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软件工程基础

  本人是高三毕业生,准备在大学读软件工程。我高考才两百多分,数学和英语都不会。这样的条件学习软件工程行么?如果可行,我想在暑假学习一点基础,请大大介绍点基础书我看看。...

  本人是高三毕业生,准备在大学读软件工程。我高考才两百多分,数学和英语都不会。这样的条件学习软件工程行么?如果可行,我想在暑假学习一点基础,请大大介绍点基础书我看看。

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  软件工程一直以来都缺乏一个统一的定义,很多学者、组织机构都分别给出了自己的定义:

  Boehm:运用现代科学技术知识来设计并构造计算机程序及为开发、运行和维护这些程序所必需的相关文件资料。

  IEEE在软件工程术语汇编中的定义:软件工程是:1.将系统化的、严格约束的、可量化的方法应用于软件的开发、运行和维护,即将工程化应用于软件;2.在1中所述方法的研究

  Fritz Bauer在NATO会议上给出的定义:建立并使用完善的工程化原则,以较经济的手段获得能在实际机器上有效运行的可靠软件的一系列方法。

  目前比较认可的一种定义认为:软件工程是研究和应用如何以系统性的、规范化的、可定量的过程化方法去开发和维护软件,以及如何把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到的最好的技术方法结合起来。

  《计算机科学技术百科全书》中的定义:软件工程是应用计算机科学、数学及管理科学等原理,开发软件的工程。软件工程借鉴传统工程的原则、方法,以提高质量、降低成本。其中,计算机科学、数学用于构建模型与算法,工程科学用于制定规范、设计范型(paradigm)、评估成本及确定权衡,管理科学用于计划、资源、质量、成本等管理。

  软件开发技术包含软件工程方法学、软件工具和软件开发环境;软件工程管理学包含软件工程经济学和软件管理学。

  著名软件工程专家B.Boehm综合有关专家和学者的意见并总结了多年来开发软件的经验,于1983年在一篇论文中提出了软件工程的七条基本原理。

  B.Boehm指出,遵循前六条基本原理,能够实现软件的工程化生产;按照第七条原理,不仅要积极主动地采纳新的软件技术,而且要注意不断总结经验。

  (1)软件工程目标:生产具有正确性、可用性以及开销合宜的产品。正确性指软件产品达到预期功能的程度。可用性指软件基本结构、实现及文档为用户可用的程度。开销合宜是指软件开发、运行的整个开销满足用户要求的程度。这些目标的实现不论在理论上还是在实践中均存在很多待解决的问题,它们形成了对过程、过程模型及工程方法选取的约束。

  (2)软件工程过程:生产一个最终能满足需求且达到工程目标的软件产品所需要的步骤。软件工程过程主要包括开发过程、运作过程、维护过程。它们覆盖了需求、设计、实现、确认以及维护等活动。需求活动包括问题分析和需求分析。问题分析获取需求定义,又称软件需求规约。需求分析生成功能规约。设计活动一般包括概要设计和详细设计。概要设计建立整个软件系统结构,包括子系统、模块以及相关层次的说明、每一模块的接口定义。详细设计产生程序员可用的模块说明,包括每一模块中数据结构说明及加工描述。实现活动把设计结果转换为可执行的程序代码。确认活动贯穿于整个开发过程,实现完成后的确认,保证最终产品满足用户的要求。维护活动包括使用过程中的扩充、修改与完善。伴随以上过程,还有管理过程、支持过程、培训过程等。

  (3)软件工程的原则是指围绕工程设计、工程支持以及工程管理在软件开发过程中必须遵循的原则。

  该原则与系统设计有关。在系统设计中,软件需求、硬件需求以及其它因素间是相互制约和影响的,经常需要权衡。因此,必需认识需求定义的易变性,采用适当的开发模型,保证软件产品满足用户的要求。

