軟件工程4.1軟軟件件工程概概述4.2問問題題定義與與可行性性研究4.3軟軟件件的需求求分析4.3..1需需求分析析概述4.3..2結結構化分分析方法法4.3..3數數據流圖圖4.3..4數數據字典典4.4軟軟件件的設計計4.4..1軟軟件設計計概述4.4..2軟軟件設計計準則4.4..3結結構化設設計方法法4.4..4詳詳細設計計方法4.4..5面面向對象象的程序序設計方方法4.5軟軟件件的編程程4.6軟軟件件的測試試4.6..1軟軟件測試試概述4.6..2測測試用例例的設計計4.6..3測測試實例例的設計計4.6..4軟軟件的調調試4.7軟軟件件的維護護習題題4第四部分分軟軟件工程程4.1軟軟件件工程概概述1．軟件與與軟件危危機軟件是由由計算機機程序演演變而形形成的一一種概念念。程序是按按既定算算法，用用某種計計算機語語言規定定的指令令或語句句編寫的的指令或或語句的的集合。。軟件是是程序再再加上程程序實現現和維護護程序時時所必需需的文檔檔的總稱稱。軟件是程程序和程程序設計計發展到到規模化化和商品品化后所所逐漸形形成的概概念。隨著計算算機技術術的迅速速發展，，計算機機軟件在在計算機機系統中中占有越越來越重重要的地地位。在在軟件需需求量迅迅速增加加，規模模日益增增長的情情況下，，計算機機軟件的的開發和和維護過過程中遇遇到了一一系列嚴嚴重問題題。如軟軟件開發發的復雜雜度大大大上升，，導致大大型軟件件的開發發費用經經常超出出預算，，完成時時間也常常常超期期，同時時，軟件件可靠性性隨規模模的增長長而下降降，質量量保證也也越來越越困難，，即產生生了軟件危機機。軟件危危機主要要有以下下幾種表表現：(1)不不能準準確估計計軟件開開發的成成本與進進度；(2)用用戶對對“已完完成的””軟件系系統經常常不滿意意；(3)軟軟件產產品質量量往往靠靠不住；；(4)軟軟件難難以維護護；(5)軟軟件無無完整的的文檔，，無法用用以管理理和控制制軟件的的開發和和維護；；(6)軟軟件費費用急劇劇上升；；(7)軟軟件生生產效率率低，供供不應求求。2．軟件工工程“軟件工工程”一一詞是1968年北大大西洋公公約組織織(NATO))在聯邦邦德國召召開的一一次會議議上首次次提出的的。它的的中心思思想是把把軟件當當作一種種工業產產品，而而不是某某種個體體或小作作坊的神神秘技巧巧，要求求“采用用工程化化的原理理與方法法對軟件件進行計計劃、開開發和維維護”。。這樣做做的目的的，不僅僅是為了了實現按按預期的的速度和和經費完完成軟件件生產計計劃，也也是為了了提高軟軟件的生生產率與與可靠性性。軟件工程程是從技技術(方方法和工工具)和和管理兩兩方面研研究如何何更好地地開發和和維護計計算機軟軟件的一一門新興興學科。。軟件工程程是一門門交叉學學科，涉涉及到計計算機科科學、管管理科學學、工程程學和數數學。凡凡是計算算機科學學中的成成果均可可用于軟軟件工程程，但計計算機科科學著重重于理論論研究，，如自動動機理論論、形式式語言理理論、編編譯原理理、數據據庫原理理、操作作系統原原理、人人工智能能原理等等，而軟軟件工程程著重于于具體軟軟件系統統的研制制和建立立。軟件件工程的的理論、、方法、、技術都都是建立立在計算算機科學學的基礎礎上，它它是用管管理學的的原理、、方法來來進行軟軟件生產產管理；；用工程程學的觀觀點來進進行費用用估算，，制定進進度和方方案；用用數學的的方法來來建立軟軟件可靠靠性模型型以及分分析各種種算法和和性質。。軟件工程程研究的的對象是是大型軟軟件系統統的開發發過程，，它研究究的內容容是生產產流程、、各生產產步驟的的目的、、任務、、方法、、技術、、工具、、文檔和和產品規規格。軟件是一一種邏輯輯產品，，與物質質產品有有很大差差別，它它看不見見，摸不不著，具具有無形形性，是是腦力勞勞動的結結晶。它它以程序序和文檔檔形式存存在，通通過計算算機來體體現它的的作用，，在研制制過程中中，能見見度差，，這給開開發過程程的管理理帶來極極大的困困難，進進度難以以控制，，質量難難以保證證。因此，軟軟件生產產的管理理也是軟軟件工程程的一個個重要研研究領域域，大型型軟件開開發過程程的管理理是一件件非常復復雜的事事情，因因此，管管理不當當也會導導致軟件件開發的的失敗。。軟件生生產的管管理包括括開發人人員的層層次結構構和組織織方式、、開發進進度的控控制、軟軟件質量量的保證證、開發發費用的的估算和和管理、、軟件開開發文檔檔的管理理等。3．軟件生生存周期期軟件生存存周期的的概念是是從工業業中產品品生存周周期的概概念借用用過來的的。一種產品品從定貨貨開始,,?經過過設計、、制造、、調試、、使用維維護，直直到該產產品淘汰汰為止，，這就是是所謂的的產品生生存周期期。圖4-1瀑瀑布模型型軟件生存存周期是是從用戶戶提出開開發要求求開始，，直到該該軟件報報廢為止止的這段段時間，，可分為為3個時時期：計計劃期、、開發期期和運行行期。計計劃期又又分為問問題定義義和可行行性研究究兩個階階段；開開發期分分為4個個階段：：需求分分析階段段、設計計階段((總體設設計、詳詳細設計計)、編編碼階段段和測試試階段；；運行期期即維護護階段。。各階段段的工作作按順序序開展。。圖4-1是這種種軟件生生存周期期的模型型示意圖圖，由于于其形狀狀似多級級瀑布，，常稱為為“瀑布布模型””。

