軟件工程復習課

1、1. 軟件工程方法學的3要素是什么；分別包含什么內容？軟件工程由方法、工具和過程三部分組成，稱軟件工程的三要素。 軟件工程中的各種方法為軟件開發(fā)提供了“如何做”的技術。它包括了多個方面，如項目計劃與估算、軟件系統(tǒng)需求分析、數據結構、系統(tǒng)總體結構的設計、算法過程的設計、編碼、測試以及維護等。 軟件工程使用的軟件工具能夠自動或半自動地支持軟件的開發(fā)、管理和文檔的生成。 軟件工程中的過程是貫穿于整個工程的各個環(huán)節(jié)，是將軟件工程的方法和工具綜合起來，合理、及時地進行計算機軟件開發(fā)的過程。過程定義了方法使用的順序、要求交付的文檔資料、為保證質量和協(xié)調變化所需要的管理、及軟件開發(fā)各個階段完成的里程碑。2.

2、 軟件生命周期分為哪3個時期和8個階段；順序如何；跨越時間最長的是哪個？(問題定義->可行性研究->需求分析)->(總體設計->詳細設計)->(編碼->測試)->運行維護3. 幾種常見的軟件生命周期模型：瀑布模型：基本思想瀑布模型嚴格按照軟件生存周期各個階段來進行開發(fā)，上一階段的輸出即是下一階段的輸入，并強調每一階段的嚴格性。它規(guī)定了各階段的任務和應提交的成果及文檔，每一階段的任務完成后，都必須對其階段性產品(主要是文檔)進行評審，通過后才能開始下一階段的工作。因此，它是一種以文檔作為驅動的模型?？焖僭湍Ｐ停夯舅枷?；什么是原型，它的特點其基本思想是

3、：軟件開發(fā)人員根據用戶提出的軟件基本需求快速開發(fā)一個原型，以便向用戶展示軟件系統(tǒng)應有的一部分或全部功能和性能，同時使用戶熟悉系統(tǒng)。在征求用戶對原型的初步意見后，進一步使需求全面化、精確化，并據此改進、完善原型。如此迭代，直到軟件開發(fā)人員和用戶都通過原型確認軟件系統(tǒng)的需求并達成一致的理解為止。軟件需求確定后，便可進行設計，編碼、測試等以后的各個開發(fā)步驟。特點：l 開發(fā)過程基本上是線性的；(原因有二：P86)l 加快了開發(fā)過程，降低了開發(fā)成本；l 原型模型比瀑布模型更符合人們認識事物的過程和規(guī)律，是一種較實用的開發(fā)框架；l 它適合于那些不能預先確切定義需求的軟件系統(tǒng)的開發(fā)，適合于那些項目組成員（包

4、括分析員、設計員、程序員和用戶）不能很好交流或通信有困難的情況。螺旋模型：引入的原因；特點-風險驅動，適用于大型軟件開發(fā)；簡化的螺旋模型是在每個階段之前都增加了風險分析過程的快速原型模型。引入螺旋模型的原因：軟件風險，普遍存在于軟件開發(fā)項目中，項目越大，風險越大。軟件風險可能在不同程度上損害軟件開發(fā)過程和軟件產品質量。噴泉模型：特點它是以面向對象的軟件開發(fā)方法為基礎，以用戶需求為動力，以對象來驅動的模型?！皣娙币辉~本身體現(xiàn)了迭代和無間隙特性。系統(tǒng)某個部分工作常常重復多次，相關功能在每次迭代中逐步加入演進的系統(tǒng)。所謂無間隙是指在開發(fā)活動，即分析、設計和編碼之間不存在明顯的邊界。該模型很自然地支

