大學(xué)計算機基礎(chǔ) 第10章軟件設(shè)計基礎(chǔ)學(xué)習(xí)資料

本章概要

4學(xué)時1.

程序設(shè)計語言概述：程序設(shè)計語言的分類及常見語言2.

程序：程序的類型及程序的執(zhí)行方式。3.

軟件工程：目前軟件開發(fā)和維護的方法。4.

軟件生命周期：軟件開發(fā)的具體步驟。11.

程序設(shè)計語言概述程序設(shè)計語言：程序的開發(fā)工具。由低級到高級、由面向過程到面向?qū)ο蟮难葑冞^程。軟件(Software)：程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔的集合，是用戶與硬件之間的接口，是計算機系統(tǒng)運行的靈魂。程序是軟件的核心。21.1機器語言計算機指令的格式操作碼操作數(shù)1011100000001000

00000000；8存入累加器AX0000010100000111

00000000；7+AX中數(shù)據(jù)，存于AX中指令系統(tǒng)：一臺計算機中全部指令的集合。機器語言：計算機硬件系統(tǒng)唯一識別并執(zhí)行的語言，基本要素是計算機指令。硬件唯一能識別的、實現(xiàn)計算機基本功能的二進制編碼，是指揮計算機工作的基本命令。

操作數(shù)是數(shù)據(jù)(稱為立即數(shù))、存放數(shù)的單元地址或寄存器，可有多個操作數(shù)。

用于指明操作(功能)，不同指令操作碼不同。

與計算機系統(tǒng)的性能和硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，同類型計算機有相同的指令系統(tǒng)。

機器語言的特點：程序執(zhí)行效率高、可直接操作硬件。缺點：專業(yè)性強，指令不易記憶，編程序工作量大，調(diào)試程序困難。31.2匯編語言匯編語言：指令由英文單詞或縮寫構(gòu)成，用符號和十進制數(shù)代替機器語言中的二進制編碼。

特點：與計算機類型有關(guān)；與機器語言比較，容易記憶和書寫；一般用于編制系統(tǒng)軟件和過程控制軟件。計算8+7的匯編語言程序示例：MovAX，8

；將8存入累加器AX中AddAX，7

；7加累加器A中的數(shù)據(jù)，存于AX中低級語言：機器語言和匯編語言的統(tǒng)稱，也稱面向機器的語言。4結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言是脫離計算機硬件結(jié)構(gòu)的程序設(shè)計語言。如：Basic和C等。也稱高級程序設(shè)計語言。致力于描述解決問題的具體方法和步驟。核心是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。

語言有各自的專用符號、語法規(guī)則和語句結(jié)構(gòu)，基本要素是語句(命令)。語句格式近似自然語言，具有低級語言一段程序的功能。

Dima,b,cAsSinglea=Text1.Textb=Text2.Textc=Text3.TextIfb^2-4*a*c>=0Then

Text4.Text=(-b+Sqr(b^2-4*a*c))/(2*a)Text5.Text=(-b-Sqr(b^2-4*a*c))/(2*a)ElseText4.Text="無解"EndIf更接近自然語言，每條語句的功能較強，人們較容易理解和使用。5結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言1.結(jié)構(gòu)化程序的基本特征可移植性好：為一類計算機設(shè)計的程序，經(jīng)少量修改可在另一類計算機上運行。

程序內(nèi)部結(jié)構(gòu)化：程序由順序、選擇(分支)和重復(fù)(循環(huán))3種結(jié)構(gòu)組成。

程序模塊化：一個大程序由若干個功能獨立的、相互關(guān)聯(lián)的程序模塊(子程序、函數(shù)等)組成。If…EndIf和SelectCase…EndSelect語句。For…Next和Do…Loop語句。Function

…EndFunction和

Sub

…EndSub。6結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言2.具有代表性的語言

FORTRAN語言：是FormulaTranslator的縮寫，在科學(xué)計算中發(fā)揮重要的作用。

Pascal語言：語言簡單和結(jié)構(gòu)化，用于科學(xué)計算和系統(tǒng)軟件研制。

C語言：適合于系統(tǒng)描述，用于編寫系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。兼有高級語言和低級語言的特點。main(){

inta,b;a=10;b=20;

printf("a+b=%d\n",a+b);}7面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言類：是具有相同特征對象的抽象，是創(chuàng)建對象的模板。

對象：是程序中最基本的運行實體，程序由若干個對象組成，各對象既相互獨立，又通過消息相互聯(lián)系。

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(OOP

中窗口、菜單和命令按鈕等都是對象。流行的程序開發(fā)工具(如VB、C++、Delphi和Java等)，兼有面向?qū)ο?、可視化和結(jié)構(gòu)化設(shè)計思想。1．對象與類

8面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言2.

