2015短学期综合程序设计详解

综合程序设计（VC++短学期课程）交通学院二O一五年五月目录第一部份软件工程一、需求分析二、系统设计三、编码实现四、系统测试五、运行维护第二部份干部招聘录用系统一、题目与要求二、画数据流图三、画模块结构图四、详细设计(VC++语言)五、编程(略)第三部份成绩评定标准第一部份软件工程1968年，北大西洋公约组织的学术会议第一次创造了“软件工程”一词，提出“软件工程”概念。

通过工程化的方法来开发软件，解决软件危机。

三十年余年来，尽管软件的差错就象汽车一样时有抛锚的时候，但软件的发展速度远远超过了任何传统工业，而期间并未出现真真的软件危机。

这在很大程度上归功于“软件工程”。

如今软件工程成了一门学科。

软件工程简单的讲，主要讲述软件开发的道理，基本上是软件实践者的成功经验和失败教训的总结。

软件工程的观念、方法、策略和规范都是朴实无华的，平凡之人皆可领会，而关键在于运用。

软件工程方法是应该事先掌握，在整个软件设计过程中都必须遵照执行的，而不能把它看成是事后解决问题的锦囊妙计，对预料将要出现的问题，必须控制每个实践环节，防患于未然。

研究软件工程将随着软件工程的开始，直到软件被废弃研究工作才结束。

软件工程中最基本的概念是软件生命周期。

一个软件从定义到开发、使用和维护，直到最终被废弃，要经历一个漫长的时期，通常把软件经历的这个漫长的时期称为生存周期。

软件生存周期就是从提出软件产品开始，直到该软件产品被淘汰的全过程。

软件生命周期是指软件产品或软件系统从产生、投入使用到被淘汰的全过程统。

通常，将软件生命周期分为五个阶段：需求分析、系统设计、编码实现、系统测试和运行维护。

需求分析和系统设计是软件开发过程中最核心的活动。

典型的针对需求分析和系统设计的软件开发方法有：结构化分析方法、面向数据结构的方法和面向对象方法。

结构化分析方法(structured analysis,简称SA)是一种面向数据流进行需求分析的方法，适合于数据处理类型软件的需求分析。

结构化分析方法使用数据流图DFD与数据字典DD来描述，面向数据流问题的需求分析适合于数据处理类型软件的需求描述。

其核心思想是分解化简问题，将物理与逻辑表示分开，对系统进行数据与逻辑的抽象。

下面的需求分柝和系统设计就是以结构化分析方法为前提的。

面向数据结构的方法是结构化方法的变形，它注重数据结构而不是数据流，是从数据结构方面分析，即分析信息结构，并用数据结构图来表示，在此基础上进行需求分析，导出软件的结构。

其特征是：信息结构是层次式；数据结构的表达要求用顺序、选择、重复等合成构造；具有将层次式数据结构映射到程序结构的映射机制。

面向对象方法我们在后面单独介绍。

(该部分内容摘自于《大学计算机基础——基本概念及应用思维解析》，沈军、朱敏等，高等教育出版社一书)一、需求分析需求分析是获取需求定义(equirement Specification)并生成功能规约(Functional Sp。

cification)。

需求分析主要着眼于预期的系统应该“做什么”，并为需求做个注释“为什么?”，这样可让程序员了解需求的本质，以便选用最合适的技术来实现此需求。

其次需求说明不可有二义性，更不能前后相矛盾。

如果有二义性或前后相矛盾，则要重新分析此需求。

需求分析的任务不是确定系统如何完成它的工作，而是确定系统必须完成哪些工作，也就是对目标系统提出完整、准确、清晰、具体的要求。

数据流图是描述数据处理过程的工具。

以图形的方式刻画数据流从输入到输出的传输变换过程，同时描述了系统的逻辑处理的功能。

数据流图基本符号有：用来表示数据输入的源点和数据输出的汇点（终点）用来表示数据加工、处理用来表示数据流（动态数据）用来表示数据存储(静态数据)【例1】 学生试卷处理子系统的数据流图(图1)：输入试卷 成绩分布图 试卷难易度 标准答案 成绩通知单学生表图l说明：图中圆圈表示阅圈和成绩的数据处理。

图中两个横线间的成绩册和学生名册是存储在存储介质中的文件。

数据流图具有抽象性、概括性、层次性等特性。

画数据流图的基本步骤概括地说，就是自外向内，自项向下，逐层细化，完善求精。

数据流图的分层对一个大型的系统，如用一张数据流图画出所有的数据流和加工，则图纸将极其庞大复杂，因而难以理解。

为了控制复杂性，结构化分析方法方法采用“分层”的技术。

一套分层的数据流图由系统关联图、顶层(第一层)、第二层、第三层等组成。

项层图说明了系统的边界，即系统的输入和输出数据流，项层图只有一张。

第二层的数据流图描述了某个加工的分解，而它的组成部分又要进一步被分解。

所以有第三层或更多，系统有多少层，是根据系统的复杂程度决定的，有的小系统可能只有第二层，而大系统可能有更多层(图2)。

系统关联图确定了从外部项到系统的数据流和从系统向外部项的数据流。

这些数据流在其它层次的数据流中不允许减少，也不允许增加。

各层次内部的数据流不受关联图的限制。

·画分层数据流图要遵循的最基本原则：A．数据流程图必须包括系统关联图、系统顶层和第二层数据流程图，第三层或更多根据需要确定。

B．数据流应有名字。

C．数据流程图的分解中，必须保持每个分层同其上层加工中的输入输出流相一致。

D．数据存储之间不得出现未经加工的数据流。

E．若有查询处理，应在数据流程图中表达。

F．统计和打印不在数据流图中表达。

G不要把控制流作为数据流。

H．忽略琐碎的枝节。

图2【例2】数据流图的分层图：a．顶层数据流图(图3)2．数据字典数据字典是关于数据的信息的集合，对数据流程图中的各个元素做完整的定义与说明，数据字典是数据流程图的补充工具。

