软件工程导论

第1章软件工程学概述

复习小结

1、识记概念：软件，程序、数据，文档、软件危机、软件工程，软件过程， 软件生命周期
2、理解软件工程的本质特性6个和基本原理7条
3、掌握软件工程的三个要素分别是什么？
软件生存期3个时期8个阶段的各阶段的的关键问题和结束标准。
软件生存周期模型瀑布模型，快速原型法，增量模型、螺旋模型、喷泉模型特点等。
4、了解Rup  Agile process( extreme programming ),
Microsoft process过程了解  识记  简单应用  综合运用

软件危机

在计算机软件的开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题。

软件工程

软件工程是指导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、技术和方法来开发与维护软件，把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到的最好的技术方法结合起来，以经济地开发出高质量的软件并有效地维护它，这就是软件工程。

软件工程的本质特征

软件工程关注于大型程序的构造
软件工程的中心课题是控制复杂性
软件经常变化
开发软件的效率非常重要
和谐地合作是开发软件的关键
必须有效地支持它的用户
在软件工程领域中通常由具有一种文化背景的人替具有另一种文化背景的人创造产品

软件工程的基本原理

1、用分阶段的生命周期计划严格管理

2、坚持进行阶段评审

3、实行严格的产品控制

4、采用现代程序设计技术

5、结果应能清楚地审查

6、开发小组的人员应该少而精

7、承认不断改进软件工程实践的必要性

软件生命周期

软件定义
软件开发
运行维护

软件工程三要素

计算机软件 指计算机系统中的程序、数据及其相关文档

三要素：

程序：按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。

数据：使程序能正常执行的数据结构

文档：为了便于理解程序所需的与开发、维护和使用有关的资料

软件 = 程序 + 文档 + 数据
软件工程方法学三要素：

方法，工具，过程

瀑布模型

瀑布模型：阶段间具有顺序性和依赖性，推迟实现，质量保证。

快速原型模型

快速原型是快速建立起来的可以在计算机上运行的程序，它所能完成的功能往往是最终产品能完成的功能的一个子集。

增量模型

增量模型也称为渐增模型。使用增量模型开发软件时，把软件产品作为一系列的增量构件来设计、编码、集成和测试。每个构件由多个相互作用的模块构成，并且能够完成特定的功能。使用增量模型时，第一个增量构件往往实现软件的基本需求，提供最核心的功能。

螺旋模型

螺旋模型的基本思想是，使用原型及其他方法来尽量降低风险。理解这种模型的一个简便方法，是把它看作在每个阶段之前都增加了风险分析过程的快速原型模型。

喷泉模型

“喷泉”这个词体现了面向对象软件开发过程迭代和无缝的特性。迭代是软件开发过程中普遍存在的一种内在属性。用面向对象方法学开发软件时，工作重点应该放在生命周期中的分析阶段

第2章可行性研究

复习小结

1、识记概念：数据流图的定义和四要素及 其图符    数据字典
2、理解数据流图的画法  ，可行性研究的研究方面 ，任务，过程，领会分层思想
3、掌握并运用数据流图建立目标系统的高层逻模型（难点）。
4、了解问题定义   了解  识记  简单应用  综合运用

可行性研究的任务

可行性研究的目的不是解决问题，而是确定问题是否值得去解决。

数据流图

数据流图(DFD)是一种图形化技术，它描绘信息流和数据从输入移动到输出的过程中所经受的变换。

基本符号

正方形表示数据的源点或终点
圆角矩形代表变换数据的处理
开口矩形代表数据存储
箭头表示数据流，即特定数据的流动方向

例子

假设一家工厂的采购部每天需要一张订货报表，报表按零件编号排序，表中列出所有需要再次订货的零件。对于每个需要再次订货的零件应该列出下述数据：零件编号，零件名称，订货数量，目前价格，主要供应者，次要供应者。零件入库或出库称为事务，通过放在仓库中的CRT终端把事务报告给订货系统。当某种零件的库存数量少于库存量临界值时就应该再次订货。

