軟件工程基本概念第1頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1軟件什么是軟件？軟件一般認(rèn)為由三部分組成：程序：在運(yùn)行時(shí)，能提供所希望的功能和性能的指令集。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：使程序能夠正確運(yùn)行的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)文檔：描述程序研制過(guò)程、方法及使用的文檔第2頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1軟件軟件的特點(diǎn)抽象性：邏輯實(shí)體，可記錄，但看不到可復(fù)制性：與開(kāi)發(fā)成本相比，復(fù)制成本很低無(wú)折舊受硬件制約未完全擺脫手工工藝開(kāi)發(fā)費(fèi)用高第3頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2軟件危機(jī)一、計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展的三個(gè)時(shí)期1.早期時(shí)代（60年代中期之前）程序設(shè)計(jì)階段硬件通用，軟件專(zhuān)用；程序規(guī)模小，編寫(xiě)者和使用者為同一人（同組人）。2.第二代（60年代中期-70年代中期）程序系統(tǒng)階段出現(xiàn)“軟件作坊”、產(chǎn)品軟件；“個(gè)體化”開(kāi)發(fā)方法。3.第三代（70年代中期之后）軟件工程階段軟件開(kāi)發(fā)成為一門(mén)新興的工程學(xué)科——軟件工程。第4頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展的三個(gè)時(shí)期及特點(diǎn)第5頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月計(jì)算機(jī)軟件發(fā)展的三個(gè)時(shí)期及特點(diǎn)第6頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2軟件危機(jī)二、什么是軟件危機(jī)軟件危機(jī)是指在計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)和維護(hù)過(guò)程中所遇到的一系列嚴(yán)重問(wèn)題。主要是兩個(gè)問(wèn)題。1.如何開(kāi)發(fā)軟件，怎樣滿(mǎn)足對(duì)軟件的日益增長(zhǎng)的需求。2.如何維護(hù)數(shù)量不斷膨脹的已有軟件第7頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2軟件危機(jī)三、軟件危機(jī)的主要表現(xiàn)1.對(duì)軟件開(kāi)發(fā)成本和進(jìn)度的估計(jì)不準(zhǔn)確2.用戶(hù)不滿(mǎn)意3.軟件質(zhì)量不高、可靠性差4.軟件常常不可維護(hù)、錯(cuò)誤難以改正。5.缺乏適當(dāng)?shù)奈臋n資料6.軟件成本占系統(tǒng)總成本的比例逐年上升7.軟件開(kāi)發(fā)速度跟不上計(jì)算機(jī)發(fā)展速度第8頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2軟件危機(jī)四、產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因1.與軟件本身的特點(diǎn)有關(guān)軟件不同于硬件，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的邏輯部件而不是物理部件。在寫(xiě)出程序代碼并在計(jì)算機(jī)運(yùn)行之前，軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的進(jìn)展情況較難衡量，軟件開(kāi)發(fā)的質(zhì)量也較難評(píng)價(jià)。因此，管理和控制軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程相當(dāng)困難。2.軟件不易于維護(hù)（1）軟件維護(hù)通常意味著改正或修改原來(lái)的設(shè)計(jì)，客觀上使軟件較難維護(hù)。第9頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2軟件危機(jī)四、產(chǎn)生軟件危機(jī)的原因2.軟件不易于維護(hù)（2）軟件不同于一般程序，它的規(guī)模大，不易于維護(hù)。3.在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中，或多或少地采用了錯(cuò)誤的方法和技術(shù)。4.對(duì)用戶(hù)需求沒(méi)有完整準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，就匆忙著手編寫(xiě)程序。第10頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2軟件危機(jī)五、解決軟件危機(jī)的途徑1.技術(shù)措施使用更好的軟件開(kāi)發(fā)方法和開(kāi)發(fā)工具2.組織管理措施軟件開(kāi)發(fā)不是某種個(gè)體勞動(dòng)的神秘技巧，而應(yīng)該是一種組織良好、管理嚴(yán)密、各類(lèi)人員協(xié)同配合、共同完成的工程項(xiàng)目。第11頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3軟件工程一、什么是軟件工程軟件工程是指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)的工程學(xué)科。它采用工程的概念、原理、技術(shù)和方法來(lái)開(kāi)發(fā)與維護(hù)軟件，把經(jīng)過(guò)時(shí)間考驗(yàn)而證明正確的管理技術(shù)和當(dāng)前能夠得到的最好的技術(shù)方法結(jié)合起來(lái)。