5、持軟部件的重用。4. 數據流圖(DFD)：什么是(它描述的是什么)，成份和基本符號，結構數據流圖-系統(tǒng)邏輯功能的描述工具數據流圖有4種成分：源點和終點，處理，數據存儲，數據流。注意：DFD有源點、終點，除此之外的每個節(jié)點是數據加工；5. 狀態(tài)轉換圖：什么是，結構狀態(tài)轉換圖(簡稱為狀態(tài)圖)通過描繪系統(tǒng)的狀態(tài)及引起系統(tǒng)狀態(tài)轉換的事件，來表示系統(tǒng)的行為。此外，狀態(tài)圖還指明了作為特定事件的結果系統(tǒng)將做哪些動作。因此，利用狀態(tài)轉換圖可以建立系統(tǒng)的行為模型。l 狀態(tài)轉換圖中的成份(1) 狀態(tài) P56(2) 事件 事件是在某個特定時刻發(fā)生的事情，它是對引起系統(tǒng)做動作或(和)從一個狀態(tài)轉換到另一個狀態(tài)的外界事

6、件的抽象，也就是引起系統(tǒng)做動作或(和)轉換狀態(tài)的控制信息/動作。(3) 狀態(tài)轉換 從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)，變遷的方向。注意：狀態(tài)轉換圖的每個節(jié)點是一個狀態(tài)，在一張狀態(tài)圖中只能有一個初態(tài)，而終態(tài)則可以有0至多個6. 數據字典：什么是，用途，與數據流圖的關系，哪些信息需要在數據字典中被定義數據字典是關于數據的信息的集合，也就是對數據流圖中包含的所有元素進行定義的集合。它的作用也正是在軟件分析和設計的過程中 給人提供關于數據的描述信息。數據流圖和數據字典共同構成系統(tǒng)可行性研究階段的邏輯模型。數據字典的用途 (1) 分析階段的通信工具(2) 包含控制信息(3) 數據庫設計的基礎l 數據定義使用到的符號

7、及意義：由數據元素組成數據的方式：(1) 順序 即以確定次序連接兩個或多個分量；(2) 選擇 即從兩個或多個可能的元素中選取一個；(3) 重復 即把指定的分量重復零次或多次。(4) 可選 即一個分量是可有可無的(重復零次或一次)。可采用下列符號：= 意思是定義為 (或等價于)；(1) + 意思是和(即，順序連接兩個分量)；(2) 意思是或(即，從方括弧內列出的若干個分量中選擇一個)，通常用“|”號隔開供選擇的分量；(3) 意思是重復(即，重復花括弧內的分量)；(4) ( )意思是可選(即，圓括弧里的分量可有可無)。用例：標識符=字母字符+字母數字串字母數字串=0字母或數字7字母或數字=字母字符

8、數字字符7. 問題定義+可行性研究，階段的基本任務(工作)是什么？可行性研究工作是在初步的需求定義(澄清問題的定義)之后進行的，其的目的是用最小的代價在盡量短的時間內(總成本的5%10%)確定該項目是否值得去解決，是否存在可行的解決方案。8. 需求分析階段的基本任務(工作)是什么？要準確回答什么問題？需求分析就是通過對應用問題及其環(huán)境的分析與理解，采用一系列的分析方法和技術，將用戶的需求逐步精確化、完全化、一致化，對目標系統(tǒng)提出完整、準確、清晰、具體的要求。最終形成需求規(guī)格說明文檔的過程。在此，準確回答軟件系統(tǒng)“必須做什么”。需求分析的主要任務(1)、確定需求-確定對系統(tǒng)的綜合要求；(2)、建

9、立數據模型-利用圖形工具描述系統(tǒng)的數據結構，并將數據結構規(guī)范化，建立數據模型；(3)、導出系統(tǒng)的邏輯模型-通常用數據流圖、實體-聯(lián)系圖、狀態(tài)轉換圖、數據字典和主要的處理算法描述整個邏輯模型。(4)、修正系統(tǒng)開發(fā)計劃(5)、編寫需求規(guī)格說明9. 需求分析要建立哪三大模型，分別用什么工具描述？模型的核心是數據字典，它描述了所有的在目標系統(tǒng)中使用的和生成的數據對象。圍繞著這個核心的有三種圖：實體-關系圖(ERD)描述數據對象及數據對象之間的關系-數據模型；數據流圖(DFD)描述數據在系統(tǒng)中如何被傳送或變換，以及描述如何實現(xiàn)對數據流進行變換的功能(或子功能)-功能模型；狀態(tài)-遷移圖(STD)描述系統(tǒng)對