数据字典

数据字典是关于数据的信息的集合，也就是对数据流图中包含的所有元素的定义的集合。

数字字典内容

数据流
数据流分量（数据元素）
数据存储
处理

关系算符

=意思是等价于(或定义为)；
+意思是和(即连接两个分量)；
［］意思是或(即从方括弧内列出的若干个分量中选择一个)，通常用“|”号隔开供选择的分量；
{}意思是重复(即重复花括弧内的分量)；
()意思是可选(即圆括弧里的分量可有可无)。

例：用户说明的标识符是长度不超过8个字符的字符串，其中第一个字符必须是字母字符，随后的字符既可以是字母字符也可以是数字字符。

解：标识符=字母字符+字母数字串

字母数字串=0{字母或数字}7

字母或数字=[字母字符|数字字符]

第3章需求分析

复习小结

1、识记概念：层次方框图（数据）  warnier 图IPO图定义，联系的类型，ER图的3要素及其符号  Petrinet
2、理解状态转换图的符号及其简单画法，面向数据流自顶向下求精的过程，需求分析的基本任务，需求分析结束的文档，需求分析需要建立的模型  理解用Petrinet描述动态和并发系统。
3、掌握并运用数据流图建立目标系统的功能逻模型掌握并运用ER图建立目标系统的数据模型。掌握并运用状态图建立目标系统的行为模型
了解  识记  简单应用综合运用

实体联系图ER图

数据模型中包含3种相互关联的信息：数据对象、数据对象的属性及数据对象彼此间相互连接的关系。

教学管理ER图

状态转换图

状态转换图(简称为状态图)通过描绘系统的状态及引起系统状态转换的事件，来表示系统的行为。此外，状态图还指明了作为特定事件的结果系统将做哪些动作。

状态

在状态图中定义的状态主要有：初态(即初始状态)、终态(即最终状态)和中间状态。在一张状态图中只能有一个初态，而终态则可以有0至多个。

符号

在状态图中，初态用实心圆表示，终态用一对同心圆(内圆为实心圆)表示。
中间状态用圆角矩形表示，可以用两条水平横线把它分成上、中、下3个部分。上面部分为状态的名称，这部分是必须有的；中间部分为状态变量的名字和值，这部分是可选的；下面部分是活动表，这部分也是可选的。

活动表

事件名(参数表)/动作表达式

其中，“事件名”可以是任何事件的名称。
在活动表中经常使用下述3种标准事件：entry, exit和do。entry事件指定进入该状态的动作，exit事件指定退出该状态的动作，而do事件则指定在该状态下的动作。需要时可以为事件指定参数表。活动表中的动作表达式描述应做的具体动作。

状态转换

状态图中两个状态之间带箭头的连线称为状态转换，箭头指明了转换方向。状态变迁通常是由事件触发的，在这种情况下应在表示状态转换的箭头线上标出触发转换的事件表达式；如果在箭头线上未标明事件，则表示在源状态的内部活动执行完之后自动触发转换。
事件表达式的语法如下：
事件说明［守卫条件］／动作表达式

其中，事件说明的语法为：事件名(参数表)。

层次方框图

层次方框图用树形结构的一系列多层次的矩形框描绘数据的层次结构。

Warnier图

用Warnier图可以表明信息的逻辑组织，也就是说，它可以指出一类信息或一个信息元素是重复出现的，也可以表示特定信息在某一类信息中是有条件地出现的。

图是用Warnier图描绘一类软件产品的例子，它说明了这种图形工具的用法。图中花括号用来区分数据结构的层次，在一个花括号内的所有名字都属于同一类信息；异或符号(⊕)表明一类信息或一个数据元素在一定条件下才出现，而且在这个符号上、下方的两个名字所代表的数据只能出现一个；在一个名字下面(或右边)的圆括号中的数字指明了这个名字代表的信息类(或元素)在这个数据结构中重复出现的次数。Warnier图的一个例子根据上述符号约定，图3.6中的Warnier图表示一种软件产品要么是系统软件要么是应用软件。系统软件中有P1种操作系统，P2种编译程序，此外还有软件工具。软件工具是系统软件的一种，它又可以进一步细分为编辑程序、测试驱动程序和设计辅助工具，图中标出了每种软件工具的数量。