可視化程序設(shè)計控制和管理對象的3個要素：屬性、事件和方法(程序)

。

用可視化工具(基類)創(chuàng)建程序中對象。

特點：程序設(shè)計過程直觀，思路清晰，編寫的程序代碼量少。

描述對象的特征。如：名稱(Name)、高度(Height)、可用(Enabled)和可見(Visible)等。

對象響應(yīng)某種操作的反映機制，是響應(yīng)操作的程序代碼入口。如：Click和GotFocus等。

一種依附于對象的子程序，運行時執(zhí)行相關(guān)的操作。如：SetFocus、Show和Hide等。

9面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言3.具有代表性的語言

C++語言：基于C的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言，基本兼容C程序。特點：支持結(jié)構(gòu)化和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法，也稱混合型語言。

Delphi語言：基于Pascal的可視化程序設(shè)計語言，具有數(shù)據(jù)庫管理功能，用于開發(fā)中小型數(shù)據(jù)庫軟件。

Java語言：稱網(wǎng)絡(luò)上世界語，適合開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)(Internet)、多媒體、與平臺無關(guān)(跨平臺)

的應(yīng)用程序。應(yīng)用程序可在任何計算機上運行。10網(wǎng)頁設(shè)計語言標(biāo)記語言：用于設(shè)計靜態(tài)網(wǎng)頁，用于標(biāo)記標(biāo)注信息的類型和位置。

腳本語言：介于HTML和程序設(shè)計語言之間，用于設(shè)計動態(tài)網(wǎng)頁。有VBScript和Java

。網(wǎng)頁分為動態(tài)、靜態(tài)兩種方式。靜態(tài)網(wǎng)頁：信息直接來源網(wǎng)頁文件(HTML或HTM)。動態(tài)網(wǎng)頁：信息來源網(wǎng)站信息庫。112.

程

序程序：對處理對象和規(guī)則的完整描述，是用計算機語言設(shè)計的，為完成某一任務(wù)、按一定順序編排的指令(語句、命令)序列。執(zhí)行程序：程序的實際工作(起作用)的過程，也稱運行程序。程序必須裝入內(nèi)存后才能執(zhí)行。

編寫程序：任何程序都是由某種計算機語言設(shè)計而成的，只要掌握一門程序設(shè)計語言，就可設(shè)計程序。

12根據(jù)程序所處開發(fā)階段或運行方式的不同，主要有源程序、可執(zhí)行程序和動態(tài)鏈接庫3種類型。1)源程序：用匯編或高級語言設(shè)計程序時的代碼內(nèi)容。保存源程序的文件稱源程序文件。

程序及其類型2)

可執(zhí)行程序：由源程序翻譯(編譯)生成的機器語言程序。Windows中常用可執(zhí)行程序文件擴展名為EXE和COM。

3)

動態(tài)鏈接庫DLL：由源程序生成的另一種機器語言程序，作為可執(zhí)行程序的輔助文件，不能獨立運行。有兩個作用：提供應(yīng)用程序接口(API)函數(shù)；程序的動態(tài)加載庫。13主要特點：脫離語言環(huán)境(無源程序)運行程序，便于版權(quán)保護。直接運行機器語言程序，不重新翻譯，提高程序整體運行速度。源程序的翻譯方式1)

編譯方式：用程序設(shè)計語言提供的編譯或生成工具，自動對源程序逐句進行詞法、語法分析和翻譯機器語言指令。源程序無誤后，生成機器語言程序文件(EXE或COM)。

源程序內(nèi)容是程序設(shè)計語言代碼，要由計算機硬件識別和執(zhí)行，必須轉(zhuǎn)換(翻譯)成機器語言程序。14源程序的翻譯方式2)

解釋方式：在語言環(huán)境中運行源程序，執(zhí)行每條語句前，系統(tǒng)分析該語句的詞法和語法，若語句正確，則生成并執(zhí)行該語句的機器語言指令，逐條如此處理，直到程序運行結(jié)束。153.

