二級共公基礎知識

第一章數據結構與算法

1.1算法

算法：是指解題方案的準確而完整的描述。

算法不等于程序，也不等計算機方法，程序的編制不可能優于算法的設計。

算法的基本特征：是--組嚴謹地定義運算順序的規則，每一個規則都是有效的，是明確的，此順序將在有限的次數下

終止。特征包括：

(1)可行性；

(2)確定性，算法中每一步驟都必須有明確定義，不充許有模棱兩可的解釋，不允許有多義性；

(3)有窮性，算法必須能在有限的時間內做完，即能在執行有限個步驟后終止，包括合理的執行時間的含義；

(4)擁有足夠的情報。

算法的基本要素：-是對數據對象的運算和操作；二是算法的控制結構。

指令系統：一個計算機系統能執行的所有指令的集合。

基本運算和操作包括：算術運算、邏輯運算、關系運算、數據傳輸。

算法的控制結構：順序結構、選擇結構、循環結構。

算法基本設計方法：列舉法、歸納法、遞推、遞歸、減斗遞推技術、回溯法。

算法復雜度：算法時間復雜度和算法空間復雜度o

算法時間復雜度是指執行算法所需要的計算工作量。

算法空間復雜度是指執行這個算法所需要的內存空間。

1.2數據結構的基本基本概念

數據結構研究的三個方面：

(1)數據集合中各數據元素之間所固有的邏輯關系，即數據的邏輯結構；

(2)在對數據進行處理時，各數據元素在計算機中的存儲關系，即數據的存儲結構；

(3)對各種數據結構進行的運算。

數據結構是指相互有關聯的數據元素的集合。

數據的邏輯結構包含：

(1)表示數據元素的信息；

(2)表示各數據元素之間的前后件關系。

數據的存儲結構有順序、鏈接、索引等。

線性結構條件：

(1)有且只有一個根結點；

(2)每一個結點最多有一個前件，也最多有一個后件。

非線性結構：不滿足線性結構條件的數據結構。

1.3線性表及其順序存儲結構

線性表由一組數據元素構成，數據元素的位置只取決于自己的序號，元素之間的相對位置是線性的。

在復雜線性表中，由若干項數據元素組成的數據元素稱為記錄，而由多個記錄構成的線性表又稱為文件。

非空線性表的結構特征：

(1)且只有一個根結點al,它無前件；

(2)有且只有一個終端結點an,它無后件；

(3)除根結點與終端結點外，其他所有結點有且只有一個前件，也有且只有一個后件。結點個數n稱為線性表的長度,

當n=0時，稱為空表。

線性表的順序存儲結構具有以下兩個基本特點：

(1)線性表中所有元素的所占的存儲空間是連續的；

(2)線性表中各數據元素在存儲空間中是按邏輯順序依次存放的。

ai的存儲地址為：ADR(ai)=ADR(al)+(i-l)k?ADR(al)為第一個元素的地址，k代表每個元素占的字節數。

順序表的運算：插入、刪除。(詳見14-16頁)

