軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)

2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)10.用計算機解決問題的步驟

利用計算機解決一個問題時，一般情況要經(jīng)過如下步驟：抽象：數(shù)學(xué)化—模型化；算法：列出求解步驟—步驟化；編成：用計算機描述算法—代碼化；運行：編輯、調(diào)試和測試—實施。2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)21.算法算法的定義；算法的要滿足的條件；算法的評價；算法的設(shè)計要求；算法的表示。2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)3算法的定義算法的定義：

算法：是對特定求解步驟地一種描述。 是指令的有限序列。2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)4算法的要滿足的5個條件算法的要滿足的5個條件：有窮性：確定性：輸入：輸出：可行性：2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)5算法的評價算法的評價： 算法的時間復(fù)雜度—語句重復(fù)次數(shù);T(n)

算法的空間復(fù)雜度—內(nèi)存占用量;S(n)

算法的可讀性—用于交流—便于理解2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)6算法的設(shè)計要求算法設(shè)計的要求：正確：首要條件；合法輸入—正確結(jié)果可讀：便于閱讀交流；算法—程序健壯：滿足各種情況；高效：效率要高—空間、時間2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)7算法的表示算法的表示：自然語言：流程圖；算法描述語言：2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)8（1）輸入n的值（2）2=>i（i作除數(shù)）（3）n被i除得余數(shù)r（4）若r=0，表示n能被i整除，則打印“n不是素數(shù)”，算法結(jié)束；否則執(zhí)行（5）（5）i+1=>i（6）若i<=n-1，返回（3）；否則打印“n是素數(shù)”，然后結(jié)束自然語言描述例如：判斷正整數(shù)n（n≥3）是不是質(zhì)數(shù)。用算法描述語言描述其算法如下。2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)9傳統(tǒng)流程圖表示法例如：判斷正整數(shù)n（n≥3）是不是質(zhì)數(shù)。用算法描述語言描述其算法如下。2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)10例如：判斷正整數(shù)n（n≥3）是不是質(zhì)數(shù)。用算法描述語言描述其算法如下。BEGIN（算法開始）輸入正整數(shù)n；i=2；f=1；do{r=n%i；if(r==0)f=0；i=i+1；}while(i<=n-1)；if(f==0)輸出“n不是質(zhì)數(shù)”；else輸出“n是質(zhì)數(shù)”；END（算法結(jié)束）算法描述語言2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)112.程序設(shè)計程序：是解決特定問題的指令序列。程序設(shè)計語言：是描述計算機所執(zhí)行的操作的語言。程序設(shè)計：是指使用程序語言產(chǎn)生程序的過程。程序設(shè)計所涉及的問題：不是簡單的代碼編寫過程。程序設(shè)計的分類：結(jié)構(gòu)化(解決簡單問題—過程)和面向?qū)ο?解決復(fù)雜問題—抽象)2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)12程序設(shè)計所涉及的問題程序設(shè)計所涉及的問題：語言的選擇；設(shè)計風(fēng)格；算法；邏輯結(jié)構(gòu)；2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)13結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計結(jié)構(gòu)：structure，各個組成部分的搭配和排列。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計：是進行以模塊功能和處理過程設(shè)計為主的詳細設(shè)計的基本原則。

分類：順序：先后順序，自然順序選擇：分支結(jié)構(gòu)；循環(huán)：重復(fù)結(jié)構(gòu)；2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)14面向?qū)ο蠡绦蛟O(shè)計結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法可以解決中小規(guī)模的問題，解決較復(fù)雜的問題比較困難，在此基礎(chǔ)上產(chǎn)生了新的方法—面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的基本概念：對象和類、封裝性、繼承性、多態(tài)性2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)15多態(tài)性多態(tài)性(多形性)

多態(tài)性使指相同的操作或函數(shù)、過程可作用于多種類型的對象上并獲得不同的結(jié)果。不同的對象，收到同一消息可以產(chǎn)生不同的結(jié)果，這種現(xiàn)象稱為多態(tài)性。