10、外部事件如何響應，如何動作-行為模型。因此，ERD用于數據建模，DFD用于功能建模，STD用于行為建模。10. 軟件需求通常包括哪些方面？如何獲取軟件需求？軟件需求是指用戶對目標軟件系統(tǒng)在功能、性能、行為、設計約束等方面的期望。(1) 功能需求；(2) 性能需求；(3) 可靠性和可用性需求；(4) 出錯處理需求；(5) 接口需求；(6) 約束；(7) 逆向需求；(8) 將來可能提出的要求需求的來源l 客戶或用戶l 領域標準l 相關領域的專家l 系統(tǒng)或過程文檔l 相關政策或法律11. 總體設計階段的基本任務(工作)是什么？總體設計 (概要設計)-將軟件需求轉化為軟件的系統(tǒng)結構和全局數據結構，確定

11、各組成成分(子系統(tǒng)或模塊)之間的相互關系總體設計的任務l 劃分出組成系統(tǒng)的物理元素-程序、文件、數據庫、人工過程和文檔等等。但是每個物理元素仍然處于黑盒子級，這些黑盒子里的具體內容將在以后仔細設計。l 設計軟件的體系結構，也就是要確定系統(tǒng)是由哪些模塊組成的，以及這些模塊相互間的關系。12. 如何將數據流圖轉換成軟件結構圖？數據流圖軟件結構圖13. 耦合的含義，1-7級耦合的具體含義，耦合級別的排列；模塊獨立性對于耦合的要求l 耦合（Coupling）：是對軟件結構內不同模塊之間相互關聯(lián)程度的強弱的度量。它取決于各個模塊之間接口的復雜程度、進入或訪問一個模塊的點以及哪些信息通過接口傳遞。耦合是影

12、響軟件復雜程度的一個重要因素。應該采取下述設計原則：盡量使用數據耦合，少量使用控制耦合和特征耦合，限制公共環(huán)境耦合的范圍，完全不允許內容耦合，最終降低模塊間接口的復雜性。14. 內聚的含義，1-7級內聚的具體含義，內聚級別的排列；模塊獨立性對于內聚的要求l 內聚（Cohesion）：標志同一個模塊內各個元素彼此結合的緊密程度，它是信息隱藏和局部化概念的自然擴展。高內聚：模塊內部完成單一的處理；低內聚：模塊內部各部分關聯(lián)不緊密，完成分散的多個處理任務；設計時應該力爭做到高內聚。耦合，描述兩個或多個模塊之間的相互關聯(lián)程度；內聚，描述一個模塊內部各處理元素之間的互關聯(lián)程度。耦合與內聚都是模塊獨立性的

13、定性標準，都反映模塊獨立性的良好程度。設計的目標應該是力爭高內聚、低耦合。15. 詳細設計階段的基本任務(工作)是什么？任務：用一定的工具精確描述目標系統(tǒng)，從而方便在編碼階段可以把這種描述直接翻譯成用某種程序設計語言書寫的程序。(1) 確定每一模塊的算法(處理流程)(2) 確定每一模塊使用的數據結構(3) 確定本模塊的接口和用戶界面(4) 為每一模塊設計一組測試用例(單元測試計劃)16. 詳細設計的描述工具-程序流程圖、盒圖、判定表/判定樹等：什么是，基本符號和含義，特點程序流程圖l 基本符號(國家標準)可表示的控制結構見前圖(結構化程序設計中基本的控制流程)。循環(huán)的標準符號：主要優(yōu)點是對控制

14、流程的描繪很直觀，便于初學者掌握。程序流程圖的主要缺點如下：(1) 程序流程圖本質上不是逐步求精的好工具，它誘使程序員過早地考慮程序的控制流程，而不去考慮程序的全局結構。(2) 程序流程圖中用箭頭代表控制流，因此程序員不受任何約束，可以完全不顧結構程序設計的精神，隨意轉移控制。(3) 程序流程圖不易表示數據結構。盒圖(N-S圖)l 基本符號和表示的結構它有下述特點：(1) 功能域(即，一個特定控制結構的作用域)明確，可以從盒圖上一眼就看出來。(2) 沒有箭頭，不可能任意轉移控制。(3) 很容易確定局部和全程數據的作用域。(4) 很容易表現(xiàn)嵌套關系，也可以表示模塊的層次結構。l 特點：(1) 可