  在软件设计中,通常需要考虑软件的模块化、抽象与信息隐蔽、局部化、一致性以及适应性等特征。合适的设计方法有助于这些特征的实现,以达到软件工程的目标。

  工欲善其事,必先利其器。在软件工程中,软件工具与环境对软件过程的支持颇为重要。软件工程项目的质量与开销直接取决于对软件工程所提供的支撑质量和效用。

  软件工程的管理直接影响可用资源的有效利用,生产满足目标的软件产品以及提高软件组织的生产能力等问题。因此,仅当软件过程予以有效管理时,才能实现有效的软件工程。

  采用工程的概念、原理、 技术和方法来开发与维护软件,把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够 得到的最好的技术方法结合起来,这就是软件工程。

  软件工程强调使用生存周期方法学和各种结构分析及结构设计技术。它们是在七十年代为了对付应用软件日益增长的复杂程度、漫长的开发周期以及用户对软件产品经常不满意的状况而发展起来的。人类解决复杂问题时普遍采用的一个策略就是“各个击破”,也就是对问题进行分解然后再分别解决各个子问题的策略。软件工程采用的生存周期方法学就是从时间角度对软件开发和维护的复杂问题进行分解,把软件生存的漫长周期依次划分为若干个阶段,每个阶段有相对独立的任务,然后逐步完成每个阶段的任务。采用软件工程方法论开发软件的时候,从对任务的抽象逻辑分析开始,一个阶段一个阶段地进行开发。前一个阶段任务的完成是开始进行后一个阶段工作的前提和基础,而后一阶段任务的完成通常是使前一阶段提出的解法更进一步具体化,加进了更多的物理细节。每一个阶段的开始和结束都有严格标准,对于任何两个相邻的阶段而言,前一阶段的结束标准就是后一阶段的开始标准。在每一个阶段结束之前都必须进行正式严格的技术审查和管理复审,从技术和管理两方面对这个阶段的开发成果进行检查,通过之后这个阶段才算结束;如果检查通不过,则必须进行必要的返工,并且返工后还要再经过审查。审查的一条主要标准就是每个阶段都应该交出“最新式的”(即和所开发的软件完全一致的)高质量的文档资料,从而保证在软件开发工程结束时有一个完整准确的软件配置交付使用。文档是通信的工具,它们清楚准确地说明了到这个时候为止,关于该项工程已经知道了什么,同时确立了下一步工作的基础。此外,文档也起备忘录的作用,如果文档不完整,那么一定是某些工作忘记做了,在进入生存周期的下一阶段之前,必须补足这些遗漏的细节。在完成生存周期每个阶段的任务时,应该采用适合该阶段任务特点的系统化的技术方法──结构分析或结构设计技术。

  把软件生存周期划分成若干个阶段,每个阶段的任务相对独立,而且比较简单,便于不同人员分工协作,从而降低了整个软件开发工程的困难程度;在软件生存周期的每个阶段都采用科学的管理技术和良好的技术方法,而且在每个阶段结束之前都从技术和管理两个角度进行严格的审查,合格之后才开始下一阶段的工作,这就使软件开发工程的全过程以一种有条不紊的方式进行,保证了软件的质量,特别是提高了软件的可维护性。总之,采用软件工程方法论可以大大提高软件开发的成功率,软件开发的生产率也能明显提高。

  目前划分软件生存周期阶段的方法有许多种,软件规模、种类、开发方式、开发环境以及开发时使用的方法论都影响软件生存周期阶段的划分。在划分软件生存周期的阶段时应该遵循的一条基本原则就是使各阶段的任务彼此间尽可能相对独立,同一阶段各项任务的性质尽可能相同,从而降低每个阶段任务的复杂程度,简化不同阶段之间的联系,有利于软件开发工程的组织管理。一般说来,软件生存周期由软件定义、软件开发和软件维护三个时期组成,每个时期又进一步划分成若干个阶段。下面的论述主要针对应用软件,对系统软件也基本适用。

  软件定义时期的任务是确定软件开发工程必须完成的总目标;确定工程的可行性,导出实现工程目标应该采用的策略及系统必须完成的功能;估计完成该项工程需要的资源和成本,并且制定工程进度表。这个时期的工作通常又称为系统分析,由系统分析员负责完成。软件定义时期通常进一步划分成三个阶段,即问题定义、可行性研究和需求分析。

  开发时期具体设计和实现在前一个时期定义的软件,它通常由下述四个阶段组成:总体设计,详细设计,编码和单元测试,综合测试。

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