第三章軟件開發(fā)工具的理論基礎

1、3.1軟件開發(fā)過程的信息需求一、軟件開發(fā)中涉及的信息主要有以下幾方面：第一類，有關系統(tǒng)環(huán)境、現(xiàn)狀及需求的信息。第二類，有關軟件的功能設計與物理設計的各種信息。第三類，軟件成果本身，包括程序與文檔。第四類，用戶對系統(tǒng)和各種變更要求，以及系統(tǒng)的各種變更記錄。二、以上四類信息涉及的信息管理工作有以下幾個方面：首先，許多信息需要長期保存，因為它們并非只用一次，而是需要不斷更新，不斷被調用。（合理存儲）其次，在許多環(huán)節(jié)上都要進行數(shù)據(jù)的轉換或加工。（正確轉化）再次，還有大量的人與人之間的信息交流。（順暢流通）所以可以說，軟件開發(fā)工具正是為對上述四類信息的合理存儲、正確轉化和順暢流通提供幫助。三、軟件開發(fā)工

2、具用到的理論和方法第一、認知科學中關于概念模式的概念與方法第二、數(shù)據(jù)庫技術的理論與方法第三、編譯技術的有關方法第四、關于人機界面的理論與方法第五、管理科學中關于項目管理與版本管理的理論與方法第六、系統(tǒng)科學與系統(tǒng)工程中的有關理論與方法3.2概念模式及其作用（考試的重點）1、定義：是指人們在認識事物過程中，對某一事物或某一系統(tǒng)形成的抽象的、一般化的概念框架2、概念模式的意義：概念模式是人們認識客觀世界的一種方法、工具。概念模式是人們的長期的實踐活動中逐漸形成的。要領模式總是在一定的理論思想指導下形成的，同時又不斷根據(jù)實際情況得到修正。概念模式在認識過程中十分重要，同時作為交流與表達工具也是十分重要

3、的。3、概念模式具有相對性，即面對各種不同的用途，必然會有不同形式的概念模式。它們各有各有用處，不能互相代替，也無法說哪個更好或更有力。4、概念模式的特點：簡單明了，易于理解。一、框圖（P35）人們在編寫軟件時最早使用的一種概念模式。用來描述程序執(zhí)行的邏輯過程的?；静襟E：處理、判斷、輸入輸出、起始或終止等幾個基本功能。適用范圍：當軟件規(guī)模不太大的時候（至今還在普遍地使用）二、結構圖（P35）在結構化程序設計中引入結構圖，用以表示大型軟件的層次結構，即模塊結構。以模塊調用的關系為線索，從宏觀上使人一目了然地掌握軟件的全過程。用自上而下的連線表示調用關系?；境绦蛘{用方式有三種：順序調用、選擇調

4、用、循環(huán)調用優(yōu)點：能夠體現(xiàn)層次，由粗到細、自頂向下地描述程序。三、數(shù)據(jù)流程圖DFD圖（P36）數(shù)據(jù)流程圖面對的是一個系統(tǒng)的信息流程。用于描述某一業(yè)務處理系統(tǒng)的信息來源、存儲、去向的全面情況。由于是描述全局的，常常需要用其它一些工具補充。基本思想是把信息流看作一個組織或系統(tǒng)動作的線索，力圖簡明扼要地勾通畫出全局。適用于客觀描述，而結構圖則著重于軟件模塊之間的控制?；驹兀和獠繉嶓w（系統(tǒng)以外的信息來源或去向）、數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)存儲。箭頭表明信息在它們之間的流動狀況。四、實體關系圖（ER圖）實體關系圖是一種用于描述靜態(tài)數(shù)據(jù)結構的概念模式。以實體、關系、屬性三個基本概念概括數(shù)據(jù)的基本結構。廣泛用于數(shù)據(jù)

5、庫的設計中，常常和數(shù)據(jù)流程圖、結構圖等互相配合使用。（前二者重點描述信息的處理與流通，而缺乏對靜態(tài)數(shù)據(jù)結構的具體描述方法。五、數(shù)據(jù)字典（DD）也是一種描述數(shù)據(jù)內容的概念模式。它用表格的形式列出數(shù)據(jù)的基本屬性及相互關系。適于記錄各種細節(jié)，所以常常與其它描述工具互相補充、配合使用。列 名數(shù)據(jù)類型可否為空說 明KH_NOVARCHAR2(10)NOT NULL客戶號（主鍵）KH_NAMEVARCHAR2(20)NULL姓名KH_GENDERVARCHAR2(2)NULL性別KH_YEARNUMBER(3)NULL年齡KH_JOBVARCHAR2(20)NULL職務KH_TELVARCHAR2(20)

