02 软件开发模型
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原型模型（ 原型模型（prototype model）借助开发工具快速构造系统 ） 的简化原型版本， 用于开发者与用户之间进行交流， 的简化原型版本 ， 用于开发者与用户之间进行交流 ， 得到用 户反馈意见， 获得用户的需求； 再根据需求增加系统的功能， 户反馈意见 ， 获得用户的需求 ； 再根据需求增加系统的功能 ， 以支持系统的最终设计和实现。实际上， 以支持系统的最终设计和实现 。 实际上 ， 原型模型是获取需 求的一种机制，适合需求难以获取的软件开发。 求的一种机制，适合需求难以获取的软件开发。
软件工程 Software Engineering
第二章 软件工程模型
河海大学 计算机科学与工程系 郭学俊
hhugxj@
2006年9月4日12时35分 河海大学计算机及信息工程学院 郭学俊
1
主要内容
传统生存期模型
瀑布模型 演化模型 原型模型 增量模型 螺旋模型 四代技术 混合模型
Байду номын сангаас
面向对象生存期模型 统一软件开发过程 基于软件构件的软件开发
缺少规划和设计环节， 缺少规划和设计环节，软件的结构随着修改会越 来越糟，容易导致无法继续修改； 来越糟，容易导致无法继续修改； 忽略需求环节，给软件开发带来很大的风险； 忽略需求环节，给软件开发带来很大的风险； 没有任何文档，软件的维护十分困难。 没有任何文档，软件的维护十分困难。
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2006年9月4日12时35分 河海大学计算机及信息工程学院 郭学俊
3
边做边改模型（Build-and-Fix Model） ）
遗憾的是， 遗憾的是，许多产品都是使用 边做边改”模型来开发的。 “边做边改”模型来开发的。在这 种模型中，既没有规格说明， 种模型中，既没有规格说明，也没 有经过设计， 有经过设计，软件随着客户的需要 一次又一次地被修改， 一次又一次地被修改，直到用户满 意为止。主要问题在于： 意为止。主要问题在于：
模型，软件工程模式，软件工程范例，软件生存期 模型、软件工程过程，软件过程。
本质与目的：表征了软件开发活动的组织， 本质与目的：表征了软件开发活动的组织， 给出了软件求解的计算逻辑。 给出了软件求解的计算逻辑。
2006年9月4日12时35分 河海大学计算机及信息工程学院 郭学俊
5
2.1 瀑布模型
瀑布模型（ 瀑布模型 （ waterfall model）是 软件生存期的 的经典范 ） 软件生存期的的经典范 给出了固定的顺序， 例，给出了固定的顺序，将生存期活动从上一个阶段向下一 个阶段逐级过渡，形如流水下泻 逐级下落， 流水下泻， 个阶段逐级过渡，形如流水下泻，逐级下落，最终得到软件 产品。适合需求容易析取、处理规范的大型项目开发。 产品。适合需求容易析取、处理规范的大型项目开发。
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2.1 瀑布模型
各个阶段可以重叠，甚至回馈。 开发期内的回 各个阶段可以重叠 ， 甚至回馈 。 ——开发期内的回 运行期内的回馈。 馈、运行期内的回馈。
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2.1 瀑布模型
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2.5 四代技术
2006年9月4日12时35分
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2.6 混合模型
混合模型（ 混合模型（hybrid model）组合多种模型，沿 ）组合多种模型， 着最有效的路径推进，也称过程开发模型。特征： 着最有效的路径推进，也称过程开发模型。特征： 开发划分为分析、综合、运行、废弃等4阶段； 开发划分为分析、综合、运行、废弃等4阶段； 各阶段之间的重叠，提供了有效途径的选择; 各阶段之间的重叠，提供了有效途径的选择; 可根据不同性质的需求， 可根据不同性质的需求 ， 灵活采用相应的开发 模型。 模型。 混合采用多种模型，可以扬长避短。 混合采用多种模型，可以扬长避短。
