软件工程作业答案

软件工程作业答案一、软件工程概述（一）软件工程的定义软件工程是一门研究用工程化方法构建和维护有效、实用和高质量的软件的学科。它涉及到软件开发过程中的各个阶段，包括需求分析、设计、编码、测试、维护等，旨在提高软件的可靠性、可维护性和可扩展性，以满足用户不断变化的需求。

（二）软件工程的目标1.正确性：软件应满足用户明确的和隐含的需求，正确地实现预期的功能。2.可靠性：软件在规定的环境下和时间内，能正确地完成规定的功能，对意外情况能进行适当处理。3.高效性：软件系统能有效地利用计算机资源，包括时间和空间资源，以提高系统的性能。4.可维护性：软件应易于理解、修改和扩展，以便在软件的生命周期中能够方便地进行维护。5.可移植性：软件应能在不同的硬件平台和操作系统上运行，具有良好的可移植性。

（三）软件工程的基本原则1.分阶段严格管理：将软件开发过程划分为多个阶段，每个阶段都有明确的任务和目标，并进行严格的管理和控制。2.文档化：软件开发过程中产生的各种文档是软件的重要组成部分，应完整、准确地记录软件的需求、设计、实现和测试等信息。3.结构化设计：采用结构化的方法进行软件设计，使软件具有良好的模块性、可读性和可维护性。4.逐步求精：从抽象的概念出发，逐步细化，直到能够实现具体的功能模块。5.信息隐蔽：将模块的内部实现细节隐藏起来，只对外提供必要的接口，以提高软件的可维护性和可扩展性。

二、软件生命周期（一）软件生命周期的阶段划分软件生命周期通常包括以下几个阶段：1.问题定义：明确要解决的问题是什么，确定软件系统的目标和范围。2.可行性研究：对问题进行全面的分析，研究解决问题的各种方案的可行性，包括技术可行性、经济可行性和操作可行性等。3.需求分析：深入了解用户的需求，确定软件系统必须具备的功能和性能要求，编写需求规格说明书。4.总体设计：根据需求分析的结果，进行软件的总体架构设计，包括系统的模块划分、模块之间的接口设计等。5.详细设计：对总体设计中的每个模块进行详细的设计，包括模块的算法设计、数据结构设计等。6.编码：根据详细设计的结果，使用选定的编程语言进行代码编写。7.测试：对编写好的代码进行测试，发现并修复其中的错误，确保软件系统的质量。8.维护：软件交付使用后，对软件进行维护，包括改正性维护、适应性维护、完善性维护和预防性维护等。

（二）各阶段的主要任务和文档1.问题定义阶段主要任务：明确问题的性质、工程目标和规模，确定问题是否值得解决。文档：问题定义报告，主要描述问题的背景、目标和规模等。2.可行性研究阶段主要任务：从技术、经济和操作等方面研究解决问题的可行性，提出多个可行方案，并进行比较和评估。文档：可行性研究报告，包括项目概述、技术可行性分析、经济可行性分析、操作可行性分析、结论等内容。3.需求分析阶段主要任务：深入了解用户需求，通过访谈、调研等方式获取用户对软件系统的功能、性能、界面等方面的要求，并进行分析和整理。文档：需求规格说明书，详细描述软件系统的功能需求、性能需求、界面需求、数据需求等。4.总体设计阶段主要任务：根据需求规格说明书，进行软件的总体架构设计，包括系统的模块划分、模块之间的接口设计、数据库设计等。文档：总体设计说明书，包括系统概述、总体设计、接口设计、数据库设计等内容。5.详细设计阶段主要任务：对总体设计中的每个模块进行详细的设计，包括模块的算法设计、数据结构设计、模块的接口设计等。文档：详细设计说明书，包括模块的功能描述、算法设计、数据结构设计、接口设计等内容。6.编码阶段主要任务：根据详细设计说明书，使用选定的编程语言进行代码编写。文档：源程序清单，即编写好的代码文件。7.测试阶段主要任务：对编写好的代码进行测试，发现并修复其中的错误，确保软件系统的质量。测试包括单元测试、集成测试、系统测试等。文档：测试计划、测试用例、测试报告等。测试计划描述测试的目标、范围、方法、进度等；测试用例详细描述测试的输入数据和预期输出；测试报告记录测试的结果，包括发现的问题和解决情况等。8.维护阶段主要任务：软件交付使用后，对软件进行维护，包括改正性维护、适应性维护、完善性维护和预防性维护等。文档：维护记录，记录软件维护的原因、内容、修改时间等信息。

