级级编编程程语语言言层层出出不不穷穷，应用领域不断拓宽应用领域不断拓宽开开发发者者和和用用户户有有了了明明确确分分工工，社社会会对对软软件件的的需需求量剧增求量剧增但但是是软软件件开开发发技技术术没没有有重重大大突突

6、破破，生生产产效效率率低低下，从而导致下，从而导致“软件危机软件危机”产生。产生。第6页/共38页软件工程阶段软件工程阶段软件工程阶段（软件工程阶段（19701970年年 至今）至今）由由于于软软件件危危机机的的产产生生，迫迫使使人人们们不不得得不不研研究究、改改变变软软件件开开发发的的技技术术手手段段和和管管理理方方法。从此软件生产进入软件工程时代。法。从此软件生产进入软件工程时代。特点：特点：软 件 工 程 时 代 的 生 产 方 式 是 工 程 化 生 产；使用数据库、开发工具、开发环境、网络、先进的开发技术和方法，使生产率大大提高；但未能完全摆脱软件危机。第7页/共38页1.2 软件危

7、机1.2.1 什么是软件危机？开发软件所需的高成本同产品的低质量之间有着尖锐的矛盾，这种现象就是“软件危机”。“软件危机”是在1968年召开的国际软件工程会议上被人们普遍认识的。软件危机包括两方面的问题：一是如何开发软件，怎样才能满足软件日益增长的需要；二是如何维护数量不断膨胀的软件产品。第8页/共38页软件危机的具体体现（1 1）软件开发成本及进度难以预测（2 2）用户对已完成的软件系统不满足（3 3）软件产品质量无法保证（4 4）软件产品难以维护（5 5）软件通常缺少适当的文档资料（6 6）软件成本逐年提高（7 7）软件开发生产率提高的速度，远远跟不上计算机应用技术的迅速普及。第9页/共3

8、8页典型失败系统的例子典型失败系统的例子IBMIBM公公司司开开发发OS/360OS/360系系统统，共共有有40004000多多个个模模块块，约约100100万万条条指指令令，投投入入50005000人人年年，耗耗资资数数亿亿美美元元，结结果果还还是是延延期期交交付付。在在交交付付使使用用后后的的系系统中仍发现大量（统中仍发现大量（20002000个以上）的错误。个以上）的错误。第10页/共38页1.2.2产生软件危机的原因产生软件危机的原因1.1.在在软软件件开开发发中中缺缺乏乏科科学学管管理理的的方方法法，开开发发进进度度不能保证，软件开发和维护困难。不能保证，软件开发和维护困难。2.2

9、.只只重重视视开开发发而而轻轻视视问问题题的的定定义义，使使软软件件产产品品无无法满足用户的需求。法满足用户的需求。3.3.缺乏软件质量管理规范。缺乏软件质量管理规范。4.4.对对软软件件开开发发成成本本的的估估计计不不准准确确，造造成成开开发发成成本本超出预算。超出预算。5.5.过过分分重重视视程程序序设设计计人人员员的的个个人人技技能能，缺缺少少有有效效方方法法与与软软件件工工具具的的支支持持，软软件件产产品品个个性性化化，可可维护性差。维护性差。第11页/共38页1.2.2 产生软件危机的原因硬件生产率大幅提高软件生产随规模增大、复杂度软件生产随规模增大、复杂度增大增大软件生产率很低硬、

10、软件供需失衡矛盾引发“软件危机”第12页/共38页1.2.3 1.2.3 解决软件危机的途解决软件危机的途径径为了解决软件危机就要从技术和组织管理两个为了解决软件危机就要从技术和组织管理两个方面去研究，不断总结经验教训，提高软件产方面去研究，不断总结经验教训，提高软件产品的生产效率，降低软件开发和维护的成本。品的生产效率，降低软件开发和维护的成本。开发软件选用最好的开发工具是至关重要的，开发软件选用最好的开发工具是至关重要的，工具选用的好，它可以工具选用的好，它可以“放大放大”人的智力，大人的智力，大大加快软件开发速度，提高软件质量。大加快软件开发速度，提高软件质量。为了解决软件危机，人们开始