1.4棧和隊列

棧是限定在一端進行插入與刪除的線性表，允許插入與刪除的一端稱為棧頂，不允許插入與刪除的另一端稱為棧底。

棧按照“先進后出”（FILO）或“后進先出"（LIFO）組織數據，棧具有記憶作用。用top表示棧頂位置，用bottom表示

棧底。

棧的基本運算：（1）插入元素稱為入棧運算；（2）刪除元素稱為退棧運算；（3）讀棧頂元素是將棧頂元素賦給一個指

定的變量，此時指針無變化。

隊列是指允許在一端（隊尾）進入插入，而在另一端（隊頭）進行刪除的線性表。Rear指針指向隊尾，front指針指向

隊頭。

隊列是“先進行出“（FIFO）或“后進后出”（LILO）的線性表。

隊列運算包括（1）入隊運算：從隊尾插入一個元素；（2）退隊運算：從隊頭刪除一個元素。

循環隊列：s=0表示隊列空，s=1且front=rear表示隊列滿

1.5線性鏈表

數據結構中的每一個結點對應于一個存儲單元，這種存儲單元稱為存儲結點，簡稱結點。

結點由兩部分組成：（1）用于存儲數據元素值，稱為數據域；（2）用于存放指針，稱為指針域，用于指向前一個或后

一個結點。

在鏈式存儲結構中，存儲數據結構的存儲空間可以不連續，各數據結點的存儲順序與數據元素之間的邏輯關系可以不

一致，而數據元素之間的邏輯關系是山指針域來確定的。

鏈式存儲方式即可用于表示線性結構，也可用于表示非線性結構。

線性鏈表，HEAD稱為頭指針，HEAD=NULL（或0）稱為空表，如果是兩指針：左指針（Llink）指向前件結點，右

指針（Rlink）指向后件結點。

線性鏈表的基本運算：查找、插入、刪除。

1.6樹與二叉樹

一、樹的基本概念

在樹結構中，每一個結點只有一個前件，稱為父結點，沒有前件的結點只有一個，稱為樹的根結點，簡稱為樹的根。

在樹結構中，每一個結點可以有多個后件，它們都稱為該結點的子結點。沒有后件的結點稱為葉子結點。

在樹結構中，一個結點所擁有的后件個數稱為該結點的度。

葉子結點的度為0。

樹的最大層次稱為樹的深度。

在一個算術表達式中，有運算符和運算對象。,個運算符可以有若干個運算對象。例職，取正（+）等只有一個運算

對象，稱為單目運算符；二個運算對象稱為雙目運算符，三目運算符。

用樹來表示算術表達式的原則如下：

表達式中的每一個運算符在樹中對應一個結點，稱為運算符結點。

運算符的每一個運算對象在樹中為該運算符結點的子樹（在樹中的順序為從左到右）。

運算對象中的單變量均為葉子結點。

二、二叉樹及其基本性質

1、什么是二叉樹

二叉樹是一種很有用的非線性結構。二就樹具有以下兩個特點：

非空二叉樹只有一個根結點；

每一個結點最多有兩棵子樹，且分別稱為該結點的左子樹與右子樹。

由以上特點可以看出，在二叉樹中，每一個結點的度最大為2,即所有子樹（左子樹或右子樹）也均為二叉樹，而樹

結構中的每一個結點的度可以是任意的。另外，二叉樹中的每一個結點的子樹被明顯地分為左子樹與右子樹。可以沒

有其中的一個，也可以全沒有。

二叉樹的基本性質

性質1：在二叉樹的第K層上，最多有（KN1）個結點。

性質2：濃度為M的二叉樹最多有2m-l個結點。

深度為m的二叉樹是指二叉樹共有m層。

性質3：在任意--棵二叉樹中度為0的結點（即葉子結點）總是比度為2的結點多一個。

性質4：具有n個結點的二叉樹，其深度至少為［log2n］+l,其中［log2n］表示取的整數部分。

滿二叉樹與完全二叉樹

滿二叉樹與完全二叉樹是兩種特殊形態的二叉樹。

滿二叉樹

所謂滿二叉樹是指這樣的一種二叉樹：除最后一層外，每一層上的所有結點都有兩個子結點。這就是說，在滿二叉樹

中，每一層上的結點數都達到最大值，即在滿二叉樹的第K層上有2K-1個結點，且深度為m的滿二叉樹有2m-l個

結點。

完全二叉樹

所謂完全二叉樹是指這樣的二叉樹，除最后一層外，每一層上的結點數均達的最大值；在最后一層上只缺少右邊的若

干結點。

列確切地說，如果從根結點起，對二叉樹的結點自上而下、自左至右用自然數進行邊疆編號，則深度為m、且有n個

結點的二叉樹，當且僅當其每一個結點都與深度為m的滿二叉樹中編號從1到n的結點一一對應時;稱之為完全二叉

樹。

對于完全二叉樹來說，葉子結點只可能在層次最大的兩層上出現；對于任何一個結點，若其右分支下的子孫結點的最

大層次為P，則其左分支下的子孫結點的最大層次或為p，或為p+1。

山滿二叉樹與完全二叉樹的特點可以看出，滿二叉樹也是完全二叉樹，而完全二叉樹一般不是滿二叉樹。

完全二叉樹還具有以下兩個性質：

性質5：具有n個結點的完全二叉樹的深度為[log2n]+l。

性質6：設完全二叉樹共有n個結點。如果從根結點開始，按層序（每一層從左到右）用自然數1,2,n給結點

進行編號，則對于編號為k（k=l,2,…n）的結點有以下結論：

若k=l,則該結點為根結點，它沒有父結點；若k>l,則該結點的父結點編號為lNT（k/2）。

若2kWn,則編號為k的結點的左子結點編號為2k；否則該結點無左子結點（顯然也沒有右子結點）。

若2k+lWn,則編號為k的結點的右子結點編號為2k+l；否則該結點無右子結點。

三、二叉樹的存儲結構

二叉樹的遍歷

二叉樹的遍歷是指不重復地訪問二叉樹的所有結點。

在遍歷二叉樹的過程中，一般先遍歷左子樹，然后再遍歷右子樹。

1、前序遍歷（DLR）

所謂前序遍歷是指在訪問根結點、遍歷左子樹與遍歷右子樹這三者中，首先訪問根結點，然后遍歷左子樹，最后遍歷

右子樹；并且，在遍歷左、右子樹時，仍然先訪問根結點，然后遍歷左子樹，最后遍歷右子樹。F,C,A,D,B,E,

G,H,P

2、中序遍歷（LDR）

所謂中序遍歷是指在訪問根結點、遍歷左子樹與遍歷右子樹這三者中，首先遍歷左子樹，然后訪問根結點，最后遍歷

右子樹；并且，在遍歷左、右子樹時，仍然先遍歷左子樹，然后訪問根結點，最后遍歷右子樹。A,C,B,D,F,E,

H,G,P

3、后序遍歷（LRD）

所謂中序遍歷是指在訪問根結點、遍歷左子樹與遍歷右子樹這三者中，首先遍歷左子樹，然后遍歷右子樹，最后訪問

根結點；并且，在遍歷左、右子樹時，仍然先遍歷左子樹，然后遍歷右子樹，最后訪問根結點。A,B,D,C,H,P,

