软件危机的表现及原因 计算机科学与技术4班周才 1.软件危机：落后的软件生产方式无法满足迅速增长的计算机软件需求，从而导致软件开发与维护过程中出现一系列严重问题的现象。 2.概况:20 世纪60年代以前，计算机刚刚投入实际使用，软件设计往往只是为一个特定的应用而在指定的计算机上设计和编制，采用密切依赖于计算机的机器代码或汇编语言，软件的规模比较小，文档资料通常也不存在，很少使用系统化的开发方法，设计软件往往等同于编制程序，基本上是个人设计、个人使用、个人操作、自给自足的私人化的软件生产方式。 60年代中期，大容量、高速度计算机的出现，使计算机的应用范围迅速扩大，软件开发急剧增长。高级语言开始出现；操作系统的发展引起了计算机应用方式的变化；大量数据处理导致第一代数据库管理系统的诞生。软件系统的规模越来越大，复杂程度越来越高，软件可靠性问题也越来越突出。原来的个人设计、个人使用的方式不再能满足要求，迫切需要改变软件生产方式，提高软件生产率，软件危机开始爆发 3.现象：早期出现的软件危机主要表现在： ①软件开发费用和进度失控。费用超支、进度拖延的情况屡屡发生。有时为了赶进度或压成本不得不采取一些权宜之计，这样又往往严重损害了软件产品的质量。 ②软件的可靠性差。尽管耗费了大量的人力物力，而系统的正确性却越来越难以保证，出错率大大增加，由于软件错误而造成的损失十分惊人。 ③生产出来的软件难以维护。很多程序缺乏相应的文档资料，程序中的错误难以定位，难以改正，有时改正了已有的错误又引入新的错误。随着软件的社会拥有量越来越大，维护占用了大量人力、物力和财力。进入80年代以来，尽管软件工程研究与实践取得了可喜的成就，软件技术水平有了长足的进展，但是软件生产水平依然远远落后于硬件生产水平的发展速度。 软件危机不仅没有消失，还有加剧之势。主要表现在： ①软件成本在计算机系统总成本中所占的比例居高不下，且逐年上升。由于微电子学技术的进步和硬件生产自动化程度不断提高，硬件成本逐年下降，性能和产量迅速提高。然而软件开发需要大量人力，软件成本随着软件规模和数量的剧增而持续上升。从美、日两国的统计数字表明，1985年度软件成本大约占总成本的90％。 ②软件开发生产率提高的速度远远跟不上计算机应用迅速普及深入的需要，软件产品供不应求的状况使得人类不能充分利用现代计算机硬件所能提供的巨大潜力。 4.原因：①与软件本身的特点有关 软件不同于硬件，它是计算机系统中的逻辑部件而不是物理部件；软件样品即是产品，试制过程也就是生产过程；软件不会因使用时间过长而“老化”或“用坏”；软件具有可运行的行为特性，在写出程序代码并在计算机上试运行之前，软件开发过程的进展情况较难衡量，软件质量也较难评价，因此管理和控制软件开发过程十分困难；软件质量不是根据大量制造的相同实体的质量来度量，而是与每一个组成部分的不同实体的质量紧密相关，因此，在运行时所出现的软件错误几乎都是在开发时期就存在而一直未被发现的，改正这类错误通常意味着改正或修改原来的设计，这就在客观上使得软件维护远比硬件维护困难；软件是一种信息产品，具有可延展性，属于柔性生产，与通用性强的硬件相比，软件更具有多样化的特点，更加接近人们的应用问题。
《软件工程》作业及答案1-1 什么是软件危机?它有哪些典型表现?为什么会出现软件危机? 答:软件危机是指在计算机软件的开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题。概括地说，软件危机包含下述两方面的问题：如何开发软件，以满足对软件日益增长的需求；如何维护数量不断膨胀的已有软件。软件危机典型表现：对软件开发成本和进度的估计常常很不准确。用户对“已完成的”软件系统不满意的现象经常发生。软件产品的质量往往靠不住。软件常常是不可维护的。软件通常没有适当的文档资料。软件成本在计算机系统总成本中所占的比例逐年上升。软件开发生产率提高的速度，远远跟不上计算机应用迅速普及深入的趋势。 产生软件危机的原因：一方面与软件本身的特点有关，另一方面也和软件开发与维护的方法不正确有关。软件不同于硬件，它是计算机系统中的逻辑部件而不是物理部件。管理和控制软件开发过程相当困难。