IPO图

IPO图是输入、处理、输出图的简称，它是由美国IBM公司发展完善起来的一种图形工具，能够方便地描绘输入数据、对数据的处理和输出数据之间的关系。

第4章形式化说明技术

有穷状态机

一个有穷状态机包括下述5个部分：状态集J、输入集K、由当前状态和当前输入确定下一个状态(次态)的转换函数T、初始态S和终态集F。
对于保险箱的例子，相应的有穷状态机的各部分如下：
状态集J：｛保险箱锁定，A，B，保险箱解锁，报警｝。
输入集K：｛1L，1R，2L，2R，3L，3R｝。
转换函数T：如表所示。
初始态S：保险箱锁定。
终态集F：｛保险箱解锁，报警｝。

Petri网

并发系统中遇到的一个主要问题是定时问题。这个问题可以表现为多种形式，如同步问题、竞争条件以及死锁问题。
用于确定系统中隐含的定时问题的一种有效技术是Petri网，这种技术的一个很大的优点是它也可以用于设计中。
Petri网是由Carl Adam Petri发明的。在性能评价、操作系统和软件工程等领域，Petri网应用得都比较广泛。特别是已经证明，用Petri网可以有效地描述并发活动。

通常，当每个输入线上至少有一个权标，而禁止线上没有权标的时候，
相应的转换才是允许的。在图中，P3上有一个权标而P2上没有权标，因此转换t1可以被激发。

第5章总体设计

复习小结

1、识记概念：软件结构  信息隐藏局部化   模块独立性  耦合  聚合/内聚  作用域  控制域  结构图  变换流  事务流  变换分析  事务分析
2、理解总体设计的过程，总体设计（方案设计和结构设计）软件设计的哪五种原则，耦合的哪七种程度及含义  聚合的哪七种程度及含义
3、掌握结构设计的启发规则（优化规则），面向数据流的设计方法（结构化的设计方法过程 DFD-SC）了解  识记  简单应用   综合运用

模块

模块是由边界元素限定的相邻程序元素（例如，数据说明，可执行的语句）的序列，而且有一个总体标识符代表它。模块是构成程序的基本构件。

模块化就是把程序划分成独立命名且可独立访问的模块，每个模块完成一个子功能，把这些模块集成起来构成一个整体，可以完成指定的功能满足用户的需求。

模块的独立性很重要，因为
有效的模块化(即具有独立的模块)的软件比较容易开发出来。
独立的模块比较容易测试和维护。
模块的独立程度可以由两个定性标准度量，这两个标准分别称为内聚和耦合。

耦合

耦合是对一个软件结构内不同模块之间互连程度的度量。耦合强弱取决于模块间接口的复杂程度，进入或访问一个模块的点，以及通过接口的数据。
模块耦合分为数据耦合、控制耦合、特征耦合、公共环境耦合和内容耦合

数据耦合

两个模块彼此间通过参数交换信息，而且交换的信息仅仅是数据，那么这种耦合称为数据耦合。数据耦合是低耦合。系统中至少必须存在这种耦合。

控制耦合

传递的信息中有控制信息(尽管有时这种控制信息以数据的形式出现)，则这种耦合称为控制耦合。控制耦合是中等程度的耦合。

特征耦合

当把整个数据结构作为参数传递而被调用的模块只需要使用其中一部分数据元素时，就出现了特征耦合。

公共环境耦合

当两个或多个模块通过一个公共数据环境相互作用时，它们之间的耦合称为公共环境耦合。
公共环境可以是全程变量、共享的通信区、内存的公共覆盖区、任何存储介质上的文件、物理设备等。
公共环境耦合的复杂程度随耦合的模块个数而变化，当耦合的模块个数增加时复杂程度显著增加。