G,E,F

1.7查找技術

一、順序查找

順序查找又稱順序搜索。順序查找一般是指在線性表中查找指定的元素，其基本方法如下：從線性表的第一個元素開

始，依次將線性表中的元素與被查元素進行比較，若相等則表示找到（即查找成功）；若線性表中所有的元素都與被查

元素進行了比較但都不相等，則表示線性表中沒有要找的元素（即查找失敗）。

順序查找的效率是很低的。以下兩種情況只能采用順序查找：

如果線性表無序表（即表中元素的排列是無序的），則不管是順序存儲結構還是鏈式存儲結構，都只能用順序查找。

即使是有序線性表，如果采用鏈式存儲結構，也只能用順序查找。

二、二分法查找

二分法查找只適用于存儲的有序表。在此所說的有序表是指線性表的中元素按值非遞減排列（即從小到大，但允許相

鄰元素值相等）。

設有序線性表的長度為n,被查元素為x,則對分查找的方法如下：

將x與線性表的中間項進行比較：

若中間項的值等于x,則說明查到，查找結束；

若x小于中間項的值，則在線性表的前半部分(即中間項以前的部分)以相同的方法進行查找；

若x大于中間項的值，則在線性表的后半部分(即中間項以后的部分)以相同的方法進行查找。

這個過程一直進行到查找成功或子表長度為0(說明線性表中沒有這個元素)為止。

顯然，當有序線性表為順序存儲時才能采用二分查找，并且，二分查找的效率要比順序查找高得多。可以證明，對于

長度為n的有序線性表，在最壞情況下，二分查找只需要比較log2n次，而順序查找需要比較n次。

1.8排序技術

一、交換類排隊序法

所謂交換類排序法是指借助數據元素之間的互相交換進行排序的一種方法。冒泡排序法與快速排序法都屬于交換類的

排序方法。

1、冒泡排序法

基本過程如下：

首先，從表頭開始往后掃描線性表，在掃描過程中逐次比較相鄰兩個元素的大小。若相鄰兩個元素中，前面的元素大

于后面的元素，則將它們互換，稱之為消去了一個逆序。放最大值

然后，從后到前掃描剩下的線性表，同樣，在掃描過程中逐次比較相鄰兩個元素的大小。若相鄰兩個元素中，后面的

元素大于前面的元素，則將它們互換，這樣就又消去了一個逆序。放最小值。

重復上述過程，直到剩下的線性有變空為止，此時的線性表已經變為有序。

假設線性表的長為n,則在最壞情況下，冒泡排序需要經過n/2遍的蔥馨往后的掃描和n/2遍的從后往前的掃描，需要

的比較的次數為n(n-l)/2o

2、快速排序法

快速排序法也是種互換類的排序法，但由于它比冒泡排序法的速度快，因此稱之為快速排序法。

基本思想如下：

從線性表中選取一個元素，設T,將線性表后面小于T的元素移到前，而前大于T的元素移支后面，結果就將線性表

分成「兩部分(稱為兩個子表)，T插入到其分界線的位置處，這個過程稱為線性表的分割。通過對線性表的?次分割，

就以T為分界線，將線性表分成了前后兩個子表，且前面子表中的所有元素均不大于T,而后面子表中的所有元素均

不小于T。

如此反復，則此時的線性表就變成了有序表。

步驟：首先，在表的第一個，中間一個與最后一個元素中選取中項，設為P(K),并將P(K)賦給T,再將表中的第

一個元素移到P(K)的位置上。

然后設置兩個指針i和j分別指向表的起始與最后的位置。反復操作以下兩步：

(4)將j逐漸減小，并逐次比較P(j)與T,直到發現一個P(j)<T為止，將P(j)移到P(i)位置上。

(5)將i逐漸減小，并逐次比較P(i)與T,直到發現一個P(i)>T為止，將P⑴移到P(j)位置上。

上述兩個操作交替進行，直到指針i與j指向同一個位置(即i=j)為止，此時將P⑴的位置上。

分割需要記憶，用棧來實現。

二、插入類排序法

1、簡單插入排序法

所謂插入排序，是指將無序序列中的各元素依次插入到已經有序的線性表中。

一般來說，假設線性中前j-1元素已經有序，現在要將線性表中第j個元素插入到前面的有序子表中，插入過程如下：

道德將第j個元素放到一個變量T中，然后從有序子表的最后一個元素(即線性表中第j-1個元素)開始，往前逐個與

T進行比較，將大于T的元素均依次向后移動一個位置，直到發現一個元素不大于T為止，此時就將T(即原線性表

中的第j個元素)插入到剛移出的空位置上，有序子表的長度就變為j了。效率與冒泡法相同

在最壞情況下，簡單插入排序需要n(n-l)/2次比較。

2、希爾排序法

基本思想如下：

將整個無序序列分割成若干小的子序列分別進行插入排序。

子序列的分割方法如下：

將相隔某個增量H的元素構成一個子序列。在排序過程中，逐次減小這個增量，最后當H減到1時，進行一次插入排

序，排序就完成。增量序列一般取h=n/2k（k=l,2,...[log2n],其中n為待排序序列的長度。

其效率與增量序列有關。在最壞情況下，需要的比較次數為O（N1.5）。

三、選擇類排序法

1、簡單選擇排序法

基本思想：掃描整個線性表，從中選出最小的元素，將它交換到表的最前面；然后對剩下的子表采用同樣的方法，直

到子表空為止。

簡單選擇排序法在最壞情況下需要比較n（n-l）/2/次。

2、堆排序法

方法：（1）首先將一個無序序列建成堆。

（2）然后將堆頂元素（序列中的最大項）與堆中最后一個元素交換（最大項應該在序列的最后）。不考慮已經換到最

后的那個元素，只考慮前n-1個元素構成的子序，顯然，該子序列已不是堆，但左、右子樹仍為堆，可以將該子序列

調事為堆。反復做第（2）步，真到剩下的子序列為空為止。適用規模較大的線性表，在最壞情況下，堆排序需要比較

的次數為O（nlog2n）。

1.7查找技術

一、順序查找

順序查找又稱順序搜索。順序查找一般是指在線性表中查找指定的元素，其基本方法如下：從線性表的第一個元素開

始，依次將線性表中的元素與被查元素進行比較，若相等則表示找到（即查找成功）；若線性表中所有的元素都與被查

元素進行了比較但都不相等，則表示線性表中沒有要找的元素（即查找失敗）。

順序查找的效率是很低的。以下兩種情況只能采用順序查找：

如果線性表無序表（即表中元素的排列是無序的），則不管是順序存儲結構還是鏈式存儲結構，都只能用順序查找。

即使是有序線性表，如果采用鏈式存儲結構，也只能用順序查找。

二、二分法查找

