软件危机与软件工程教材

▪ 每个阶段都要形成详尽、规范、完整的文档，提 供下一阶段以及本阶段评审之用。
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软件工程方法学
▪ 通常把在软件生命周期全过程中使用的一整套 技术方法的集合称为方法学（Methodology）
▪ 软件工程方法学3要素： a. 方法：完成开发的技术，解决“怎样做”； b. 工具：为运用方法提供的软件工程环境； c. 过程：任务的框架，规定了完成各项任务的步
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软件危机的产生
软件危机的具体表现
① 对软件开发成本和进度估计不准确。 ② 用户对已完成的“软件系统”不满意。 ③ 软件产品的质量不可靠。 ④ 软件维护困难，维护的人员与费用不断 增加。 ⑤ 缺乏完整、正确的文档资料。 ⑥ 软件成本在计算机系统 中所占比例逐年上升。 ⑦ 软件的发展跟不上硬件的发展和用户的要求。
件下，能否完成指定的任务？包括：技
术可行性、经济可行性、法律可行性、
社会可行性。
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软件的生命周期
解决软件危机的途径
软件开发(development)阶段
▪ 需求分析
源自文库
▪ 总体设计
▪ 详细设计
▪ 编码
▪ 测试
▪ 运行
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解决软件危机的途径
软件的生命周期
软件维护(maintenance)阶段
在不同的阶段对软件修改而付出的 代价是不同的！在后期引入一个变动的 代价比在早期引入要高的多，甚至高达 2─3个数量级。
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生命周期各阶段的任务
1．问题定义
本阶段需要明确回答：“要解决的 问题是什么？”。
系统分析员应该提出问题的性质、 目标和规模的书面报告。通过对实际用 户和使用部门的调查、研究，以及讨论、 交流，得出一份双方都满意的文档。
骤。
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软件工程方法学
1.传统方法学 ▪ 也称为生命周期方法学或结构化范型。 ▪ 把 软件生命周期的全过程依次划分为若干
阶段，然后顺序地完成每个阶段的任务。 ▪ 传统方法学应用十分广泛。
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软件工程方法学
▪ 2.面向对象方法学 ▪ 该方法把数据和行为看成同等重要，它是
传统的生命周期方法学可以用瀑 布模型来模拟，犹如瀑布，各个阶段 从上到下，奔流不息。
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软件工程开发模式
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软件工程开发模式
按照传统的瀑布模型来开发软件， 有如下几个特点：
▪ 各阶段具有顺序性和依赖性，必须 等上一阶段结束后，才能开始下一阶段； 前一阶段的输出文档就是下一阶段的输 入。
软件工程
（Software Engineering）
第一章 绪论
——软件危机与软件工程
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本章主要内容
▪ 软件开发过程 ▪ 软件危机的产生 ▪ 解决软件危机的途径 ▪ 软件工程
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计算机硬件与软件
软件开发过程
▪ 任何计算机系统都包含硬件（hard）和软件 （software）两大部分。
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生命周期各阶段的任务
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4．总体设计
本阶段 确定目标系统的主要功能如何完 成。采用流程图或其他工具描述出每种可能 的系统，推荐出一个最佳的方案，并制定出 实现该系统的详细计划。
本阶段的另一个主要任务是设计软件的 结构，确定软件应由哪些模块构成，以及模 块之间的关系。
还应考虑系统的开发和应用环境，如计 算机系统的配置，计算机网络等。
一种以数据为主线，把数据和对数据的操 作紧密地结合起来的方法。
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软件工程方法学
▪ 比较： ▪ 传统方法学强调自顶向下顺序地完成软件
开发的各阶段任务。 ▪ 面向对象方法学开发软件的过程，是一个
主动地多次反复迭代的演化过程。
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软件的生命周期
解决软件危机的途径
软件的生命周期(life cycle)：
需要考虑软件平台、开发工具等 等。
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生命周期各阶段的任务
7．综合测试
本阶段的任务是通过各种测试以 及相应的调试，使软件达到预定的要 求。
应该把测试计划、测试方案、测 试结果等以文档的形式保存下来，作 为软件配置的一个组成部分。