2.3 增量模型
增量模型（ 增量模型（Incremental model）中，软件被作为一系列 ） 的增量构件来设计、实现、集成和测试。 的增量构件来设计、实现、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。 互作用的模块构成，并且能够完成特定的功能。各个阶段并 不交付可运行的完整产品， 不交付可运行的完整产品，而是交付满足客户需求的可运行 的一个子集产品。 的一个子集产品。即： 第一个增量往往是核心产品； 第一个增量往往是核心产品； 每一个增量均发布一个可操作的子集产品； 每一个增量均发布一个可操作的子集产品； 早期的增量是最终产品的“可拆卸”版本。 早期的增量是最终产品的“可拆卸”版本。 例如，使用增量模型开发字处理软件，可以考虑： 例如，使用增量模型开发字处理软件，可以考虑： 第一个增量发布基本的文件管理 编辑、生成功能； 基本的文件管理、 第一个增量发布基本的文件管理、编辑、生成功能； 第二个增量发布更完善的编辑和文档生成能力 更完善的编辑和文档生成能力； 第二个增量发布更完善的编辑和文档生成能力； 第三个增量实现拼写和文法检查功能 实现拼写和文法检查功能； 第三个增量实现拼写和文法检查功能； 第四个增量完成高级的页面布局功能 完成高级的页面布局功能。 第四个增量完成高级的页面布局功能。
——如何改善？瀑布模型为基础，较大限度 如何改善？瀑布模型为基础， 如何改善
反馈迭代！这是演化模型、原型模型、螺旋模型、 的反馈迭代！这是演化模型、原型模型、螺旋模型、 混合模型产生的思想。 混合模型产生的思想。
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2.2 原型模型
2006年9月4日12时35分
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2.4 螺旋模型
螺旋模型特点
风险驱动的模型； 风险驱动的模型； 可选方案和约束条件 有助于软件重用； 有助于软件重用； 风险分析可控制软件 质量。 质量。
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简化的螺旋模型
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2.5 四代技术
Fourth四 代 技 术 （ Fourth-Generation Techniques, GT）拥有一组工具。 4GT）拥有一组工具。每个工具都能使开发人员在高 层次上定义软件的某些特性， 层次上定义软件的某些特性 ， 并把开发人员定义的 这些软件自动地生成为源代码。 这些软件自动地生成为源代码。 这种方法需要四代语言（ GL）的支持。 GL不同 这种方法需要四代语言（4GL）的支持。4GL不同 于三代语言，其主要特征是用户界面极端友好， 于三代语言 ， 其主要特征是用户界面极端友好 ， 即 使没有受过训练的非专业程序员， 使没有受过训练的非专业程序员 ， 也能用它编写程 它是一种声明式、交互式、非过程性编程语言。 序 ； 它是一种声明式 、 交互式 、 非过程性编程语言 。 GL还具有高效的程序代码 智能缺省假设、 还具有高效的程序代码、 4GL还具有高效的程序代码、智能缺省假设、完备的 数据库和应用程序生成器。 数据库和应用程序生成器。 目前市场上流行的4GL（ Foxpro等 目前市场上流行的 4 GL（ 如 Foxpro 等 ） 都不同程 度地具有上述特征。 GT目前主要限于事务信息系统 度地具有上述特征。4GT目前主要限于事务信息系统 的中、小型应用程序的开发。 的中、小型应用程序的开发。
Web服务 服务
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软件工程的主要环节
软件工程的主要环节包括人员管理、项目管理、 软件工程的主要环节包括人员管理、项目管理、 包括人员管理 需求分析、系统设计、程序设计、测试、维护等。 需求分析、系统设计、程序设计、测试、维护等。
如何用一定的流程将各个环节连接起来， 如何用一定的流程将各个环节连接起来，并可用 规范的方式操作全过程，好比工厂的生产线？ 规范的方式操作全过程，好比工厂的生产线？需要 对软件过程的建模，一种软件工程模型支持 软件工程模型支持！ 对软件过程的建模，一种软件工程模型支持！