三、需求分析（一）需求分析的任务需求分析的主要任务是深入了解用户需求，确定软件系统必须具备的功能和性能要求，编写需求规格说明书。具体包括以下几个方面：1.确定系统的功能需求：明确软件系统需要实现哪些功能，这些功能如何相互配合，以满足用户的业务需求。2.确定系统的性能需求：包括系统的响应时间、吞吐量、可靠性、安全性等方面的要求。3.确定系统的界面需求：描述软件系统的用户界面的布局、风格、操作方式等。4.确定系统的数据需求：明确软件系统需要处理哪些数据，数据的结构、存储方式、传输方式等。5.进行需求的可行性分析：分析需求是否在技术、经济和操作等方面可行，是否能够实现。

（二）需求分析的方法1.访谈法：与用户进行面对面的交流，了解用户的需求和业务流程。2.问卷调查法：设计问卷，向用户发放，收集用户的需求信息。3.观察法：观察用户的工作过程，了解用户的实际需求和操作习惯。4.文档分析法：分析用户现有的相关文档，如业务流程文档、操作手册等，获取需求信息。

（三）需求规格说明书的编写需求规格说明书是需求分析阶段的重要文档，它详细描述了软件系统的功能、性能、界面、数据等方面的需求。编写需求规格说明书应遵循以下原则：1.完整性：应涵盖软件系统的所有需求，不遗漏任何重要信息。2.准确性：对需求的描述应准确无误，避免模糊和歧义。3.一致性：需求之间应保持一致，避免出现矛盾和冲突。4.可验证性：需求应是可验证的，能够通过测试等手段来验证是否满足需求。

需求规格说明书的内容通常包括：1.引言：介绍项目的背景、目标、范围等。2.总体描述：对软件系统的功能、性能、界面等方面的总体要求进行描述。3.详细需求：详细描述软件系统的各个功能模块的需求，包括输入、输出、处理逻辑等。4.数据描述：描述软件系统所处理的数据的结构、存储方式、传输方式等。5.性能需求：包括系统的响应时间、吞吐量、可靠性、安全性等方面的要求。6.运行环境需求：描述软件系统运行所需的硬件环境、软件环境等。7.其他需求：如界面设计要求、用户培训要求等。

四、总体设计（一）总体设计的任务总体设计的主要任务是根据需求规格说明书，进行软件的总体架构设计，包括系统的模块划分、模块之间的接口设计、数据库设计等。具体包括以下几个方面：1.系统的模块划分：将软件系统划分为若干个功能模块，每个模块完成一个特定的功能。2.模块之间的接口设计：确定模块之间的接口，包括接口的参数、返回值、调用方式等，确保模块之间能够正确地交互。3.数据库设计：设计软件系统所使用的数据库，包括数据库的结构、表结构、字段定义、索引设计等。4.总体架构设计：描述软件系统的总体架构，包括系统的层次结构、模块之间的关系等。

（二）总体设计的原则1.模块化原则：将软件系统划分为多个模块，每个模块具有独立的功能，便于开发、维护和管理。2.信息隐蔽原则：将模块的内部实现细节隐藏起来，只对外提供必要的接口，以提高软件的可维护性和可扩展性。3.模块独立性原则：模块之间应具有较高的独立性，尽量减少模块之间的耦合度，提高模块的内聚性。4.一致性原则：软件系统的总体架构应保持一致性，包括模块的命名、接口设计、数据结构等方面。

（三）总体设计的方法1.面向数据流的设计方法：根据需求分析阶段得到的数据流图，将数据流映射为软件系统的模块结构。2.面向数据结构的设计方法：根据数据结构来设计软件系统的模块结构，适用于数据处理类型的软件系统。3.面向对象的设计方法：以对象为中心，将软件系统看作是由多个对象组成的，通过对象之间的交互来实现系统的功能。

（四）总体设计说明书的编写总体设计说明书是总体设计阶段的重要文档，它详细描述了软件系统的总体架构设计。编写总体设计说明书应遵循以下原则：1.完整性：应涵盖软件系统总体架构设计的所有内容，不遗漏任何重要信息。2.准确性：对设计内容的描述应准确无误，避免模糊和歧义。3.一致性：设计内容之间应保持一致，避免出现矛盾和冲突。4.可理解性：应易于理解，便于开发人员和其他相关人员阅读和理解。

总体设计说明书的内容通常包括：1.引言：介绍项目的背景、目标、范围等。2.总体设计：描述软件系统的总体架构，包括系统的层次结构、模块划分、模块之间的关系等。3.接口设计：确定模块之间的接口，包括接口的参数、返回值、调用方式等。4.数据库设计：设计软件系统所使用的数据库，包括数据库的结构、表结构、字段定义、索引设计等。5.运行环境设计：描述软件系统运行所需的硬件环境、软件环境等。6.其他设计：如安全设计、容错设计等。