软件是规模庞大，而且程序复杂性将随着程序规模的增加而呈指数上升。目前相当多的软件专业人员对软件开发和维护还有不省糊涂观念，在实践过程中或多或少地采用了错误的方法和技术，这是使软件问题发展成软件危机的主要原因。 1-2 假设你是一家软件公司的总工程师，当你把图1.1给手下的软件工程师们观看，告诉他们及早发现并改正错误的重要性时，有人不同意你的观点，认为要求在错误进入软件之前就清除它们是不现实的，并举例说：“如果一个故障是编码错误造成的，那么，一个人怎么能在设计阶段清除它呢?”你怎么反驳他? 1-3 什么是软件工程?它有哪些本质特性?怎样用软件工程消除软件危机? 答:软件工程是指导计算机软件开发和维护的一门工程学科。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，以经济地开发出高质量的软件并有效地维护它。 软件工程本质特性：1、软件工程关注于大型程序的构造；2、软件工程的中心课题是控制复杂性；3、软件经常变化；4、开发软件的效率非常重要；5、和谐地合作是开发软件的关键；6、软件必须有效地支持它的用户；7、在软件工程领域中是由具有一种文化背景的人替具有另一种文化背景的人创造产品。 消除软件危机的途径：为了消除软件危机，首先应该对计算机软件有一个正确的认识。必须充分认识到软件开发不是某种个体劳动的神秘技巧，而应该是一种组织良好、管理严密、各类人员协同配合、共同完成的工程项目。应该推广使用在实践中总结出来的开发软件的成功的技术和方法，并且研究探索更好更有效的技术和方法，尽快消除在计算机系统早期发展阶段形成的一些错误概念和做法。应该开发和使用更好的软件工具。为了解决软件危机，既要有技术措施（方法和工具），又要有必要的组织管理措施。 1-6 什么是软件过程?它与软件工程方法学有何关系? 答:软件过程是为了获得高质量软件所需要完成的一系列任务的框架，它规定了完成各项任务的工作步骤。软件工程方法学包含软件过程。 1-7 什么是软件生命周期模型?试比较瀑布模型、快速原型模型、增量模型和螺旋模型的优缺点，说明每种模型的适用范围。 答:生命周期模型简洁地描述软件过程，规定了把生命周期划分成哪些阶段及各个阶段执行顺序。 瀑布模型历史悠久、广为人知，它的优势在于它是规范的、文档驱动的方法；这种模型的问题是，最终开发出的软件产品可能并不是用户真正需要的。 快速原型模型正是为了克服瀑布模型的缺点而提出来的。它通过快速构建起一个可在计算机上运行的原型系统，让用户试用原型并收集用户反馈意见的办法，获取用户的真实需求。 增量模型具有可在软件开发的早期阶段使投资获得明显回报和较易维护的优点，但是，要求软件具有开放的结构是使用这种模型时固有的困难。 风险驱动的螺旋模型适用于内部开发的大型软件项目，但是，只有在开发人员具有风险分析和排除风险的经验及专门知识时，使用这种模型才会获得成功。 快速原型模型：适合小型软件； 螺旋模型：适合内部开发的大规模软件项目。2-1 在软件开发的早期阶段为什么要进行可行性研究?应该从哪些方面研究目标系统的可行性? 答:可行性研究的目的，就是用最小的代价在尽可能短的时间内确定问题是否能够解决。至少应该从下述三方面研究每种解法的可行性：（1）技术可行性；（2）经济可行性；（3）操作可行性。 2-5 北京某高校可用的电话号码有以下几类：校内电话号码由4位数字组成，第1位数字不是0；校外电话又分为本市电话和外地电话两类，拨校外电话需先拨0，若是本市电话则再接着拨8位数字(第1位不是0)，若是外地电话则拨3位区码再拨8位电话号码(第1位不是0)。 请用2.5.2小节讲述的定义数据的方法，定义上述的电话号码。 答:电话号码＝［校内电话|本市电话|外地电话］ 非零数字字符=[1|2|3|4|5|6|7|8|9] 校内电话=非零数字字符+3{数字}3 本市电话=0+非零数字字符+7{数字}7 外地电话=0+区码+非零数字字符+7{数字}7 3-1 为什么要进行需求分析?通常对软件系统有哪些需求? 答:为了开发出真正满足用户需求的软件产品，首先必须知道用户的需求。对软件需求的深入理解是软件开发工作获得成功的前提条件，不论我们把设计和编码工作做得如何出色，不能真正满足用户需求的程序只会令用户失望，给开发者带来烦恼。 确定对系统的综合要求：1、功能需求；2、性能需求；3、可靠性和可用性需求；4、出错处理需求；5、接口需求；6、约束；7、逆向需求；8、将来可以提出的要求，分析系统的数据要求。