4
软件工程模型
软件工程模型是对软件过程的建模， 软件工程模型是对软件过程的建模，描述了 软件开发全部过程、活动和任务的一种范式。 软件开发全部过程、活动和任务的一种范式。软 件工程模型能清晰、直观地表达软件开发全过程， 件工程模型能清晰、直观地表达软件开发全过程， 明确规定要完成主要的活动与任务， 明确规定要完成主要的活动与任务，用来作为软 件项目工作的基础。 件项目工作的基础。模型应该是稳定和普遍适用 概念相同、 的。——概念相同、背景有别的名词有：软件工程 概念相同 背景有别的名词有：
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2.1 瀑布模型
瀑布模型的特点 是软件生存期的经典模型， 是软件生存期的经典模型，阶段工作具 有顺序性、依赖性， 有顺序性、依赖性，可提高大型软件开 发的质量和效率； 发的质量和效率； 各阶段有明确的工作任务、 各阶段有明确的工作任务、成果文档与 审查验证， 审查验证，有利于软件开发方法和工具 的研究与使用； 的研究与使用； 有利于大型软件开发过程中人员的分工、 有利于大型软件开发过程中人员的分工、 组织与管理； 组织与管理；
瀑布模型的不足
缺乏回馈的灵活性，需求分析要求特别高。 缺乏回馈的灵活性，需求分析要求特别高。 下 游阶段发现错误时，回馈修改不方便。事实上， 游阶段发现错误时，回馈修改不方便。事实上， 很多软件开发的初始阶段指明软件系统的全部 需求是困难的，有时甚至是不现实的； 需求是困难的，有时甚至是不现实的； 无法通过并发活动澄清本来不够确切的需求， 无法通过并发活动澄清本来不够确切的需求 ， 容易掩饰早期错误。需求确定后， 容易掩饰早期错误。需求确定后 ，用户和软件 项目负责人要等相当长的时间才能得到一份软 件的最初版本。 件的最初版本 。如果用户对这个软件提出比较 大的修改意见， 大的修改意见 ，那么整个软件项目将会蒙受巨 大的人力、财力、时间方面的损失。 大的人力、财力、时间方面的损失。
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2.4 螺旋模型
螺旋模型（ model） 螺旋模型 （ spiral model） 综合了生存期与原型模型的 优点，增加了风险分析，弥补他们的不足。风险分析可对设 优点，增加了风险分析，弥补他们的不足。风险分析可对设 计方案的风险进行识别，并设法消除风险。 计方案的风险进行识别，并设法消除风险。通常用来指导大 型软件项目的开发。 型软件项目的开发。
原型的生命周期：在开发原型的同时， 原型的生命周期：在开发原型的同时，开展瀑 布模型的工作，优势互补。 布模型的工作，优势互补。
分析定义 系统需求 生成 原型 原型化
运 行 和维护
含原型化的 软件生存期
概要 设计
测试
编码
详细 设计
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2.3 增量模型
一般的增量模型
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2.3 增量模型
风险更大的增量模型图 增量模型也存在以下缺陷： 增量模型也存在以下缺陷： （1）由于各个构件是逐渐并入已有的软件体系结构中的， ）由于各个构件是逐渐并入已有的软件体系结构中的， 所以加入构件必须不破坏已构造好的系统部分， 所以加入构件必须不破坏已构造好的系统部分 ， 这 需要软件 具备开放式的体系结构。 具备开放式的体系结构。 （2）增量模型的灵活性可以适应需求变化的能力大大优于 ） 瀑布模型和快速原型模型， 但也容易退化为边做边改模型， 瀑布模型和快速原型模型 ， 但也容易退化为边做边改模型 ， 从而是软件过程的控制失去整体性 软件过程的控制失去整体性。 从而是软件过程的控制失去整体性。
原型范型
听取用 户意见 建造/ 建造/修改 原型
特点： 特点：
容易析取需求； 容易析取需求； 阶段工作模糊； 阶段工作模糊； 用户参与好。 用户参与好。
2006年9月4日12时35分
不足： 不足：
阶段审查难
用户测试 运行原型 河海大学计算机及信息工程学院
易管中窥豹 错误易放大
郭学俊