4.2問題定義義與可行行性研究究1．問題定定義問題定義義階段的的任務是是要確定定軟件系系統所要要解決的的任務。。分析人員員在與用用戶和部部門負責責人交流流之后，，應提出出關于問問題性質質、工程程目標和和規模的的書面報報告，即即軟件系系統目標標與范圍圍的說明明。為了成功功地完成成問題定定義階段段的任務務，需要要硬件人人員和軟軟件人員員的共同同參與，，這一階階段是軟軟件生存存周期中中較短的的階段。。2．可行性性研究1)可行性研研究的任任務可行性研研究的目目的在于于用最小小的代價價確定在在問題定定義階段段確定的的系統目目標和規規模是否否現實，，所確定定的問題題是否可可以解決決，系統統方案在在經濟上上、技術術上和操操作上是是否可以以接受。。可行性研研究著重重考慮以以下幾個個方面：：①經濟濟可行性性。估計開發發費用以以及新系系統可能能帶來的的收益，，將兩者者進行權權衡，看看結果是是否可以以接受。。

②技術術可行性性。對要求的的功能、、性能以以及限制制條件進進行分析析，看是是否能夠夠做成一一個可接接受的系系統。所所考慮的的因素通通常還應應包括開開發的風風險，是是否能夠夠得到需需要的軟軟件和硬硬件資源源，以及及一個熟熟練的有有能力的的開發隊隊伍，另另外與系系統開發發有關的的技術是是否足以以支持系系統的研研制。技技術可行行性的估估計，需需要有經經驗的人人員去完完成。③操作作可行性性。判斷系統統的操作作方式在在該用戶戶組織內內是否可可行。2)推薦方案案根據可行行性研究究結果要要做出的的決定是是：是否否繼續按按預定目目標進行行開發。。可行性分分析人員員必須清清楚地表表明他對對這個關關鍵性決決定的建建議。如如果認為為值得繼繼續進行行這項開開發工程程，則應應提供一一種最好好的解決決方案，，并說明明理由。。3)軟件開發發計劃分析人員員應該為為推薦的的系統草草擬一份份軟件開開發計劃劃。軟件開發發計劃是是根據用用戶提出出的功能能性要求求，開發發時間和和費用的的限制而而制定的的，它要要說明該該項目需需要的硬硬件資源源和軟件件資源，，需要的的開發人人員的層層次和數數量，項項目開發發費用的的估算，，開發進進度的安安排等。。軟件開發發計劃的的閱讀者者可以包包括軟件件主管部部門、用用戶和技技術人員員。所確確定的成成本與進進度可供供主管部部門復審審。軟件件開發計計劃同時時也給出出了整個個軟件生生存周期期的基本本預算和和進度安安排。4.3軟件的需需求分析析4.3..1需求分析析概述軟件的需需求分析析是開發發期的第第一個階階段。這這個階段段的基本本任務是是：用戶戶和分析析人員雙雙方共同同來理解解系統的的需求，，并將共共同理解解形成一一份文件件，即軟軟件需求求說明書書。該階段是是面向用用戶問題題的，它它主要是是對用戶戶的業務務活動進進行分析析，明確確在用戶戶的業務務環境中中軟件系系統應該該“做什什么”。。需求分析析是一項項重要的的工作，，也是困困難的工工作。該該階段是是用戶與與軟件人人員雙方方討論協協商的階階段，由由用戶提提出問題題，軟件件開發人人員給出出問題的的解答。。用戶的的業務活活動和業業務環境境對軟件件開發人人員來說說是不熟熟悉的，，要想在在短期內內搞清楚楚是不太太可能的的；用戶戶只熟悉悉本身的的業務活活動和業業務環境境，不熟熟悉計算算機技術術。由于于這兩方方面人員員缺乏共共同的語語言，開開發人員員往往急急于求成成，于是是在未明明確軟件件系統應應該“做做什么””的情況況下，就就開始進進行設計計、編程程，而用用戶則不不清楚軟軟件人員員在設計計怎樣的的一個系系統，直直至系統統完成交交付用戶戶之后，，才發現現它不符符合要求求，但這這為時已已晚，這這類教訓訓國內外外都不少少見。用戶與開開發人員員無共同同語言，，很難進進行交流流，這是是需求分分析階段段的特點點之一。。對于一個個大型而而復雜的的軟件系系統，用用戶也很很難精確確完整地地提出它它的功能能要求，，只有經經過多次次長時間間的討論論才逐步步精確、、完善。。有時進入入到設計計、編碼碼階段才才能明確確，更有有甚者，，到開發發后期還還在提新新的要求求。這無無疑給軟軟件開發發帶來困困難。這這是需求求分析階階段的特特點之二二。需求分析析對整個個開發階階段都具具有重大大的影響響，它是是軟件開開發的基基礎，一一旦需求求分析出出現錯誤誤，將導導致整個個軟件開開發的失失敗。如果在需需求分析析產生一一個錯誤誤，這個個錯誤發發現越晚晚，則花花的代價價越高。。這是需需求分析析的特點點之三。。需求分析析的任務務是理解和和表達用用戶的要要求。用用戶的要要求包括括軟件系系統的范范圍、功功能、性性能、限限制和約約束。范范圍是指指軟件的的規模有有多大，，處理的的對象及及性質是是什么；；功能是是指能做做什么樣樣的加工工和處理理，如數數據錄入入、查詢詢、統計計分析、、打印報報表等；；性能是是指處理理數據量量的多少少、系統統響應時時間、查查詢速度度、數據據的精度度、系統統工作可可靠性等等；限制制和約束束是指開開發費用用、開發發周期、、可使用用的資源源等。其其中功能能要求是是基本的的，它又又包括數數據要求求和處理理要求兩兩個方面面。需求分析析是在系系統分析析員主持持下，由由用戶和和軟件開開發人員員參加。。參加需求求分析的的用戶人人員應有有三個層層次，即即企業負負責人，，各部門門負責人人，具體體工作人人員。他們提供供的情況況在需求求分析階階段都應應認真收收集和考考慮。需求分析析的過程程。