11、探索用工程化的为了解决软件危机，人们开始探索用工程化的方法进行软件开发，软件开发工程化的概念和方法进行软件开发，软件开发工程化的概念和方法应运而生，由此诞生了一门新兴学科方法应运而生，由此诞生了一门新兴学科软件工程学。软件工程学。第13页/共38页1.3 1.3 软件工程软件工程1.3.1 1.3.1 软件工程的概念软件工程的概念“软软件件工工程程”一一词词是是19681968年年北北大大西西洋洋公公约约组组织织组组织织的的专专门门讨讨论论解解决决“软软件件危危机机”的国际会议上正式提出并使用的。的国际会议上正式提出并使用的。软软件件工工程程是是指指导导计计算算机机软软件件开开发发和和维维护护

12、的的一一门门工工程程学学科科。它它以以“工工程程化化”的的思思想来开发与维护软件。想来开发与维护软件。IEEEIEEE给给出出软软件件工工程程的的定定义义是是:将将系系统统的的、规规范范的的、可可度度量量的的工工程程化化方方法法应应用用于于软软件件开开发发、运运行行和和维维护护的的全全过过程程及及对对上上述述方法的研究。方法的研究。第14页/共38页1.3.1 1.3.1 软件工程的概念软件工程=质量保证+过程+方法+工具什么是软件过程？一般，开发软件时，需要画出路线图，指导操作者按一定顺序和步骤创建适时的、高质量的软件产品。开发软件产品遵循的路线图就称为软件过程。质量保证是指为使软件产品符合

13、规定需求所进行的一系列有计划的必要工作。质量是推动软件过程不断改进的动力。方法层提供了软件开发的各种方法。工具层为软件工程方法和过程提供了自动和半自动的支撑环境。第15页/共38页软件工程的目标软件工程的目标软件工程追求的目标是可用性、正确性和合理性。也可以说是：“优质高产”，即：以较低的成本研制具有高质量的软件。第16页/共38页1.3.2 1.3.2 软件工程七条基本原软件工程七条基本原则则1)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)2)坚持进行阶段复审坚持进行阶段复审3)3)实行严格的产品控制实行严格的产品控制4)4)采用现代程序设计技术采用现代程序设计技术5

14、)5)结果应能清楚地审查，即每阶段都有相应文档结果应能清楚地审查，即每阶段都有相应文档6)6)开发小组人员少而精开发小组人员少而精7)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第17页/共38页第18页/共38页软件生命周期各个阶段基本任务1 1、软件定义时期1)1)问题定义：确定“要解决的问题是什么”。阶段结果，产生出：问题定义报告。问题定义报告是系统分析员简要地写出关于问题性质、工程目标和工程规模的书面报告。2)2)可行性研究：回答“上一个阶段所确定的问题是否有行得通的解决办法”。阶段结果，产生出：可行性研究报告。3)3)需求分析：任务是确定系统必须具备哪些功能。

15、回答“目标系统必须做什么？阶段结果，产生出：需求规格说明书在需求分析阶段确定的系统逻辑模型是以后设计和实现目标系统的基础。因此，必须准确完整地体现用户的要求。第19页/共38页软件生命周期各个阶段基本任务2 2、软件开发时期1)1)概要设计（也称总体设计）：关键问题是“怎样实现目标系统”。回答“如何解决该问题？”，即系统”怎样做？“任务是确定系统的总体结构、外部接口、模块的划分、模块的功能及数据库设计。阶段结果，产生出：概要设计说明书。2)2)详细设计：把解决方法具体化，关键问题是“怎样具体地实现目标系统”。解决每个模块内部算法和数据结构。阶段结果，产生出：详细设计说明书。第20页/共38页软

