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「笔记」软件工程

Wings  收录于  类别 期末速通
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第一章

软件是程序, 数据及相关文档的完整集合

文档 + 程序

  • ⽂档是软件质的部分
  • 程序是⽂档代码化的表现形式
  1. 运行时提供程序
  2. 程序能够处理数据
  3. 程序能够按照预定的商业逻辑运行
  4. 描述程序功能需求以及程序如何操作的文档

软件开发和维护中遇到的问题

  • 怎样满足对软件日益增长的需求 (如何开发软件)
  • 如何维护数量不断膨胀的已有软件 (如何维护)

说 nm 呢

产生原因:

两个方面, 1) 软件本身的特点 2) 软件开发维护的方法

  • 客观: 软件本身
    • 逻辑部件
    • 规模庞大
  • 主观: 不正确的方法:
    • 忽视需求分析
    • 忽视文档
    • 轻视维护

解决方法:

  1. 组织管理
  2. 工程项目管理方法
  3. 技术措施
  4. 软件开发技术与方法
  5. 软件工具

软件工程是知道计算机软件开发和维护的一门工程学科. 采用工程的概念, 原理, 技术和方法来开发维护软件.

  1. 问题定义: 问题性质报告, 工程目标和规模报告, 对用户访问调查, 得到双方满意的文档
  2. 可行性研究: 导出系统的逻辑模型, 数据流程图, 在此基础上更准确, 更具体确定工程规模和目标, 更准确估计系统成本和效益.
  3. 需求分析: 和用户配合, 交流, 得出经过用户确认的系统逻辑模型, 通常用数据流程图, 数据字典和简要的算法表示
  4. 总体设计: 如何解决问题, 低成本完成最少的工作, 中成本完成一些附加功能, 高成本完成用户还可能希望有的功能
  5. 详细设计: 把任务具体化, 设计出详细的程序说明, 通常是 HIPO 图 或 PDL 语言
  6. 编码和单元测试: 写程序, 并测试每个模块
  7. 综合测试: 通过各种测试使软件达到要求
    1. 集成测试: 更具软件结构, 把模块按策略装配, 测试 (联调的意思)
    2. 验收测试: 按规格说明书的规定, 对目标系统进行验收
  8. 软件维护: 改正性, 适应性, 完善性, 预防性维护

瀑布模型:

瀑布模型
瀑布模型
  • 特征: 输入来自上一个活动的输出, 完成该项活动的内容, 活动的输出传给下一个活动, 对活动的实施工作进行评审.
  • 适合: 需求明确的任务
  • 优点: 使用阶段评审和文档控制, 有效对整个开发过程进行指导, 保证及时交付, 达到预期质量要求
  • 缺点: 成品时间长, 缺乏灵活性

快速原型模型:

快速原型模型
快速原型模型

快速构建一个原型, 供用户使用反馈, 从而修改原型使得用户满意. UI 通常是快速原型的一个关键部分

  • 特点: 允许用户在系统开发过程中完善需求
  • 适合: 需求不那么明确, 需求会更变
  • 优点: 系统开发时间短, 成本低, 用户和开发人员有效配合
  • 缺点: 频繁的需求变化使开发进程难以管理. 技术上要求处理好原型集成的问题, 系统支撑结构和共享数据结构的规范问题

螺旋模型:

螺旋模型
螺旋模型
  • 特点: 使用原型以及其他方法来降低风险. 可以看成是在每个阶段之前都加入了风险分析过程的快速原型模型
  • 适合: 内部开发的大规模软件项目
  • 优点: 对可选方案和约束条件的强调有利于已有软件的重用, 也有利于把软件质量作为一个重要目标. 减少了过多测试或测试不足带来的风险 (说你 🐴 呢)

喷泉模型, 智能模型

第二章

可行性研究: 用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决

  • 技术可行性
  • 经济可行性: 经济效益 > 开发成本
  • 操作可行性: 操作方式在用户组织内是否行得通 (啥玩意, 用户会不会用?)
  • (法律可行性)
  • 方形: 数据源点或者终点
  • 圆形: 数据处理 (加工)
  • 箭头: 数据流
  • 两条平行横线: 数据存储

需要有意义的命名

分层, 由外向里, 逐步完善

数据流图举例
数据流图举例

数据字典是关于数据信息的集合, 即对数据流图中的元素进行定义

x = a + [b, c] + 2{d}5 + (e) + “f” + 1..9

和正则类似

  • =: 定义
  • +: 与
  • []: 或
  • (): 0或1
  • a{}b: 重复a次到b次
  • “”: 数据值 (不是变量, 其他可以是变量)
  • a..b: r’[a-b]'

第三章

需求分析: 通过对应用问题以及环境的理解和分析, 刻画用户需求, 形成软件需求规格说明书 (SRS).