首先召召開調查查會與上上述三個個層次的的用戶人人員討論論，了解解收集業業務過程程和業務務環境，，然后收收集與各各業務有有關的資資料、報報表、記記錄等文文字或圖圖表材料料，還應應到現場場去參觀觀了解。。這種調調查研究究應反復復進行幾幾次，直直到把用用戶要求求的功能能、性能能都搞清清楚為止止。然后后對用戶戶的要求求進行分分析、理理解，最最后用文文檔形式式把用戶戶要求的的功能、、性能表表達出來來，也就就是編寫寫需求說說明書。。需求說明明書主要要有三個個作用：：作為用用戶和軟軟件開發發人員之之間的合合同；作作為開發發人員進進行設計計和編程程的根據據；作為為軟件開開發完成成后驗收收的依據據。編寫需求求說明書書時，應應該完整整、一致致、精確確、無二二義性，，同時又又要簡明明、易懂懂、易修修改。它它越精確確，以后后出現錯錯誤、混混淆、反反復的可可能性就就越小。。如“系系統查詢詢等待時時間很短短”等詞詞語，是是含糊不不清的描描述，驗驗收時無無法檢查查，而““查詢等等待時間間不超過過5秒””就是精精確的描描述，驗驗收時就就可檢查查是否達達到這個個要求。。需求說明明書最終終要得到到用戶的的認可，，所以用用戶要能能看得懂懂，并且且還能發發現和指指出其中中的錯誤誤。由于于用戶往往往不是是一個人人，而是是企業中中各個部部門的若若干人，，他們可可能提出出相互沖沖突的要要求，這這就需要要協調和和解決這這些沖突突，在需需求說明明書中用用戶要求求的應該該是一致致的、無無二義性性的。需求說明明書包括括的內容容和書寫寫參考格格式如下下：一、概述述二、數據據描述·數據流圖圖·數據字典典·系統接口口說明·內部接口口三、功能能描述·功能·處理說明明·設計的限限制四、性能能描述·性能參數數·測試種類類·預期的軟軟件響應應·應考慮的的特殊問問題五、參考考文獻目目錄六、附錄錄概述是從從系統的的角度描描述軟件件的目的的和任務務。數據描述述是對軟軟件系統統所必須須解決的的問題做做出的詳詳細說明明。功能描述述中描述述了為解解決用戶戶問題所所需要的的每一項項功能的的過程細細節。對對每一項項功能要要給出處處理說明明和在設設計時需需要考慮慮的限制制條件。。在性能描描述中說說明系統統應達到到的性能能和應該該滿足的的條件，，以及測測試的方方法和標標準，預預期的軟軟件響應應和可能能需要考考慮的特特殊問題題。參考文獻獻目錄中中應包括括與該軟軟件有關關的全部部參考文文獻，其其中包括括前期的的其它文文檔、技技術參考考資料、、產品目目錄手冊冊以及標標準等。。附錄部分分包括一一些補充充資料，，如列表表數據、、算法的的詳細說說明、框框圖、圖圖表和其其它材料料。4.3..2結構化分分析方法法結構化分分析(SA，StructuredAnalysis)方法法是一種種簡單實實用、使使用很廣廣的方法法。SA方法法與設計計階段的的SD方方法聯合合使用，，能夠較較好地實實現一個個軟件系系統的研研制。SA方法法的基本本思想和和步驟是是采用““分解””和“抽抽象”的的基本手手段，自自頂向下下逐層分分解，使使分解工工作有條條不紊地地進行，，使復雜雜的問題題有效地地被控制制。如圖圖4-2所示，，系統A很復雜雜，為了了理解它它，可以以將它分分解成1，2，，3幾個個子系統統；如果果子系統統1和2仍然很很復雜，，把它們們再分解解成1..1，1.2，，…等子子系統，，如此繼繼續下去去，直到到子系統統足夠簡簡單，能能夠清楚楚地被理理解和表表達為止止。圖4-2分分解和抽抽象逐層分解解體現了了抽象的的原則，，使人們們不至于于糾纏于于具體細細節而是是有控制制地逐步步地了解解更多的的細節，，直至最最詳細的的內容。。SA方法法在表達達問題時時盡可能能用圖形形的方法法，因為為圖形比比較形象象、直觀觀，容易易理解。。用SA方法來來描述軟軟件將要要處理的的信息時時，使用用數據流流圖和數數據字典典等描述述工具。。數據流流圖表示示了軟件件的信息息流向和和信息的的加工，，而數據據字典是是對這些些信息和和加工進進行更詳詳細的描描述。還還可以使使用結構構化語言言、判定定表、判判定樹對對信息加加工的加加工邏輯輯進行描描述。使用SA方法進進行軟件件需求分分析時，，可按如如下步驟驟進行：：(1)建建立當當前系統統的物理理模型。。即理解解當前的的現實環環境，獲獲得當前前系統的的物理模模型。當當前系統統的物理理模型就就是現實實環境的的真實寫寫照，在在理解了了當前系系統是怎怎樣做的的情況下下，用數數據流圖圖等形式式將現實實環境表表達出來來。(2)建建立當當前系統統的邏輯輯模型。。通過對對物理模模型的分分析，找找到本質質性的因因素，抽抽象出當當前系統統的功能能和性能能，建立立當前系系統的邏邏輯模型型。(3)建建立目目標系統統的邏輯輯模型。。首先要要清楚所所建立的的目標系系統的功功能，進進一步分分析與當當前系統統邏輯模模型的差差別，將將當前系系統的數數據流圖圖分成兩兩部分，，一部分分是與目目標系統統相同的的部分，，另一部部分是與與目標系系統不同同的即變變化的部部分。將將變化的的部分重重新分析析和設計計，建立立一個目目標系統統的邏輯輯模型。。(4)為為目標標系統的的邏輯模模型作補補充。為為了對一一個軟件件系統作作出完整整的說明明，需對對已得到到的結果果作一些些補充。。如說明明目標系系統的人人機邊界界，即確確定系統統的范圍圍。還要要說明系系統邏輯輯模型中中未詳細細考慮的的一些細細節問題題，如出出錯處理理，系統統如何啟啟動和結結束，系系統輸入入輸出格格式，系系統性能能方面的的其它要要求(如如響應時時間、存存儲容量量)等等等。