第一章课后参考答案 1.什么是软件危机？它们有哪些典型表现？为什么会出现软件危机？ “软件危机”是指计算机软件的“开发”和“维护”过程中所遇到的一系列“严重问题”。这些问题决不仅仅是不能正常运行的软件才具有的，实际上，几乎“所有软件”都不同程度地存在这些问题。 它们有以下表现： （1）对软件开发成本和进度的估计常常很不准确； （2）用户对“已完成的”软件系统不满意的现象经常发生； （3）软件产品的质量往往靠不住； （4）软件常常是不可维护的； （5）软件通常没有适当的文档资料； （6）软件成本在计算机系统总成本中所占的比例逐年上升； （7）软件开发生产率提高的速度，远远跟不上计算机应用普及深入的趋势。 出现软件危机的主要原因 （1）与软件本身的特点有关 （2）与软件开发和维护过程中使用的方法不正确有关
2.假设自己是一家软件公司的总工程师，当把图1.1给手下的软件工程师们观看，告诉他们及时发现并改正错误的重要性时，有人不同意这个观点，认为要求在错误进入软件之前就清楚它们是不现实的，并举例说：“如果一个故障是编码错误造成的，那么，一个人怎么能在设计阶段清除它呢？”应该怎么反驳他？ 答：在软件开发的不同阶段进行修改付出的代价是很不相同的，在早期引入变动，涉及的面较少，因而代价也比较低；在开发的中期，软件配置的许多成分已经完成，引入一个变动要对所有已完成的配置成分都做相应的修改，不仅工作量大，而且逻辑上也更复杂，因此付出的代价剧增；在软件“已经完成”时在引入变动，当然付出的代价更高。一个故障是代码错误造成的，有时这种错误是不可避免的，但要修改的成本是很小的，因为这不是整体构架的错误。 3.什么是软件工程？它有哪些本质特征？怎么用软件工程消除软件危机？ 软件工程是指导知道计算机软件开发和维护的一门工程学科。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技术方法结合起来，以经济地开发出高质量的软件并有效地维护它，这就是软件工程。 本质特征： （1）软件工程关注于大型软件的构造 （2）软件工程的中心课题是控制复杂性 （3）软件经常变化
1.软件危机出现的原因：软件维护费用的急剧上升，直接威胁计算机应用的扩大；软件生产技术进步缓慢，是加剧软件危机的重要原因 2软件的特征：软件的开发不同于硬件设计、不同于硬件制造、不同于硬件维修 3软件危机：开发软件需高成本和产品的低质量之间有着尖锐的矛盾 4软件维护有哪些种类？他们的目标分别是什么？软件维护的种类以及对应目标依次是:完善性维护：在软件漫长的运行时期中,用户往往会对软件提出新的功能要求与性能要求。为了适应这些变化,应用软件原来的功能和性能需要扩充和增强。这种增加软件功能、增强软件性能、提高软件运行效率而进行的维护活动称为完善性维护。适应性维护让软件适应运行环境的改变而进行的一种维护。纠错性维护纠正在开发期间未能发现的遗留错误。预防性维护为了提高软件的可维护性和可靠性而对软件进行的修改称为预防性维护。5软件重用的效益是什么？答：1软件重用可以显著地改善软件的质量和可靠性。2软件重用可以极大地提高软件开发的效率。3节省软件开发的成本，避免不必要的重复劳动和人力、财力的浪费。 6自顶而下渐增测试与自底而上渐增测试各有何优、缺点？答：①自顶而下渐增测试优点：不需要测试驱动程序，能够在测试阶段的早期实现并验证系统的主要功能，而且能够尽早发现上层模块的接口错误。缺点：需要存根程序，底层错误发现较晚。②自底而上渐增测试优点与缺点和自顶而下渐增测试相反。 7提高可维护性的方法有哪些？答：在软件工程的每一阶段都应该努力提高系统的可维护性，在每个阶段结束前的审查和复审中，应着重对可维护性进行复审。A在需求分析阶段的复审中，应对将来要扩充和修改的部分加以注明。在讨论软件可移植性问题时，要考虑可能要影响软件维护的系统界面。B在软件设计的复审中，因从便于修改、模块化和功能独立的目标出发，评价软件的结构和过程，还应对将来可能修改的部分预先做准备。