1 软件工程基本概念

1.1 软件

程序、数据、相关文档三部分组成的集合。
它具有以下特点（大致了解即可）：

1. 无形智产：没有物理形态，只能通过运行状况了解功能、特性、质量，渗透了大量的脑力运动，人的逻辑思维、智能活动和技术水平是软件产品的关键。
2. 可靠可用：不会磨损，不会老化，能被多次使用，但商业寿命短。
3. 可复制性：容易被复制，形成多个副本。
4. 依赖性：依赖于特定的计算机系统和硬件。
5. 可移植性：一些软件可在多个平台上使用。
6. 可维护性：后台可以维护。

   1.2 软件分类

• 系统软件：操作系统、编译程序、汇编程序、网络软件、数据库管理系统（DBMS）。
• 应用软件：事务处理软件、工程与科学计算软件、实时处理软件、人工智能软件、办公软件、教务管理（以及学籍管理）系统、通讯软件等。

• 支撑软件（工具软件）：需求分析工具软件、编译工具软件、测试工具软件、维护工具软件、网络连接方面的工具等。

  1.3 软件危机

  需求增长、成本增长、开发难控、质量难保、维护度低、生产率低
  巧记：增难低，各两个

  1.4 软件工程

  软件工程：应用于计算机软件的定义、开发、维护的整套方法、工具、文档、实践标准和工序。
  其目的是：提高软件生产率、提高软件质量、降低软件成本、提高可维护性。
  其核心思想：将软件当作一个工程产品来处理。
  软件工程三要素：

• 方法：完成软件工程项目的技术手段。

• 工具：支持软件的开发、管理和文档生成。
• 过程：支持软件开发的各环节的控制和管理。

  1.4.1 软件生命周期

  将软件产品从提出、实现、使用维护到停止使用退役的过程称为软件的生命周期。
  分为软件定义、软件开发、运行维护3个时期。维护耗时最长、花费代价最大。
  3个时期共8个阶段：2+4+2
  

  1.4.2 需求分析

  需求分析定义：确定系统的逻辑模型。参加人员有用户、项目负责人、系统分析员。
  工作：需求获取、需求分析、编写需求规格说明书、需求评审。
  产生文档：需求规格说明书。
  该说明书的作用：

1. 方便用户、开发人员进行理解交流；
2. 反映用户问题的结构，可以作为软件开发工作的基础和依据；
3. 作为确认测试和验收的依据。

需求规格说明书（SRS）特点（大致了解即可）：
正确性：体现待开发系统的真实要求；
无歧义性：对每个需求只有一种解释；
完整性：包括全部有意义的需求；
可验证性：每个需求都是可验证的；
一致性：各个需求的描述不矛盾；
可理解性：需求说明书必须简明易懂；
可修改性：结构风格在改变时，是易于实现的；
可追踪性：每个需求的来源和流向都是清晰的。

2 结构化分析方法

需求分析会使用到需求分析方法：结构化需求分析方法、面向对象分析方法。

2.1 结构化分析概念

结构化分析方法：使用数据流图（DFD）、数据字典（DD）、判定表和判定树等工具，来建立系统的逻辑模型。

2.2 数据流图（DFD）

数据流图的图形元素

以上加工也成为转换，注意，DFD图中箭头是数据流，流程图中的箭头是控制流。源属于系统之外的元素，在数据流图中，对所有的图形元素进行命名，要注意它们都是对一些属性和内容的抽象概括，一个软件系统对其数据流图的命名必须有相同的理解，否则将产生严重的后续开发工作影响。

2.3 数据字典（DD）

数据字典是数据流图中所有元素定义的集合，它是结构化分析的核心。
注：数据字典和数据流图共同构建了系统的逻辑模型，如果没有数据字典，数据流图就不会严格，若是没有数据流图，数据字典也不会发挥作用，两者相辅相成，缺一不可。

3 结构化设计方法

结构化分析方法解决了做什么的问题，而结构化设计方法解决了怎么做的问题。
软件分析是确定系统的逻辑模型，软件设计是确定系统的物理模型。

3.1 软件设计划分

按照工程管理角度：概要设计、详细设计
按照技术观点：结构设计、数据设计、接口设计、过程设计

3.2 软件设计基本原理

1. 抽象：在软件设计中，可以定出多个抽象级别，抽象层次从概要设计到详细设计逐步降低。
2. 模块化：把一个待开发的软件分解成若干个小的简单的部分，自顶向下逐层把软件分解成若干模块。
3. 信息屏蔽：一个模块内的信息，对于不需要这些信息的其他模块来说不能访问。