二分法查找只適用于存儲的有序表。在此所說的有序表是指線性表的中元素按值非遞減排列（即從小到大，但允許相

鄰元素值相等）。

設有序線性表的長度為n,被查元素為x,則對分查找的方法如下：

將x與線性表的中間項進行比較：

若中間項的值等于x,則說明查到，查找結束；

若x小于中間項的值，則在線性表的前半部分（即中間項以前的部分）以相同的方法進行查找；

若x大于中間項的值，則在線性表的后半部分（即中間項以后的部分）以相同的方法進行查找。

這個過程一直進行到查找成功或子表長度為0（說明線性表中沒有這個元素）為止。

顯然，當有序線性表為順序存儲時才能采用二分查找，并且，二分查找的效率要比順序查找高得多。可以證明，對于

長度為n的有序線性表，在最壞情況下，二分查找只需要比較log2n次，而順序查找需要比較n次。

1.8排序技術

一、交換類排隊序法

所謂交換類排序法是指借助數據元素之間的互相交換進行排序的一種方法。冒泡排序法與快速排序法都屬于交換類的

排序方法。

1、冒泡排序法

基本過程如下：

首先，從表頭開始往后掃描線性表，在掃描過程中逐次比較相鄰兩個元素的大小。若相鄰兩個元素中，前面的元素大

于后面的元素，則將它們互換，稱之為消去了一個逆序。放最大值

然后，從后到前掃描剩下的線性表，同樣，在掃描過程中逐次比較相鄰兩個元素的大小。若相鄰兩個元素中，后面的

元素大于前面的元素，則將它們互換，這樣就又消去了一個逆序。放最小值。

重復上述過程，直到剩下的線性有變空為止，此時的線性表已經變為有序。

假設線性表的長為n,則在最壞情況下，冒泡排序需要經過n/2遍的蔥馨往后的掃描和n/2遍的從后往前的掃描，需要

的比較的次數為n（n-l）/2o

2、快速排序法

快速排序法也是種互換類的排序法，但由于它比冒泡排序法的速度快，因此稱之為快速排序法。

基本思想如下：

從線性表中選取一個元素，設T,將線性表后面小于T的元素移到前，而前大于T的元素移支后面，結果就將線性表

分成了兩部分（稱為兩個子表），T插入到其分界線的位置處，這個過程稱為線性表的分割。通過對線性表的一次分割，

就以T為分界線，將線性表分成了前后兩個子表，且前面子表中的所有元素均不大于T,而后面子表中的所有元素均

不小于To

如此反復，則此時的線性表就變成了有序表。

步驟：首先，在表的第一個，中間一個與最后一個元素中選取中項，設為P（K）,并將P（K）賦給T,再將表中的第

一個元素移到P（K）的位置上。

然后設置兩個指針i和j分別指向表的起始與最后的位置。反復操作以下兩步：

（4）將j逐漸減小，并逐次比較P（j）與T,直到發現一個P①<T為止，將PQ）移到P（i）位置上。

（5）將i逐漸減小，并逐次比較P（i）與T,直到發現一個P（i）>T為止，將P（i）移到P①位置上。

上述兩個操作交替進行，直到指針i與j指向同一個位置（即i=j）為止，此時將P⑴的位置上。

分割需要記憶，用棧來實現。

二、插入類排序法

1、簡單插入排序法

所謂插入排序，是指將無序序列中的各元素依次插入到已經有序的線性表中。

?般來說，假設線性中前j-1元素已經有序，現在要將線性表中第j個元素插入到前面的有序子表中，插入過程如下：

道德將第j個元素放到一個變量T中，然后從有序子表的最后一個元素（即線性表中第j-1個元素）開始，往前逐個與

T進行比較，將大于T的元素均依次向后移動一個位置，直到發現一個元素不大于T為止，此時就將T（即原線性表

中的第j個元素）插入到剛移出的空位置上，有序子表的長度就變為j了。效率與冒泡法相同

在最壞情況下，簡單插入排序需要n（n-l）/2次比較。

2、希爾排序法

基本思想如下：

將整個無序序列分割成若干小的子序列分別進行插入排序。

子序列的分割方法如下：

將相隔某個增量H的元素構成一個子序列。在排序過程中，逐次減小這個增量，最后當H減到1時，進行一次插入排

序，排序就完成。增量序列一般取卜52k（k=l,2,...[log2n],其中n為待排序序列的長度。

其效率與增量序列有關。在最壞情況下，需要的比較次數為0（N1.5

三、選擇類排序法

1、簡單選擇排序法

基本思想：掃描整個線性表，從中選出最小的元素，將它交換到表的最前面；然后對剩下的子表采用同樣的方法，直

到子表空為止。

簡單選擇排序法在最壞情況下需要比較n（n-l）/2/次。

2、堆排序法

方法：（1）首先將一個無序序列建成堆。

（2）然后將堆頂元素（序列中的最大項）與堆中最后一個元素交換（最大項應該在序列的最后）。不考慮已經換到最

后的那個元素，只考慮前n-1個元素構成的子序，顯然，該子序列已不是堆，但左、右子樹仍為堆，可以將該子序列

調事為堆。反復做第（2）步，真到剩下的子序列為空為止。適用規模較大的線性表，在最壞情況下，堆排序需要比較

的次數為0（nlog2n）。

習題一

一、選擇題

1、算法的時間復雜度是指（）

A）執行算法程序所需要的時間B）算法程序的長度

C）算法執行過程中所需要的基本運算次數D）算法程序中的指令條數

2、算法的普復雜度是指（）

A、算法程序的長度B、算法程序中的指令條數

C、算法程序所占的存儲空間D、算法執行過程中所需要的存儲空間

3、下列敘述中正確的是（）

A、線性表是線性結構B、材與隊列是非線性結構

C、線性鏈表是非線性結構D、二叉樹是線性結構

4、數據的存儲結構是指（）

A、數據所占的存儲空間量B、數據的邏輯結構在計算機中的表示

C、數據在計算機中的順序存儲方式D、存儲在外存中的數據

5、下列關于隊列的敘述中正確的是（）

A、在隊列中只能插入數據B、在隊列中只能刪除數據

C、隊列是先進先出的線性表D、隊列是先進后出的線性表

6、下列關于棧的敘述中正確的是（）

A、在棧中只能插入數據B、在棧中只能刪除數據

C、棧是先進先出的線性表D、棧是先進后出的線性表

7、設有下列二叉樹：

對此二叉樹中序遍歷的結果為

A、ABCDEFB、DBEAFCC、ABDECFD、DEBFCA

8、在深度為5的滿二叉樹中，葉子結點的個數為（)

A、32B、31C、16D、15

9、對長度為n的線性表進行順序查找，在最壞情況下所需要的比較次數為（)