軟件工程概述軟件工程：將系統(tǒng)的、規(guī)范的、可度量的方法用于軟件開發(fā)和維護整體過程的科學(xué)，用數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)和管理科學(xué)的原理，借助傳統(tǒng)工程科學(xué)的原則和方法創(chuàng)建與維護軟件。構(gòu)造數(shù)學(xué)模型和算法。負責(zé)軟件實現(xiàn)和運行

。進度、資源、質(zhì)量和經(jīng)費管理

。制定規(guī)范、確定樣例和評估成本

。目的：提高軟件質(zhì)量、降低軟件成本。

16軟件工程概述1.軟件工程的誕生背景程序設(shè)計時代：高級程序設(shè)計語言出現(xiàn)前，程序設(shè)計語言是機器語言和匯編語言。軟件開發(fā)完全依賴個人技能，不重視程序設(shè)計方法。

程序系統(tǒng)時代：出現(xiàn)高級程序設(shè)計語言，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法成為軟件開發(fā)的工具。

17軟件工程概述泛指計算機軟件開發(fā)和維護過程中所遇到的嚴(yán)重問題。主要歸結(jié)成本、質(zhì)量和生產(chǎn)率3個方面。2.

軟件危機1)供需矛盾2)開發(fā)成本和時間失控3)質(zhì)量難以保障硬件性價比上升，應(yīng)用需求擴大，軟件發(fā)展速度慢，需求得不到滿足。

軟件規(guī)模增大，復(fù)雜度增加，開發(fā)成本經(jīng)常超出預(yù)算，不能按期交付使用。

管理與開發(fā)人員缺乏交流工具，過分依賴開發(fā)人員的技巧和創(chuàng)造力，很難開發(fā)出高質(zhì)量軟件。有些軟件耗費大量人力和財力后被迫放棄。

4)維護困難缺乏開發(fā)規(guī)范和技術(shù)文檔，很難閱讀和修改其他人開發(fā)的軟件，軟件維護、移植和升級困難，導(dǎo)致重復(fù)開發(fā)，復(fù)用性降低。

18軟件工程是一門交叉科學(xué)，包含方法、工具和過程3個要素。軟件工程主要包括軟件開發(fā)技術(shù)和軟件工程管理。

軟件工程概述3.軟件工程的內(nèi)容付出低成本，達到軟件功能；按時完成開發(fā)，及時交付使用；軟件有良好的穩(wěn)定性、可靠性、適應(yīng)性和可操作性，易于移植和維護。

4.軟件工程的基本目標(biāo)除程序設(shè)計語言(如VB)和DBMS(如Access)外，還有軟件輔助設(shè)計工具(如：幫助信息制作、軟件流程分析等)，生成相關(guān)文檔。

控制和管理軟件開發(fā)和維護的各環(huán)節(jié)。

根據(jù)軟件的類型，制定軟件的開發(fā)策略、原則、步驟和相關(guān)文檔資料。按工程化思想管理軟件生產(chǎn)過程的各個重要環(huán)節(jié)，按計劃、進度和預(yù)算實施軟件開發(fā)和維護。

技術(shù)手段，支持項目的計劃和估算、系統(tǒng)環(huán)境和軟件需求分析、軟件設(shè)計、編碼、測試和維護。

195.軟件工程的原則軟件工程概述開發(fā)軟件時，遵循抽象性、信息隱藏性、模塊化、獨立性、一致性、完整性和可驗證性等原則。抽取事物基本特性和行為，采用分層抽象的方法。

邏輯上獨立的成分是功能獨立的程序單位(如子程序、窗體等)，有良好的接口定義(如子形式參數(shù)、事件等)。隱藏模塊的實現(xiàn)細節(jié)(實現(xiàn)代碼)，注意力集中在更高層次的對象上。模塊的功能盡量獨立和完整，其他模塊通過接口建立聯(lián)系，降低求解問題的復(fù)雜性。用規(guī)范、統(tǒng)一的符號和術(shù)語；軟件與硬件接口一致；模塊內(nèi)外接口一致；系統(tǒng)規(guī)格說明書與軟件系統(tǒng)的行為一致等。

不丟失重要成分，完全實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。

分解軟件系統(tǒng)應(yīng)遵循系統(tǒng)易檢查、測試和評審的原則，保證系統(tǒng)的可驗證性。

20軟件生命周期從形成概念，經(jīng)過開發(fā)、使用和維護，直到退役的全過程。

可劃為可行性研究(計劃)、需求分析、概要設(shè)計、詳細設(shè)計、代碼實現(xiàn)、軟件測試、使用與維護7個階段。軟件測試使用與維護概要設(shè)計詳細設(shè)計代碼實現(xiàn)軟件開發(fā)可行性研究需求分析軟件定義21軟件定義階段1.可行性研究：也稱軟件計劃或策劃階段。主要對經(jīng)費、軟/硬件技術(shù)、效益和法律等可行性論證，制定系統(tǒng)開發(fā)實施計劃。需求分析：對應(yīng)用問題及環(huán)境的理解與分析，為應(yīng)用問題建立模型，形成需求規(guī)格說明書。2.需求分析需求：用戶對軟件系統(tǒng)的功能、行為、性能和約束等方面的要求或期望。22軟件定義階段主要工作：獲取資料

