2015版 第00章 模型与建模

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4. 软件的复杂性
造成软件复杂性的因素
D、表征离散系统行为的困难
软件系统的状态是离散的，离散系统的状态转换是无法用连续 函数模拟出来的。
可能出现的一个场景：想像一架商用飞机的表面和机舱内的环境
都是由同一台计算机管理的，此时当38J座位上的乘客打开他的顶 灯，飞机就会突然往下一冲。 一个例子： 向空中投出一个球，可以可靠地推算出它的轨迹，因为有适用 于它的确定的物理定律。 如果再增加一点劲儿来扔这个球，若这个球在飞行中突然停下 来并向空中直冲上去那就太奇怪了。
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3. 建模基本原理
人类应对复杂性的途径
卡尔·马克思(Karl.Marx)在《资本论》（卷1）中的一段话： 一只蜘蛛就像一个编织工人一样从事着它的工作，一只蜜蜂所
构造的巢穴令许多的建筑师们都会感到羞愧。但是，能够把最糟糕
的建筑师与最好的蜜蜂区别开来的是：建筑师在真正建立一个结构 之前，已经在自己的大脑里有了他的构想。
单一模型不能表示系统的全部。 定义3：模型是对问题的书面上的无歧义的文字或图形描述。 定义4：模型是对系统的一种抽象，从某个视点，在某种抽象 层次上详细说明被建模的系统。
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1.什么是模型
精美的诗句
刻画
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不同角色具有不同的视角
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3.建模基本原理
应对复杂性的途径-抽象（分层）
抽象要在多个层次上进行
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3.建模基本原理
应对复杂性的途径-抽象
结构化开发的基本方法
基本出发点：
面向机器世界
基本策略：
基于功能的分解
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5. 结构化回顾
结构化开发的基本方法
主要流程： DFD 层次图 程序流程图 源代码
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大：看不全，复杂。
智力范围
体力范围
小：看不清，复杂。
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2. 模型与复杂性
什么是复杂性 看不透 力不从心
需要
可视化 多方合作
想不明白
交流沟通
事前测试
结论：降低复杂度
建模最主要的目的是为了处理过于复杂而难以直接理解的系统
2. 模型与复杂性
汽车设计
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2. 模型与复杂性
汽车设计
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2. 模型与复杂性
汽车设计
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远---近，大---小，高---低： 10层楼的象屋罗娜，站在象屋下看到什么？ 蚊子停在大象身上能看到什么？ 飞鸟在高空看到的象背，站在地上的人能看到吗？
抽象要从多个视点进行
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3. 建模基本原理
应对复杂性的途径-多视图 瞎子摸象
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4. 软件的复杂性
造成软件复杂性的因素
B、管理开发过程的困难
面对一个开发小组，管理上的主要挑战就是如何保持一个整 体以及设计上的完整性。 1． 有时需要将整个软件版本恢复到以前的某一时间的状态 2． 控制某一程序在同一时间只能一个开发人员修改 3． 限制随意修改程序
4． 对每个开发人员编写的程序质量进行评估
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4. 软件的复杂性
造成软件复杂性的因素
A、问题领域的复杂性
1. 2. 行业内部自身的复杂 不同行业之间的互不了解
3.