C在软件代码复审中，应强调编码风格和内部说明这两个影响可维护性的因素。D在软件系统交付使用前的每一测试步骤中都应给出需要进行预防性维护部分的提示。E在完成每项维护工作后，都应对软件维护本身进行仔细认真的复审。F为了从根本上提高软件系统的可维护性，人们正试图通过直接维护软件规格说明来维护软件，同时也在大力发展软件重用技术。 8软件分析的目标是什么？包含哪些内容？软件分析的目标是将软件需求阶段产生的需求模型转变为软件分析模型。包含的任务：1理解用户的需求包含全面理解和分析用户分析，明确所开发的软件系统职责，形成文化并规范的加以表述，然后进行分析提取类和对象，并结合分析进行建模。其基本步骤为：标志类、定义属性和方法、刻画类的层次。表示对象以及对象与对象之间的关系，为对象的行为建模以上步骤可以进行反复直至完成建模。 9简述软件测试要经过哪几个步骤，每个步骤与什么文档有关解答：测试过程按4个步骤进行，即单元测试、集成测试、确认测试、和平行运行。2单元测试集中对用源代码实现的每一个程序单元进行测试，与其相关的文档是单元测试计划和详细设计说明书。3集成测试把已测试过的模块组装起来，主要对与设计相关的软件体系结构的构造进行测试。与其相关的文档是集成测试计划和软件需求说明书。4确认测试则是要检查已实现的软件是否满足了需求规格说明中确定了的各种需求，以及软件配置是否完全、正确。与其相关的文档是确认测试计划和软件需求说明书。5平行运行把已经经过确认的软件纳入实际运行环境中，与其他系统成份组合在一起进行测试。与其相关的文档：用户指南、使用手册等。 10请说明软件文档的作用？软件开发项目生存期各阶段都包含哪些文档？软件文档的作用是：提高软件开发过程的能见度；提高开发效率；作为开发人员阶段工作成果和结束标志；记录开发过程的有关信息便于使用与维护；提供软件运行、维护和培训有关资料；便于用户了解软件功能、性能。软件开发项目生存期各阶段应包括得文档以及与各类人员的关系如下：可行性研究报告、项目开发计划、软件需求说明书、数据要求说明书、测试计划、概要设计说明书、详细设计说明书、用户手册、操作手册、测试分析报告、开发进度月报、项目开发总结、程序维护手册。 11什么是数据字典？其作用是什么？它有哪些条目？数据字典是用来定义数据流图中的各个成分的具体 含义的，它以一种准确的、无二义性的说明方式为系统的分析、设计及维护提供了有关元素的一致的定义和详细的描述。他和数据流图共同构成了系统的逻辑模型，是需求规格说明书的主要组成部分。数据字典是为分析人员查找数据流图中有关名字的详细定义而服务的，因此也像普通字典一样，要把所有条目按一
软件危机 落后的软件生产方式无法满足迅速增长的计算机软件需求，从而导致软件开发与维护过程中出现一系列严重问题的现象。 20 世纪60年代以前，计算机主要为电子管计算机，体积大，速度慢，性能较差，计算机刚刚投入实际使用，软件设计往往只是为了一个特定的应用而在指定的计算机上设计和编制，采用密切依赖于计算机的机器代码或汇编语言，软件的规模比较小，文档资料通常也不存在，很少使用系统化的开发方法，设计软件往往等同于编制程序，基本上是个人设计、个人使用、个人操作、自给自足的私人化的软件生产方式。 1964年4月，以IBM360为代表德大容量、高速度的计算机—集成电路计算机出现，使计算机的应用范围迅速扩大，软件开发急剧增长。高级语言开始出现；操作系统的发展引起了计算机应用方式的变化；大量数据处理导致第一代数据库管理系统的诞生。软件系统的规模越来越大，复杂程度越来越高，软件可靠性问题也越来越突出。原来的个人设计、个人使用的方式不再能满足要求，迫切需要改变软件生产方式，提高软件生产率，软件危机开始爆发。 早期出现的软件危机主要表现在： ①软件开发费用和进度失控。费用超支、进度拖延的情况屡屡发生。有时为了赶进度或压成本不得不采取一些权宜之计，这样又往往严重损害了软件产品的质量。 ②软件的可靠性差。尽管耗费了大量的人力物力，而系统的正确性却越来越难以保证，出错率大大增加，由于软件错误而造成的损失十分惊人。 ③生产出来的软件难以维护。