15、以清楚表示條件組合和動作組合之間的關系(2) 判定樹：是判定表的變化形式 P5254(3) 不是通用的過程設計工具，宜作為輔助測試工具17. 計算程序模塊的環(huán)形復雜度的McCabe方法：計算工具：流圖-退化了的程序流程圖計算方法：3種方法計算方法：(1) 流圖中的區(qū)域數等于環(huán)形復雜度區(qū)域：由邊和結點圍成的面積稱為區(qū)域。當計算區(qū)域數時應該包括圖外部未被圍起來的那個區(qū)域。即流圖的封閉區(qū)域數加1。(2) 流圖的環(huán)形復雜度V(G)=E-N+2,其中，E是流圖中邊的條數，N是結點數。(3) 流圖的環(huán)形復雜度V(G)=P+1，其中，P是流圖中判定結點的數目。18. 編碼風格涉及的一系列內容編碼風格源程序實

16、際上也是一種供人閱讀的文檔，有一個文檔的風格問題。應該使程序具有良好的風格。源程序代碼的邏輯簡明清晰、易讀易懂是好程序的一個重要標準。1、源程序文檔化源程序文檔化包括恰當的標識符、適當的注解和程序的視覺組織等等。l 標識符的命名(1) 標識符，包括模塊名、變量名、常量名、標號名、子程序名、數據區(qū)名、緩沖區(qū)名、；(2) 這些名字應能反映它所代表的實際東西，應有一定實際意義。例如，表示次數的量用Times，表示總量的用Total，表示平均值的用Average，表示和的量用Sum等；(3) 名字不是越長越好，應當選擇精煉的意義明確的名字。必要時可使用縮寫名字，但這時要注意縮寫規(guī)則要一致，并且要在每一

17、個名字第一次出現(xiàn)的時候給它加注釋。同時，在一個程序中，一個變量只應用于一種用途。l 正確、適當的程序注釋夾在程序中的注釋是程序員與日后的程序讀者之間通信的重要手段，注釋決不是可有可無的；一些正規(guī)的程序文本中，注釋行的數量占到整個源程序的1/3到1/2，甚至更多。注釋分為序言性注釋和功能性注釋。(1) 序言性注釋通常置于每個程序模塊的開頭部分，說明模塊的功能、入口參數格式、參數含義、返回值、最初完成時間、最近修改時間、作者等信息；對于理解程序本身具有引導作用。(2) 功能性注釋通常嵌于源程序體中必要的位置，提供理解語句、程序段的一些額外的信息。應注意：a. 注釋經常描述的是一段程序，而不是每一個

18、語句；b. 采用適當的格式，明確區(qū)別程序與注釋；c. 注釋要正確。l 視覺組織-空格、空行和移行(1) 恰當地利用空格，可以突出表現(xiàn)運算的優(yōu)先性，避免發(fā)生運算符書寫的錯誤。(2) 自然的程序段之間可用空行隔開；(3) 移行，也叫做向右縮格。對于選擇語句和循環(huán)語句，把其中的程序段語句向右做階梯式移行；使程序的邏輯結構更加清晰。2、數據說明在設計階段已經確定了數據結構的組織及其復雜性。在編寫程序時，則需要注意數據說明的風格。為了使程序中數據說明更易于理解和維護，必須注意以下幾點：l 變量命名時形成一定的規(guī)范；l 數據說明的次序標準化；l 當多個變量名在同一條語句中被說明時，應該按字母順序排列這些變

19、量；l 如果設計時使用了一個復雜的數據結構，則應該用注釋說明用程序設計語言實現(xiàn)這個數據結構的方法和特點。3、語句構造l 不要為了節(jié)省空間把多個語句寫在一行；l 避免過深的循環(huán)嵌套或條件嵌套；l 盡量避免復雜的條件測試(判斷)，減少對“非”條件的測試(判斷)；l 采用縮進風格，使程序呈現(xiàn)出階梯形式的清晰明顯的層次結構；l 利用括號使邏輯表達式或算術表達式的運算次序清晰直觀；ll 統(tǒng)一程序書寫風格。4、輸入輸出設計在設計和編寫程序時應該考慮下述有關輸入輸出風格的規(guī)則：l 對所有的輸入數據都要進行檢驗，識別錯誤的輸入，以保證每個數據的有效性；l 檢查輸入項的各種重要組合的合法性，必要時報告輸入狀態(tài)信