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2.2 原型模型
软件工程 Software Engineering
第二章 软件工程模型
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hhugxj@
2006年9月4日12时35分 河海大学计算机及信息工程学院 郭学俊
1
主要内容
传统生存期模型
瀑布模型 演化模型 原型模型 增量模型 螺旋模型 四代技术 混合模型
Байду номын сангаас
面向对象生存期模型 统一软件开发过程 基于软件构件的软件开发
缺少规划和设计环节， 缺少规划和设计环节，软件的结构随着修改会越 来越糟，容易导致无法继续修改； 来越糟，容易导致无法继续修改； 忽略需求环节，给软件开发带来很大的风险； 忽略需求环节，给软件开发带来很大的风险； 没有任何文档，软件的维护十分困难。 没有任何文档，软件的维护十分困难。
2006年9月4日12时35分 河海大学计算机及信息工程学院 郭学俊
2006年9月4日12时35分 河海大学计算机及信息工程学院 郭学俊
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边做边改模型（Build-and-Fix Model） ）
遗憾的是， 遗憾的是，许多产品都是使用 边做边改”模型来开发的。 “边做边改”模型来开发的。在这 种模型中，既没有规格说明， 种模型中，既没有规格说明，也没 有经过设计， 有经过设计，软件随着客户的需要 一次又一次地被修改， 一次又一次地被修改，直到用户满 意为止。主要问题在于： 意为止。主要问题在于：
模型，软件工程模式，软件工程范例，软件生存期 模型、软件工程过程，软件过程。
本质与目的：表征了软件开发活动的组织， 本质与目的：表征了软件开发活动的组织， 给出了软件求解的计算逻辑。 给出了软件求解的计算逻辑。
2006年9月4日12时35分 河海大学计算机及信息工程学院 郭学俊
5
2.1 瀑布模型
瀑布模型（ 瀑布模型 （ waterfall model）是 软件生存期的 的经典范 ） 软件生存期的的经典范 给出了固定的顺序， 例，给出了固定的顺序，将生存期活动从上一个阶段向下一 个阶段逐级过渡，形如流水下泻 逐级下落， 流水下泻， 个阶段逐级过渡，形如流水下泻，逐级下落，最终得到软件 产品。适合需求容易析取、处理规范的大型项目开发。 产品。适合需求容易析取、处理规范的大型项目开发。
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2.1 瀑布模型
各个阶段可以重叠，甚至回馈。 开发期内的回 各个阶段可以重叠 ， 甚至回馈 。 ——开发期内的回 运行期内的回馈。 馈、运行期内的回馈。
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8
2.1 瀑布模型
2006年9月4日12时35分 河海大学计算机及信息工程学院 郭学俊
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2.5 四代技术
2006年9月4日12时35分
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18
2.6 混合模型
混合模型（ 混合模型（hybrid model）组合多种模型，沿 ）组合多种模型， 着最有效的路径推进，也称过程开发模型。特征： 着最有效的路径推进，也称过程开发模型。特征： 开发划分为分析、综合、运行、废弃等4阶段； 开发划分为分析、综合、运行、废弃等4阶段； 各阶段之间的重叠，提供了有效途径的选择; 各阶段之间的重叠，提供了有效途径的选择; 可根据不同性质的需求， 可根据不同性质的需求 ， 灵活采用相应的开发 模型。 模型。 混合采用多种模型，可以扬长避短。 混合采用多种模型，可以扬长避短。
2.3 增量模型