很多程序缺乏相应的文档资料，程序中的错误难以定位，难以改正，有时改正了已有的错误又引入新的错误。随着软件的社会拥有量越来越大，维护占用了大量人力、物力和财力。进入80年代以来，尽管软件工程研究与实践取得了可喜的成就，软件技术水平有了长足的进展，但是软件生产水平依然远远落后于硬件生产水平的发展速度。 为此，1968 年北大西洋公约组织的计算机科学家在联邦德国召开国际会议，第一次讨论软件危机问题，并正式提出“软件工程”一词，从此一门新兴的工程学科——软件工程学——为研究和克服软件危机应运而生。 当前，类似的软件问题依然存在，具体体现在： 1. 软件开发进度难以预测 拖延工期几个月甚至几年的现象并不罕见，这种现象降低了软件开发组织的信誉。以丹佛新国际机场为例: 该机场规模是曼哈顿机场的两倍，宽为希思机场的10倍，可以全天侯同时起降三架喷气式客机；投资1.93亿美元建立了一个地下行李传送系统，总长21英里，有4，000台遥控车，可按不同线路在20家不同的航空公司柜台、登机门和行李领取处之间发送和传递行李；支持该系统的是5，000个电子眼、400台无线电接受机、56台条形码扫描仪和100台计算机。按原定计划要在1993年万圣节前启用，但一直到1994年6月，机场的计划者还无法预测行李系统何时能达到可使机场开放的稳定程度。 2. 软件开发成本难以控制 投资一再追加，令人难于置信。往往是实际成本比预算成本高出一个数量级。 而为了赶进度和节约成本所采取的一些权宜之计又往往损害了软件产品的质量，从而不可避免地会引起用户的不满。 3. 用户对产品功能难以满足 开发人员和用户之间很难沟通、矛盾很难统一。往往是软件开发人员不能真正了解用户的需求，而用户又不了解计算机求解问题的模式和能力，双方无法用共同熟悉的语言进行交流和描述。
1、软件危机的原因：①用户需求不明确。②缺乏正确的理论指导③软件规模越来越大。④软件复杂度越来越高。 2、信息系统危机：①效益问题②需求问题③规划问题④队伍建设问题 3、信息系统工程体系：信息系统工程是一种层次化的技术，包含以信息系统质量为核心的四个层面的内容：过程层、方法层、建设语言层、工具层、四个层次的核心焦点都是信息系统质量 4、信息系统开发方法：①结构化方法（面对过程的方法）②信息建模方法（面对数据的方法）③面对对象方法 5、模型是运用某种图表工具对系统特征（包括静态特征和动态特征）的一种表示 6、瀑布模型是于20世纪70年代提出的较早得一种生命周期模型 7、瀑布模型的特点是：强调阶段的划分及其顺行性、强调各阶段工作及其文档的完备性、是一种严格线性的、按阶段顺序的、逐步细化的开发模式 8、原型即样品、模型的意思。原型分为三类：抛弃式、演化式、增量式。 9、原型法的优点和缺点优点：①减少了开发时间，大大提高了系统开发效率。②使信息需求的定义工作更为简单、直观。③增加了用户对设计的满意程度，提高信息系统的质量。④减少了系统开发费用。缺点：①分析和设计上的深度不够。②快速原型法中的第一个工作原型可能并不是一个最优方案。 ③通过原型法所开发的系统不具备灵活性，难以适应用户需求的变化。④工作原型不容易修改。 10、统一过程的特点：用例驱动；以体系结构为中心；迭代和增量 11、结构化方法是理解问题和解决问题的一种模式，这种模式的实质可以概括为：模块化；自顶向下，逐步求精；信息隐藏 12、面向对象方法是一种风范，是观察和分析问题的一种方法论。具体来说，面向对象是一种运用对象、类、继承、封装、聚合、消息传递、多态性等概念来构造系统的软件开发方法。
软件、软件危机、软件工程 [返回] 1、软件及其特性 第一个写软件的人是Ada（Augusta Ada Lovelace）,在1860年代他尝试为Babbage （Charles Babbage）的机械式计算机写软件。尽管他们的努力失败了，但他们的名字永远载入了计算机发展的史册。 在1950年代，软件伴随着第一台电子计算机的问世诞生了。以写软件为职业的人也开始出现，他们多是经过训练的数学家和电子工程师。1960年代美国大学里开始出现授予计算机专业的学位，教人们写软件。 本世纪中叶软件产业从零开始起步，在短短的50年的时间里迅速发展成为推动人类社会发展的龙头产业，并造就了一批百万、亿万富翁。