16、件生命周期各个阶段基本任务3)3)编码和单元测试：根据设计说明书中每一个模块的流程选取一种适当的高级程序设计语言，写出正确的、容易理解而且容易维护的程序代码，并仔细测试每一个模块。阶段结果，产生出：无语法错误的源程序。第21页/共38页软件生命周期各个阶段基本任务4)4)综合测试：是通过各种类型的测试及相应的调试使软件达到预定的要求。最基本的是集成测试和验收测试。集成测试是把经过单元测试的模块按某种选定的策略装配起来，在装配过程中进行必要的测试。验收测试是按照需求规格说明书的规定，有用户或在用户参与下对目标系统进行验收。阶段结果，产生出：测试报告。第22页/共38页软件生命周期各个阶段基本任务

17、3、运行维护时期、运行维护时期运行维护阶段：运行维护阶段：是软件生存周期最后一个阶是软件生存周期最后一个阶段。段。关键任务是：通过各种必要的维护活动使系统持久地满足用户的需求。关键任务是：通过各种必要的维护活动使系统持久地满足用户的需求。主要是改正软件系统在使用过程中发现的隐含错误，扩充在使用过程中主要是改正软件系统在使用过程中发现的隐含错误，扩充在使用过程中的新的功能要求；的新的功能要求；阶段结果，产生出：软件系统的问题报告和软件修改报告（记录发现软件系统的问题报告和软件修改报告（记录发现软件错误的情况以及修改软件的过程）。软件错误的情况以及修改软件的过程）。第23页/共38页维护的类型维护

18、的类型按工作量从大到小排列，依次为：按工作量从大到小排列，依次为：（1 1）完善性维护完善性维护指指在在使使用用软软件件系系统统的的过过程程中中为为满满足足用用户户提提出出的的新新功功能能和和性性能能要要求求而而进进行行的的维维护护活活动动。它它约约占总维护活动的占总维护活动的50%50%。（2 2）纠错性维护纠错性维护诊诊断断和和改改正正在在使使用用过过程程中中发发现现的的软软件错误。件错误。这部分维护工作约占全部维护活动的这部分维护工作约占全部维护活动的25%25%。（3 3）适应性维护适应性维护由由于于计计算算机机技技术术的的飞飞速速发发展展，外外部部设设备备和和其其他他系系统统元元素素

19、经经常常改改进进和和变变化化，为为适适应应变变化化的的环环境境而而修修改改软软件件的的活活动动称称之之为为适适应应性性维维护护。它它占占总总维维护护活活动的动的18%18%21%21%。（4 4）预防性维护预防性维护为为进进一一步步改改进进软软件件的的可可维维护护性性、可可靠性而进行的维护活动，约占靠性而进行的维护活动，约占4%4%。第24页/共38页1.5 几种典型的软件开发模型瀑布模型瀑布模型快速原型模型快速原型模型增量模型增量模型螺旋模型螺旋模型统一过程模型统一过程模型第25页/共38页第26页/共38页瀑布模型的特点瀑布模型的特点瀑布模型具有瀑布模型具有顺序性顺序性和和依赖性依赖性,即

20、后一阶段即后一阶段的工作必须在前一阶段的工作完成后才能开的工作必须在前一阶段的工作完成后才能开始。始。瀑布模型强调的是优质，即每一步都循序渐瀑布模型强调的是优质，即每一步都循序渐进，及早消除隐患，从而保证软件质量。进，及早消除隐患，从而保证软件质量。强调两点：强调两点：文档、复审文档、复审生命期模型的优点：生命期模型的优点：(见见P11)它的它的致命缺点致命缺点在于在于“单向性单向性”只有做出精只有做出精确的需求分析，才能取得预期的结果。由于确的需求分析，才能取得预期的结果。由于各种客观、主观的原因，需求分析往往不很各种客观、主观的原因，需求分析往往不很精确，常常给日后的开发带来隐患。太理想精