五、详细设计（一）详细设计的任务详细设计的主要任务是对总体设计中的每个模块进行详细的设计，包括模块的算法设计、数据结构设计、模块的接口设计等。具体包括以下几个方面：1.模块的算法设计：为每个模块设计具体的算法，描述算法的逻辑流程和实现步骤。2.数据结构设计：确定每个模块所使用的数据结构，包括数据的类型、存储方式、操作方法等。3.模块的接口设计：进一步细化模块之间的接口，包括接口的参数、返回值、调用方式等，确保模块之间能够正确地交互。4.模块的局部数据结构设计：设计模块内部所使用的局部数据结构，包括变量的定义、作用域、初始化等。

（二）详细设计的工具1.程序流程图：用图形符号表示程序的逻辑流程，直观易懂。2.NS图：一种结构化的流程图，避免了传统流程图中容易出现的随意转移控制的问题。3.PAD图：一种用二维树形结构表示程序逻辑的图形工具，具有清晰的层次结构。4.伪代码：用接近于自然语言的方式描述算法的逻辑流程，便于理解和实现。

（三）详细设计说明书的编写详细设计说明书是详细设计阶段的重要文档，它详细描述了每个模块的设计细节。编写详细设计说明书应遵循以下原则：1.完整性：应涵盖每个模块设计的所有内容，不遗漏任何重要信息。2.准确性：对设计内容的描述应准确无误，避免模糊和歧义。3.一致性：设计内容之间应保持一致，避免出现矛盾和冲突。4.可理解性：应易于理解，便于开发人员阅读和理解。

详细设计说明书的内容通常包括：1.引言：介绍项目的背景、目标、范围等。2.模块概述：对每个模块的功能、输入、输出等进行简要描述。3.算法设计：详细描述模块的算法，包括算法的逻辑流程、实现步骤等。4.数据结构设计：确定模块所使用的数据结构，包括数据的类型、存储方式、操作方法等。5.接口设计：细化模块之间的接口，包括接口的参数、返回值、调用方式等。6.局部数据结构设计：设计模块内部所使用的局部数据结构，包括变量的定义、作用域、初始化等。7.其他设计：如模块的异常处理设计、安全性设计等。

六、编码（一）编码的原则1.可读性：代码应具有良好的可读性，便于其他开发人员理解和维护。2.可维护性：代码应易于修改和扩展，以适应软件系统不断变化的需求。3.可靠性：代码应具有较高的可靠性，避免出现错误和漏洞。4.效率：在保证代码质量的前提下，应尽量提高代码的执行效率。

（二）编码规范1.代码结构规范：代码应具有良好的结构，包括模块划分、函数定义、变量命名等方面。2.代码注释规范：代码应添加适当的注释，解释代码的功能、逻辑和实现细节，提高代码的可读性。3.代码格式规范：代码应具有统一的格式，包括缩进、空格、换行等方面，使代码看起来整洁美观。

（三）常见的编程语言及其特点1.C语言：一种通用的编程语言，具有较高的执行效率，适用于系统软件、嵌入式软件等开发。2.Java语言：一种面向对象的编程语言，具有跨平台、安全性高、易于开发等特点，广泛应用于企业级应用开发、Web应用开发等领域。3.Python语言：一种简洁高效的编程语言，具有丰富的库和框架，适用于数据科学、人工智能、Web开发等领域。4.C++语言：一种面向对象的编程语言，结合了C语言的高效性和C++的面向对象特性，适用于游戏开发、图形图像处理、系统软件等领域。

七、测试（一）测试的目的和原则1.测试的目的：发现软件中的错误，确保软件系统的质量。2.测试的原则：尽早测试原则：测试应尽早进行，贯穿于软件开发的全过程。全面测试原则：应进行全面的测试，包括功能测试、性能测试、界面测试、安全测试等。重点测试原则：对软件系统的关键功能和容易出现问题的部分应进行重点测试。避免测试自己的代码原则：测试人员应尽量避免测试自己编写的代码，以提高测试的客观性。

（二）测试的方法1.黑盒测试：不考虑软件的内部结构和实现细节，只关注软件的功能和性能，通过输入数据和预期输出结果来测试软件。2.白盒测试：考虑软件的内部结构和实现细节，通过检查代码的逻辑结构和执行路径来测试软件。3.灰盒测试：介于黑盒测试和白盒测试之间，既关注软件的功能和性能，又考虑软件的内部结构和实现细节。

（三）测试的阶段1.单元测试：对软件系统中的每个模块进行单独测试，检查模块的功能是否正确。2.集成测试：将已通过单元测试的模块按照设计要求进行组装，测试模块之间的接口和交互是否正确。3.系统测试：对整个软件系统进行全面测试，检查软件系统是否满足用户的需求和性能要求。4.验收测试：由用户或客