随着信息产业的发展，软件对人类社会性越来越重要。 首先要说明的是，软件对于人类而言是一个全新的东西，其发展历史不过四、五十年。人们对软件的认识经历了一个由浅到深的过程。 在计算机系统发展的初期，硬件通常用来执行一个单一的程序，而这个程序又是为一个特定的目的而编制的。早期当通用硬件成为平常事情的时候，软件的通用性却是很有限的。大多数软件是由使用该软件的个人或机构研制的，软件往往带有强烈的个人色彩。早期的软件开发也没有什么系统的方法可以遵循，软件设计是在某个人的头脑中完成的一个隐藏的过程。而且，除了源代码往往没有软件说明书等文档。 从60年代中期到70年代中期是计算机系统发展的第二个时期，在这一时期软件开始作为一种产品被广泛使用，出现了“软件作坊”专职应别人的需求写软件。这一软件开发的方法基本上仍然沿用早期的个体化软件开发方式，但软件的数量急剧膨胀，软件需求日趋复杂，维护的难度越来越大，开发成本令人吃惊地高，而失败的软件开发项目却屡见不鲜。“软件危机”就这样开始了！ “软件危机”使得人们开始对软件及其特性进行更深一步的研究，人们改变了早期对软件的不正确看法。早期那些被认为是优秀的程序常常很难被别人看懂，通篇充满了程序技巧。现在人们普遍认为优秀的程序除了功能正确，性能优良之外，还应该容易看懂、容易使用、容易修改和扩充。 现在，被普遍接受的软件的定义是：
摘要：软件系统的规模越来越大，复杂程度越来越高，软件可靠性问题也越来越突出。原来的个人设计，个人使用的方式不再能满足要求，迫切需要改变软件方式，提高软件生产率，软件危机开始爆发。 关键字：软件系统规模，软件可靠性，软件危机 软件危机案例: IBM公司的 OS/360，共约100万条指令，花费了5000个人力资源；经费达数亿美元，而结果却令人沮丧，错误多达2000个以上，系统根本无法正常运行。 OS/360系统的负责人Brooks 这样描述开发过程的困难和混乱：“…像巨兽在泥潭中作垂死挣扎，挣扎得越猛，泥浆就沾得越多，最后没有一个野兽能够逃脱淹没在泥潭中的命运。…”1963年美国飞往火星的火箭爆炸，造成1000万美元的损失。原因是FORTRAN程序： DO 5 I=1，3 误写为：DO 5 I=1 . 3 1967年苏联“联盟一号”载人宇宙飞船在返航时，由于软件忽略一个小数点，在进入大气层时因打不开降落伞而烧毁。 软件危机的定义：计算机软件的开发和维护过程所遇到的一系列严重问题. 软件危机的特征： 对软件开发成本和进度的估计常常很不准确。
用户对“已完成的”软件系统不满意的现象经常发生。 软件产品的质量往往靠不住。 软件常常是不可维护的。 软件通常没有适当的文档资料。 软件成本在计算机系统总成本中所占的比例逐年上升。 软件开发生产率提高的速度，远远跟不上计算机应用迅速普及深入的趋势。 软件危机产生的原因： ①一方面与软件本身的特点有关 ②另一方面也和软件开发与维护的方法不正确有关 软件危机的特征: 对软件开发成本和进度的估计常常很不准确。 用户对“已完成的”软件系统不满意的现象经常发生。 软件产品的质量往往靠不住。 软件常常是不可维护的。 软件通常没有适当的文档资料。 软件成本在计算机系统总成本中所占的比例逐年上升。 软件开发生产率提高的速度，远远跟不上计算机应用迅速普及深入的趋势。 分析： 由资料显示以上案例符合软件危机的特征：用户对“已完成的”软件系统不满意的现象经常发生。我们都知道一个好的
1.软件危机的表现 答：（1）对软件开发成本和进度的估计常常很不准确。 （2）用户对“已完成的”软件系统不满意的现象经常发生。 （3）软件产品的质量往往靠不住。 （4）软件通常没有适当的文档资料。 （5）软件常常是不可维护的。 2.论述解决软件危机的途径 为了消除软件危机，首先应该对计算机软件有一个正确的认识。事实上，软件是程序、数据及相关文档的完整集合。 更重要的是，必须充分认识到软件开发不是某种个体劳动的神秘技巧，而应该是一种组织良好、管理严密、各类人员协同配合、共同完成的工程项目。 应该推广使用在实践中总结出来的开发软件的成功的技术和方法，并且研究探索更好更有效的技术和方法，尽快消除在计算机系统早期发展阶段形成的一些错误概念和做法。 