資料分析

形成需求規(guī)格說明書

需求評審

與用戶業(yè)務(wù)交流和探討，收集、積累業(yè)務(wù)資料(文件或表格等)。

包括數(shù)據(jù)、功能和性能描述等。為用戶、系統(tǒng)分析員和軟件開發(fā)人員提供共識資料，也是預(yù)期目標(biāo)，為軟件開發(fā)過程控制，系統(tǒng)功能測試、評估和驗收提供依據(jù)。

審核需求規(guī)格說明書，驗證文檔的一致性、完整性、正確性、可行性和有效性。

學(xué)號姓名性別出生日期民族學(xué)院學(xué)院地址課程成

績學(xué)分重修考試課堂實驗總分22119901馬偉立男1987-10-12漢族法學(xué)逸夫樓大學(xué)計算機65910C4

英語AB5√確認業(yè)務(wù)范圍和處理細節(jié)，規(guī)劃業(yè)務(wù)流程，確定解決方案、目標(biāo)系統(tǒng)的功能模塊及數(shù)據(jù)模型(如E–R圖)。

23數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計：也稱數(shù)據(jù)對象設(shè)計，主要任務(wù)是設(shè)計數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。軟件開發(fā)階段1.概要設(shè)計：也稱結(jié)構(gòu)設(shè)計或總體設(shè)計，確定軟件和數(shù)據(jù)的總體框架。軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計：按自頂向下、逐步求精和模塊化的設(shè)計原則，分解和規(guī)劃成若干個模塊，確定模塊之間的關(guān)聯(lián)。

概要文檔：概要設(shè)計說明書、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)庫設(shè)計說明書和軟件集成調(diào)試計劃等。

將軟件按功能分為若干個模塊，每個模塊對應(yīng)一個子程序、函數(shù)或?qū)ο?如菜單項、命令按鈕等)

。

先考慮總體，后考慮細節(jié)；先考慮全局目標(biāo)，后考慮局部功能。

將復(fù)雜問題逐級分解成模塊，最低層子模塊實現(xiàn)基本功能。學(xué)生信息管理代碼維護學(xué)生信息成績信息專業(yè)課程查詢信息注冊信息統(tǒng)計登記查詢24軟件開發(fā)階段2.詳細設(shè)計：設(shè)計每個低層模塊的算法(如數(shù)據(jù)排序、查找等)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(如變量、數(shù)組等)，確定模塊調(diào)用和數(shù)據(jù)傳輸接口(如參數(shù)、函數(shù)返回值等)。描述算法的常用工具有偽代碼(ProcedureDesignLanguage，PDL)、程序流程圖和N–S圖等，設(shè)計成果是詳細設(shè)計說明書。順序、折半查找等。

交換、選擇、插入排序等。

25軟件開發(fā)階段3.編碼實現(xiàn)：選擇一種程序設(shè)計語言，進入程序設(shè)計階段。用菜單或窗口結(jié)合工具欄設(shè)計軟件總體框架。依據(jù)詳細設(shè)計中的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計各個模塊的程序代碼，設(shè)計成果是源程序。26軟件測試對需求規(guī)格說明書、概要設(shè)計說明書及程序代碼等內(nèi)容的最后復(fù)審。測試目的：軟件交付使用之前盡可能發(fā)現(xiàn)潛在的錯誤。語法錯誤：語句格式錯誤。如：PrintX:Y語義錯誤：不符合規(guī)定的運算，如：分母為0、負數(shù)開平方等。功能錯誤：與相關(guān)設(shè)計說明書不符的內(nèi)容

。應(yīng)該為分號或逗號27軟件測試測試方法：基于計算機的測試，運行軟件發(fā)現(xiàn)錯誤。1.

靜態(tài)測試人工直接閱讀和檢查源程序，包括代碼檢查、靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析和代碼質(zhì)量度量等。2.

動態(tài)測試測試用例：為測試軟件而設(shè)計的數(shù)據(jù)。根據(jù)程序的功能或運算，考慮各種可能情況，構(gòu)造有代表性的數(shù)據(jù)