21、确，常常给日后的开发带来隐患。太理想化化,不够灵活不够灵活.第27页/共38页第28页/共38页第29页/共38页1.5.3 增量模型增量模型的优点：分批地逐步向用户提交产品，能在较短的时间内向用户提交可完成部分工作的产品。逐步增加产品功能，可以使用户有较充裕的时间学习和适应新产品。不同的构件将可以并行开发，可能能加快项目的进度。使用增量模型的困难是，在把每个新的增量组件集成到现有软件体系结构中时，必须不破坏原来已经开发出的产品，并且可能冒构件无法集成到一起的风险。第30页/共38页螺旋模型将工程划分为4 4个主要活动：制定计划、风险分析、实施工程和客户评估。4 4个活动螺旋式地重复执行，直到

22、最终得到用户认可的产品。1)1)制定计划：确定软件目标,选定实施方案,弄清项目开发的约束条件。2)2)风险分析:分析选定方案,考虑如何识别和消除风险。3)3)实施工程:实施软件开发。这一步相当于纯粹的瀑布模型。4)4)客户评估:对当前工作结果进行评价，提出改进产品的建议。如图1-41-4。螺旋模型适用于有一定技术风险的大型软件系统的开发。第31页/共38页在需求分析阶段，分析人员用业务用例建立需求模型。在设计阶段，设计人员根据用例进行设计，建立系统的设计模型和实现模型。在开发阶段，开发人员把设计模型和实现模型与用例进行比较、评价和设计。在测试阶段，用例作为测试的依据，测试人员根据用例来设计测试

23、用例，从而验证软件是否正确地实现了用例。统一软件开发过程（RUPRUP）是由RationalRational公司开发的一种软件过程。可以认为它是一种综合了瀑布模型，增量模型，螺旋模型，快速原型模型优点的混合模型。它的开发使用UML。第32页/共38页1.6 软件开发方法简述1）结构化方法自70年代以来，结构化方法得到了广泛的应用和普及。该方法是一种面向数据流的开发方法，其实质就是功能分解和抽象。结构化方法包括结构化分析(SA)、结构化设计(SD)和结构化程序设计(SP)。作为图形表示方法有数据流图、模块层次结构图、程序流程图，PAD图等。第33页/共38页1.6 软件开发方法简述2)面向数据结

24、构的软件开发方法 Jackson方法是一种面向数据结构的设计方法，它从目标系统的输入、输出数据结构图入手，导出程序结构，并在此基础上进行详细设计和编程。3)面向对象软件开发方法面向对象方法学是20世纪90年代发展起来的软件分析设计方法。面向对象技术是软件技术的一次革命，在软件开发史上具有里程碑的意义。随着OOP（面向对象编程）向OOD（面向对象设计）和OOA（面向对象分析）的发展，最终形成面向对象的软件开发方法OMT（ObjectModellingTechnique）。第34页/共38页软件开发方法3)面向对象软件开发方法（续）该方法把客观世界的事物或实体都看成对象，把对象作为分析设计的基本元

25、素，把所有对象都划分成对象类，类可以派生和继承，对每个对象类都定义一组数据(属性)和方法(行为)。OO技术在需求分析、可维护性和可靠性这三个软件开发的关键环节和质量指标上有了实质性的突破，大大缓解了软件危机。第35页/共38页软件质量的评价从以下几方面对软件作评价：1 可维护性2 可靠性3 可理解性4 效率一般，在软件系统整个开发期间，必须成立软件质量保证小组负责质量保证工作。第36页/共38页小结软件包括程序与程序相关的数据和文档软件开发包括编程和相关文档的建立维护要消除软件危机必须清除错误认识，运用软件工程的原理与方法指导和管理软件开发全过程。软件工程研究软件开发的技术，工具，过程、过程管理等方面 软件生存周期可以分成多个阶段，每个阶段完成一些确定的任务，各个阶段互相衔接完成目标系统的开发和维护第37页/共38页感谢您的观看！第38页/共38页