内容耦合

最高程度的耦合是内容耦合。如果出现下列情况之一，两个模块间就发生了内容耦合。

一个模块访问另一个模块的内部数据。
一个模块不通过正常入口而转到另一个模块的内部。
两个模块有一部分程序代码重叠(只可能出现在汇编程序中)。
一个模块有多个入口(这意味着一个模块有几种功能)。

应该坚决避免使用内容耦合。

总之，耦合是影响软件复杂程度的一个重要因素。
应该采取下述设计原则：

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。

内聚

内聚衡量一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度。
内聚标志着一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度，它是信息隐藏和局部化概念的自然扩展。简单地说，理想内聚的模块只做一件事情。
内聚和耦合是密切相关的，模块内的高内聚往往意味着模块间的松耦合。
内聚分为三大类低内聚、中内聚和高内聚

低内聚

一个模块完成一组任务，这些任务彼此间即使有关系，关系也是很松散的，就叫做偶然内聚。
一个模块完成的任务在逻辑上属于相同或相似的一类，则称为逻辑内聚。
一个模块包含的任务必须在同一段时间内执行，就叫时间内聚。

中内聚

一个模块内的处理元素是相关的，而且必须以特定次序执行，则称为过程内聚。
模块中所有元素都使用同一个输入数据和(或)产生同一个输出数据，则称为通信内聚。

高内聚

一个模块内的处理元素和同一个功能密切相关，而且这些处理必须顺序执行(通常一个处理元素的输出数据作为下一个处理元素的输入数据)，则称为顺序内聚。
模块内所有处理元素属于一个整体，完成一个单一的功能，则称为功能内聚。功能内聚是最高程度的内聚。

启发规则

1.改进软件结构提高模块独立性
设计出软件的初步结构以后，应该审查分析这个结构，通过模块分解或合并，力求降低耦合提高内聚。

2.模块规模应该适中
一个模块的规模不应过大，最好能写在一页纸内(通常不超过60行语句)

3.深度、宽度、扇出和扇入都应适当

深度：软件结构中控制的层数
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：一个模块被多少个上级模块直接调用的数目

4.模块的作用域应该在控制域之内
作用域：受该模块内一个判定影响的所有模块的集合。
控制域：模块本身以及所有直接或间接从属于它的模块的集合。

5.力争降低模块接口的复杂程度
模块接口复杂是软件发生错误的一个主要原因。应该仔细设计模块接口，使得信息传递简单并且和模块的功能一致。

6.设计单入口单出口的模块
这条启发式规则警告软件工程师不要使模块间出现内容耦合。当从顶部进入模块并且从底部退出来时，软件是比较容易理解的，因此也是比较容易维护的。
7.模块功能应该可以预测
模块的功能应该能够预测，但也要防止模块功能过分局限。

总结

1.总体设计阶段主要由系统设计和结构设计两阶段组成。
2.进行软件结构设计时应该遵循的最主要的原理是模块独立原理。
3.在软件开发过程中既要充分重视和利用这些启发式规则，又要从实际情况出发避免生搬硬套。
4.层次图和结构图是描绘软件结构的常用工具。
5.用形式化的方法由数据流图映射出软件结构。

第6章详细设计

1、识记概念：结构程序设计  过程设计  框图 盒图 PAD 判定表/判定数   McCabe环形复杂度
2、理解各种过程设计的工具及其优缺点，面向数据结构的设计方法,环形复杂的度量
3、掌握各种过程设计的工具的规范化使用（重点），面向数据结构的设计方法步骤（Jackson方法运用可描述数据结构和程序结构）  各种工具下的环形度量的计算了解  识记  简单应用   综合运用