A、n+1B、nC、（n+l）/2D、n/2

10、設樹T的度為4,其中度為1,2,3,4的結點個數分別為4,2,1,1。則T中的葉子結點數為（）

A、8B、7C、6D、5

二、填空題

1、在長度為n的有序線性表中進行二分查找，需要的比較次數為。

2、設一棵完全二叉共有700個結點，則在該二叉樹中有個葉子結點。

3、設一棵二叉樹中序遍歷結果為DBEAFC,前序遍歷結果為ABDECF,則后序遍歷結果為。

4、在最壞情況下，冒泡排序的時間復雜度為。

5、在一個容量為15的循環隊列中，若頭指針front=6,尾指針rear=9,則該循環隊列中共有個元

第2章程序設計基礎

2.1程序設計方法與風格

就程序設計方法和技術的發展而言，主要經過了結構化程序設計和面向對象的程序設計階段。

一般來講。程序設計風格是指編寫程序時所表現出的特點、習慣和邏輯思路。程序是由人來編寫的，為了測試和維護

程序，往往還要新聞記者和跟蹤程序，因此程序設計的風格總體而言應該強調得意和清晰，程序必須是可以理解的。

要形成良好的程序設計風格，主要應注重和考慮下述一些因素。

1、源程序文檔化

2、源程序文檔化應考慮如下幾點：

（1）符號名的命名：符號名的命名應具有一定的實際含義，以便于對程序功能的理解。

（2）程序注釋：下克的注釋能夠幫助讀者理解程序。

（3）禮堂組織：為使程序的結構一目了然，可以在程序中利用空格、空行、縮進待技巧使程序層次清晰。

2、數據說明的方法

在編寫程序時，需要注意數據說明的風格，以便使程序中的數據說明更易于理解和維護。一般應注意如下幾點：

（1）數據說明的次序規范化鑒于程序理解、新聞記者和維護的需要，使數據說明次序固定，可以使數據的發

生容易查找，也有利于測試、排錯和維護。

（2）說明語句中變量安排有序化。當一個說明語句說明多個變量時，變量按照字母順序為好。

（3）使用注釋來說明復雜數據的結構。

3、語句的結構

程序應該簡單易懂，語句構造應該簡單直接，不應該為提高效率而把語句復雜化。一般應注意如下：

（1）在一行內只寫一條語句；

（2）程序編寫應優先考慮清晰性；

（3）除非對效率有特殊要求，程序編寫要做清晰第一，效率第二；

（4）首先要保證程序正確，然后才要求提高速度；

（5）避免使用臨時變量而使程序的可讀性下降：

（6）避免不必要的轉移；

（7）盡可能使用庫函數；

（8）避免采用復雜的條件語句；

（9）盡量減少使用“否定”條件的條件語句；

（10）數據結構要有利于程序的簡化；

（11）要模塊化，使模塊功能盡可能單一化；

（12）利用住處隱蔽，確保每一個模塊的獨立性；

（13）從數據出發去構造程序；

（14）不要修補不好的程序，要重新編寫；

4、輸入和輸出

無論是批處理的輸入和輸出方式，還是交互式的輸入和輸出方式，在設計和編程時都應該考慮如下原則：

（1）對所有的輸入數據都要檢驗數據的合法性；

（2）檢查輸入項的各種重要組合的合理性；

（3）輸入格式要簡單，以使得輸入的步驟和操作盡可能簡單；

（4）輸入數據時，應允許使用自由格式；

（5）應允許缺省值；

（6）輸入一批數據時，最好使用輸入結束標志；

（7）在以交互式輸入/輸出方式進行輸入時，要在屏幕上使用提示符明確提示輸入的請求，同時在數據輸入

過程中的輸入結束時，應在屏幕上給出狀態信息。

（8）當程序設計語言對輸入格式有嚴格要求時，應保持輸入格式與輸入語句的一致性；給所有的輸入出加注

釋，并設計輸出報表格式。

2.2結構化程序設計

一、結構化程序設計的原則

結構化程序設計方法的主要原則可以概括為自頂向下，逐步求精，模塊化，限制使用goto語句。

1、自頂向下：程序設計時，應先考慮總體，后考慮細節；先考慮全局目標，后考慮局部目標。不要一開始就

過多追求眾多的細節，先從最上層總目標開始設計，逐步使問題具體化。

2、逐步求精：對復雜問題，應設計一些子目標作過渡，逐步細化。

3、模塊化：一個復雜問題，肯定是由若干稍簡單的問題構成。模塊化是把程序要解決的總目標分解為分目標,

再進一步分解為具體的小目標，把每個小目標稱為一個模塊。

4、限制使用goto語句

使用got。語句經實驗證實：（1）濫用GOTO語句確實有害，應晝避免；

（2）完全避免使用GOTO語句也并非是個明智的方法，有些地方使用GOTO語句，會使程序流程更清楚、效率更高;

（3）爭論的焦點不應該放在是否取消GOTO語句，而應該放在用什么樣的程序結構上。

其中最關鍵的是，肯定以提高程序清晰性為目標的結構化方法。

二、結構化程序的基本結構與特點

1、順序結構：順序結構是簡單的程序設計，它是最基本、最常用的結構，所謂順序執行，就是按照程序語句行的自然

順序，一條語句一條語句地執行程序程序。

2、選擇結構：選擇結構又稱為分支結構，它包括簡單選擇和多分支選擇結構，這種結構可以根據設定的條件，判斷應

該選擇哪一條分支來執行相應的語句序列。

3、重復結構：重復結構又稱為循環結構，它根據給定的條件，判斷是否需要重復執行某一相同的或類似的程序段，利

用重復結構可簡化大量的程序行。分為兩類：一是先判斷后執行，一是先執行后判斷。

優點：一是程序易于理解、使用和維護。二是編程工作的效率，降低軟件開發成本。

三、結構化程序設計原則和方法的應用

要注意把握如下要素：

1、使用程序設計語言中的順序、選擇、循環等有限的控制結構表示程序的控制邏輯。

2、選用的控制結構只準許有一個入口和一個出口；

3、程序語句組成容易識別的塊，每塊只有一個入口和一個出口；

4、復雜結構應該嵌套的基本控制結構進行組合嵌套來實現；

5、語言中所沒有的控制結構，應該采用前后一致的方法來模擬；

6、嚴格控制GOTO語句的使用。其意思是指：

（1）用一個非結構化的程序設計語言去實現一個結構化的構造；

（2）若不使用GOTO語句會使功能模糊；

（3）在某種可以改善而不損害程序可讀性的情況下。

2.3面向對象的程序設計

一、關于面向對象方法

面向對象方法的本質，就是主張從客觀世界固有的事物出發來構造系統，提倡用人類在現實生活中常用的思維方法來

認識、理解和描述客觀事物，強調最終建立的系統能夠映射問題域，也就是說，系統中的對象以及對象之間的關系能

夠如實地反映問題域中固有事物及其關系。

優點：1、與人類習慣的思維方法一致

面向對象方法和技術以對象為核心。對象是由數據和容許的操作組成的封裝體，與客觀實體有直接的關系。對象之間

通過傳遞消息互相聯系，以模擬現實世界中不同事物彼此之間的聯系。

面向對象的設計方法與傳統的面向過程的方法有本質不同，這種方法的基本原理是：使用現實世界的概念抽象地思考

問題從而自然地解決問題。它強調模擬現實世界中的概念而不強調算法，它鼓勵開發者在軟件開發的絕大部分過程中

都用應用領域的要領去思考。

2、穩定性好

3、可重用性好

軟件重用是指在不同的軟件開發過程中垂復作用相同或相似軟件元素的過程。重用是提高軟件生產率的最主要的方法。

4、易于開發大型軟件產品

5、可維護性好

（1）用面向對象的方法開發的軟件穩定性比較好

（2）用面向對象的方法開發的軟件比較容易修改；

（3）用面向對象的方法開發的軟件比較容易理解。

（4）易于測試和調試。

二、面向對象方法的基本概念

1、對象（object）

對象是面向對象方法中最基本的概念。對象可以用來表示客觀世界中的任何實體，也就是說，應用領域中有意義的、

與所要解決的問題有關系的任何事物都可以作為對象，它既可以是具體的物理實體的抽象，也可以是人為的概念，或

者是任何有明確邊界的意義的東西。總之，對象是對問題域中某個實體的抽象，設立某個對象就反映軟件系統保存有

關它的信息并具有與它進行交互的能力。

面向對象的程序設計方法中涉及的對象是系統中用來描述客觀事物的一個實體，是構成系統的一個基本單位，它由--

組表示其靜態特征的屬性和它可執行的一組操作組成。

對象可以做的操作表示它的動態行為，在面向對象分析和面向對象設計中，通常把對象的操作也稱為方法或服務。

屬性即對象所包含的信息，它在設計對象時確定，一般只能通過掛靠對象的操作來改變。

操作描述了對象執行的功能，若通過消息傳遞，還可以為其他對象使用。操作的過程對外是封閉的，即用戶只能看到

這一操作實施后的結果。這相當于事先已經設計好的各種過程，只需要調用就可以了，用戶不必去關心這一過程是如

何編寫的。事實上，這個過程已經封裝在對象中，用戶也看不到。對的這一特性即是對象的封裝性。

對象有如下一些基本特點：

（1）標識惟一性。指對象是可區分的，并且由對象有的內在本質來區分，而不是通過描述來區分。

（2）分類性。指可以將具有相同屬性的操作的對象抽象成類。

（3）多太性。指同一個操作可以是不同對象的行為。

（4）封裝性。從外面看只能看到對象的外部特性，即只需知道數據的取值范圍和可以對該數據施加的操作，

根本無需知道數據的具體結構以及實現操作的算法。對象的內部，即處理能力的實行和內部狀態，對外是不可見的。

從外面不能直接使用對象的處理能力，也不能直接修改其內部狀態，對象的內部狀態只能由其自身改變。

（5）模塊獨立性好。對象是面向對象的軟件的基本模塊，它是由數據及可以對這些數據施加的操作所組成的

統一體，而且對象是以數據為中心的，操作圍繞對其數據所需做的處理來設置，沒有無關的操作從模塊的獨立性考慮,

對象內部各種元素彼此結合得很緊密，內聚性強。

2^類（Class）和實例（Instance）

將屬性、操作相似的對象歸為類，也就是說，類是具有共同屬性、共同方法的對象的集合。所以，類是對象的抽象，

它描述了屬于該對象類型的所有對象的性質，而一個對象則是其對應類的一個實例。

要注意的是，當使用“對象”這個術語時，既可以指一個具體的對象，也可以泛指?般的對象，但是，當使用"實例”這

個術語時，必然是指一個具體的對象。

例如：Integer是一個整數類，它描述了所有整數的性質。因此任何整數都是整數類的對象，而一個具體的整數“123”