軟件工程是一門(mén)涉及軟件計(jì)劃、需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試和維護(hù)的原理、方法及工具的研究和應(yīng)用的學(xué)科。第12頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3軟件工程二、軟件工程的基本原理1968年在聯(lián)邦德國(guó)召開(kāi)的國(guó)際會(huì)議上正式“軟件工程”術(shù)語(yǔ)。目前有100多條關(guān)于軟件工程的準(zhǔn)則，其中最出名的是著名軟件工程專(zhuān)家B.W.Boehm在1983年提出的7條基本原理。第13頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3軟件工程1.用分階段的生命周期計(jì)劃嚴(yán)格管理經(jīng)統(tǒng)計(jì)表明，不成功的軟件項(xiàng)目中有一半左右是由于計(jì)劃不周造成的。Boehm認(rèn)為，在軟件的整個(gè)生命周期中應(yīng)制定并嚴(yán)格執(zhí)行六類(lèi)計(jì)劃：項(xiàng)目概要計(jì)劃、里程碑計(jì)劃、項(xiàng)目控制計(jì)劃、產(chǎn)品控制計(jì)劃、驗(yàn)證計(jì)劃、運(yùn)行維護(hù)計(jì)劃。第14頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3軟件工程2.堅(jiān)持進(jìn)行階段評(píng)審大部分錯(cuò)誤是在編碼之前造成的錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)與改正得越晚，所需付出的代價(jià)越高。因此，在每個(gè)階段都進(jìn)行嚴(yán)格的評(píng)審，以便盡早發(fā)現(xiàn)在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的錯(cuò)誤第15頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3軟件工程3.實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中不要隨意改變需求，因?yàn)楦淖兡稠?xiàng)需求往往需要付出較高的代價(jià)，但在實(shí)踐中用戶(hù)往往會(huì)提出需求變更，因此需要采取科學(xué)的產(chǎn)品控制技術(shù)。目前主要實(shí)行基準(zhǔn)配置管理：基準(zhǔn)配置是指經(jīng)過(guò)階段評(píng)審后的軟件配置成分，如各個(gè)階段產(chǎn)生的文檔或程序代碼。對(duì)涉及基準(zhǔn)配置的修改，必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的評(píng)審，通過(guò)后才能實(shí)施修改。第16頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3軟件工程4.采用現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)踐表明：采用先進(jìn)的技術(shù)既可提高軟件開(kāi)發(fā)的效率，又可提高軟件維護(hù)的效率。80年代及之前：結(jié)構(gòu)化分析、設(shè)計(jì)技術(shù)90年代：面向?qū)ο蠓治觥⒃O(shè)計(jì)技術(shù)第17頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3軟件工程5.結(jié)果應(yīng)能清楚地審查軟件產(chǎn)品是看不見(jiàn)、摸不著的邏輯產(chǎn)品，開(kāi)發(fā)過(guò)程難以評(píng)價(jià)和管理。根據(jù)軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的總目標(biāo)及完成期限，規(guī)定開(kāi)發(fā)組織的責(zé)任和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，使所得的結(jié)果能夠清楚地審查第18頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3軟件工程6.開(kāi)發(fā)小組的人員應(yīng)該少而精開(kāi)發(fā)小組人員的素質(zhì)和數(shù)量是影響軟件產(chǎn)品質(zhì)量和開(kāi)發(fā)效率的重要因素。開(kāi)發(fā)小組人員數(shù)目的增加，使相互交流復(fù)雜、費(fèi)用增加。第19頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3軟件工程7.承認(rèn)不斷改進(jìn)軟件工程實(shí)踐的必要性遵循前6條基本原理，就能夠按照當(dāng)代軟件工程基本原理實(shí)現(xiàn)軟件的工程化生產(chǎn)，但不能保證趕上時(shí)代前進(jìn)的步伐。積極主動(dòng)采納新的軟件技術(shù)，且不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。第20頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3軟件工程三、軟件工程的傳統(tǒng)途徑軟件工程的傳統(tǒng)途徑是“生命周期法”，強(qiáng)調(diào)“結(jié)構(gòu)化分析、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)”。1.“生命周期法”的起源人類(lèi)解決復(fù)雜問(wèn)題時(shí)普遍采用的一個(gè)策略是“各個(gè)擊破”，也就是對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分解，然后再分別解決各個(gè)子問(wèn)題的策略。