应该开发和使用更好的软件工具。 总之，为了解决软件危机，既要有技术措施(方法和工具)，又要有必要的组织管理措施。软件工程正是从管理和技术两方面研究如何更好地开发和维护计算机软件的一门新兴学科。 3.软件生命周期各个阶段的任务 答：（定义时期）确定要求解决的问题是什么；然后要进行可行性研究，决定该问题是否存在一个可行的解决办法；接下来应该进行需求分析，也就是深入具体地了解用户的要求，在所要开发的目标系统必须做什么这个问题上和用户取得完全一致的看法。 （开发时期）对软件进行设计（通常又分为概要设计和详细设计两个阶段），然后才能进入编写程序的阶段，程序编写完之后还必须经过大量的测试工作才能交付使用。
4.瀑布模型的优缺点 答：优点：可强迫开发人员采用规范的方法；严格规定了每个阶段必须提交的文档；要求每个阶段交出的所有产品都必须经过质量保证小组的仔细验证。 缺点：将本来非线性的软件开发过程人为地加以线性化，开发的产品只有到交付使用时才能和用户见面，对于用户的反馈意见只能从需求分析开始从头修改，加大了软件开发的工作量。 总之，由于瀑布模型几乎完全依赖于书面的规格说明，很可能导致最终开发出的软件产品不能真正满足用户的需要。
1.分析上述说明中的案例，简述什么原因导致了以上情况，应用什么途径消除？ 答：这些情况是由软件危机导致的，导致软件工程发生的主要原因为（1）软件的规模越来越大，结构越来越复杂。（2）软件开发管理困难而复杂。（3）软件开发费 用不断增加。（4）软件开发技术落后。（5）生产方式落后。（6）开发工具落后， 生产率提高缓慢。解决软件危机的办法是：(1) 充分吸收和借鉴人类长期以来从 事各种工程项目中积累的行之有效的有效原理、概念、技术与方法，特别是吸取 几十年来人类从事计算机硬件研究和开发的经验教训。在开发软件的过程中努力 作到良好的组织，严格的管理，相互友好的协作。(2) 推广在实践中总结出来 的开发软件的成功的技术和方法，并研究更好、更有效的技术和方法，尽快克服 在计算机系统早期发展阶段形成的一些错误概念和作法。(3) 根据不同的应用 领域，开发更好的软件工具并使用这些工具。将软件开发各个阶段使用的软件工 具集合成一个整体，形成一个很好的软件开发环境。总之为了解决软件危机， 既要有技术措施(方法和工具)，又要有必要的组织管理措施 2.简述软件生命周期的划分及任务 答：软件生命周期的具体划分和任务如下 1.问题定义 此阶段是软件开发方与需求方共同讨论，主要确定软件的开发目标及其可行性。 2.可行性研究 可行性分析的任务是明确应用项目的开发的必要性和可行性。必要性来自实 现开发任务的迫切性，而可行性则取决于实现应用系统的资源和条件。这项 工作是建立在初步调查的基础上。 3.需求分析 在确定软件开发可行的情况下，对软件需要实现的各个功能进行详细分析。 需求分析阶段是一个很重要的阶段，这一阶段做得好，将为整个软件开发项 目的成功打下良好的基础。"唯一不变的是变化本身。"，同样需求也是在整 个软件开发过程中不断变化和深入的，因此我们必须制定需求变更计划来应 付这种变化，以保护整个项目的顺利进行。 4.总体设计 此阶段主要根据需求分析的结果，对整个软件系统进行设计，如系统框架设 计，数据库设计等等。软件设计一般分为总体设计和详细设计。好的软件设 计将为软件程序编写打下良好的基础。 5.详细设计 详细设计的主要任务是设计每个模块的实现算法、所需的局部数据结构。详 细设计的目标有两个：实现模块功能的算法要逻辑上正确和算法描述要简明 易懂。 6.编码和单元测试 此阶段是将软件设计的结果转换成计算机可运行的程序代码。在程序编码中 必须要制定统一，符合标准的编写规范。以保证程序的可读性，易维护性， 提高程序的运行效率。 7.综合测试 在软件设计完成后要经过严密的测试，以发现软件在整个设计过程中存在的 问题并加以纠正。整个测试过程分单元测试、组装测试以及系统测试三个阶 段进行。测试的方法主要有白盒测试和黑盒测试两种。在测试过程中需要建