6、NULL聯(lián)系電話KH_COMPANYVARCHAR2(20)NULL工作單位六、時序網絡一種較為特殊的概念模式。主要描述系統(tǒng)狀態(tài)及其轉換方式，因此常常用于一些實時控制方面的軟件的功能?；靖拍钍菭顟B(tài)與轉換。狀態(tài)：是指系統(tǒng)在運轉中茉一特定的運行態(tài)勢或工作方式轉換：狀態(tài)之間在一定條件下的相互變化。它具有前面幾種概念模式所沒有的、特殊的描述功能。七、數(shù)學與邏輯模型一般只能描述比較單純、比較基礎的功能。另外作為邏輯的表達方式，決策樹和決策表也是經常使用的。練習題：已知某商店業(yè)務處理系統(tǒng)中的檢查發(fā)貨單的處理流程如下，給制其決策樹或是決策表。if發(fā)貨單金額$500thenif欠款60天then在償還欠款之

7、前不予批準else發(fā)批準書，發(fā)貨單elseif欠款60天then發(fā)批準書，發(fā)貨單及賒欠報告else發(fā)批準書，發(fā)貨單發(fā)貨單金額 $500成立成立 不成立 不成立欠款 60天成立不成立 成立 不成立 在償還欠款之前不予批準發(fā)批準書，發(fā)貨單 發(fā)批準書，發(fā)貨單及賒欠報告 八、計算機模擬模型利用計算機大量、高速處理信息的能力，在計算機內設置一定的環(huán)境，又以程序來表現(xiàn)客觀系統(tǒng)中的某些規(guī)律或規(guī)則，計算機則在設定好的環(huán)境、按定好的規(guī)則高速運行，以便人們觀察與預測客觀系統(tǒng)的狀況。計算機模擬人微言輕一種不需要事先作更多理論假設的概念模式，已發(fā)展成為一個獨特的分支。九、直觀模型用可視化的圖標、圖像、圖表，甚至隨手畫

8、的素描等元素描述心中的系統(tǒng)。例：VB的FORM就是一個典型。3.3信息庫及其一致性信息庫從原義上說無非是數(shù)據(jù)庫，但它不同于Database或DataWarehouse。1、數(shù)據(jù)庫（Database）是指在文件系統(tǒng)基礎上發(fā)展真情煌一種數(shù)據(jù)管理技術，它的重點在于合理地組織數(shù)據(jù)，體現(xiàn)出數(shù)據(jù)之間的邏輯關系，并盡可能地幫助用戶檢索，減少冗余。2、數(shù)據(jù)倉庫（DataWarehouse）的基本思想：現(xiàn)實中的大量原始數(shù)據(jù)與實際的應用是有相當距離的，為了能夠切實為企業(yè)管理者提出對管理真正有用的信息，就要對信息或數(shù)據(jù)進行多次的加工或提煉，從而得出許多派生的或綜合的數(shù)據(jù)。3、三個文檔：系統(tǒng)說明書、設計方案、使用手冊

9、傳統(tǒng)的以文檔形式交流帶來的兩個十分嚴重的問題首先在信息傳遞中，誤解與丟失十分嚴重。另一個問題是由軟件的修改與版本更新引起的。4、信息庫（Repository）是針對軟件開發(fā)或信息系統(tǒng)開發(fā)中的大量信息管理工作提出來的。是一個包羅萬象的，隨著項目進展而不斷修改與補充的數(shù)據(jù)集合。5、信息庫的特點：數(shù)據(jù)結構是相當復雜的，而且會不斷變化，保持一致性的任務變得十分復雜和艱巨。一、應當存入信息庫的內容：（理解掌握）（1）所述軟件的工作環(huán)境、功能需求、性能要求，有關的各種信息來源的狀況、用戶的狀況、硬件環(huán)境以及在該領域中的作用等外部信息。（2）需求分析階段中收集的有關用戶的各種信息，包括用戶本身提供的和在調查

10、研究中得到的。（3）邏輯設計階段的各種調查材料和由此生成的各種文檔，包括調查記錄、原始數(shù)據(jù)、報表及單證的樣本、繪制的各種圖以及最后生成的系統(tǒng)說明書。（4）設計階段的各種資料，包括所有的數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)文件格式、數(shù)據(jù)字典、程序模塊的要求、總體結構、各種接口及參數(shù)的傳遞方式以及最后形成的設計方案。（5）編程階段的所有成果，包括程序代碼、框圖、變量說明、測試情況（輸入數(shù)據(jù)及輸出結果）、驗收報告、使用說明等。（6）運行及使用情況的詳細記錄，包括每次使用的時間、狀態(tài)、問題，特別是有關錯誤及故障的記錄情況。（7）維護及修改的情況，包括修改的目標、責任人、過程、時間，修改前后的代碼、文檔以及修改后的結果、原系統(tǒng)

11、的備份。（8）項目管理的有關信息，包括人員變更、資金投入、進度計劃及實施情況，還包括版本信息，即各次版本的備份、每個版本的推出日期和以前版本相比的變更說明等。二、信息庫應當具備的管理功能由于信息庫結構的特殊性，只有一般的數(shù)據(jù)庫功能是不夠用的。一方面，許多信息（如原始單證、報表樣張等）計算機中只能有目錄，這就需要把計算機內外的信息存儲統(tǒng)一起來管理。另一方面，除了規(guī)定復雜的內部結構以存放信息外，還需要認真設計有關的界面，以便使用。（因為信息庫要面對分析人員、程序員和維護人員（一般不直接面對用戶）等不同的對象，人們各有自己的權限和使用目標）因此，信息庫的特殊性決定了其功能的特色。三、信息庫如何保持一