内容:

  1. 用户需求
  2. 功能需求
  3. 非功能需求: 速度, 可靠性等
  4. 领域需求: 软件所涉及的领域存在一些需求

步骤:

  1. 获取理解需求
  2. 描述分析需求: 对用户需求建模, 生成 SRS 和初步用户手册
  3. 评审: 对 SRS 复合评审

获取需求的方法:

  • 访谈
  • 结构化分析方法: 面向数据流自顶向下求精
  • 简易应用规格说明书
  • 建立快速软件原型

需求分析的方法

  • 功能解析法: 功能, 子功能, 接口
  • 结构化分析法: DFD + DD
  • 信息建模法: ER 图
  • 面向对象分析法
  • 结构化分析 SA
    • 建立物理模型
    • 抽象当前系统的逻辑模型
    • 建立目标系统的逻辑模型
    • 补充, 优化
  • 结构化设计 SD
  • 结构化程序设计 SP

DFD, DD, 加工规格描述 (PS), ER图, 状态转换图

状态转换图:

  • 实心圆: 初始状态
  • 圆外加一圈: 终止状态
  • 圆角矩形: 状态, 可包括变量以及取值
  • 箭头: 转移, 箭头上写事件

第四章

按照形式化的程度, 把软件工程使用的方法划分为非形式化, 半形式化, 形式化

  • 非形式化: 自然语言
  • 半形式化: ER图, 数据流图
  • 形式化: 数学语言

非形式化的缺点: 矛盾, 二义性, 含糊性, 不完整性, 抽象层次混乱

根据说明目标软件系统的方式:

  1. 面向模型: 构造数学模型, 描述系统行为
  2. 面向属性: 描述软件系统各种属性, 间接定义行为

根据表达能力:

  1. 基于建模
  2. 基于逻辑
  3. 基于代数
  4. 基于过程代数
  5. 基于网络

六元组 $(J, K, T, S, F, P)$

  • $J$: 状态集
  • $S \in J$: 初始状态
  • $F \subset S$: 终止状态集
  • $K$: 输入集
  • $P$: 谓词集合 (更大的系统状态)
  • $T$: 转换集

转换: $S1 + K1 + P1 \Rightarrow S2$

  • 圆圈: 位置
  • 直线: 事件
  • 箭头: 输入或者输出
  • 圆圈里的点: 权标 (token)

可以把 token 定义为某种状态, 或者资源

token 沿着箭头流动, 指向事件的所有箭头都有 token 时, 该事件才能被激活. 激活会消耗指向事件的位置上的 token, 并增加输出箭头指向的位置上的 token. 增加或消耗的个数由箭头指定.

禁止线: 指向 token 的箭头变成圆圈, 表示没有 token 时, 才能够激活事件

真你 🐴 复杂, 肯定不考

第五章

软件设计的阶段:

  • 工程管理角度
    1. 概要设计阶段 (总体设计)
    2. 详细设计阶段
  • 技术角度:
    • 传统:
      1. 体系结构设计
      2. 数据设计
      3. 接口设计
      4. 过程设计
    • 面向对象方法
      1. 体系结构设计
      2. 类设计
      3. 接口设计
      4. 构件级设计

总体设计的任务: 划分出系统的物理元素 — 程序, 文件, 数据库, 人工过程, 文档等

过程 (不是重点):

  1. 提供方案
  2. 选取合理方案
  3. 推荐最佳方案
  4. 功能分解
  5. 设计软件结构
  6. 设计数据库
  7. 制定测试文档
  8. 书写文档
  9. 审查复审

耦合: 模块之间互连程度

  1. 非直接耦合 (完全独立)
  2. 数据耦合
  3. 控制耦合
  4. 特征耦合
  5. 公共环境耦合
  6. 内容耦合

模块内元素彼此结合的紧密程度

  1. 功能内聚
  2. 顺序内聚
  3. 通信内聚
  4. 过程内聚
  5. 时间内聚
  6. 逻辑内聚
  7. 偶然内聚

尽量使用数据耦合, 少用控制耦合和特征耦合, 限制公共环境耦合的范围, 完全不用内容耦合

尽量高内聚, 功能, 顺序这些

  1. 改进软接结构, 提高模块独立性
  2. 模块规模适中
  3. 深度, 宽度, 扇入, 扇出适中
  • 深度：软件结构中控制的层数，它往往能粗略地标志一个系统的大小和复杂程度。
  • 宽度：软件结构内同一个层次上的模块总数的最大值。
  • 扇出：一个模块直接控制(调用)的模块数目。
  • 扇入：有多少个上级模块直接调用它。
  1. 确定变换中心, 逻辑输入和逻辑输出
  2. 设计第一层: 至少含有输入, 输出, 变换
  3. 细化之后的层