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生命周期各阶段的任务
8．软件维护
发。
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解决软件危机的途径
软件工程
软件工程
是一门指导计算机软件开发和维 护 的工程学科，是一类求解软件包的工程。 它应用计算机科学、数学及管理科学等原 理，借鉴传统工程的原则、方法，创建软 件以达到提高质量、降低成本的目的。
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解决软件危机的途径
软件工程
计算机科学、数学用于构造模型与 算法，工程科学用于制定规范、设计范 型、评估成本及确定权衡，管理科学用 于计划、资源、质量、成本等管理。
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生命周期各阶段的任务
5．详细设计
详细设计阶段的任务就是把问题 的求解具体化，设计出程序的详细规 格说明。
通常用HIPO图（层次图/输入/处理 /输出）或PDL语言（过程设计语言）描 述详细设计的结果。
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生命周期各阶段的任务
6．编码和单元测试
本阶段的任务是编写软件程序。 程序员应根据目标系统的要求，选取 适合的程序设计语言，把详细设计的 结果编制成程序，并对每一个模块进 行单元测试。
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软件工程的本质特性
解决软件危机的途径
① 软件工程关注于大型程序的构造。 ② 软件工程的中心课题是控制复杂性。 ③ 软件经常变化。 ④ 开发软件的效率非常重要。 ⑤ 和谐地合作是开发软件的关键。 ⑥ 软件必须有效的支持他的用户。 ⑦ 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。
2．坚持进行阶段评审 设计的错误占软件错误的63%，编码错
误只占37%。而且在后期纠正错误的代价 非常高。因此，必须严格坚持阶段评审， 及早发现和纠正错误。
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解决软件危机的途径
软件工程基本原理
3．实行严格的产品质量控制 在现实中由于外部原因要求对需
求等进行修改是难免的。但必须有严 格的管理制度和措施，其中主要是实 行基准配置管理。
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软件工程开发模式
➢ 推迟实现的观点：
不要急于求成，对于规模较大、较复杂 的系统，过早地急于编程实现，往往导 致大量返工，甚至开发失败。应该把前 面几个阶段的工作做得比较扎实，再进 行后续的工作。
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软件工程开发模式
➢质量保证的观点：
（1）每个阶段都必须交出合格的文档。这 是下一阶段开发设计的依据和开发交互的 媒介，也是对软件进行维护的重要依据。
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3．需求分析
本阶段确定为解决该问题，目标系统必 须应具备哪些功能。
系统分析员在本阶段必须与用户密切配
合，充分交流，得到经用户确认的系统逻辑 模型，用数据流图、数据字典等描述系统的 逻辑模型。
需求分析阶段所确定的系统逻辑模型是
以后设计和实现目标系统的基础，必须准确、
完整的体现用户的需求。
前述含义下的软件所涉及的理论、方法、技术所 构成的学科。
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软件开发过程的演化
软件开发过程
▪ 第一个时期：40—60年代，个体时期 （程 序时期）
▪ 第二个时期：60—70年代，软件作坊时 期（程序+文档）
▪ 第三个时期：70年代以后，软件工程时 期。
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软件开发过程的演化
▪ 过程定义了运用方法的顺序、应交付的文 档资料、为保证软件质量和协调变化所需 要采取的管理措施，以及标志软件开发各 个阶段任务完成的里程碑。
▪ 使用生命周期模型简洁地描述软件过程。
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软件过程模型
1．瀑布模型(Waterfall Model)
一直是唯一被广泛采用的生命周 期模型。
右是由于计划不周造成的。应该把软件生命周期 划分为若干阶段，并制定出相应的切实可行的计 划，严格按照计划对开发和维护进行管理。
B.W.Boehm认为，应制定和严格执行6类计划： 项目概要计划、里程碑计划、项目控制计划、产 品控制计划、验证计划、运行维护计划。
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解决软件危机的途径
软件工程基本原理
软件维护的任务是，通过各种必
要的维护活动使系统持久地满足用户 的需要。
通常有4类维护活动：改正性维护； 适应性维护；完善性维护；预防性维 护。
每一项维护活动都应该准确地记
录下来，作为正式的文档保存。