多態(tài)性允許每個對象以適合自身的方式去響應(yīng)共同的消息。

多態(tài)性增強了軟件的靈活性和重用性。2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)16繼承性繼承性是子類自動共享父類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和方法的機制，這是類之間的一種關(guān)系。在定義和實現(xiàn)一個類的時候，可以在一個已經(jīng)存在的類的基礎(chǔ)之上來進行，把這個已經(jīng)存在的類所定義的內(nèi)容作為自己的內(nèi)容，并加入若干新的內(nèi)容。2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)17封裝性封裝性（信息隱藏） 是保證軟件部件具有優(yōu)良的模塊性的基礎(chǔ)。面向?qū)ο蟮念愂欠庋b良好的模塊，類定義將其說明（用戶可見的外部接口）與實現(xiàn)（用戶不可見的內(nèi)部實現(xiàn)）顯式地分開，其內(nèi)部實現(xiàn)按其具體定義的作用域提供保護。對象是封裝的最基本單位。封裝防止了程序相互依賴性而帶來的變動影響。面向?qū)ο蟮姆庋b比傳統(tǒng)語言的封裝更為清晰、更為有力。2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)18對象和類對象:object，是人們要進行研究的任何事物，從最簡單的整數(shù)到復(fù)雜的飛機等均可看作對象，它不僅能表示具體的事物，還能表示抽象的規(guī)則、計劃或事件。男女朋友；行為或思考時作為目標的人或事。具有狀態(tài)、屬性和行為。類：是對象的定義；是對具有相同行為和屬性的對象的抽象和描述。2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)193.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：基本概念；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分類線性表堆棧隊列串數(shù)組樹二叉樹圖線性結(jié)構(gòu)非線性結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)DS2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)20基本概念數(shù)據(jù)（Data）：是對客觀事物的物理符號表示。數(shù)據(jù)項（DataItem）：也稱為字段、域、屬性。數(shù)據(jù)元素（Element）：是數(shù)據(jù)的基本單位—由若干數(shù)據(jù)項組成。數(shù)據(jù)對象（DataObject）：是性質(zhì)相同的數(shù)據(jù)元素的集合，是數(shù)據(jù)的一個子集。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)21數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：是指相互之間存在一種或多種關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合。 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是帶有結(jié)構(gòu)特征的數(shù)據(jù)元素的集合,三要素：

DS=數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)+存儲結(jié)構(gòu)+數(shù)據(jù)的運算 按某種邏輯關(guān)系組織起來的一批數(shù)據(jù)，按一定的存儲方式把它存儲在計算機存儲器中，并在這些數(shù)據(jù)上定義了一個運算的集合，叫做一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(DataStructures)。2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)224.軟件工程軟件危機軟件工程的定義軟件生命周期結(jié)構(gòu)化方法學(xué)面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)23軟件危機是指在計算機軟件的開發(fā)和維護過程中所遇到的一系列嚴重問題。這些嚴重的問題阻礙著軟件生產(chǎn)的規(guī)模化、商品化以及生產(chǎn)效率。使得軟件的開發(fā)和生產(chǎn)成為制約軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“瓶徑”。危機的由來軟件危機（SoftwareCrisis）2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)24硬件生產(chǎn)率大幅提高軟件規(guī)模越來越大軟件生產(chǎn)率很低硬、軟件供需失衡矛盾引發(fā)“軟件危機”軟件危機的由來2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)25軟件工程的定義軟件工程是包含軟件開發(fā)一切流程的學(xué)科。它又是一門交叉學(xué)科；包括計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程學(xué)和管理等學(xué)科。主要研究：克服、解決“軟件危機”改進“軟件生產(chǎn)”的方法、工具提高軟件的生產(chǎn)率2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)26一個軟件從提出開發(fā)要求開始直到該軟件報廢為止的整個時期被稱為軟件生命周期。軟件生命周期包括：可行性分析和項目開發(fā)計劃，需求分析，概要設(shè)計，詳細設(shè)計，編碼，測試，維護。生命周期大體分為三個時期：計劃時期（問題定義和可行性分析）、開發(fā)時期（需求分析、軟件設(shè)計（總體、詳細）、編碼、測試）和運行時期（軟件維護）。軟件生命周期2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)27