軟件工程采用的“生命周期法”，就是從時(shí)間角度對(duì)軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)的復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行分解，把軟件生存的漫長(zhǎng)周期依次劃分為若干個(gè)階段，每個(gè)階段有相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)，然后再逐步完成每個(gè)階段的任務(wù)。第21頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3軟件工程2.生命周期劃分的原則各階段的任務(wù)彼此間盡可能相對(duì)獨(dú)立，同一個(gè)階段各項(xiàng)任務(wù)的性質(zhì)盡可能相同，從而降低每個(gè)階段任務(wù)的復(fù)雜性，簡(jiǎn)化不同階段之間的聯(lián)系，有利于軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的組織管理。3.生命周期的劃分軟件生命周期一般分為：軟件定義（問(wèn)題定義、可行性研究、需求分析）、軟件開(kāi)發(fā)（總體設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、編碼和單元測(cè)試、綜合測(cè)試）、軟件維護(hù)等三個(gè)時(shí)期。第22頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生命周期法各階段的工作小結(jié)第23頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月生命周期法各階段的工作小結(jié)第24頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3軟件工程4.“生命周期法”的特點(diǎn)階段具有順序性和依賴(lài)性推遲實(shí)現(xiàn)的觀點(diǎn)質(zhì)量保證的觀點(diǎn)每個(gè)階段都必須完成規(guī)定的文檔每個(gè)階段結(jié)束前都要對(duì)所完成的文檔進(jìn)行評(píng)審，以便盡早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，改正錯(cuò)誤。第25頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型一、瀑布模型典型瀑布模型具有順序性和依賴(lài)性第26頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型瀑布模型的特征從上一項(xiàng)活動(dòng)中接受該項(xiàng)活動(dòng)的工作對(duì)象，作為輸入。利用這一輸入實(shí)施該項(xiàng)活動(dòng)應(yīng)完成的內(nèi)容給出該項(xiàng)活動(dòng)的工作成果，作為輸出傳給下一項(xiàng)活動(dòng)對(duì)該項(xiàng)活動(dòng)實(shí)施的工作進(jìn)行評(píng)審。若其工作得到確認(rèn)，則繼續(xù)下一項(xiàng)活動(dòng)。第27頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型軟件維護(hù)往往經(jīng)歷軟件生存期的各個(gè)階段，從而構(gòu)成生存期循環(huán)。第28頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型具有維護(hù)循環(huán)的軟件生存期的瀑布模型第29頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型瀑布模型的缺點(diǎn)：從認(rèn)識(shí)論角度看，人的認(rèn)識(shí)是一個(gè)多次反復(fù)循環(huán)的過(guò)程，不可能一次完成。但瀑布模型中劃分的幾個(gè)階段，沒(méi)有反映出這種認(rèn)識(shí)過(guò)程的反復(fù)性。軟件開(kāi)發(fā)是一個(gè)知識(shí)密集型的開(kāi)發(fā)活動(dòng)，需要相互合作完成，但瀑布模型沒(méi)有體現(xiàn)這一點(diǎn)。第30頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型二、原型模型1.基本思想在獲取一組基本的需求定義后，利用高級(jí)軟件工具的可開(kāi)發(fā)環(huán)境，快速地建立一個(gè)目標(biāo)系統(tǒng)的最初版本，并把它交給用戶(hù)試用、補(bǔ)充和修改，再進(jìn)行新的版本開(kāi)發(fā)。反復(fù)進(jìn)行這個(gè)過(guò)程，直到得出系統(tǒng)的“精確解”，即用戶(hù)滿(mǎn)意為止。經(jīng)過(guò)這樣一個(gè)反復(fù)補(bǔ)充和修改的過(guò)程，應(yīng)用系統(tǒng)的“最初版本”就逐步演變?yōu)橄到y(tǒng)的“最終版本”。第31頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型原型：一個(gè)具體的可執(zhí)行模型，它實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的若干功能。原型法：不斷地運(yùn)行系統(tǒng)“原型”來(lái)進(jìn)行啟發(fā)、揭示和判斷的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方法。第32頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型2.原型模型第33頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型在“需求分析”、“原型設(shè)計(jì)”兩個(gè)階段中，開(kāi)發(fā)者和用戶(hù)一起為想象中的系統(tǒng)的某些主要部分定義需求和規(guī)格說(shuō)明，并由開(kāi)發(fā)者在規(guī)格說(shuō)明級(jí)用原型描述語(yǔ)言構(gòu)造一個(gè)系統(tǒng)原型，它代表了部分系統(tǒng)，包括那些為滿(mǎn)足用戶(hù)需求的必要屬性。該原型可用來(lái)幫助分析和設(shè)計(jì)工作，而不是一個(gè)軟件產(chǎn)品。

