大学计算机基础第5章

时期 阶段
任务
文档
需求分析 系统的目标及应完成的工作 需求规格说明书
开发
总体设计 软件设计
详细设计 软件编码 编写程序代码
总体设计说明书 详细设计说明书 程序、数据注释
黑盒测试、白盒测试、单元 测试后的软件、
软件测试 测试、集成测试、确认测试、大纲、方案与结
系统测试
果
运行 软件维护 运行和维护
维护后的软件
1）软件生命周期模型：是描述软件开发过程 中各种活动如何执行的模型。 2）常见的软件生命周期模型有：瀑布模型、 增量模型、螺旋模型、喷泉模型、变换模型及 基于知识的模型等。
上图是软件生存周期的瀑布模型。
5、软件工具与软件开发环境
软件工具：就是帮助开发软件的软件。 软件开发环境(或称软件工程环境)：是全面支 持软件开发全过程的软件工具的集合，这些软 件工具按照一定的方法和模式组合起来，共同 支持软件生命周期内的各个阶段和各项任务的 完成。
结构化方法的软件开发过程
软件计划后 结构化分析
结构化设计
编码并测试 结构化程序设计
面向对象方法的软件开发过程
软件计划后 面向对象分析
面向对象设计
软件测试 面向对象编程
1、结构化分析方法
1）结构化分析(简称SA)方法是面向数据流 进行需求分析的方法。该方法使用简单易读 的符号，运用抽象的概念模型，根据软件内 部数据传递、变换的关系，自顶向下逐层分 解，描绘出满足功能要求的软件模型
DFD图的数据流可分为两种类型：变换流和事务流 变换流：信息沿着输入通路进入系统，同时将信息的外
部形式转换成内部形式，通过变换中心处理之 后，再沿着输出通路转换成外部形式输出 事务流：信息沿着输入通路到达一个事务中心，事务中 心根据输入信息的类型在若干个动作序列中选 择一个来执行，这种信息流称为事务流
方法
例如：挤压排球 按下灯的开关
方法是指当某个行为作用在 对象时，我们就称对象执行了一 个方法。
事件
例如“球”类的撞击事件，撞击可以使球滚 动。
鼠标的双击、单击操作。 事件是对象的动作，而这个动作可能会 改变对象内部的状况或向外界提供某种功能。
类
例如：人类，球，排球，篮球，汽车。
类:是一组具有相同属性和相同操
S=PI*r*r； L=2*PI*r； printf(“S=%f，L=%f\n”， S， L)； ｝
⑤ 运行调试程序。
⑥ 整理输出结果，写出相关文档。
二、程序设计语言的发展
1.程序设计语言的发展经历了五代:
机器语言:机器语言是用0和1的代码序列描述指令和 数据，是计算机唯一能够识别和执行的形式 。
旋转信号
读入 旋转 信号
信号数/秒
确定
加速/ 减速
箭头指示
燃料流量 传感器信号
读入 并核实
(SPS)
收集 并求 平均
△SPS △SPS
转换成
转/分
rpm
(rpm)
rpm
产生
加速/减 速显示
上箭头
计算 里程
英里
下箭头 水平线
燃料流量
计算 gph
计算 mph 和 超速值
mph
gph
计算 燃料 消耗
超速值
图形描述工具主要有：程序流程图，N-S 结构图，也称盒图，问题分析图(简称 PAD图) 语言描述工具主要有：PDL(Problem Design Language)，这是一种用于描述 功能模块的算法设计和加工细节的语言
F
条件
T
A
ELSE
B
部分
THEN 部分
(a) 顺序结构
N-S结构图
软件测试
1）软件测试：是为了发现程序中的错误而 执行程序的过程 2）目的和任务：通过在计算机上执行程序 来尽可能多地发现软件产品中的错误和缺 陷，并改正程序中的错误，以保证程序的 可靠运行 3）软件测试分为静态分析和动态测试 动态测试又分为白盒测试和黑盒测试
三、软件开发方法与技术
开发任务完成的好与坏，关系到软件产品 的质量，完成开发任务的关键是选择好的 软件开发方法。 软件开发方法主要有结构化开发方法和面 向对象开发方法。
内聚性：指模块内各元素联系的紧密性。 耦合性：指模块与模块之间的联系紧密性。 内聚性和耦合性是衡量模块独立程度的两个 度量标准。 模块的耦合性越强，则模块的独立性就越差。