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软件过程
▪ 软件过程：为了获得高质量软件所需要完 成的一系列任务的框架，它规定了完成各 项任务的工作步骤。
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生命周期各阶段的任务
2 ．可行性分析
本阶段需要回答的是：“上一阶段 确定的问题有无可行的解决方案，是 否值得解决？”。
更进一步明确项目的规模和目标， 从技术可行性、经济可行性、操作可 行性、法律可行性、社会可行性等方 面进行研究，确定是否开发本项目。
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生命周期各阶段的任务
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解决软件危机的途径
软件工程基本原理
▪ 1968年在联邦德国召开的国际会议正 式提出并使用“软件工程”的概念和术 语，众多专家提出100多条关于软件工 程的准则。
▪ 1983年，B.W.Boehm归纳提出了七条 基本原则。
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解决软件危机的途径
软件工程基本原理
1．用分阶段的生命周期计划严格管理 有人统计，在不成功的软件项目中有50%左
软件开发过程
▪ 计算机软件的数量以惊人的速度急剧 膨胀。
▪ 计算机硬件的性能/价格比，每10年提高 2个数量级，且质量稳步提高。
▪ 软件生产跟不上计算机应用的要求，开 发成本增加，质量没有保证，已成制约 计算机发展的关键因素。
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软件危机的产生
软件危机
▪ 软件危机(crisis)：是指在计算机软 件开发和维护过程中所遇到的一 系列的严重问题。
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解决软件危机的途径
软件工程基本原理
4．采用现代程序设计技术和软件工程技术 如结构化程序分析(Structured Analysis)
和结构化设计(Structured Design)等。 5．结果应能清楚地审查
由于软件是一种看不见摸不着的逻辑 产品，对它的检验和审查很困难。因此， 应提供可视化的检验标准和方法。
（2）每个阶段完成前都要对完成的文档进 行评审，以便及时发现和改正错误。对错 误的修改越早越好，越晚代价越高。
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软件工程开发模式
▪ 瀑布模型的优缺点： ▪ 优点：强迫采用规范化的方法；每个阶段
必须提交文档；产品都要经过验证。 ▪ 缺点：该模型几乎完全依赖书面的规格说
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产生软件危机的原因
软件危机的产生
▪ 客观原因：软件需求大，规模大
▪ 主观原因：软件本身的特点与开发、维护 方法不当
软件是一种逻辑部件不是物理部件，其进展情 况和质量难以控制；难维护。
软件的规模非常庞大，多人共同开发，必须有 严格和科学的管理。
软件开发过分依赖于个人的智力劳动和经验。 在对用户需求没有完整、准确的认识，匆忙开
是指软件产品或软件系统，从生产、投 入使用到被淘汰的全过程。
把软件生命周期依次划分为若干阶段， 每个阶段有相对独立的任务，逐步完成各个 阶段的任务后，软件的生命周期向前推进。
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软件的生命周期
解决软件危机的途径
软件计划(planning)阶段
▪ 问题定义：要解决的问题是什么？
▪ 可行性研究：在时间和资源的约束条
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软件工程基本原理
解决软件危机的途径
6．开发人员应少而精
软件开发小组的人员应该是素质高， 人员不宜过多。人员素质低和人员过多， 都会导致软件的错误率高，且开发效率下 降，成本增加。
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7．承认不断改进软件工程的必要性
软件工程是一门不断迅速发展的学科，
必须学习和跟踪先进的技术和方法，也要
不断总结经验、改进方法，要不断进行技
术创新。
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解决软件危机的途径
解决软件危机的传统方法
▪ 用生命周期把软件划分为若干阶段，每个阶段相 对独立的任务，分阶段逐步完成。
▪ 每一阶段的开始和结束都有严格的标准，前一个 阶段的结果就是下一阶段设计和开发的依据。
▪ 每个阶段的工作都有严格的技术和管理审查，通 过之后才方可开始进行下一阶段。
▪ 硬件只是提供了计算的可能性 ▪ 必须有支持和管理计算机的软件，系统才能
实现计算
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软件的三层含义
软件开发过程
▪ 个体含义：指计算机中的程序及其文 档。
▪ 整体含义：指在特定计算机系统中所有上述
个体含义下的软件的总称，即计算机系统中硬件 除外的所有成分。
▪ 学科含义：指在研究、开发、维护以及使用