第34頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型在演示原型期間，用戶(hù)可以根據(jù)他所期望的系統(tǒng)行為來(lái)評(píng)價(jià)原型的實(shí)際行為。如果原型不能滿(mǎn)意地運(yùn)行，用戶(hù)能立刻找出問(wèn)題和不可接受的地方，并與開(kāi)發(fā)者重新定義需求。該過(guò)程一直持續(xù)到用戶(hù)認(rèn)為該原型能成功地體現(xiàn)想象中的系統(tǒng)的主要部分功能為止。在這期間，用戶(hù)和開(kāi)發(fā)者都不要為程序算法或設(shè)計(jì)技巧等枝節(jié)問(wèn)題分心，而是要確定開(kāi)發(fā)者是否理解了用戶(hù)的意思，同時(shí)試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)它們的若干方法。第35頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型有了滿(mǎn)意的系統(tǒng)原型，同時(shí)也積累了使用原型的經(jīng)驗(yàn)，用戶(hù)常會(huì)提出新目標(biāo)，從而進(jìn)一步重新原型周期。新目標(biāo)的范圍要比修改或補(bǔ)充不滿(mǎn)意的原型大。第36頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型3.原型特征軟件原型是軟件的最初版本，以最少的費(fèi)用、最短的時(shí)間開(kāi)發(fā)出的、以反映最后軟件的主要特征的系統(tǒng)。它具有以下特征：(1)它是一個(gè)可實(shí)際運(yùn)行的系統(tǒng)。第37頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型(2)它沒(méi)有固定的生存期。一種極端是扔掉原型（以最簡(jiǎn)便方式大量借用已有軟件，做出最后產(chǎn)品的模型，證實(shí)產(chǎn)品設(shè)想是成功的，但產(chǎn)品中并不使用）；另一種極端是最終產(chǎn)品的一部分即增量原型（先做出最終產(chǎn)品的核心部分，逐步增加補(bǔ)充模塊），演進(jìn)原型居于其中（每一版本扔掉一點(diǎn)，增加一點(diǎn)，逐步完善至最終產(chǎn)品）。第38頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型(3)從需求分析到最終產(chǎn)品都可作原型，即可為不同目標(biāo)作原型。(4)它必須快速、廉價(jià)。(5)它是迭代過(guò)程的集成部分，即每次經(jīng)用戶(hù)評(píng)價(jià)后修改、運(yùn)行，不斷重復(fù)雙方認(rèn)可。第39頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型4.原型法的評(píng)價(jià)優(yōu)點(diǎn)1.原型法在得到良好的需求定義上比傳統(tǒng)生存周期法好得多，可處理模糊需求，開(kāi)發(fā)者和用戶(hù)可充分通信。2.原型系統(tǒng)可作為培訓(xùn)環(huán)境，有利于用戶(hù)培訓(xùn)和開(kāi)發(fā)同步，開(kāi)發(fā)過(guò)程也是學(xué)習(xí)過(guò)程。3.原型給用戶(hù)以機(jī)會(huì)更改心中原先設(shè)想的、不盡合理的最終系統(tǒng)。4.原型可低風(fēng)險(xiǎn)開(kāi)發(fā)柔性較大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。5.原型增加使系統(tǒng)更易維護(hù)、對(duì)用戶(hù)更友好的機(jī)會(huì)。6.原型使總的開(kāi)發(fā)費(fèi)用降低，時(shí)間縮短。第40頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型缺點(diǎn)1.“模型效應(yīng)”或“管中窺豹”。對(duì)于開(kāi)發(fā)者不熟悉的領(lǐng)域把次要部分當(dāng)作主要框架，做出不切題的原型。2.原型迭代不收斂于開(kāi)發(fā)者預(yù)先的目標(biāo)。即每次更改，為了消除錯(cuò)誤，次要部分越來(lái)越大，“淹沒(méi)”了主要部分。3.原型過(guò)快收斂于需求集合，而忽略了一些基本點(diǎn)。4.資源規(guī)劃和管理較為困難，隨時(shí)更新文檔也帶來(lái)麻煩。5.長(zhǎng)期在原型環(huán)境上開(kāi)發(fā)，只注意得到滿(mǎn)意的原型，容易“遺忘”用戶(hù)環(huán)境和原型環(huán)境的差異。第41頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型適用范圍：原型開(kāi)發(fā)可以應(yīng)用于軟件生存周期的不同階段，也可以替代生存期的部分或全部階段，具體可以用于以下領(lǐng)域：1.輔助分析和確定用戶(hù)需求的任務(wù)。2.作為軟件設(shè)計(jì)的一種工具。例如：研究系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性和適應(yīng)性。3.作為一種解決不確定性的工具。例如：研究一種新技術(shù)的效果，逐步使其適應(yīng)預(yù)定的環(huán)境。4.作為一種實(shí)驗(yàn)工具。5.充作同步培訓(xùn)工具。6.“一次性”的應(yīng)用。例如寫(xiě)一個(gè)能運(yùn)行的程序，一旦得到答案，該程序?qū)⒉辉偈褂谩?.作為軟件維護(hù)的輔助工具。特別是在用戶(hù)需求不穩(wěn)定，維護(hù)工作量很大的情況下，要求大量的重新設(shè)計(jì)工作。第42頁(yè)，課件共50頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.