软件工程导论实验指导书(20xx版)

软件工程导论实验指导书(20xx版)内容摘要：

明该系统的组成和本产品同其他各部分的联系和接口。 | 用户的特点 列出本软件的最终用户的特点，充分说明操作人员、维护人员的教育水平和技术专长，以及本软件的预期使甩频度。 这些是软件设计工作的重要约 束 3 功能 需求 功能需求描述 列出编了号的功能需求。 数据流图 数据流图一 画出数据流图。 加工说明：编号，加工名，输入流，输出流，加工逻辑 数据流图二 画出数据流图。 加工说明：编号，加工名，输入流，输出流，加工逻辑 14 输人输出要求 数据字典放在这里。 解释各输入输出数据类型，并逐项说明其媒体、格式、数值范围、精度等。 对软件的数据输出及必须标明的控制输出量进行解释并举例，包括对硬拷贝报告（正常结果输出、状态输出及异常输出）以及图形或显示报告的描述。 故障 处理要求 列出可能的软件、硬件故障以及对各项性能而言所产生的后果和对故障处理的要求。 4 其他非功能性需求 设备 环境要求 （略） 设计约束要求 列出支持软件 ,包括要用到的操作系统、编译（或汇编）程序、测试支持软件等。 接口 要求 说明该软件同其他软件之间的接口、数据通信协议等。 程序性能要求 说明需要管理的文卷和记录的个数、表和文卷的大小规模，要按可预见的增长对数据及其分量的存储要求作出估算。 软件质量 要求 如用户单位对安全保密的要求，对使用方便的要求，对可维护性、可补充性、易读性 、可靠性、运行环境可转换性的特殊要求等。 15 实验 2: 程序设计 —— 实验指导 层次结构图 层次结构图用来描绘软件的层次结构。 层次结构图中的一个矩形框代表一个模块，方框间的连线表示调用关系而不像层次方框图那样表示组成关系。 图 是层次 结构 图的一个例子。 图 正文加工系统的层次 结构 图 和 H 图中每个方框相对应，应该有一张 IPO 图描绘这个方框代表的模块的处理过程。 HIPO 图中的每张 IPO 图内都应该明显地标出它所描绘的模块在 H 图中的编号，以便 追踪了解这个模块在软件结构中的位置。 图 带编号的层次 结构 图 (H 图 ) 16 结构 分解 图 结构 分解 图是进行软件结构设计的另一个有力工具。 结构 分解 图和层次 结构 图类似，也是描绘软件结构的图形工具，图中一个方框代表一个模块，框内注明模块的名字或主要功能；方框之间的箭头 (或直线 )表示模块的调用关系。 在结构图中通常还用带注释的箭头表示模块调用过程中来回传递的信息。 如果希望进一步标明传递的信息是数据还是控制信息，则可以利用注释箭头尾部的形状来区分：尾部是空 心圆表示传递的是数据，实心圆表示传递的是控制信息。 图 结构图的例子 ——产生最佳解的一般结构 数据流图转变为层次结构图过程 变换分析 第 1 步 复查基本系统模型。 第 2 步 复查并精化数据流图。 应该对需求分析阶段得出的数据流图认真复查，并且在必要时进行精化。 第 3 步 确定数据流图具有变换特性还是事务特性。 一般地说，一个系统中的所有信息流都可以认为是变换流，但是，当遇到有明显事务特性的信息流时，建议采用事务分析方法进行设计。 第 4 步 确定输入流 和输出流的边界，从而孤立出变换中心。 输入流和输出流的边界和对它们的解释有关，也就是说，不同设计人员可能会在流内选取稍微不同的点作为边界的位置。 17 图 具有边界的数据流图 第 5 步 完成 “第一级分解 ”。 对于变换流的情况，数据流图被映射成一个特殊的软件结构。 图 说明了第一级分解的方法。 位于软件结构最顶层的控制模块 Cm 协调下述从属的控制功能： 输入信息处理控制模块 Ca,协调对所有输入数据的接收； 变换中心控制模块 Ct,管理对内部形式的数据的所 有操作； 输出信息处理控制模块 Ce，协调输出信息的产生过程。 对于数字仪表板的例子，第一级分解得出的结构如图 所示。 每个控制模块的名字表明了为它所控制的那些模块的功能。 18 图 第一级分解的方法 图 2. 6 数字仪表板系统的第一级分解 第 6 步 完成 “第二级分解 ”。 所谓第二级分解就是把数据流图中的每个处理映射成软件结构中一个适当的模块。 完成第二级分解的方法是，从变换中心的边界开始沿着输 入通路向外移动，把输入通路中每个处理映射成软件结构中 Ca 控制下的一个低层模块；然后沿输出通路向外移动，把输出通路中每个处理映射成直接或间接受模块 Ce 控制的一个低层模块；最后把变换中心内的每个处理映射成受 Ct 控制的一个模块。 图 表示进行第二级分解的普遍途径。 图 第二级分解的方法 19 虽然图中每个模块的名字表明了它的基本功能，但是仍然应该为每个模块写一个简要说明，描述： 进出该模块的信息 (接口描述 )； 模块内部的信息； 过程陈述，包括主要判定点 及任务等； 对约束和特殊特点的简短讨论。 