增量模型（ 增量模型（Incremental model）中，软件被作为一系列 ） 的增量构件来设计、实现、集成和测试。 的增量构件来设计、实现、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。 互作用的模块构成，并且能够完成特定的功能。各个阶段并 不交付可运行的完整产品， 不交付可运行的完整产品，而是交付满足客户需求的可运行 的一个子集产品。 的一个子集产品。即： 第一个增量往往是核心产品； 第一个增量往往是核心产品； 每一个增量均发布一个可操作的子集产品； 每一个增量均发布一个可操作的子集产品； 早期的增量是最终产品的“可拆卸”版本。 早期的增量是最终产品的“可拆卸”版本。 例如，使用增量模型开发字处理软件，可以考虑： 例如，使用增量模型开发字处理软件，可以考虑： 第一个增量发布基本的文件管理 编辑、生成功能； 基本的文件管理、 第一个增量发布基本的文件管理、编辑、生成功能； 第二个增量发布更完善的编辑和文档生成能力 更完善的编辑和文档生成能力； 第二个增量发布更完善的编辑和文档生成能力； 第三个增量实现拼写和文法检查功能 实现拼写和文法检查功能； 第三个增量实现拼写和文法检查功能； 第四个增量完成高级的页面布局功能 完成高级的页面布局功能。 第四个增量完成高级的页面布局功能。
——如何改善？瀑布模型为基础，较大限度 如何改善？瀑布模型为基础， 如何改善
反馈迭代！这是演化模型、原型模型、螺旋模型、 的反馈迭代！这是演化模型、原型模型、螺旋模型、 混合模型产生的思想。 混合模型产生的思想。
2006年9月4日12时35分 河海大学计算机及信息工程学院 郭学俊
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2.2 原型模型
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15
2.4 螺旋模型
螺旋模型特点
风险驱动的模型； 风险驱动的模型； 可选方案和约束条件 有助于软件重用； 有助于软件重用； 风险分析可控制软件 质量。 质量。
2006年9月4日12时35分
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简化的螺旋模型
16
2.5 四代技术
Fourth四 代 技 术 （ Fourth-Generation Techniques, GT）拥有一组工具。 4GT）拥有一组工具。每个工具都能使开发人员在高 层次上定义软件的某些特性， 层次上定义软件的某些特性 ， 并把开发人员定义的 这些软件自动地生成为源代码。 这些软件自动地生成为源代码。 这种方法需要四代语言（ GL）的支持。 GL不同 这种方法需要四代语言（4GL）的支持。4GL不同 于三代语言，其主要特征是用户界面极端友好， 于三代语言 ， 其主要特征是用户界面极端友好 ， 即 使没有受过训练的非专业程序员， 使没有受过训练的非专业程序员 ， 也能用它编写程 它是一种声明式、交互式、非过程性编程语言。 序 ； 它是一种声明式 、 交互式 、 非过程性编程语言 。 GL还具有高效的程序代码 智能缺省假设、 还具有高效的程序代码、 4GL还具有高效的程序代码、智能缺省假设、完备的 数据库和应用程序生成器。 数据库和应用程序生成器。 目前市场上流行的4GL（ Foxpro等 目前市场上流行的 4 GL（ 如 Foxpro 等 ） 都不同程 度地具有上述特征。 GT目前主要限于事务信息系统 度地具有上述特征。4GT目前主要限于事务信息系统 的中、小型应用程序的开发。 的中、小型应用程序的开发。
Web服务 服务
2006年9月4日12时35分 河海大学计算机及信息工程学院 郭学俊
2
软件工程的主要环节
软件工程的主要环节包括人员管理、项目管理、 软件工程的主要环节包括人员管理、项目管理、 包括人员管理 需求分析、系统设计、程序设计、测试、维护等。 需求分析、系统设计、程序设计、测试、维护等。
如何用一定的流程将各个环节连接起来， 如何用一定的流程将各个环节连接起来，并可用 规范的方式操作全过程，好比工厂的生产线？ 规范的方式操作全过程，好比工厂的生产线？需要 对软件过程的建模，一种软件工程模型支持 软件工程模型支持！ 对软件过程的建模，一种软件工程模型支持！
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软件工程模型