4.3..3數據流圖圖數據流圖圖是描述述系統中中數據流流程的圖圖形工具具，它標標識了一一個系統統的邏輯輯輸入和和邏輯輸輸出以及及把邏輯輯輸入轉轉換為邏邏輯輸出出所需要要的加工工。1．數據流流圖的組組成數據流圖圖由四種種基本成成分組成成，如圖圖4-3所示：：圖4-3數數據流圖圖的基本本成分(1)數數據流流——用用箭頭表表示，箭箭頭旁邊邊用文字字加以標標記；(2)加加工———用圓圓圈表示示，圓圈圈內用文文字加以以標記；；(3)數數據存存儲———用雙線線表示，，雙線旁旁邊用文文字加以以標記；；(4)數數據的的源點和和終點———用方方框表示示，方框框內用文文字加以以標記。。四種基本本成分的的作用和和組成：：(1)數數據流流。它是一條條流水線線，在這這條流水水線上有有一組由由一定成成分組成成的數據據在流動動。如圖圖4-4中登記記表由姓姓名、性性別、出出生日期期、籍貫貫、畢業業學校、、黨團員員等組成成。數據流的的流向由由箭頭方方向指出出，可從從加工流流向加工工，也可可以從加加工流向向數據存存儲或從從數據存存儲流向向加工，，也可以以從源點點流向加加工或從從加工流流向終點點。每條條數據流流均有一一個合適適的名字字，表明明數據流流的含義義，但流流入或流流出數據據存儲的的數據流流可以不不命名。。

(2)加加工。。它是對數數據進行行的操作作。每個個加工除除了命名名外，還還有一個個編號，，說明這這個加工工在層次次分解中中的位置置。(3)數數據存存儲。它是數據據流在加加工過程程中產生生的臨時時文件或或加工過過程中需需要查找找的信息息。數據據流反映映了系統統中流動動的數據據，表現現出動態態數據的的特征；；數據存存儲反映映了系統統中靜止止的數據據，表現現出靜態態數據的的特征。。(4)源源點和和終點。。它表示系系統中數數據的來來龍去脈脈，通常常存于系系統之外外的人和和組織之之中。源源點和終終點的表表達不必必很嚴格格，它只只是起到到注釋作作用，補補充說明明系統與與其它外外界環境境的聯系系。圖4-4中的學學生檔案案管理系系統，說說明了數數據流圖圖是如何何由四種種基本成成分組成成。圖4-4學學生檔案案管理系系統數據據流圖2．數據流流圖的結結構一個實際際的軟件件系統是是非常復復雜的，，為了描描述它們們的信息息流向和和加工，，用一套套分層的的數據流流圖來描描述，有有頂層、、中間層層、層底底之分。。(1)頂頂層。。決定系系統的范范圍，決決定輸入入輸出數數據流，，它說明明系統的的邊界，，把整個個系統的的功能抽抽象為一一個加工工。頂層層數據流流圖只有有一張，，如圖4-5所所示。圖4-5頂層數據據流圖(2)中中間層層。頂層層之下是是若干中中間層，，某一中中間層既既是它上上一層加加工的分分解結果果，又是是它下一一層若干干加工的的抽象，，即它又又可進一一步分解解。(3)層層底。。若一張張數據流流圖的加加工不能能進一步步分解，，這張數數據流圖圖就是底底層的數數據流圖圖。故底底層數據據流圖的的加工是是由基本本加工構構成的，，所謂基基本加工工是指不不能再進進行分解解的加工工。3．分層數數據流圖圖的畫法法畫分層數數據流圖圖時，應應根據分分解和抽抽象的原原則自頂頂向下逐逐層分解解畫出。。在畫各各層數據據流圖時時，要注注意父圖圖與子圖圖的平衡衡，各層層數據流流圖及其其加工的的編號和和數據守守恒問題題。(1)父父圖與與子圖的的平衡。。在分層層數據流流圖直接接相鄰的的兩層中中，上層層是下層層的父圖圖，下層層是上層層的子圖圖。一般般來說，，父圖中中有幾個個加工，，下層就就有幾個個子圖，，但子圖圖的個數數也可以以少于父父圖中加加工個數數，即父父圖中有有些加工工可能是是基本加加工，它它就沒有有子圖。。父圖中某某個加工工的輸入入輸出數數據流應應該同相相應的子子圖的輸輸入輸出出流的數數目相同同，分層層數據流流圖的這這種特性性稱為父父圖與子子圖的平平衡。(2)子子圖的的編號規規則。子子圖的編編號即為為父圖相相應加工工的編號號；子圖圖中加工工的編號號由子圖圖號、小小數點、、局部號號構成。。頂層只只有一張張，只有有一個加加工，不不必編號號。第一一層子圖圖的編號號為0，，圖中加加工的編編號為0.1，，0.2，…，，通常簡簡化為1，2，，…。對對應的子子圖編號號為1圖圖，2圖圖，…，，這是第第二層數數據流圖圖的編號號，該層層圖中加加工的編編號為1.1，，1.2，…，，2.1，2..1，……。這樣樣可以根根據子圖圖編號中中小數點點個數來來確定該該子圖在在哪一層層上。(3)數數據守守恒。所所謂數據據守恒是是指加工工的輸入入輸出數數據流是是否匹配配，即一一個加工工既有輸輸入數據據流又有有輸出數數據流。。4．完善數數據流圖圖畫出了分分層數據據流圖后后，應進進一步完完善，提提高數據據流圖的的可理解解性。在對加工工進行分分解時，，應注意意分解的的均勻性性，即分分解為大大小均勻勻的幾部部分，應應避免不不均勻的的分解，，即在某某一張數數據流圖圖中，某某些加工工已是基基本加工工，而另另一些加加工還可可以進一一步分解解為好幾幾層，這這時應重重新分解解。一個個加工一一次分解解為多少少個子加加工為好好？經驗驗證明不不超過7個為宜宜。分解解過少，，可能有有較多的的層次，，分解過過多，使使人難以以理解。。一般分分解應是是自然的的，概念念上是合合理的，，清晰的的。若一一張子圖圖上的所所有加工工都是不不可再分分解的基基本加工工，這時時分解過過程就可可結束了了。