12、致性信息庫中的信息需要不斷更新（這個更新不是撤換，信息庫的內容一般不刪除）。如何保持信息庫的一致性，是信息庫研究中的核心問題。關于信息庫的研究目前還在進行之中，還沒有形成公認的信息庫的內容與格式的標準。3.4人機界面及其管理1、人機界面的重要性（不是問答題，可能是判斷、填空或選擇）對于用戶，界面就是系統(tǒng)本身。用戶關心的主要問題就是：是否能夠有效地使用軟件，頁不是系統(tǒng)內部的算法或數(shù)據(jù)結構。一個軟件沒有很好的界面設計就不能算是成功的。（人機界面的研究已經上升為一個專門的領域）2、關于人機界面的研究有兩種角度：一種是從軟件開發(fā)的角度討論應當遵循的原則，這基本上沿著程序設計方法學的方向發(fā)展而來的。另一

13、種是歸納出人機界面的基本要求與基本操作，寫出樣例（或樣板）及有關的函數(shù)與操作程序，從而大大減輕人們設計人機界面的工作負擔，提高設計的質量。這就是軟件開發(fā)工具的思路。3、用戶界面（人機界面）的基本原則：（1）用戶界面的主要功能是通信一方面，人向機器輸入時應當盡量采取自然的方式。另一方面機器向人傳遞的信息必須準確、不致引起誤解或混亂。另外，不要把內部的處理、加工與人機界面混在一起。（人機界面的程序只執(zhí)行信息的傳遞任務，不做加工處理。）（2）界面必須始終一致。（3）界面必須使用戶隨時掌握任務的進展狀況。（4）界面必須能提供幫助。（5）寧可讓程序多干，不可讓用戶多干。4、人機界面設計中經常遇到的靈活性

14、和一致性的權衡（1）原則上對某一軟件來說，用戶的思維方式應當是一致的，操作與控制的方式也應當是一致的。（只有這樣，才能減輕用戶使用的困難）（2）另一方面是，用戶是多種多樣的，他們有各自的習慣與愛好，應當讓他們有一定的靈活、自由地選擇某些功能的操作方式。對這兩方面的合理權衡是人機界面設計者的責任。5、人機交互手段有八個方面：（要記?。╂I盤操作、屏幕滾動、菜單選擇、幫助系統(tǒng)、鼠標操作、色彩應用、數(shù)據(jù)錄入、信息顯示。在軟件開發(fā)工具中，人機界面占有特別重要的地位，充分利用已有的成果無疑是一條捷徑。3.5項目管理與版本管理一、項目管理1、項目管理：本來是管理科學領域的一項內容，指與固定的生產線上的日常生

15、產管理不同的，具有更大的變動性、時間性的一類管理任務。2、與一般工廠的日常生產管理相比，項目管理的四個突出的特點：第一，子任務多，關系復雜第二，任務不可重復，形勢不斷變更第三，協(xié)調組織的任務十分突出，資源浪費閑置的風險與合理地優(yōu)化組合、提高效益的機會并存。第四，信息處理工作的作用與意義更為突出。這幾個特點在軟件開發(fā)工作中同樣存在。對于軟件來說，樣品即產品。進度和質量對軟件開發(fā)是最關鍵的問題。軟件開發(fā)與工程項目一樣沒有下一次，它必須正確、按時地完成，它也是一旦做好就不用再做了。資源的浪費更是軟件工作中十分常見的現(xiàn)象。3、軟件開發(fā)工作還有自己的不同于一般項目管理的特點：（1）一般工程項目沒有版本更

16、新的問題，但一個有生命力的軟件產品（或應用系統(tǒng)）必然要經過若干次改進和更新才能形成。（2）另外，對于大系統(tǒng)來說，各部分的一致性各程序與文檔之間的一致性又帶來一系統(tǒng)復雜的管理問題。（在軟件開發(fā)工具的理論基礎中，項目管理和版本管理占據(jù)了十分重要的、不可忽視的地位。）4、項目管理的基本目標（四點）第一、使產品（或工程）的質量得到有效的控制。第二、保證整個系統(tǒng)按預定的進度完成。第三、有效地利用各種資源，盡可能使資源的閑置與浪費減少。（最主要的資源是程序員的時間與能力）第四、控制與降低成本。（成本的情況是項目管理狀況綜合的最終體現(xiàn)）二、版本管理1、版本管理的核心是保持兩個一致性（也是版本管理的任務）（1）從時間上來說，它的主要關心點是系統(tǒng)的逐步完善。（2）從系統(tǒng)各部分之間的關系來說，它要求局與整體保持一致。2、版本管理的具體方法包括：規(guī)定長遠的版本更新計劃，制訂版本有關的信息范圍及收集、管理方法，在項目組內明確分工，在程序編寫、測試、文檔編寫等工作中貫穿項目管理的思想及要求。用戶的反饋信息是項目管理與版本管理的