就是数据流图到程序结构图的转换:

数据流图到程序结构图的转换 (举例)
数据流图到程序结构图的转换 (举例)

第六章

过程设计的工具:

  1. 程序流程图
  2. 盒图
  3. PAD 图
  4. 判定表
  5. 判定树
  6. 过程设计语言

数据流: 盒图 (N-S 图), PAD 图

盒图
盒图
PAD 图
PAD 图

数据结构: Jackson 图

Jackson 图
Jackson 图

流图: 用有向图的方法大致描述程序流

环形复杂度: 图分割出的区域个数 (包括外区域)

第七章

  1. 序言性注释: 每个模块的起始部分, 说明功能, 接口, 有关数据, 开发历史等
  2. 功能性注释: 描述代码功能, 提供附加说明

目的: 尽可能多的发现并排除软件中的错误

逻辑覆盖:

  1. 语句覆盖: 每条语句
  2. 判定覆盖: 每个分支点都列出来, 然后找测试数据组, 覆盖所有的分支点
  3. 条件覆盖: 判定表达式的小条件列出来, 找测试数据组, 覆盖所有小条件 (如 A > 1 AND B = 0, 拆成 1) A > 1, 2) A <= 1, 3) B = 0, 4) B != 0)
  4. 判定/条件覆盖: 判定 + 条件
  5. 条件组合覆盖: 判定表达式整个条件组合, 找测试数据组覆盖 (A > 1 AND B = 0, 拆成 1) A > 1 AND B = 0, 2) A > 1 AND B != 0, 3) A <= 1 AND B = 0, 4) A <= 1 AND B != 0)
  6. 路径覆盖: 程序流的所有路径

等价划分: 把程序的输入域划分成若干个数据类, 据此导出测试用例

根据每个输入的条件, 划分有效等价类和无效等价类.

示例

Date 函数包含三个变量: 选取 year 和 month, 要求输入变量 year 和 month 均为整数值, 并且满足下列条件:

  1. 1970 ≤ year ≤ 2022
  2. 1 ≤ month ≤ 12
参数 有效等价类 无效等价类
年 1970≤year≤2012① year<1970③, year>2022④
月 1≤month≤12 ② month<1⑤, month>12⑥

然后找测试数据组, 分别覆盖有效等价类 1, 2, 以及无效等价类 3, 4, 5, 6

先根据有效等价类, 找数据尽可能多覆盖有效条件. 然后根据无效等价类, 找数据只覆盖一个无效条件, 列出表

边界值分析:

  1. 测试等价类的边界
  2. 不仅要考虑输入条件, 还要考虑输出情况 (输出等价类)

第八章

维护: 软件已经交付使用后, 为改正错误或满足新的需求而修改软件的过程

  1. 改正性维护
  2. 适用性维护: 外部环境 (硬件等) 或数据环境 (数据库等) 变化, 适应变化
  3. 完善性维护
  4. 预测性维护

可维护性: 维护人员理解, 修改, 改进软件的难易程度

可维护性度量:

  • 可理解性
  • 可靠性
  • 可测试性
  • 可修改性
  • 可移植性
  • 效率
  • 可使用性

副作用:

  1. 编码副作用: 引入 bug
  2. 数据副作用: 数据结构不匹配等 bug
  3. 文档副作用: 重写文档

利用历史文档, 简化维护工作

表示对活动, 需求, 过程, 结果进行描述, 定义, 规定, 报告, 认证的书面或图示信息

作用:

  1. 提高软件开发过程中的能见度
  2. 提高开发效率

分类:

  1. 开发文档
  2. 管理文档
  3. 用户文档
各个生命周期需要的文档
各个生命周期需要的文档

第九章

特征:

  • 封装: 把客观事物抽象成类, 隐蔽信息, 只给允许的类访问
  • 继承
  • 多态: 内部实现不同, 外部接口相同

优点:

  • 与人类习惯的思维方式一致
  • 稳定性好
  • 可重用性好
  • 可维护性好

不同的人使用系统的不同功能

用例图
用例图

看你 🐴

一堆图不写了

更新于 2023-06-14
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