是類Integer的實例。

由類的定義可知，類是關于對象性質的描述，它同對象一樣，包括一組數據屬性和在數據上的一組合法操作。

3、消息（Message）

面向對象的世界是通過對象與對象間彼此的相互合作來推動的，對象間的這種相互合作需要?個機制協助進行，這樣

的機制稱為“消息消息是一個實例與另一個實例之間傳遞信息，它請示對象執行某一處理或回答某一要求的信息，

它統?了數據流的控制流。消息的使用類似于函數調用，消息中指定了某一個實例，一個操作名和一個參數表（可空）。

接收消息的實例執行消息中指定的操作，并將形式參數數與參數表中相應的值結合起來。消息傳遞過程中，由發送消

息的對象（發送對象）的觸發操作產生輸出結果，作為消息傳送至接受消息的對象（接受對象），引發接受消息的對象

一系列的操作。所傳送的消息實質上是接受對象所具有的操作/方法名稱，有時還包括相應參數。

消息中只包含傳遞者的要求，它告訴接受者需要做哪些處理，但并不指示接受者應該怎樣完成這些處理。消息完全由

接受者解釋，接受者獨立決定采用什么方式完成所需的處理，發送者對接受者不起任何控制作用。一個對象能夠接受

不同形式、不同內容的多個消息；相同形式的消息可以送往不同的對象，不同的對象對于形式相同的消息可以有不同

的解釋，能夠做出不同的反映。一個對象可以同時往多個對象傳遞信息，兩個對象也可以同時向某個對象傳遞消息。

例如，一個汽車對象具有“行駛”這項操作，那么要讓汽車以時速50公里行駛的話，需傳遞給汽車對象“行駛”及“時速

50公里”的消息。

通常，一個消息由下述三部分組成：

（1）接收消息的對象的名稱；

（2）消息標識符（也稱為消息名）；

（3）零個或多個參數。

4、繼承（Inheritance）

繼承是面向對象的方法的一個主要特征。繼承是使用己有的類定義作為基礎建立新類的定義技術。已有的類可當作基

類來引用，則新類相應地可當作派生類來引用。

廣義地說，繼承是指能夠直接獲得已有的性質和特征，而不必重復定義它們。

面向對象軟件技術的許多強有力的功能和突出的優點，都來源于把類組成一個層次結構的系統：一個類的上層可以有

父類，下層可以有子類。這種層次結構系統的一個重要性質是繼承性，一個類直接繼承其父類的描述（數據和操作）

或特性，子類自動地共享基類中定義的數據和方法。

繼承具有傳遞性，如果類C繼承類B,類B繼承類A,則類C繼承類A。因此一個類實際上繼承了它上層的全部基類

的特性，也就是說，屬于某類的對象除了具有該類所定義的特性外，還具有該類上層全部基類定義的特性。

繼承分為單繼承與多重繼承。單繼承是指，一個類只允許有一個父類，即類等級為樹形結構。多重繼承是指，一個類

允許有多個父類。多重繼承的類可以組合多個父類的性質構成所需要的性質。因此，功能更強，使用更方便；便是，

使用多重繼承時要注意避免二義性。繼承性的優點是，相似的對象可以共享程序代碼和數據結構，從而大大減少了程

序中的冗余信息，提高軟件的可重用性，便于軟件個性維護。此外，繼承性便利用戶在開發新的應用系統時不必完全

從零開始，可以繼承原有的相似系統的功能或者從類庫中選取需要的類，再派生出新的類以實現所需要的功能。

5、多太性（Polymorphism）

對象根據所接受的消息而做出動作，同樣的消息被不同的對象接受時可導致完全不同的行動，該現象稱為多態性。在

面向對象的軟件技術中，多態性是指類對象可以像父類對象那樣使用，同樣的消息既可以發送給父類對象也可以發送

給子類對象。

多態性機制不僅增加了面向對象軟件系統的靈活性，進一步減少了信息冗余，而且顯著地提高了軟件的可重用性和可

擴充性。當擴充系統功能增加新的實體類型時，只需派生出與新實體類相應的新的子類，完全無需修改原有的程序代

碼，甚至不需要重新編譯原有的程序。利用多態性，用戶能夠發送一般形式的消息，而將所有的實現細節都留給接受

消息的對象。

第3章軟件工程基礎

3.1軟件工程基本概念

一、軟件定義與軟件特點

計算機軟件是計算機系統中與硬件相互依存的另一部分，是包括程序、數據及相關文檔的完整集合。基中，程序是軟

件開發人員根據用戶需求開發的用程序設計語言描述的、適合計算機執行的指令（語句）序列。數據是使程序能正常

操縱信息的數據結構。文檔是與程序開發、

維護和使用有關的圖文資料。可見軟件山兩部分組成：一是機器可執行的程序和數據；二是機器不可執行的，與軟件

開發、運行、維護、使用等有關的文檔。

國標（GB）中對計算機軟件的定義為：與計算機系統的操作有關的計算機程序、規程、規則，以及可能有的文件、文

檔及數據。

軟件在開發、生產、維護和使用等方面與計算機硬件相比存在明顯的差異。深入理解軟件的定義需要了解軟件的特點:

（1）軟件是一種邏輯實體，而不是物理實體具有抽象性。

（2）軟件的生產與硬件不同，它沒有明顯的制作過程。一旦研制開發成功，可以大量拷貝同一內容的副本。

所以對軟件的控制，必須著重在軟件開發方面下功夫。

（3）軟件在運行、使用期間不存在磨損、老化問題。

（4）軟件的開發運行對計算機系統具有依賴性，受計算機系統的限制這導致了軟件移植的問題。

（5）軟件復雜性高，成本昂貴。

（6）軟件開發涉及諸多的社會因素。

軟件按功能可以分為：應用軟件、系統軟件、支撐軟件（或工具軟件）。應用軟件是為解決特定領域的應用而開發的軟

件。系統軟件是計算機管理自身資源，提高計算機使用效率并為計算機用戶提供各種服務的軟件。支撐軟件是介于系

統軟件和應用軟件之間，協助用戶開發軟件的工具性軟件，包括輔助和支持開發和維護應用軟件的工具軟件。

二、軟件危機與軟件工程

軟件工程概念的出現源自軟件危機。

所謂有軟件危機四伏是泛指在計算機軟件開發和維護過程中所遇到的嚴重問題。實際上，兒科所有的軟件都不同程度

地存在這些問題。

隨著計算機技術的發展和應用領域的擴大，計算機硬件性能/價格比和質量穩步提高，軟件規模越來越大，復雜程度不

斷增加，軟件成本逐年上升，質量沒有可靠的保證，軟件已成為計算機科學發展的“瓶頸

具體地說，在軟件開發和維護過程中，軟件危機主要表現在：

（1）軟件需求的增長得不到滿足。用戶對系統不滿意的情況經常發生。

（2）軟件開發成本和進度無法控制。開發成本超出預算，開發周期大大超過規定日期的情況經常發生。

（3）軟件質量難以保證。

（4）軟件不可維護或護程度非常低。

（5）軟件的成本不斷提高。

（6）軟件開發生產率的提高趕不上硬件的發展利應用需求的增長。

總之，可以將軟件危機歸結為成本、質量、生產率等問題。

軟件工程就是試圖用工程、科學和數學的大批量與方法研制、維護計算機軟件的有關技術及管理方法。

關于軟件工程的定義，國標（GB）中指出，軟件工程是應用于計算機軟件的定義、開發和維護的一整套方法、工具文

檔、實踐標準的工序。

1993年lEEEOnstituteofElectrical&ElectronicEngineers,電氣和電子工程師學會）給出了一個更加綜合的定義：“將系

統化的、規范的、可度量的方法應用于軟件的開發、運行和維護的過程，即將工程化應用于軟件中”。

軟件工程包括3個要素：即方法、工具和過程。方法是完成軟件工程項目的技術手段；工具支持軟件的開發、管理、

文檔生成；過程支持軟件開發的各個環節的控制、管理。

軟件工程的核心思想是把軟件產品看作是一個工程產品來處理。

開發軟件不能只考慮開發期間的費用，而且應考慮軟件生命周期內的全部費用。因此，軟件生命周期的概念就變得特

別重要。在考慮軟件費用時、不僅僅要降低開發成本，更要降低整個軟件生命周期的總成本。

三、軟件工程過程與軟件生命周期

1、軟件工程過程（SoftwareEngineeringProcess）

IS09000定義：軟件工程過程是把輸入轉化為輸出的一組彼此相關的資源和活動。

定義支持了軟件工程過程的兩方面內涵。其一，軟件工程過程是指為獲得軟件產品，在軟件工具支持下由軟件工程師

完成的一系列軟件工程活動。基于這個方面，軟件工程過程通常包含4種基本活動：

(1)P(plan)一—軟件規格說明。規定軟件的功能及其運行時的限制。

(2)D(do)——-軟件開發。產生滿足規格說明的軟件。

(3)C(check)-——軟件確認。確認軟件能夠滿足客戶提出的要求。

(4)A(action)——軟件演進。為滿足客戶的變更要求，軟件必須在使用的過程中演進。

通常把用戶的要求轉變成軟件產品的過程也叫做軟件開發過程。此過程包括對用戶的要求進行分析，解釋成軟件需求,

把需求變換成設計，把設計用代碼來實現并進行代碼測試，有些軟件還需要進行代碼安裝和交付運行。

其二，從軟件開發的觀點看，它就是使用適當的資源（包括人員、硬軟件工具、時間等），為開發軟件進行的一組開發

活動，在過程結束時將輸入（用戶要求）轉化為輸出（軟件產品）。

所以，軟件工程的過程是將軟件工程的方法和工具綜合起來，以達到合理、及時地進行計算機軟件開發的目的。軟件

工程過程應確定方法使用的順序、要求交付的文檔資料、為保證質量和適應變化所需要的管理、軟件開發各個階段完

成的任務。

2>軟件生命周期（softwarelifecycle）

通常，將軟件產品從提出、實現、使用維護到停止使用退役的過程稱為軟件生命周期。一般包括可行性研究與需求分

析、設計、實現、測試、交付使用以及維護等活動。

還可以將軟件生命周期分為軟件定義、軟件開發及軟件運行維護三個階段。軟件生命周期的主要活動階段是：

（1）可行性研究與計劃制定。確定待開發軟件系統的開發目標和總的要求，給出它的功能、性能、可靠性以

及接口等方面的可能方案，制定完成開發任務的實施計劃。

（2）需求分析。對待開發軟件提出的需求進行分析并給出詳細定義。編寫軟件規格說明書及初步的用戶手冊,

提交評審。

（3）軟件設計。系統設計人員和程序設計人員應該在反復理解軟件需求的基礎上，給出軟件的結構、模塊和

劃分、功能的分配及處理流程。在系統比軟件復雜的情況下，設計階段可分解成概要設計階段和詳細設計階段。編寫

概要設計說明書、詳細設計說明書和測試計劃初稿，提交評審。

（4）軟件實現。把軟件設計轉換成計算機可以接受的程序代碼。即完成源程序的編碼，編寫用戶手冊、操作

手冊等面向用戶的文檔，編寫單元測試計劃。

（5）軟件測試。在設計測試用例的基礎上，檢驗軟件的各個組成部分。編寫測試分析報告。

（6）運行和維護。將已交付的軟件投入運行，并在運行使用中不斷地維護，根據新進出的需求進行必要而且

可能的擴充和刪改。

四、軟件工程的目標與原則

1、軟件工程的目標

軟件工程的目標是，在給定成本、進度的前提下，開發出具有有效性、可靠性、可理解性、可維護性、可重用性、可

適應性、可移植性、可追蹤性和可互操作性且滿足用戶需求的產品。

軟件工程需要達到的基本目標應是：付出較低的開發成本；達到要求的軟件功能；取得較好的軟件性能；開發的軟件

易于移植；需要較低的維護費用；能按時完成開發，及時交付使用。

基于軟件工程的目標，軟件工程的理論和技術性研究的內容主要包括：軟件開發技術和軟件工程管理。

（1）軟件開發技術

軟件開發技術包括：軟件開發法學、開發過程、開發工具和軟件工程環境，其主體內容是軟件開發方法學。軟件開發