这些描述是第一代的设计规格说明，在这个设计时期进一步的精化和补充是经常发生的。 第 7 步 使用设计度量和启发式规则对第一次分割得到的软件结构进一步精化。 图 未经精化的输入结构 图 未经精化的变换结构 20 图 未经精化的输出结构 对第一次分割得到的软件结构，总可以根据模块独立 原理进行精化。 得到尽可能高的内聚、尽可能松散的耦合，最重要的是，为了得到一个易于实现、易于测试和易于维护的软件结构。 下面是某些可能的修改： 输入结构中的模块 “转换成 rpm”和 “收集 sps”可以合并； 模块 “确定加速 /减速 ”可以放在模块 “计算 mph”下面，以减少耦合； 模块 “加速 /减速显示 ”可以相应地放在模块 “显示 mph”的下面。 在这个时期进行修改只需要很少的附加工作，但是却能够对软件的质量特别是软件的可维护性产生深远的影响。 图 精化后的数字仪表板系统的软件结构 事务分析 虽然在任何情况下都可以使用变换分析方法设计软件结构，但是在数据流具有明显的事务特点时，也就是有一个明显的 “发射中心 ”(事务中心 )时，还是以采用事务分析方法为宜。 由事务流映射成的软件结构包括一个接收分支和一个发送分支。 映射出接收分支结构的方法和变换分析映射出输入结构的方法很相像，即从事务中心的边界开始，把沿着接收流 21 通路的处理映射成模块。 对于一个大系统，常常把变换分析和事务分析应用到同一个数据流图的不同部分，由此得到的子结构形成 “构件 ”，可以利用它们构造完整的软 件结构。 图 事务分析的映射方法 PAD 图 PAD 是问题分析图 (problem analysis diagram)的英文缩写，自 1973 年由日本日立公司发明以后，已得到一定程度的推广。 它用二维树形结构的图来表示程序的控制流，将这种图翻译成程序代码比较容易。 图 给出 PAD 图的基本符号。 PAD 图的主要优点如下： (1) 使用表示结构化控制结构的 PAD 符号所设计出来的程序必然是结构化程序。 图 PAD 图的基本符号 22 (2) PAD 图所描绘的程序结构十分清晰。 图中最左面的竖线是程序的主线，即第一层结构。 随着程序层次的增加， PAD 图逐渐向右延伸，每增加一个层次，图形向右扩展一条竖线。 PAD 图中竖线的总条数就是程序的层次数。 (3) 用 PAD 图表现程序逻辑，易读、易懂、易记。 PAD 图是二维树形结构的图形，程序从图中最左竖线上端的结点开始执行，自上而下，从左向右顺序执行，遍历所有结点。 (4) 容易将 PAD 图转换成高级语言源程序，这种转换可用软件工具自动完成，从而可省去人工编码的 工作，有利于提高软件可靠性和软件生产率。 (5) 即可用于表示程序逻辑，也可用于描绘数据结构。 (6) PAD 图的符号支持自顶向下、逐步求精方法的使用。 开始时设计者可以定义一个抽象的程序，随着设计工作的深入而使用 def 符号逐步增加细节，直至完成详细设计，如图 所示。 PAD 图是面向高级程序设计语言的，为 FORTRAN， COBOL 和 PASCAL 等每种常用的高级程序设计语言都提供了一整套相应的图形符号。 由于每种控制语句都有一个图形符号与之对应，显然将 PAD 图转换成与之对应的高级语言程序比较容易。 图 使用 PAD 图提供的定义功能来逐步求精的例子 程序设计说明书 1 引言 编写目的 说明编写这份概要设计说明书的目的，指出预期的读者。 背景 说明： 待开发软件系统的名称； 列出此项目的任务提出者、开发者、用户以及将运行该软件的计算站（中心）。 2 程序 设计 说明 需求规定 简要 说明对本系统的主要的输入输出项目、处理的功能性能要求。 运行环境 （略） 程序 结构 说明 用 层次结构 图的形式说明本系统的系统元素（各层模块、子程序、公用 程序等）的划分，扼要说明每个 模块 元素的标识符和功能，分层次地给出各元素之间的控制与被控制关系 . 功能需求与程序的关系 23 本条用一张如下的矩阵图说明各项功能需求的实现同各块程序的分配关系： 程序 1 程序 2 „„ 程序 n 功能需求1 √ 功能需求2 √ „„ 功能需求n √ √ 3 接口设计 外部接口 说明本系统同外界的所有接口的安排包括软件与硬件之间的接口、本系统与各支持软件之间的接口关系。 内部接口 说明本系统之内的各个系统元素之间的接口的安排。 4 程序模块 1（标识符）设计说明 从本章开始，逐个地给出各个层次中的每个程序的设计考虑。 以下给出的提纲是针对一般情况的。 对于一个具体的模块，尤其是层次比较低的模块或子程序，其很多条目的内容往往与它所隶属的上一层 模块的对应条目的内容相同，在这种情况下，只要简单地说明这一点即可。 程序模块描述。