结构程序设计

经典定义：如果一个程序的代码块仅仅通过顺序、选择和循环这3种基本控制结构进行连接，并且每个代码块只有一个入口和一个出口，则称这个程序是结构化的。

程序流程图

盒图

出于要有一种不允许违背结构程序设计精神的图形工具的考虑，Nassi和Shneiderman提出了盒图，又称为N-S图。它有下述特点。
(1) 功能域(即一个特定控制结构的作用域)明确，可以从盒图上一眼就看出来。
(2) 不可能任意转移控制。
(3) 很容易确定局部和全程数据的作用域。
(4) 很容易表现嵌套关系，也可以表示模块的层次结构。

PAD图

判定表

判定表能够清晰地表示复杂的条件组合与应做的动作之间的对应关系。
判定表由4部分组成，
左上部列出所有条件
左下部是所有可能做的动作
右上部是表示各种条件组合的一个矩阵
右下部是和每种条件组合相对应的动作。
判定表右半部的每一列实质上是一条规则，规定了与特定的条件组合相对应的动作。

判定树

流图

计算环形复杂度

总结

1.结构程序设计技术是进行详细设计的逻辑基础。
2.人机界面设计必须重视。
3.过程设计是详细设计阶段完成的主要工作。
4.在开发有清楚的层次结构时可采用面向数据结构的设计方法完成设计过程设计。
5.使用环形复杂度可以定量度量程序的复杂程度。

第7章实现

1、识记概念：软件测试  好的测试  成功的测试   模块(单元)测试  子系统测试  系统测试（集成）  验收(确认）测试  平行测试  回归测试  自顶向下  自底向上 alpha测试  beta测试  白盒测试 黑盒测试  基本路径覆盖   调试
2、理解各种白盒测试技术和黑盒测试技术
3、掌握各种白盒测试技术和黑盒测试技术并能进行相应的测试方案设计（重点）（难点）了解  识记  简单应用   综合运用

通常把编码和测试统称为实现

测试用例

通常把测试数据和预期的输出结果称为测试用例。

白盒测试

白盒测试（又称结构测试）是把程序看成装在一个透明的白盒子里，测试者完全知道程序的结构和处理算法。这种方法按照程序内部的逻辑测试程序，检测程序中的主要执行通路是否都能按预定要求正确工作。

语句覆盖

语句覆盖的含义是，选择足够多的测试数据，使被测程序中每个语句至少执行一次。

判定覆盖又叫分支覆盖，它的含义是，不仅每个语句必须至少执行一次，而且每个判定的每种可能的结果都应该至少执行一次，也就是每个判定的每个分支都至少执行一次。

条件覆盖

条件覆盖的含义是，不仅每个语句至少执行一次，而且使判定表达式中的每个条件都取到各种可能的结果。

判定/条件覆盖

判定/条件覆盖是一种能同时满足判定覆盖和条件覆盖的逻辑覆盖，它的含义是，选取足够多的测试数据，使得判定表达式中的每个条件都取到各种可能的值，而且每个判定表达式也都取到各种可能的结果。

条件组合覆盖

条件组合覆盖是更强的逻辑覆盖标准，它要求选取足够多的测试数据，使得每个判定表达式中条件的各种可能组合都至少出现一次。

从对程序路径的覆盖程度分析，能够提出下述一些主要的逻辑覆盖标准。
图论中点覆盖的定义如下：如果连通图G的子图G′是连通的，而且包含G的所有结点，则称G′是G的点覆盖。
在第6.5节中已经讲述了从程序流程图导出流图的方法。在正常情况下流图是连通的有向图。满足点覆盖标准要求选取足够多的测试数据，使得程序执行路径至少经过流图的每个结点一次，由于流图的每个结点与一条或多条语句相对应，显然，点覆盖标准和语句覆盖标准是相同的。