需求在开发过程中不断发生变化
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1.什么是模型
精确的地图
抽象
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1.什么是模型 抽象的符号
沟通能力
危机意识
概括
日积月累 取之有道
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平凡之心
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1.什么是模型 严谨的公式
版本控制、过程管理、质量保证
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4. 软件的复杂性
造成软件复杂性的因素
C、软件可能的灵活性
开发人员有可能表述出几乎所有的抽象，很少有标准， 想怎么干就怎么干，一种比较随意的状态。 建房公司一般不会建立自己的林场来获取木材，建筑 公司更不太可能为了获得建造新建筑物所需的钢材就在现 场建一个炼钢厂，但在软件工业中，这样做是很平常的。 开发人员制造出高层抽象所需的几乎所有的基本构件， 却极少有标准。
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3.建模基本原理
应对复杂性的途径-抽象
抽象
抓住事物的主要矛盾（特征）而忽略次要矛盾（特征）
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3. 建模基本原理
应对复杂性的途径-抽象（视角）
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2. 模型与复杂性
汽车设计
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2. 模型与复杂性
汽车设计
半轴
变速箱
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整体式驱动桥
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软件工程专业
软件建模与分析
2015.9-2015.10
模型与建模
1. 什么是模型 2. 模型与复杂性
3. 建模基本原理
4. 软件复杂性 5. 结构化回顾
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1. 什么ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ模型 定义1：模型是现实世界的简化。
定义2：模型是现实世界某些重要方面的表示。
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6. UML
“4+1”视图
逻辑视图 配置视图
组件视图 用例 视图
并发视图
（1）用例视图 强调从系统的外部参与者角度看到的或需要的系统功能。 —— 用例图 （2）逻辑视图 从系统的静态结构和动态行为角度显示如何实现系统的功能。 —— 类图、对象图、状态图、时序图、协作图、活动图 （3）组件视图 显示代码组件的组织结构。 —— 组件图 （4）并发视图 显示系统的并发性，解决在并发系统中存在的通信和同步问题。 —— 状态图、协作图、活动图 （5）配置视图 显示系统的具体部署。 —— 配置图
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5. 结构化回顾
结构化开发的基本方法
旋转信号 燃烧流 传感器信号
读 旋转 信号
▲信号/S 信号/S 收集 和求 平均
确定 加速/ 减速
箭头指示
产生 加 /减 速 显示
信号/S
读和 校核 转换 成转/ 分 r/min 计算 里程 r/min 计算 Cal/h Cal/h mile/h 计算 mile/h 和超速 值 英里 产生 里程 显示
燃烧值
超速值 mile/h 发出 铃声
计算 燃料 消耗 产生 Cal/h 显示 mile/Cal
产生 mile/h 显示
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5. 结构化回顾
结构化开发的基本方法
#include <stdio.h> int main( ) { int a[10], i, iMax, iMin; printf(”Input 10 numbers:\n”); for(i = 0; i < 10; i++) scanf(”%d”, &a[i]); iMax = a[0]; iMin = a[0]; for(i = 1; i < 10; i++) { if(a[i] > iMax) iMax = a[i]; if(a[i] < iMin) iMin = a[i]; } printf(” = %d\n”, iMax, iMin); return 0; } 吉林省优秀课程 长春工业大学精品课程：软件建模与分析 CCUTSE 2012 33
3. 建模基本原理
结论：
抽象 多视图 分层 可视化 －简化问题、抓住本质 －站在不同视角上进行抽象 －站在不同视点上进行抽象 －更好地为人展现抽象结果
达到：看清、看透、看全
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4. 软件的复杂性
Brooks的话： “软件的复杂性是一个基本性质， 而不是一个偶然的性质。”
尾巴---绳子 腿 ---树干 鼻子---蛇 耳朵---扇子 身体---墙
多视图的综合是整个系统
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3.建模基本原理
应对复杂性的途径-可视化
通过图形的可视化表达清晰地展示系统的面貌
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6. UML

UML的构成
1）视图——“4+1”视图
视图是表达系统的某一方面特征的UML建模元素的子集。是 由一个或者多个图组成的对系统某个角度的抽象。 2）图
9种图
3）模型元素 UML中的模型元素包括事物和事物之间的联系。事物描述了一 般的面向对象的概念，如类、对象、接口、消息和组件等。 4）通用机制 UML提供的通用机制可以为模型元素提供额外的注释、信息或 语义。
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4. 软件的复杂性
应对软件复杂性的必由之路—软件建模
现实问题 软件模型
软件建模
应用模型理论
抽象+多视图+分层+可视化
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5. 结构化回顾
抽象
ZWJ=|x|
Y=f(x)是最伟大的模型
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1.什么是模型 零件的设计 三 视 图
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2. 模型与复杂性
什么是复杂性
人的智力或（和）体力受到挑战
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练习： 1.什么是模型，简要描述模型的主要用途。
2.造成软件复杂性的因素有哪些？
3.举例说明抽象、分层、可视化的应用。
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Thanks