方法學是根據不同的軟件類型，按不同的觀點和原則，對軟件開發中應遵循的策略、原則、步驟和必須產生的文檔資

料都做出規定，從而使軟件的開發能夠進入規范化和工程化的階段，以克服早期的手工方法生產中的隨意性和非規范

性做法。

（2）軟件工程管理

軟件工程管理包括：軟件管理學、軟件工程經濟學、軟件心理學等內容。

軟件工程管理是軟件按工程化生產時的重要環節，它要求按照預選制定的計劃、進度和預算執行，以實現預期的經濟

效益和社會效益。

軟件工程經濟學是研究軟件開發中成本的估算、成本效益分析的方法和技術，用經濟學的基本原理來研究軟件工程開

發中的經濟效益問題。

軟件心理學是軟件工程領域具有挑戰性的?個全新的研究視角，它是從個體心理、人類行為、組織行為和企業文化等

角度來研究軟件管理和軟件工程的。

2、軟件工程的原則

為了達到上述的軟件工程目標，在軟件開發過程中，必須遵循軟件工程的基本原則。這些基本原則包括抽象、信息隱

蔽、模塊化、局部化、確定性、一致性、完備性和可驗證性。

（1）抽象。抽取事物最基本的特性和行為，忽略非本質細節。采用分層次抽象，自頂向下，逐層細化的辦法

控制軟件開發過程的復雜性。

（2）信息隱蔽。采用封閉技術，將程序模塊的實現細節隱藏起來，使模塊接口盡量簡單。

（3）模塊化。模塊是程序中相對獨立的成分，一個獨立的編程單位，應有良好的接口定義。模塊的大小要適

中，模塊過大會使模塊內部的復雜性增加，不得對模塊的理解和個性也不得模塊的調試和重用。模塊太小會導致整個

系統表示過于復雜，不利于控制系統的復雜性。

（4）局部化。要求在一個物理模塊內集中邏輯上相互關聯的計算資源，保證模塊間具有松散的耦合關系，模

塊內部有較強的內驟性，這有助于控制角的復雜性。

（5）確定性軟件開發過程中所有概念的表達應是確定的、無歧義且規范的。這有助于人與人的交互不會產生

誤解和遺漏，以保證整個開發工作的協調一致。

（6）一致性。揚程序、數據和文檔的整個軟件系統的各模塊應使用已知的概念、符號和術語；程序內外部接

口應保持一致，系統規格說明與系統行為應保持一致。

（7）完備性。軟件系統不丟失任何重要成分，完全實現系統所需的功能。

（8）可驗證性。開發大型軟件系統需要對系統自頂向下，逐層分解。系統分解應遵循容易檢查、測評、評審

的原則，以確保系統的正確性。

五、軟件開發工具與軟件開發環境

現代軟件工程方法之所以千里馬實施，其重要的保證是軟件開發工具的環境的保證，使軟件在開發效率、工程質量等

多方面得到改善。軟件工程鼓勵研制和采用各種先進的軟件開發方法、工具和環境。工具和環境的使用進一步提高了

軟件的開發效率、維護效率和軟件質量。

1、軟件開發工具

2、軟件開發環境

軟件開發環境或稱軟件工程環境是全面支持軟件開發全過程的軟件工具集合。

計算機輔助軟件工程（CASE,computeraidedsoftwareengineering）是當前軟件開發環境中富有特色的研究工作和發展

方向。CASE將各種軟件工具、開發機器和一個慧放開發過程信息的中心數據庫組合起來，形成軟件工程環境。CAS3E

的成功產品將最大限度地降低軟件開發的技術難度并使軟件開發的質量得到保證。

3.2結構化分析方法

軟件開發方法是軟件開發過程所遵循的方法和步驟，其目的在于有效地得到一些工作產品，即程序和文檔，并且滿足

質量要求。軟件開發方法包括分析方法、設計方法和程序設計方法。

-、需求分析與需求分析方法

1、需求分析

軟件需求是指用戶對目標軟件系統在功能、行為、性能、設計約束等方面的期望。需求分析的任務是發現需求、求精、

建模和定義需求的過程。需求分析將創建所需的數據模型、功能模型和控制模型。

（1）需求分析的定義

A、用戶解決問題或達到目標所需的條件或權能；

B、系統或系統部件要滿足合同、標準、規范或其他正式規定文檔所需具有的條件或權能；

C、一種所映A、或B所描述的條件或權能的文檔說明。

由需求體魄定義可知，需求分析的內容包括：提煉、分析和仔細審查已收集到的需求；確保所有利益相關者都明白其

含義并找出其中的錯誤、遺漏或其他不足的地方；從用戶最初的非形式化需求到滿足用戶對軟件產品的要求的映射；

對用戶意圖不斷進行提示和判斷。

（2）需求分析階段的工作

需求分析階段的工作，可以概括為四個方面：

A、需求獲取需求獲取的目的是確定對目標系統的各方面需求。涉及到的主要任務是建立獲取用戶需求的

方法框架，并支持和監控需求獲取的過程。

B、需求分析對獲取的需求進行分析和綜合，最終給出系統的解決方案和目標系統的邏輯模型。

C、編寫需求規格說明書需求規格說明書作為需求分析的階段成果，可以為用戶、分析人員和設計人員之

間的交流提供方便，可以直接支持目標軟件系統的確認又可以作為控制軟件開發進程的依據。

D、需求評審在需求分析的最后一步，對需求分析階段的工作進行得審，驗證需求文檔的一致性、可行性、

完整性和有效性。

2、需求分析方法

常見的需求分析方法有：

A、結構化分析方法。主要包括：面向數據流的結構化分析方法(SA—Structuredanalysis),面向數據結構的

Jackson方法(JSD—Jacksonsystemdevelopmentmethod),面向數據結構的結構化數據系統開發方法(DSSD—Data

structuredsystemdevelopmentmethod)。

B>面向對象的分析方法(00A—Object-Orientedmethod

從需求分析建立的模型的特性來分，需求分析方法又分為表態分析方法和動態分析方法。

二、結構化分析方法

1、關于結構化分析方法

結構化分析方法是結構化程序設計理論在軟件需求分析階段的運用。

對于面向數據流的結構化分析方法，按照DeMarco的定義，“結構化分析就是使用數據流圖(DFD)、數據字典(DD)、

結構化英語、判定表和羊定樹等工具，來建立一種新的、稱為結構化規格說明的目標文檔。”

結構化分析方法的實質是著眼于數據流自頂向下，逐層分解，建立系統的處理流程，以數據流圖和數據字典為主要工

具建立系統的邏輯模型。

結構化分析的步驟如下：

A、通過對用戶的調查，以軟件的需求為線索，獲得當前系統的具體模型；

B、去掉具體模型中非本質因素，抽象出當前系統的邏輯模型；

C、根據計算機的特點分析當前系統與目標系統的差別，建立目標系統的邏輯模型；

D、完善目標系統并補充細節，寫出目標系統的軟件需求規格說明；

E、評審直到確認完全符合用戶對軟件的需求。

2、結構化分析的常用工具

(1)數據流圖(DFD—DataFlo