软件开发的基本知识

韩慧健

一、软件的概念

1、软件：是计算机系统中与硬件相互依存的部分，它包括程序、数据及相关文档的完整集合。其中

程序－是根据事先设计的功能和性能的要求执行的指令序列

数据－是使程序正常操纵信息的数据结构

文档－是程序开发、维护和使用有关的图文资料

2、软件分类（按功能划分）

系统软件：如操作系统、数据库办理系统、设备驱动程序等

支撑软件：协助用户开发软件的工具性软件，如微软可视化开发平台工具

应用软件：为特定目的办事的软件，如财务办理软件。

二、软件工程和软件开发

1、 软件工程

一系列完善的工程化原则。

软件工程是为经济地获得能够在实际机器上有效运行的可靠软件而建立和使用的一系列完善的工程化原则。

软件工程是开发、运行、维护和修复软件的系统方法。

1983年，IEEE（电气和电子工程师学会）作出定义，软件工程是开发、运行、维护和修复软件的系统方法。软件定义为：计算机程序、方法、规则、相关的文档资料以及在计算机上运行时所必须的数据。

主要思想是强调软件开发过程需要英语工程化的原则。

2、 软件的生存周期

根据软件工程的过程（plan, do,check, action）即软件规格说明、软件开发、软件确认，软件演进，进一步展开，软件的生存周期包括6个阶段

（1） 制定计划

（2） 需求分析

（3） 软件设计

（4） 程序编写

（5） 软件测试

（6） 运行和维护

3、 软件开发

开发阶段有三个相互关联的步骤组成，即设计、实现（编码）、测试。

三、各个阶段的目标和主要工作

制定计划

办理层面的内容。

制定待开发软件系统的总目标，给出它的功能、性能、可靠性以及接口等方面的要求；

研究完成该项软件任务的可行性，探讨解决问题的可能方案；

制定开发实施计划，可行性研究报告。

需求分析

对待开发软件提出的需求进行分析并给详细定义出

需求分析的目标：

是深入描述软件的功能和性能，确定软件设计的约束、软件同其它系统元素的接口细节，

分析阶段只确定软件系统要“做什么”，

“怎么做’有后续的设计阶段完成。对算法的详细描述也是在设计阶段给出。

定义软件的其它有效性需求。

需求分析的任务：

通过与用户的合作，了解用户对待开发系统的要求；

按照用户的要求的系统所在的信息域的调查、分析，确定系统的逻辑模型；

对求解的问题做适当的分解，使之适合于计算机求解。

需求分析工作的内容：

数据建模：

包括3种相互关联的信息，即数据对象、描述对象的属性、描述对象间相互链接的关系。用数据流图描述系统数据流的变换和流向，用数据词典定义数据流图中出现的数据流、数据文件、加工和处理，用判定表暗示复杂条件和动作组合情况。

功能建模和数据流：

目标系统被暗示成“输入信息－》目标系统－》输出信息”，系统的功能体现在核心数据变换中。功能建模的思想就是用抽象模型的概念，根据软件内部数据传递、变换的关系，自顶向下逐层分解，直到找到满足功能要求的所有可实现的软件为止。功能建模表达数据的运动情况和数据流的变换。

行为建模：给出需求分析方法的所有操作原则。描述系统或对象的状态、导致状态改变的事件，从而描述系统的行为。

软件设计需求转换成体系结构，对每个模块具体描述。

需求转换成体系结构，对每个模块具体描述。

软件设计是一个把软件需求变换为软件暗示的过程。把已确定的各项需求转换成相应的体系结构，进而对每个模块需完成的工作进行具体描述。最初这个暗示只是描述出可直接反映功能、数据、行为需求的软件的总框架，然后进一步细化，在此框架中填入细节，把它加工成程序细节上非常接近与源程序的软件暗示。

软件设计是解决“怎么做“的问题。

软件分析阶段已经完全弄清楚了软件的各种需求，软件设计是解决“怎么做“的问题。

软件设计的内容

按照分析模型中用数据、功能、行为模型所暗示的需求，采用相应设计方法进行概要设计（数据设计、体系结构设计、接口设计）和详细设计（过程设计）。

n 概要设计：

将软件需求转化为数据结构和软件的系统结构，并建立接口，建立整个系统的体系结构框架，网站优化，并给出了系统中的全局数据结构和数据库接口、人－机接口，与其它的硬件、软件的接口。

此外还从系统全局的角度，考虑处理方式、运行方式、容错方式以及系统维护等方面的问题，奠定整个系统实现的基础，没有概要设计直接考虑程序设计，就不能从全局掌握软件系统的结构和质量，容易造成程序结构划分不合理，导致系统处于一种不稳定的状态。这个阶段应着重解决实现需求的程序模块划分问题。（数据设计、体系结构设计、接口设计）

数据设计：

把需求中的对象和关系，以及数据词典中描述的详细数据内容转化为数据结构的定义。

数据设计的过程：

1、为在需求分析阶段所确定的数据对象选择逻辑暗示，需要对不同的结构进行算法分析，以便选择一个最有效的设计方案。

2、确定对逻辑数据结构所必须的操作模块，以便限制或确定各个数据设计决策的影响范围。

数据设计的原则：

1、考虑几种不同的数据方案，考虑给后期设计带来的影响

2、确定所有的数据结构和每种数据结构上施加的操作

3、应当建立一个数据词典。即暗示数据项和控制项的特性，明确定义各种信息项。

比如

存折＝户名＋所号＋帐号＋开户日＋性质

户名＝2{字母}24 //至少出现2个字母，最多出现24个

所号＝’’001”..”999”//储蓄所编码规定为3位数

开户日＝年＋月＋日

性质＝’1’..”6”//1暗示普通用户，5暗示工资用户等等

4、 逐步细化方法应用于数据设计

底层数据的设计推迟到设计过程的后期，将逐步细化方法应用于数据设计，即需求分析阶段确定总体数据组织，概要设计阶段加以细化，详细设计阶段才规定具体细节。

5、程序设计语言应当支持数据类型的定义和实现。

清晰的信息定义是软件开发成功的关键。

附数据设计相关内容讲解

　在计算机发展的初期，计算机主要用于数值计算，处理的是数值数据，而且数据量小，结构简单，形式统一。随着计算机技术的发展，计算机应用领域的扩大，越来越多的非数值数据需要处理，数据的概念也被大大推广，数字、字符、图像、声音都可属于数据的范畴。与数值数据相比，非数值数据的结构比较复杂，其计算机暗示也比较麻烦。

　　只有对数据内部的结构关系以及数据在计算机内如何存储和操作进行深入的研究，才能设计出高效可靠的程序，实现对数据的有效处理。

1、数学模型

　　用计算机解决一个实际问题，首先必须从具体问题抽象出一个适当的数学模型，用这个数学模型应能得出该问题的精确或近似解。然后确定数学模型的计算方法，按照问题的具体要求，可在已知的各种算法中选择一种合适的算法或另设计一种新的算法。接下来就是用某种程序设计语言为确定的算法编制计算机程序，同时准备好作为程序处理对象的各种数据。再接下来就开始程序的调试运行，用一些典型的数据和描述边界条件的数据对程序进行测试，以便发现和纠正程序中的错误，错误的纠正可能导致前面步骤的多次反复。最后，在程序调试达到所要求的质量标准之后，就可正式投入运行，最终在计算机上得出问题的解。

　　建立实际问题的数学模型是计算机应用必须首先进行的工作，也是一项很重要的工作。