4.3..4數據字典典數據流圖圖描述軟軟件系統統的信息息流程和和加工，，但并沒沒有對各各個成分分進行詳詳細說明明，SA方法使使用數據據字典對對這些成成分進行行詳細說說明。數數據流圖圖中的數數據流名名、數據據存儲名名、數據據項名、、基本加加工名的的嚴格定定義的集集合構成成了數據據字典。。數據字字典是SA方法法重要工工具之一一，與數數據流圖圖配套，，缺一不不可。數數據流圖圖中的非非基本加加工不必必描述，，它們是是基本加加工的抽抽象，可可用基本本加工的的組合來來說明，，源點終終點也不不必在數數據字典典中描述述。因此數據據字典中中有如下下四種條條目：數數據流、、數據存存儲、數數據項和和基本加加工。數據字典典的作用用是建立立一組一一致的定定義，便便于用戶戶與分析析員之間間、用戶戶與程序序員之間間的通訊訊，使程程序員用用一致的的數據項項和數據據存儲定定義來描描述數據據庫和數數據結構構，避免免了模塊塊接口和和系統接接口的不不一致性性。建立數據據字典時時要求無無冗余，，同一件件事不能能在幾處處說明，，否則引引起修改改的麻煩煩。為避避免冗余余，需要要建立一一些約定定。數據據字典可可用人工工管理，，也可用用計算機機管理。。1．符號約約定數據字典典的描述述方法可可采用卡卡片格式式。對數數據流、、數據存存儲和數數據項的的描述可可采用如如下符號號：(1)““+””表示與與。例如如：登記記表=姓姓名+專專業+班班級+年年齡+性性別+籍籍貫；(2)““|””表示或或。例如如：存期期=[[1||2|3||5]]，表表示銀行行存期可可有1年年，2年年，3年年，5年年，而““[]]”表示示選擇項項。(3)““{}}”表表示重復復。例如如：發票票={{發票行行}，表表示一張張發票有有若干行行。2．數據字字典條目目的描述述數據字典典各條目目的詳細細內容及及格式如如圖4--6所示示。對于于數據流流名、數數據存儲儲名、數數據項名名的條目目，有若若干項是是共同的的。名字字表示該該條目的的名稱；；種類表表示是數數據流、、數據存存儲、數數據項或或基本加加工中的的某一種種；簡述述是該條條目的作作用、含含義的簡簡單描述述；別名名是指該該條目名名的另一一個名字字；組成成是指該該條目由由哪些數數據成分分構成，，可用上上述的符符號約定定來描述述。各種種條目還還有自己己專有項項目，在在圖中已已表示出出來了。。圖4-6數數據字典典(a)數數據流流條目；；(b))數據據存儲條條目；((c)數數據項項條目；；(d))基本本加工條條目基本加工工條目中中還有該該基本加加工的編編號、激激發條件件、執行行頻率、、加工邏邏輯等，，加工邏邏輯是指指用戶對對這個加加工的邏邏輯要求求，而不不是具體體怎樣實實現，不不要給出出具體變變量和控控制流程程的具體體細節，，引入這這些細節節會給用用戶閱讀讀需求說說明書帶帶來困難難，另外外，過早早引入細細節就限限制了設設計人員員的自由由。3．加工邏邏輯的描描述加工邏輯輯是基本本加工條條目中的的一項重重要內容容，有三三種工具具來描述述加工邏邏輯：結結構化語語言，判判定表，，判定樹樹。結構化語語言是描描述加工工邏輯的的常用工工具，它它是介于于自然語語言和形形式語言言之間的的一種語語言，其其結構分分為內、、外兩層層，外層層語法是是比較具具體的，，內層語語法比較較靈活。。外層語語法描述述操作的的控制結結構，如如順序、、選擇和和循還等等，這些些控制結結構將加加工中的的各個操操作連起起來。內層語法法通常由由分析員員根據系系統的具具體特點點及用戶戶接受能能力靈活活決定，，一般來來說，只只有祈使使句一種種，明確確地表達達“加工工”要做做什么，，加工對對象用的的名詞都都是數據據字典中中定義過過的詞或或自定義義的詞，，動詞要要避免用用“處理理”等抽抽象的詞詞匯，不不用形容容詞和副副詞，允允許引入入運算符符和關系系符。在描述加加工邏輯輯時，如如果有一一系列邏邏輯判斷斷，用結結構化語語言描述述就不直直觀，也也不簡捷捷，這時時可用判判定表或或判定樹樹來描述述。判定定表是用用表格的的形式列列出在什什么條件件下作什什么處理理，一目目了然。。判定樹樹是以一一棵從左左向右生生長的樹樹型表示示來描述述在各種種條件下下要作的的事情，，樹的各各個分支支表示某某種條件件，分支支的端點點表示該該分支對對應的條條件下要要作的處處理。

例4-1“檢查訂訂貨單””的加工工邏輯是是如果金金額超過過500元，又又未過期期，則發發出批準準單和提提貨單；；如果金金額超過過500元，但但過期了了，則不不發批準準單；如如果金額額低于500元元，則不不論是否否過期都都發出批批準單和和提貨單單，在未未過期情情況下不不需發出出通知單單。可以以用表4-1所所示的判判定表表表示這個個加工邏邏輯。表4-1判定表金額狀態＞500且未過期＞500且已過期≤500且未過期≤500且已過期發出批準單發出提貨單發出通知單√√