4. 模块独立性：每个模块只完成独立的子功能，并且与其他模块的联系少且接口简单。模块的独立程度是评价设计好坏的重要度量标准——“高内聚，低耦合”

   3.2.1 软件模块独立性

   高内聚性：一个模块内部各个元素间彼此结合的紧密程度。
   低耦合性：指模块之间互相连接的紧密程度。
   比如一个人的手脚脑等等是不同的模块，我们的手上有骨头、血肉组成，结合、联系都很紧密，这就是高度内聚，而手、脚、脑之间的耦合性如果太高，当手被割伤时，脚受之影响而走不了路，耦合程度高了导致这种情况，岂不是滑天下之大稽。
   耦合分为：非直接耦合、数据耦合、标记耦合、控制耦合、外部耦合、公共耦合、内容耦合，以上的耦合度由小到大。
   

   3.3 概要设计与详细设计

   3.3.1 概要设计

   概要设计的任务：

5. 设计软件系统结构；

6. 数据结构及数据库设计；
7. 编写概要设计文档；
8. 概要设计文档评审。

概要设计的工具：程序结构图（SC）

3.3.2 详细设计

详细设计的任务：
确立每个模块实现算法和局部数据结构，用适当方法表示算法和数据结构的细节。
详细设计的常用工具：
图形工具：程序流程图、N-S图、问题分析图（PAD）、HIPO图
表格工具：判定表
语言工具：PDL（伪码|过程设计语言）
程序流程图
控制流……箭头表示（数据流图中箭头是表示数据流）
加工步骤……方框
逻辑条件……菱形
三种基本结构：顺序、选择（分支）、循环（重复）

4 软件测试

4.1 软件测试概要

软件测试的目的：发现程序中的错误。
软件测试的准则：

1. 所有测试都应该追溯用户需求；
2. 在测试之前制定测试计划，并严格执行；
3. 充分注意测试中的群集现象；
4. 避免由程序的编写者测试自己的程序；
5. 不可能进行穷举测试；
6. 妥善保存测试分析报告，为维护提供方便。

群集现象：某个功能部件已发现的缺陷越多，找到它的更多未发现的缺陷的可能性就越大。
穷举测试：程序运行的各个可能分支都应该调试到

4.2 测试方法分类

根据是否需要被执行：
静态测试：不实际运行软件，通过人发挥思维优势发现程序中的错误；
动态测试：基于计算机的测试，是为了发现错误而执行程序的过程。
根据功能划分：
白盒测试：把测试对象看作一个打开的盒子，利用程序内部的逻辑结构，对程序所有逻辑路径进行测试；然后白盒测试可以分为逻辑覆盖测试、基本路径测试；
黑盒测试：完全不考虑程序内部的逻辑结构，只检查程序是否能接收输入数据而产生正确的输出信息；黑盒测试可以划分为等价类划分法、边界值分析法、错误推测法。
注意：白盒测试针对内部逻辑结构，黑盒测试针对外部功能

4.3 软件测试步骤

单元测试：对软件设计的最小单位进行测试，目的是发现各模块内部的错误。
集成测试：把模块按照设计要求组装起来同时进行测试，目的是发现与接口有关的错误。
确认测试：验证软件的功能和性能是否满足各种需求，以及软件配置是否完全、正确。
系统测试：将软件作为一个元素，与计算机系统其他元素组合在一起，进行集成测试。
四者由小到大，由软件内到软件外。

5 程序的调试

对程序进行了成功的测试之后将进入程序调试，通常称为Debug（排错），主要在开发阶段进行。
程序调试的目的是诊断和改正程序的额错误。
基本步骤：

1. 错误定位；
2. 修改设计和代码，以排除错误；
3. 进行回归测试，防止引进新的错误。

软件调试方法：

1. 强行排除法
2. 回溯法
3. 原因排除法

总结：

可行性分析阶段产生可行性分析报告。
需求分析产生需求规格说明书。
设计的概要和详细两阶段各自产生对应的设计说明书。
实现阶段产生用户操作手册。
测试阶段产生测试分析报告。

需求分析：数据流图（DFD），数据字典（DD），判定表，判定树；
概要设计：程序结构图（SC）；
详细设计：程序流程图，N-S图，PAD，HIPO，判定表，PDL；
测试阶段：静|动态，黑|白盒。