20、息；l 使得輸入的步驟和操作盡可能簡單，并保持簡單的輸入格式；l 輸入數據時，應允許使用自由格式輸入；l 應允許缺省值；l 輸入一批數據時，最好使用輸入結束標志，而不要由用戶指定輸入數據數目；l 在交互式輸入時，要在屏幕上使用提示符明確提示交互輸入的請求，指明可使用選擇項的種類和取值范圍。同時，在數據輸入的過程中和輸入結束時，也要在屏幕上給出狀態(tài)信息；l 當程序設計語言對輸入輸出格式有嚴格要求時，應保持輸入格式與輸入語句的要求的一致性；l 給所有的輸出加注解，并設計輸出報表格式。5、程序的效率l 概述：程序的效率是指程序的執(zhí)行速度及程序所需占用的內存空間。程序編碼是最后提高運行速度和節(jié)省存儲的

21、機會，因此在此階段不能不考慮程序的效率。程序效率的幾條準則：(1) 效率是一個性能需求，應當在需求分析階段給出。軟件效率應以需求為準，不應以人力所及為準；(2) 好的設計可以提高效率；(3) 程序的效率與程序的簡單性相關，不要犧牲程序的清晰性和可讀性來不必要地提高效率。l 運行時間效率 P2324l 存儲效率在大中型計算機系統(tǒng)中，存儲限制不再是主要問題。在這種環(huán)境下，對內存采取基于操作系統(tǒng)的請求分頁式的虛擬存儲管理。存儲效率與操作系統(tǒng)的分頁功能直接有關。采用結構化程序設計，將程序功能合理分塊，使每個模塊或一組密切相關模塊的程序體積大小與每頁的容量相匹配，可減少頁面調度，減少內外存交換，提高存儲

22、效率。在微型計算機系統(tǒng)中，存儲器的容量對軟件設計和編碼的制約很大。因此要選擇可生成較短目標代碼且存儲壓縮性能優(yōu)良的編譯程序，必要時采用匯編程序。提高存儲器效率的關鍵是程序的簡單性。l I/O效率(1) 輸入輸出可分為兩種類型：a. 面向人(操作員)的輸入輸出b. 面向設備的輸入輸出(2) 如果操作員能夠十分方便、簡單地錄入輸入數據，或者能夠十分直觀、一目了然地了解輸出信息，則可以說面向人的輸入輸出是高效的。(3) 關于提高設備輸入/輸出效率的指導原則：a. 輸入/輸出的請求應當最小化；b. 對于所有的輸入/輸出操作，安排適當的緩沖區(qū)，以減少頻繁的信息交換。c. 對輔助存儲(例如磁盤)，選擇盡可

23、能簡單的，可接受的存取方法；d. 對輔助存儲的輸入/輸出，應當成塊傳送；e. 對終端或打印機的輸入/輸出，應考慮設備特性，盡可能改善輸入/輸出的質量和速度；f. 任何不易理解的、對改善輸入/輸出效果關系不大的措施都是不可取的；任何不易理解的所謂“超高效”的輸入/輸出是毫無價值的。19. 軟件測試步驟：單元測試à集成測試(子系統(tǒng)、系統(tǒng)測試)à確認測試(Alpha)測試、(Bate)測試)à平行運行20. 軟件測試的方法：(什么是)靜態(tài)測試；動態(tài)測試白盒測試；黑盒測試(Alpha)測試；(Bate)測試l 靜態(tài)測試-對軟件(文檔)進行分析、檢查和審閱，不實際運行被測試