3）模块的作用域应在控制域内 作用域：指受该模块内某判定影响的所有模 块集合
控制域：指模块本身或该模块调用的其他模 块的集合
4）模块的扇入数应尽量大，模块的扇出数应 尽量小
扇入数：指可以直接控制该模块的模块数
扇出数：由该模块可以控制的其他模块数。
模块1
模块2
模块3
模块4
模块5
模块6
模块7
模块8
模块9
模块10
模块11
二、结构化程序设计基本结构
顺序结构、选择结构、循环结构
真
假
A P
B
A
B
假 P
真
A
A
假 P 真
第三节 面向对象程序设计
2）结构化分析方法的常用工具：数据流图、 数据字典、结构化语言、判定树、判定表
3）SA的基本步骤如下： ① 自顶向下对系统进行功能分解，画出分
层的数据流图 ② 由后向前定义系统的数据和加工，编制
数据字典和加工说明 ③ 写出需求规格说明书(SRS)
4）数据流图(简称DFD)：
数据流图是以图形的方式描，所以它是一种 功能模型。
特性：
封装性、继承性、多态性
第四节 软件工程基础
一、基本概念
1．软件危机：是指在软件的开发和维护过程中所
遇到的一系列严重问题。软件危机主要体现在以下 几个方面： ① 软件开发的实际成本和进度估计不准确 ② 开发出来的软件常常不能使用户满意 ③ 软件产品的质量不高，存在漏洞，需要经常打补丁
④ 大量已有的软件难以维护 ⑤ 软件缺少有关的文档资料 ⑥ 软件的开发和维护成本不断提高，直接威胁计
3．软件生命周期
1）概念：将软件产品从开始计划起，到废弃 不用止，称为软件生命周期。 2）软件生命周期一般划分为计划、开发和运 行3个时期，每一时期又区分为若干个阶段。
计划时期有问题定义和可行性研究两个阶段；
开发时期有需求分析、设计、编码和测试4个 阶段；
运行时期主要是系统维护阶段。
4、软件生命周期模型
第一节 程序设计基础
一、程序设计
程序设计(Programing)是指利用计算机解决问 题的全过程，它包含多方面的内容，而编写程 序只是其中的一部分。
程序设计的一般步骤：
分
确定
析
处理
问
题
方案
确定
编
上机
整
操作
写 程
运行
理 结
步骤
序
程序
果
例如：求圆的面积和周长的程序设计一 般步骤：
① 分析问题。
求圆的面积和周长需要知道圆的半径r，根据圆的半 径求出圆的面积S和周长L并输出结果。
汇编语言:它利用助记符来表示每一条机器指令 。 例如：ADD AL,60H JMP 10
高级语言:如FORTRAN语言、COBOL语言、PASCAL语言、 C语言等。
非过程语言:如Visual C++，Java语言 ，Visual basic
智能化语言 :如PROLOG语言 .
2.语言处理程序
一个不可分割的整体，封装目的是有效地实现
信息隐藏。
多态性：对象在收到消息时要予以响应，
不同的对象收到同一消息可产生完全不 同的结果。
面向对象程序设计的基本思想
基本思想: 以客观世界中的对象为中心，以类 和继承为构造机制来进行软件开发活动。 优点: 符合人们通常解决问题的思维方式；对 象结构稳定；软件具有易于扩充、修改和维护 的特性。
二、软件工程过程
软件工程过程就是为开发软件进行 的一组开发活动。 活动包含“计划”、“开发”、 “运行”。三个时期。
软件生命周期各阶段的任务和文档
时期
计划
阶段
任务
文档
调查用户需求、分析 系统目标及范 问题定义 新系统的主要目标 围说明书
从经济、技术和法律 可行性论证报
可行性分析 方面研究可行性
告
顺序、选择、循环
图书管理系统
图书借阅 图 书 浏 览 图书入库 读 者 信 息
借书管理 还书处理
教师
学生
1、模块化：就是把一个大型的程序按照功
能分解为若干相对独立的、较小的子程序(即 模块)，并把这些模块按层次关系进行组织。
2、模块分解的原则：
1）模块大小适中，模块的调用深度不要过大 2）尽量使得模块的内聚性高，模块间的耦合 性低
一、概念
对象 对象是现实生活中具体存在的事物。
例如：某一辆车，某个人。 对象都有两个共同的特点：对象的属性和对象的操作。 一个对象通常由对象名、属性和操作组成。
属性