图论中边覆盖的定义是：如果连通图G的子图G″是连通的，而且包含G的所有边，则称G″是G的边覆盖。为了满足边覆盖的测试标准，要求选取足够多测试数据，使得程序执行路径至少经过流图中每条边一次。通常边覆盖和判定覆盖是一致的。
路径覆盖的含义是，选取足够多测试数据，使程序的每条可能路径都至少执行一次(如果程序图中有环，则要求每个环至少经过一次)。

独立路径是指至少引入程序的一个新处理语句集合或一个新条件的路径，即独立路径至少包含一条在定义该路径之前不曾用过的边。
程序的环形复杂度决定了程序中独立路径的数量，而且这个数是确保程序中所有语句至少被执行一次所需的测试数量的上界。

黑盒测试

黑盒测试（又称功能测试）把程序看作一个黑盒子，完全不考虑程序的内部结构和处理过程。黑盒测试是在程序接口进行的测试，只检查程序功能是否能按照规格说明书的规定正常使用，程序是否能适当地接收输入数据并产生正确的输出信息，程序运行过程中能否保持外部信息（例如数据库或文件）的完整性。

黑盒测试着重测试软件功能。黑盒测试并不能取代白盒测试，它是与白盒测试互补的测试方法，它很可能发现白盒测试不易发现的其他类型的错误。
黑盒测试力图发现下述类型的错误：
(1) 功能不正确或遗漏了功能；
(2) 界面错误；
(3) 数据结构错误或外部数据库访问错误；
(4) 性能错误；
(5) 初始化和终止错误。

通常设计测试方案时总是联合使用等价划分和边界值分析两种技术。

小结

1.实现包括编码和测试两个阶段。
2.高级程序设计语言较汇编语言有很多优点。
3.通常软件测试至少分为单元测试、集成测试和验收测试3个基本阶段。
4.软件测试不仅仅指利用计算机进行的测试，还包括人工进行的测试(例如，代码审查)。
5.白盒测试和黑盒测试是软件测试的两类基本方法，设计白盒测试方案的技术主要有，逻辑覆盖和控制结构测试；设计黑盒测试方案的技术主要有，等价划分、边界值分析和错误推测。
6.及时改正测试过程中发现的软件错误就是调试的任务。
7.程序中潜藏的错误的数目，直接决定了软件的可靠性。通过测试可以估算出程序中剩余的错误数。

第8章维护

1、维护是软件生命周期的最后一个阶段，也是持续时间最长、代价最大的一个阶段。软件工程学的主要目的就是提高软件的可维护性，降低维护的代价。
2、软件维护通常包括4类活动：改正性维护、适应性维护、完善性维护、预防性维护。
3、软件的可理解性、可测试性、可修改性、可移植性和可重用性，是决定软件可维护性的基本因素。
4、在软件生命周期的每个阶段都必须充分考虑维护问题，并且为软件维护预做准备。
5、文档是影响软件可维护性的决定因素。
6、在条件具备时应该主动地进行预防性维护。
试方案时总是联合使用等价划分和边界值分析两种技术。

小结

第8章维护

1、维护是软件生命周期的最后一个阶段，也是持续时间最长、代价最大的一个阶段。软件工程学的主要目的就是提高软件的可维护性，降低维护的代价。
2、软件维护通常包括4类活动：改正性维护、适应性维护、完善性维护、预防性维护。
3、软件的可理解性、可测试性、可修改性、可移植性和可重用性，是决定软件可维护性的基本因素。
4、在软件生命周期的每个阶段都必须充分考虑维护问题，并且为软件维护预做准备。
5、文档是影响软件可维护性的决定因素。
6、在条件具备时应该主动地进行预防性维护。
7、预防性维护实质上是软件再工程。典型的软件再工程过程模型定义了库存目录分析、文档重构、逆向工程、代码重构、数据重构和正向工程6类活动。

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软件工程导论期末复习整理