√√√√√例4-2針對上例例的加工工邏輯，，也可以以用判定定樹描述述如下：：已過期———不發發批準單單金額＞500未過期———發出出批準單單、提貨貨單檢查訂購購單已過期———發出出批準單單、提貨貨單和通通知單金額≤500未過期———發出出批準單單、提貨貨單4．數據字字典的用用途數據字典典作為分分析階段段的工具具，有助助于改進進分析人人員和用用戶間的的通信，，進而消消除很多多的誤解解，同時時也有助助于改進進不同的的開發人人員之間間的通信信。開發發人員如如果都能能按數據據字典描描述的數數據設計計模塊，，則能避避免許多多因數據據不一致致而造成成的麻煩煩。此外外，數據據字典對對于應用用系統中中的數據據庫設計計也起著著重要作作用。4.4軟件的設設計4.4..1軟件設計計概述1．目標和和任務需求分析析階段是是解決軟軟件系統統“做什什么”的的問題，，設計階段段是解決決軟件系系統“如如何做””的問題題，也就就是軟件件系統的的功能、、性能如如何實現現，最后后應得到到軟件設設計說明明書。設計階段段是較為為重要的的階段，，設計質質量的好好壞直接接影響到到軟件系系統的可可靠性，，因此，，在設計計階段要要達到如如下的目目標：(1)提提高可可維護性性。軟件工程程按階段段進行，，但各階階段相互互有影響響，由于于軟件維維護費用用極高，，因此在在設計階階段就需需要考慮慮設計一一個可維維護的軟軟件，它它體現在在軟件可可讀性、、可擴充充性和可可修改性性上。(2)提提高可可理解性性。可理解性性指結構構清晰，，層次分分明，結結構程度度高，文文檔規范范化、標標準化。。對軟件件人員來來說，要要易讀易易理解，，對用戶戶來說要要易使用用。(3)提提高可可靠性。。可靠性包包含正確確性和健健壯性兩兩個方面面，正確確性指軟軟件系統統本身沒沒有錯誤誤，健壯壯性指在在輸入數數據不合合理或異異常時，，軟件系系統還能能適應工工作，不不造成嚴嚴重的損損害。軟軟件的可可靠性是是一個重重要的目目標，它它涉及到到軟件系系統能否否投入工工作，使使用后效效率是否否好的問問題。設計階段段分為兩兩步：總總體設計計和詳細細設計。。2．設計方方法和步步驟軟件設計計方法是是軟件工工程中最最早發展展的領域域之一，，其工作作流程如如圖4--7所示示。圖4-7軟軟件設計計流程圖圖總體設計計是為軟軟件系統統定義一一個邏輯輯上一致致的結構構：進行行模塊劃劃分，建建立模塊塊層次結結構及模模塊間的的調用關關系，設設計全局局數據結結構及數數據庫，，設計系系統接口口及人機機界面等等。總體設計計的方法法有許多多種。在在早期有有模塊化化方法，，功能分分解方法法，這都都是人們們一般常常用的方方法，在在20世世紀60年代后后期提出出了面向向數據流流的設計計方法，，面向數數據結構構的設計計方法，，近年來來又提出出面向對對象的設設計方法法等。詳細設計計是根據據每個模模塊的功功能描述述，設計計出每個個模塊的的實現算算法，以以及這些些算法的的邏輯控控制流程程，并設設計出這這些模塊塊所需的的局部數數據結構構。詳細設計計的方法法主要有有結構程程序設計計方法。。詳細設設計的表表示工具具有圖形形工具和和語言工工具，圖圖形工具具有程序序流程圖圖、PAD(ProblemAnalysisDiagram))圖、N–S圖圖，語言言工具有有偽碼和和PDL(ProgramDesignLanguage)等。。3．文檔設計階段段結束要要交付的的文檔是是設計說說明書。。設計說說明書前前面部分分在總體體設計后后完成，，后面部部分是詳詳細設計計后寫出出。設計計說明書書有兩個個作用：：對于編編程和測測試，它它提供了了一個指指南；軟軟件交付付使用后后，為維維護人員員提供幫幫助。設計說明明書的框框架和內內容如下下：(1)概概述。。描述設設計工作作總的范范圍，包包括系統統目標、、功能、、接口等等。(2)系系統結結構。用用軟件結結構圖說說明本系系統的模模塊劃分分，扼要要說明每每個模塊塊的功能能，分層層次地給給出各模模塊之間間的控制制關系。。(3)數數據結結構及數數據庫設設計。對對整個系系統使用用的數據據結構及及數據庫庫進行設設計，包包括概念念結構設設計、邏邏輯結構構設計、、物理設設計。用用相應的的圖形和和表格把把設計結結果描述述出來。。(4)接接口設設計。要要進行人人機界面面設計，，說明向向用戶提提供的命命令以及及系統的的返回信信息；要要進行外外部接口口設計，，說明本本系統與與外界的的所有接接口安排排，包括括軟件與與硬件之之間的接接口，本本系統與與支持軟軟件之間間的接口口關系。。(5)模模塊設設計。這這是詳細細設計的的結果，，根據模模塊的功功能，用用詳細設設計表示示工具描描述每個個模塊的的流程，，描述每每個模塊塊用到的的數據結結構。

4．設計復復審開發中較較早發現現錯誤，，可減少少錯誤擴擴大的機機會，考考慮周到到、計劃劃良好的的復審與與技術方方法一樣樣重要。。復審方方法有兩兩種：一一種是非非正式的的遍查，，由一個個通曉全全部設計計的高級級技術人人員實施施，復查查者與設設計者一一起開會會來復查查所有技技術文檔檔；另一一種是正正式的結結構化審審查，要要組織一一個審查查小組，，事先查查看設計計文檔，，由設計計者介紹紹情況，，然后進進行評價價，使用用正式的的審查表表，正式式的錯誤誤報告。。4.4..2軟件設計計準則1．軟件結結構的準準則軟件可以以從結構構上和過過程上進進行表示示，這種種表示上上的差別別是我們們理解總總體設計計和詳細細設計的的先決條條件。軟軟件結構構表示軟軟件的系系統結構構，是一一種層次次體系，，它不考考慮時間間的先后后和執行行的順序序，而只只給出各各軟件模模塊之間間的關系系和相互互作用。。從圖4-8中中可看出出M調用用A、B、C時時，沒有有指明調調用A、、B、C的次序序和條件件，即軟軟件結構構不提供供模塊間間實現控控制關系系的操作作細節，，更不提提供模塊塊內部的的操作細細節。