例如： 一个白色和黄色相间的直径40CM的排球。 一个白色的直径30厘米的排球。
属性是用来描述对象的状态，对象的状态 又称为对象的静态属性。 对对象实施某种操作后，其状态就会发生 变化。
名字：零件编号
别名：
描述：唯一地标识库存清单中一个特定零件的
关键域
定义：零件编号=8{字符}8
位置：定货报表
定货信息 库存清单
数据字典
3、结构化程序设计方法
结构化程序设计(Structured Programming， SP)方法是实现软件详细设计的关键技术之一， 其目的是为软件结构图(SC图)中的每一个模 块确定采用的算法和块内数据结构 常用的表达工具主要：图形描述工具，语言 描述工具和表格描述工具
算机应用的扩大 ⑦ 软件生产技术进步缓慢，跟不上硬件的发展和
人们需求的增长
2．软件工程概述
1）软件工程：是指应用计算机科学、数学 及管理科学等原理，以工程化的原则和方 法来开发与维护软件的学科。 2）研究软件工程的主要目的：就是在规定 的时间、规定的开发费用内开发出满足用 户需求的高质量的软件系统(高质量是指错 误率低、好用、易用、可移植、易维护等)。
数据流图由数据流、加工(又称数据处 理)、数据存储(又称文件)、数据源点或终 点四种基本成分组成。
5）数据字典(简称DD)
数据字典就是用来定义数据流图中的各个成分 的具体含义和详细的描述。它和数据流图共同 构成了系统的逻辑模型，是需求规格说明书的 主要组成部分。
数据字典是为分析人员查找数据流图中有关 名字的详细定义而服务的。数据字典有四类条 目：数据流、数据项、数据存储和基本加工。
作的对象的集合。 一个类中的每个对象都是这个类的
一个实例。
继承性：在已有的类的基础之上增加构造新
的类，前者称为父类(或超类)，后者称为子类。
子类除自动拥有父类的全部属性和操作外，还 可以进一步定义新的属性和操作。
优点：可以减少代码和数据的冗余，增加程 序的复用能力。
封装：就是把对象的属性和操作结合成
发出 警告 铃声
产生 里程 显示
mph
显示 警告铃声
变换型数据流图
mpg
产生 mpg 显示
mpg 显示
产生 mph 显示
mph 显示
事务性数据流图
名字：定货报表 别名：定货信息 描述：每天一次送给采购员的需要定货的零件表 定义：定货报表=零件编号+零件名称+定货数量+
目前价格+主要供应者+次要供应者 位置：输出到打印机
2、结构化设计方法
结构化设计方法(简称SD)是实现软件概要设计的 关键技术之一, SD方法是一种面向数据流的设计方法，它与SA 方法衔接。 SD方法的中心任务就是把用DFD图表示的系统 分析模型方便地转换为软件结构的设计模型。 SD方法采用结构图(简称SC)来描述程序的结构。 结构图的基本成分有模块、调用和数据。
源程序：用汇编语言和各种高级语言编写的程 序称为“源程序”.
目标程序：源程序必须使用语言处理程序将其 转换为计算机能够识别的机器语言程序，即 “目标程序”。
语言处理的方式有编译方式和解释方式两种， 相应的转换工具分别称为编译程序和解释程序。
三、程序设计方法
1、程序设计方法：
是指以什么观点来研究问题并进行求解， 以及如何进行系统设计的软件方法学。
② 确定处理方案。 求圆的面积数学公式是：S=л r2
求圆的周长公式是：L=2л r
③ 确定操作步骤。
求圆的面积和周长的算法描述为： 置pi=3.14159为常量 确定r的初值 计算面积S 计算周长L 输出结果S，L
④ 根据操作步骤编写源程序。
将上面求圆的面积和周长算法编写源程序如下(利用Ｃ 语言编写)： ＃define PI 3.14159 main() { float r=3，S，L；
2、程序设计方法经过的阶段：
经过了结构化程序设计和面向对象程序设 计两个阶段 。
第二节 结构化程序设计
结构化程序设计是指：为使程序具有一 个合理的结构以保证程序正确性而规定的一 套如何进行程序设计的原则。
一、原则：
采用自顶向下、逐步求精的方法 程序结构模块化，每个模块只有一个入口
和一个出口 使用三种基本控制结构描述程序流程