可行性研究的目的是用最小的代價在盡可能短的時間內(nèi)確定問題是否能夠解決。必須記住，可行性研究的目的不是解決問題，而是確定問題是否值得去解。技術(shù)可行性：使用現(xiàn)有的技術(shù)能實現(xiàn)這個系統(tǒng)嗎？經(jīng)濟可行性：這個系統(tǒng)的經(jīng)濟效益能超過它的開發(fā)成本嗎？操作可行性：系統(tǒng)的操作方式在這個用戶組織內(nèi)行得通嗎？可行性研究2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)28

任務(wù)是：收集、分析、理解、確定用戶的要求；然后把用戶的要求精確、完整地描述表達出來。具體任務(wù)包括：確定對系統(tǒng)的綜合要求分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求導(dǎo)出系統(tǒng)的邏輯模型修正系統(tǒng)開發(fā)計劃階段結(jié)果，產(chǎn)生出：軟件計劃、需求說明書需求分析2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)29系統(tǒng)設(shè)計：確定系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方案

結(jié)構(gòu)設(shè)計：確定軟件的結(jié)構(gòu)

在進行軟件設(shè)計過程中應(yīng)該遵循的基本原理和有關(guān)的概念：模塊化

抽象和逐步求精

信息屏蔽

模塊獨立

總體設(shè)計2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)30詳細設(shè)計是確定對目標系統(tǒng)的精確描述，也就是為軟件結(jié)構(gòu)圖中的每一個模塊確定實現(xiàn)算法和局部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計技術(shù)是軟件詳細設(shè)計的基礎(chǔ)。詳細設(shè)計階段通常使用的工具有程序流程圖、N-S盒圖、問題分析圖（PAD圖）、判定表、判定樹、過程設(shè)計語言（PDL）。詳細設(shè)計2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)31

編碼時將軟件設(shè)計的結(jié)果翻譯成用某種程序設(shè)計語言書寫的程序。程序的質(zhì)量基本上是由設(shè)計的質(zhì)量決定。但是編碼使用的語言，書寫程序的風(fēng)格和途徑也對程序的質(zhì)量有相當大的影響。在選擇程序設(shè)計語言時不僅要考慮程序設(shè)計語言本身的特點，還要考慮軟件使用環(huán)境等一系列實際因素。程序內(nèi)部良好的文檔資料，有規(guī)律的數(shù)據(jù)說明格式，簡單清晰的語句構(gòu)造和輸入/輸出格式等，都對提高程序的可讀性有很大作用，也在相當程度上改進了程序的可維護性。利用適當?shù)能浖ぞ咻o助編碼過程，可以提高生產(chǎn)率并減少程序中的差錯。編碼2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)32測試的目的就是在軟件投入運行之前，盡可能多地發(fā)現(xiàn)軟件中的錯誤。軟件測試是保證軟件質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。軟件測試的方法有兩種：白盒測試和黑盒測試。黑盒測試，又稱功能測試，是指完全不考慮程序內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和處理過程，只按照規(guī)格說明書的規(guī)定來檢查程序是否符合要求。白盒測試，又稱結(jié)構(gòu)測試，是指測試人員完全了解程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和處理過程，測試時按照程序內(nèi)部的邏輯測試程序，檢驗程序中的每條通路是否都能按預(yù)定的要求正確工作。測試2023/12/6第九章軟件開發(fā)設(shè)計基礎(chǔ)33軟件的測試步驟模塊測試:又稱單元測試，是將每個模塊作為一個單獨的實體來測試。子系統(tǒng)測試:是將經(jīng)過單元測試的模塊放在一起形成一個子