软件工程模型是对软件过程的建模， 软件工程模型是对软件过程的建模，描述了 软件开发全部过程、活动和任务的一种范式。 软件开发全部过程、活动和任务的一种范式。软 件工程模型能清晰、直观地表达软件开发全过程， 件工程模型能清晰、直观地表达软件开发全过程， 明确规定要完成主要的活动与任务， 明确规定要完成主要的活动与任务，用来作为软 件项目工作的基础。 件项目工作的基础。模型应该是稳定和普遍适用 概念相同、 的。——概念相同、背景有别的名词有：软件工程 概念相同 背景有别的名词有：
2006年9月4日12时35分
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6
2.1 瀑布模型
瀑布模型的特点 是软件生存期的经典模型， 是软件生存期的经典模型，阶段工作具 有顺序性、依赖性， 有顺序性、依赖性，可提高大型软件开 发的质量和效率； 发的质量和效率； 各阶段有明确的工作任务、 各阶段有明确的工作任务、成果文档与 审查验证， 审查验证，有利于软件开发方法和工具 的研究与使用； 的研究与使用； 有利于大型软件开发过程中人员的分工、 有利于大型软件开发过程中人员的分工、 组织与管理； 组织与管理；
瀑布模型的不足
缺乏回馈的灵活性，需求分析要求特别高。 缺乏回馈的灵活性，需求分析要求特别高。 下 游阶段发现错误时，回馈修改不方便。事实上， 游阶段发现错误时，回馈修改不方便。事实上， 很多软件开发的初始阶段指明软件系统的全部 需求是困难的，有时甚至是不现实的； 需求是困难的，有时甚至是不现实的； 无法通过并发活动澄清本来不够确切的需求， 无法通过并发活动澄清本来不够确切的需求 ， 容易掩饰早期错误。需求确定后， 容易掩饰早期错误。需求确定后 ，用户和软件 项目负责人要等相当长的时间才能得到一份软 件的最初版本。 件的最初版本 。如果用户对这个软件提出比较 大的修改意见， 大的修改意见 ，那么整个软件项目将会蒙受巨 大的人力、财力、时间方面的损失。 大的人力、财力、时间方面的损失。
2006年9月4日12时35分 河海大学计算机及信息工程学院 郭学俊
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2.4 螺旋模型
螺旋模型（ model） 螺旋模型 （ spiral model） 综合了生存期与原型模型的 优点，增加了风险分析，弥补他们的不足。风险分析可对设 优点，增加了风险分析，弥补他们的不足。风险分析可对设 计方案的风险进行识别，并设法消除风险。 计方案的风险进行识别，并设法消除风险。通常用来指导大 型软件项目的开发。 型软件项目的开发。
原型的生命周期：在开发原型的同时， 原型的生命周期：在开发原型的同时，开展瀑 布模型的工作，优势互补。 布模型的工作，优势互补。
分析定义 系统需求 生成 原型 原型化
运 行 和维护
含原型化的 软件生存期
概要 设计
测试
编码
详细 设计
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2.3 增量模型
一般的增量模型
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13
2.3 增量模型
风险更大的增量模型图 增量模型也存在以下缺陷： 增量模型也存在以下缺陷： （1）由于各个构件是逐渐并入已有的软件体系结构中的， ）由于各个构件是逐渐并入已有的软件体系结构中的， 所以加入构件必须不破坏已构造好的系统部分， 所以加入构件必须不破坏已构造好的系统部分 ， 这 需要软件 具备开放式的体系结构。 具备开放式的体系结构。 （2）增量模型的灵活性可以适应需求变化的能力大大优于 ） 瀑布模型和快速原型模型， 但也容易退化为边做边改模型， 瀑布模型和快速原型模型 ， 但也容易退化为边做边改模型 ， 从而是软件过程的控制失去整体性 软件过程的控制失去整体性。 从而是软件过程的控制失去整体性。
原型范型
听取用 户意见 建造/ 建造/修改 原型
特点： 特点：
容易析取需求； 容易析取需求； 阶段工作模糊； 阶段工作模糊； 用户参与好。 用户参与好。
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不足： 不足：
阶段审查难
用户测试 运行原型 河海大学计算机及信息工程学院
易管中窥豹 错误易放大
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10
2.2 原型模型