圖4-8軟軟件結構構軟件過程程描述每每個模塊塊的操作作細節，，同時也也包括一一個模塊塊對下一一層模塊塊控制的的操作細細節。過過程的描描述就是是關于某某個模塊塊算法的的詳細描描述，它它應該包包括處理理的順序序、精確確的判定定位置、、重復的的操作以以及數據據組織和和結構等等。為了描述述軟件結結構的形形態特征征，下面面介紹幾幾個術語語。深度———軟件結結構中模模塊的層層數。寬度———軟件結結構中模模塊的總總跨度。。扇出數———是一一個模塊塊直接下下層模塊塊的個數數。扇入數———是一一個模塊塊直接上上層模塊塊的個數數。一個好的的軟件結結構形態態準則：：頂部寬寬度最小小，中部部寬度最最大，底底部寬度度次之；；在結構構頂部有有較高的的扇出數數，在底底部有較較高的扇扇入數。。一個好的的軟件結結構的第第二個準準則是：：模塊的的作用域域應在模模塊控制制域之內內，以減減弱模塊塊間的耦耦合性。。所謂作作用域是是指受該該模塊判判定條件件影響的的所有模模塊數，，也就是是直接調調用的模模塊數。。控制域域是指一一個模塊塊本身及及所有下下層模塊塊構成的的集合。。如果作作用域超超出控制制域，就就要重新新劃分調調整。如如圖4--8所示示，B的的作用域域為D、、E，B的控制制域為B、D、、E、F、G、、H，則則B的控控制域包包括了作作用域，，軟件結結構的劃劃分是合合理的。。2．模塊化化準則把軟件劃劃分為一一些單獨獨命名和和編程的的元素，，這些元元素稱為為模塊。。模塊劃劃分的目目的，一一是進行行功能分分解，把把復雜的的大的功功能劃分分成簡單單的小的的子功能能，盡量量降低每每個模塊塊的成本本，二是是盡量使使模塊間間的接口口不能太太多，太太多會使使接口成成本增加加。兼顧顧二者可可取得最最佳劃分分狀態，，確保軟軟件總成成本最低低，如圖圖4-9所示。。劃分模模塊的過過程就稱稱為模塊塊化。圖4-9模模塊劃分分與軟件件成本關關系3．模塊獨獨立性準準則把軟件劃劃分成模模塊后，，怎樣評評價模塊塊結構的的好壞？？為解決決這一問問題，提提出模塊塊獨立性性概念。。模塊獨獨立性是是指模塊塊具有功功能專一一，模塊塊之間無無過多相相互作用用的特性性。具有有獨立性性的模塊塊，開發發容易，，模塊組組合更容容易，也也容易修修改，容容易測試試，并且且能減少少錯誤的的傳播。。為了更更好地定定性度量量模塊獨獨立性，，引入了了模塊的的內聚性性和耦合合性概念念。內聚聚性是模模塊內各各部分之之間聯系系緊密程程度的度度量，耦耦合性是是模塊之之間聯系系緊密程程度的度度量。(1)內內聚性性。一個個程序主主要有兩兩部分，，數據部部分以及及對數據據的加工工處理，，而內聚聚性是一一個模塊塊內各元元素彼此此的結合合程度。。內聚性性強，標標志模塊塊的獨立立性強；；內聚性性弱，標標志模塊塊的獨立立性差。。在一個個理想的的軟件系系統中，，每個模模塊只做做需求的的一件事事情，單單一的功功能，但但在實現現中一個個模塊往往往執行行若干結結合在一一起的任任務，這這些任務務組合方方式不同同就構成成了不同同的內聚聚性。偶偶然內聚聚是將幾幾個無關關系的任任務組合合在一起起的模塊塊；邏輯輯內聚是是將幾個個邏輯上上相關的的任務組組合在一一起的模模塊；時間內聚聚是將在在某一時時刻同時時要執行行的任務務組合在在一起的的模塊；；過程內內聚是指指幾個相相關聯的的任務組組合在一一起的模模塊；通通信內聚聚是指在在同一數數據結構構上進行行操作的的幾個任任務組合合在一起起的模塊塊；順序序內聚是是指模塊塊的幾個個任務總總是前者者的輸出出即為后后者的輸輸入，表表現出按按一定順順序執行行；功能能內聚是是指模塊塊只包含含完成單單一功能能的任務務。這些不同同的內聚聚，前面面的內聚聚性弱，，后面的的強。在在進行模模塊設計計時，盡盡量爭取取使模塊塊內聚性性強。(2)耦耦合性性。耦合合性是模模塊間相相互連接接緊密程程度的度度量。耦耦合性強強，標志志互聯的的強，模模塊獨立立性差；；耦合性性弱，標標志互連連的弱，，模塊獨獨立性強強。耦合合強弱取取決于劃劃分模塊塊造成模模塊間接接口的復復雜程度度。耦合性類類型有如如下幾種種：數據耦合合是指通通過調用用傳送簡簡單數據據；特征耦合合是指通通過調用用傳送數數據結構構值；控制耦合合是指通通過調用用傳送控控制變量量。以上幾種種耦合程程度都較較低。外外部耦合合是指模模塊受軟軟件的外外部環境境的約束束；公用用耦合是是指幾個個模塊引引用一個個全程數數據區；；內容耦耦合是指指一個模模塊使用用另一個個模塊內內的數據據或控制制信息，，或直接接轉移到到另一個個模塊的的內部。。后面這這幾種耦耦合都是是模塊間間聯系較較強的耦耦合性。。設計階段段開發軟軟件結構構要考慮慮模塊獨獨立性準準則，應應力求內內聚性高高，耦合合性低，，既模塊塊是功能能單一，，通過調調用語句句傳送簡簡單的局局部數據據值。4.4..3面向對象象的程序序設計方方法面向對象象(ObjectOriented)程程序設計計方法簡簡稱為OO方法法。面向向對象的的程序設設計是以以對象為為基礎，，以消息息驅動對對象執行行的程序序設計技技術。OO方法法的思想想最早出出現于挪挪威奧斯斯陸大學學和挪威威計算中中心共同同研制的的仿真語語言Simula67中。1980年美國國加州的的Xerox研研究中心心推出SmallTalk80語言言，使得得OO方方法得以以較完善善地實現現。20世紀90年代代初，OO方法法和OO程序設設計語言言開始成成熟。

