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2.4 软件工程基础知识 2.4.1 主要知识点 软件工程是计算机软件的一个重要分支，主要应掌握软件工程的基本原理以及软件设计与测试方法。 2.4.1.1软件生存周期各阶段的任务软件生存周期指出由软件定义、软件开发和软件维护等阶段组成的全过程。 （1）软件定义阶段 软件定义阶段主要解决软件要做什么的问题，也就是要确定软件的处理对象、软件与外界的接口、软件的功能、软件的性能、软件的界面以及有关的约束和限制。软件定义阶段通常可分成系统分析、软件项目计划和需求分析等阶段。系统分阶析的任务是确定待开发软件的总体要求和适用范围，以及与之有关的硬件和支撑软件的要求，该阶段所生产的文档可合并在软件项目计划阶段的文档（项目计划书）中。软件项目计划的任务是确定待开发软件的目标，对其进行可行性分析，并对资源分配、进度安排等做出合理的计划，该阶段所产生的文档有可行性分析报告和项目计划书。需求分析的任务是确定待开发软件的功能、性能、数据和界面等要求，从而确定系统的逻辑模型。该阶段产生的文档是需求规格说明书。 （2）软件开发阶段 软件开发阶段主要解决软件怎么做的问题，包括数据结构和软件结构的设计、算法设计、编写程序和测试，最后得到可交付使用的软件。软件开发阶段通常可分成软件设计、编码、软件测试等阶段。软件设计通常还可分成概要设计和详细设计。概要设计的任务是模块分解，确定软件结构、模块的功能和模块的接口，以全国数据结构的设计。详细设计的任务是设计每个模块的实现细节和局部数据结构。设计阶段产生的文档有设计说明书，它也可分为概要设计说明书和详细设计说明书。编码的任务是用某种程序语言为每个模块编写程序，产生的文档有程序清单。软件测试的任务是发现软件中的错误，并加以纠正，产生的文档有软件测试计划和软件测试报告。 （3）软件维护 软件维护任务就是为使软件适应外界环境的变化，进一步实现软件功能的扩充和质量的改善而修改软件。该阶段产生的文档有维护计划和维护报告。 2.4.1.2软件开发模型 用不同的方式将软件生存周期中所有开发活动组织起来，形成不同的软件开发模型。常见的软件开发模型有瀑布模型、螺旋模型和喷泉模型等。瀑布模型给出了软件生存周期各阶段的固定顺序，上一阶段完成后才能进入到下一阶段。各阶段结束后，都要进行严格的评审。 2.4.1.3结构化分析和设计方法 （1）结构化分析（SA）方法 结构化分析（SA）方法是一种面向数据流的需求分析方法，它适用于分析大型数据处理系统。结构化分析方法的基本思想是自顶向下逐层分解，把一个问题分解成若干个小问题，每个小问题再分解成若干个更小的问题，经过多次逐层分解，每个最低层的问题都是足够简单、容易解决的，这个过程就是分解的过程。SA方法的分析结果由数据流图DFD、数据词典和加工逻辑说明几个部分组成。 （2）结构化设计（SD）方法 结构化设计（SD）方法是一各面向数据流的软件设计方法，它可以与SA方法衔接，SD方法采用结构图（SC）来描述程序的结构。结构图的基本成分由模块、调用和输入/输出数据组成。在需求分析阶段，用SA方法产生了数据流图。面向数据流的设计能方便地将DFD转换成程序结构图，DFD中从系统的输入数据到系统的输出数据流的一连串连续变换将形成一条信息流。DFD的信息流大体可分为两种类型，一种是变换流，另一种是事务流。 SD方法的设计步骤有：①复查并精化数据流图；②确定DFD的信息流类型；③根据信息流类型分别将变换流或事务流转换成程序结构图；④根据软件设计的原则对程序结构图作为改进。 （3）结构化程序设计（SP） 结构化程序设计（SP）采用自顶向下逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制结构。自顶向下逐步求精的设计方法符合抽象和分解的原则， 人们解决复杂问题时常用的方法。SA方法和SD方法也采用了自顶向下逐步求精的方法，在详细设计时也同样如此。在设计一个模块的实现算法时，先考虑整体后考虑局部，先抽象后具体，通地逐步细化，最后得到详细的实现算法。单入口单出口的控制结构，使程序的静态和动态结构执行过程一致，使程序具有良好的结构。 2.4.1.4面向数据结构的设计方法 这类方法以数据结构作为设计基础，根据输入/输出数据结构导出程序的结构。Jackson方法是一种典型的面向数据结构的设计方法。尽管程序中实际使用中的数据结构有许多种，但这些数据结构中数据元素间的逻辑关系只有顺序、选择和重复3类。Jackson方法的设计步骤为： （1）分析并确定输入和输出数据的逻辑结构，并用Jackson图表示； （2）找出输入数据结构与输出数据结构间有对应关系的数据单元； （3）从描述数据结构的Jackson图导出描述程序结构的Jackson图。 2.4.1.5软件设计的原则 （1）抽象的原则 软件工程中从软件定义到软件开发要发经历多个阶段，在这个