24、的軟件。靜態(tài)測試約可找出3070%的邏輯設計錯誤，主要工作是對需求規(guī)格說明書、軟件設計說明書、源程序做檢查和審閱(主要是閱讀文檔)，包括：(1) 是否符合標準和規(guī)范；(2) 通過結構分析、流圖分析、代碼審查，指出軟件缺陷。l 動態(tài)測試-通過運行軟件來檢驗軟件的動態(tài)行為和運行結果的正確性。動態(tài)測試的兩個基本要素：被測試程序、測試用例。動態(tài)測試的步驟：(1) 選取輸入數據，包括定義域內有效值,或定義域外無效值；(2) 對已選取值決定預期的結果；(3) 用選取值執(zhí)行程序，記錄執(zhí)行結果；(4) 執(zhí)行結果與預期的結果相比,不吻和即程序有錯。l 黑盒測試已經知道了產品應該具有的功能，可以針對產品的每個(或

25、主要)功能點設計一組用例(包括輸入數據和預期的輸出數據)，通過測試來檢驗是否每個功能都能正常使用；/測試：是指產品在正式發(fā)布之前往往要先發(fā)布一些測試版，讓用戶能夠使用、反饋出相關信息或者找到存在的Bug，以便在正式版中得到解決；測試是由一個用戶在開發(fā)環(huán)境下進行的測試，也可以是公司內部的用戶在模擬實際操作環(huán)境下進行的測試；測試是指軟件開發(fā)公司組織各方面的典型用戶在日常工作中實際使用版本，并要求用戶報告異常情況、提出批評意見，然后軟件開發(fā)公司再對版本進行改錯和完善。黑盒測試的優(yōu)勢：a.黑盒測試方法對測試人員的技術要求相對較低；b.黑盒測試不需要了解程序實現(xiàn)的細節(jié)，測試團隊與開發(fā)團隊可以并行完成各自

26、的任務。黑盒測試的局限性：測試結果的覆蓋度不容易度量，測試的潛在風險較高。l 白盒測試知道產品的內部工作流程(甚至代碼)，可以對每一條主要執(zhí)行通道設計一組用例，通過測試來檢驗產品內部動作是否按照規(guī)格說明書的規(guī)定正常進行。白盒測試的內容主要包括：(1) 對程序模塊的所有獨立執(zhí)行路徑至少測試一次；(2) 對所有的邏輯判定，取“真”與取“假”的兩種情況都能至少測試一次；(3) 在循環(huán)的邊界和運行邊界限內執(zhí)行循環(huán)體；(4) 測試內部數據結構的有效性。白盒測試的優(yōu)勢：a. 針對性強，測試效率高，通過不同的白盒覆蓋指標有助于衡量對被測對象的測試覆蓋程度；b. 在函數級別開始測試工作，缺陷修復的成本低。白盒

27、測試的局限性：對測試人員的技術要求高，沒有一定編程經驗的人是無法做白盒測試的。21. 軟件測試的關鍵問題是什么？l 軟件測試的直接目的是要衡量軟件產品是否符合預期；l 軟件測試的根本目的是確保軟件滿足用戶需求；軟件缺陷產生的原因有很多，但最主要的原因要歸咎于產品描述。22. 白盒測試技術相關測試用例的設計-前5種方法(參見書上例子)發(fā)現(xiàn)錯誤的能力標準含義1(弱)語句覆蓋每條語句至少執(zhí)行一次2判定覆蓋每一判定的每個分支至少執(zhí)行一次3條件覆蓋每一判定中的每個條件，分別按“真”、“假”至少各執(zhí)行一次4判定/條件覆蓋同時滿足判定覆蓋和條件覆蓋的要求5(強)條件組合覆蓋求出每一判定中所有條件的各種可能組合值，每一可能的條件組合至少執(zhí)行一次l 語句覆蓋-使被測程序中每個語句至少執(zhí)行一次例：如右圖，只需設計一個測試用例：設計輸入數據，使得：A=2，B=0，X=4；即達到了語句覆蓋，b、d分支沒有覆蓋到，這是最弱的覆蓋標準。llll 判定覆蓋-分支覆蓋，每個判定的每個分支都至少執(zhí)行一次(每個判定T一次、F一次；如果是case，則每個分支執(zhí)行一次)例：對上述例題，設計兩個用例： 用例判定值通過路徑A=3，B=0，X=1A>1 and