OO技術術為軟件件開發提提供了一一種新的的方法，，引入了了許多新新的概念念。這些些概念是是理解和和使用OO技術術的基礎礎。OO方法法是通過過分析、、研究實實際應用用中的實實體、實實體的屬屬性及其其相互關關系，從從中抽象象出要解解決問題題的對象象。再對對具有相相同屬性性和功能能的對象象進行更更高級的的抽象得得到能夠夠求解的的對象類類。最后后求解對對象類，，得到問問題的解解答。其其主要特特點是：：封裝、、繼承、、重載。。4.5軟件的編編程軟件開發發的最終終目標，，是產生生能在計計算機上上執行的的程序。。分析階階段和設設計階段段產生的的文檔，，都不能能在計算算機上執執行，只只有到了了編程階階段，才才產生可可執行的的代碼，，把軟件件的需求求真正付付諸實踐踐。所以以編程階階段也稱稱為實現現階段。。編程的的任務是是為每個個模塊編編寫程序序，也就就是將模模塊的邏邏輯描述述轉換成成某種程程序設計計語言編編寫的程程序。編編程階段段應交付付的文檔檔就是程程序。程序閱讀讀是軟件件開發工工作中的的一個重重要工作作。編程程的目的的就是寫寫出邏輯輯上正確確且易于于閱讀的的程序。。為了使使程序具具有良好好的可讀讀性，就就要使程程序結構構良好，，層次分分明，思思路清晰晰，這就就涉及到到編程風風格問題題。1．編程語語言的選選擇在編寫程程序時，，程序員員都習慣慣于使用用自己熟熟悉的語語言。而而目前的的計算機機上所配配備的程程序設計計語言越越來越多多，選擇擇一個合合適的程程序設計計語言對對編程的的順利實實現及后后期的調調試與測測試都是是十分重重要的。。那末如如何選擇擇語言呢呢？一般般來說有有這樣一一些原則則：最少工作作量原則則。即使使用最小小代價讓讓系統工工作。這這就要求求使用高高級語言言，除非非在實時時系統或或很特殊殊的復雜雜算法、、代碼優優化要求求高的應應用領域域中才考考慮使用用匯編語語言。最少技巧巧性原則則。即程程序員無無須培訓訓或很少少培訓就就能編制制程序。。最少錯誤誤原則。。所選用用高級語語言的編編譯系統統能盡可可能多地地發現程程序中的的錯誤，，以便于于調試和和提高軟軟件的可可靠性。。最少維護護原則。。所選用用的高級級語言應應該有良良好的獨獨立編譯譯機制，，以降低低軟件開開發和維維護的成成本。最少記憶憶原則。。所選用用的高級級語言應應該有理理想的模模塊化機機制，以以及可讀讀性好的的控制結結構和數數據結構構，以使使程序容容易測試試和維護護。在項目開開發時選選擇語言言的具體體考慮準準則有以以下幾方方面：(1)項目的應應用領域域。這往往往是選選擇語言言的關鍵鍵因素，，各種語語言往往往適用于于不同的的應用領領域。(2)用戶的要要求。用用戶要求求使用他他們熟悉悉的語言言。(3)可以使用用的編譯譯程序。。運行目目標系統統的環境境中可以以提供的的編譯程程序限制制了對語語言的選選擇。(4)程序員的的經驗和和知識。。如果條條件允許許，盡量量選用程程序員所所熟悉的的語言。。(5)軟件可移移植性要要求。如如有此要要求時，，選用可可移植性性好的語語言。(6)當工程規規模很大大時，若若沒有完完全合適適的語言言，那么么編制一一個專用用語言可可能是一一個正確確的決策策。2．編程風風格編程風格格是指一一個程序序員在編編程時所所表現的的特點、、結構、、邏輯思思路的總總和。編編程風格格包括源源程序文文件，數數據說明明，輸入入輸出安安排等。。編程風風格的原原則是簡簡明性和和清晰性性。(1)源程序文文件源程序中中各種變變量如何何命名，，如何加加注解，，源程序序應按什什么格式式寫，這這對于源源文件的的編寫風風格有至至關重要要的作用用。(1)各種名字字的命名名。理解解程序中中每個名名字的含含義是理理解程序序邏輯的的關鍵，，所以程程序中的的各種名名字應當當適當命命名，使使其直觀觀、易于于理解且且安全可可靠，采采用有實實際意義義的名字字能幫助助理解和和記憶。。(2)源程序中中的注解解。源程程序中需需要注解解，開發發者通過過注解與與他的讀讀者進行行通信，，注解說說明了程程序的功功能、性性能等，，在維護護階段，，對理解解程序提提供指導導。注解解分首部部注解和和功能注注解兩種種。首部部注解位位于每個個模塊的的前面，，說明整整個模塊塊的功能能、接口口信息、、數據結結構、開開發歷史史、設計計者、使使用方法法、修改改情況等等。功能能注解嵌嵌在源程程序的內內部，用用來描述述處理功功能。注注解應該該與程序序一致，，提供一一些從程程序本身身難以得得到的信信息，而而不是重重復程序序語句。。(3)源程序書書寫格式式。程序序清單的的布局對對于程序序的可讀讀性有很很大影響響。在書書寫源程程序時應應注意：：不要一一行書寫寫多條語語句，這這會掩蓋蓋程序的的邏輯結結構；各各種控制制結構的的層次應應呈鋸齒齒型，同同一層要要對齊，，下一層層應退縮縮幾格；；在程序序段之間間、程序序段和注注解之間間用空行行和空格格來分隔隔。2)數據說明明為了使數數據定義義更容易易看懂，，更容易易維護，，要建立立一些指指導原則則。數據據說明的的次序應應該標準準化，例例如，按按照數據據結構或或數據類類型確定定說明的的次序。。有次序序就容易易查閱，，因此能能夠加速速測試、、調試和和維護的的過程。。當多個變變量在一一個語句句中說明明時，應應該按字字母順序序排列這這些變量量。如果設計計中使用用了復雜雜的數據據結構，，則應該該用注解解說明實實現這個個數據結結構的方方法和特特點。3)語句構造造設計階段段僅確