数据流图和数据字典共同构成系统的逻辑模型。

·数据字典的内容数据字典的主要内容有六项：数据流：应包括数据流名称、来源、去处、组成、流量等。

数据项：数据项也称数据元素，是数据“不可再分”的最小组成单位。

应包括数据项名称及编号(数据项名称必须唯一地标识这个数据项，以区别于其他数据项)、别名、取值的范围和取值的含义、长度等。

数据结构：应包括数据结构的名称及其编号、组成等。

如果是一个简单的数据结构，只要列出它所包含的数据项(即成员)即可。

数据存储：数据存储是数据结构保存的场所。

主要内容有数据存储的名称及其编号、流入、流出的数据流、组成等。

处理逻辑：应包括处理逻辑的名称及编号、简述(对处理逻辑的简明描述，使人了解这个处理逻辑是做什么用的)、处理逻辑的输入和输出、主要功能及相关的一些说明等。

外部实体：外部实体是系统的“人．机”界面，也就是系统的数据流由外部实体流入，或者系统的数据·定义数据的方法数据字典中的定义数据，是对数据自顶向下的进行分解，当分解到数据甜不可再分”的时候，数据的分解过程就结束了，也就是数据项就确定下来了。

所以数据元素是数据的基本单位。

·数据字典的用途数据字典是关于数据的信息的集合。

它是对数据流图中新包含的所有元素的定义的集合。

在软件分析和设计的过程中，数据字典给设计者提供关于数据的描述信息，所以数据字典是分析阶段的有用工具。

●数据字典的特点(1)可以通过名字能方便地查阅数据的定义；(2)没有记录；(3)尽量不重复在规格说明的其他组成部分中已经出现的信息；(4)容易更新和修改；(5)能单独处理描述每个数据元素的信息；(6)定义的书写方法简单，方便而且严格；二、系统设计系统设计是把需求转化为软件系统的最重要的环节：系统设计的优劣在根本上决定了软件系统的质量．o：系统设计主要着力于系统“如何做”，它包含如下四方面内容：体系结构设计、模块设计、数据结构与算法设计、用户界面设计。

在系统设计时，通常分为概要设计和详细设计两个阶段。

详细设计产生程序员可用的模块说明，即数据结构说明及加工描述。

1．概要设计概要设计建立整个软件体系结构，包括子系统、模块以及相关层次的说明、每一模块的接口定义等。

概在概要设计过程中，复审系统计划与需求分析，确定系统具体的实施方案，构建软件的体系结构。

概要设计还要确定模块结构，划分功能模块，将软件功能需求分配给所划分的最小单元模块。

要确定各模块间的联系，确定数据结构、文件结构、数据库模式，以及确定测试方法与策略。

·体系结构设计体系结构是软件系统中最本质的东西，它是对复杂事物的一种抽象。

良好的体系结构是普遍适用的，它可以高效地处理多种多样的个体需求。

体系结构设计时应在一定的时间内保持稳定。

’软件体系结构已经在软件工程领域中有着广泛的应用，但迄今为止还没有一个被大家所公认的定义。

．体系结构(Architcture)_词在英文里就是“建筑”的意思。

我们把Dewayne Perry和Alex Wolf的定义作为参考：软件体系结构是具有一定形式的结构化元素，耳p构件的集合，包括处理构件、数据构件和连接构件。

处理构件负责对数据进行加工，数据构件是被加工的信息，连接构件把体系结构的不同部分组组合连接起来：这，定义注重区分处理构件、数据构件和连接构件，这一方法在其他的定义和方法中基本上得到保持。

体系结构有许多种，包括常用的层次结构。

层次结构是把比较复杂的事情，进行分层，然后—层一层地去完成。

在实现时，高层的工作总是建立在低层的工作之上。

层次关系主要有两种：上下层关系和顺序相邻关系。

上下层关系非常常见，如学校的组织结构，最高层是学校，下面院系，院系下面是学系。

在权限上学校的权限高于院系，学校可以指挥院系，而反过来不行。

对于顺序相邻关系，，我们可以把计算机网络的OSI参考模型来理解，OSI 有七个层次，在通讯时，只能在相邻两层之间发生，信息只能被一层一层地顺序传递下去。

发送方和接收方传递的方向刚好相反。

体系结构设计要求：通过分层，把每个功能逐步独立起来，并且保证每个功能都有相应的模块来实现；要确定模块间的调用关系，对模块间接口做总体描述，明确模块间信息的传递。

◆模块设计在设计好软件的体系结构后，宏观上就明确了各个模块应具有的功能，在哪一个层次上，与其他功能模块的关系。

我们习惯从功能上划分模块，保持“功能独立”是模块化设计的基本原则。

因为，“功能独立”的模块可以降低开发、测试、维护等阶段的代价。

但是“功能独立”并不意味着模块之间保持绝对的孤立。

一个系统要完成某项任务，需要各个模块相互配合才能实现，此时模块之间就要进行信息交流。

模块设计主要说明每个模块“做什么”、简要说明数据输入、输出、处理逻辑、与其它模块的接口，与其它系统或硬件的接口等联系。

评价模块设计优劣的三个特征因素：“信息隐藏”、“内聚与耦合”和“封闭、开放性”。

信息隐藏：是尽量避免某个模块的行为去干扰同一系统中的其它模块，在我们学习面向对象程序设计，类的封装性就是为了实现信息隐藏。

内聚与耦合：内聚(Cohesion)是一个模块内部各成分之间相关联程度的度量。