软件危机：落后的软件生产方式无法满足迅速增长的计算机软件需求，从而导致软件开发与维护过程中出现一系列严重问题的现象。 第一次软件危机（60年代~70年代） 20 世纪60年代以前，计算机刚刚投入实际使用，这个时期主要的软件开发方式是使用机器语言或者汇编语言在特定的机器上进行软件的设计与编写。此时的软件规模较小，文档资料通常也不存在，也不需要使用系统化的软件开发方法，基本上是个人设计编码、个人操作使用的的私人化的软件生产模式。这个时代的程序一个典型特征就是依赖特定的机器，程序员必须根据所使用的计算机的硬件特性编写特定的程序。 然而从60年代中期开始，大容量、高速度计算机问世，使计算机的应用范围迅速扩大，软件开发急剧增长。高级语言开始出现；操作系统的发展引起了计算机应用方式的变化；大量数据处理导致第一代数据库管理系统的诞生。软件系统的规模越来越大，复杂程度越来越高，软件可靠性问题也越来越突出，程序设计的复杂度也随之增长。原来的个人设计、个人使用的方式不再能满足要求，迫切需要改变软件生产方式，提高软件生产率，软件危机开始爆发。 1968 年北大西洋公约组织的计算机科学家在联邦德国召开国际会议，第一次讨论软件危机问题，并正式提出“软件工程”一词，从此一门新兴的工程学科——软件工程学——为研究和克服软件危机应运而生，“软件危机”的概念也是在那次会议上由F. L. Bauer提出的。 当时业界最迫切的需求是需要在不损失性能的前提下获得更好的“抽象性”和“可移植性”。此时，比汇编和机器语言更高级的语言相聚诞生，典型的代表莫过于C语言（1972年）。C语言让程序员能让程序员编写的代码在没有或只有较少机器相关性的同时又有不输于汇编语言的性能，而且丰富的语言特性也使得编程难度大大降低，成功的解决了“抽象性”和“可移植性”的问题。 早期出现的软件危机主要表现在： ① 软件开发费用和进度失控。费用超支、进度拖延的情况屡屡发生。有时为了赶进度或压成本不得不采取一些权宜之计，这样又往往严重损害了软件产品的质量。 ②软件的可靠性差。尽管耗费了大量的人力物力，而系统的正确性却越来越难以保证，出错率大大增加，由于软件错误而造成的损失十分惊人。
软件工程 第一章软件工程 软件危机的含义:软件危机是指在计算机软件的开发和维护过程中所遇到的一系列严重问题。 软件危机典型表现 ?对软件开发成本和进度的估计常常很不准确。 ?用户对“已完成的”软件系统不满意的现象经常发生。 ?软件产品的质量往往靠不住 ?软件常常是不可维护的。 ?软件通常没有适当的文档资料。 ?软件成本在计算机系统总成本中所占的比例逐年上升。 ?软件开发生产率提高的速度，既跟不上硬件的发展速度，也远远跟不上计算机应用 迅速普及深入的趋势。 产生软件危机的原因 ?在软件开发和维护的过程中存在这么多严重问题，一方面与软件本身的特点有关， 另一方面也和软件开发与维护的方法不正确有关。 ?与软件开发和维护有关的许多错误认识和作法的形成，可以归因于在计算机系统发 展的早期阶段软件开发的个体化特点。 ?错误的认识和作法主要表现为忽视软件需求分析的重要性，认为软件开发就是写程 序并设法使之运行，轻视软件维护等。 在软件开发的不同阶段进行修改需要付出的代价是很不相同的。在早期引入变动，涉及的面少，因而代价也比较低；在开发的中期，软件配置的许多成分已经完成，引入一个变动要对所有已完成的配置成分都做相应的修改，不仅工作量大，而且逻辑上也更复杂，因此付出的代价剧增；在软件“已经完成”时在引入变动，当然要付出更高的代价。 ?什么是软件工程 ?概括地说，软件工程是指导计算机软件开发和维护的工程学科。 ?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，以经济地开发出高质量
的软件并有效地维护它，这就是软件工程。 软件工程的基本原理 ? 1. 用分阶段的生命周期计划严格管理 ? 2. 坚持进行阶段评审 ? 3. 实行严格的产品控制 ? 4. 采用现代程序设计技术 ? 5. 结果应能清楚地审查 ? 6. 开发小组的人员应该少而精 ?7. 承认不断改进软件工程实践的必要性 软件工程包含技术和管理两方面的内容。 软件工程方法学包括三个要素：方法、工具和过程 ?方法是完成软件开发的各项任务的技术方法，回答“如何做”的问题 ?工具是为方法的运用提供自动的或半自动的软件支撑环境 ?过程是为了获得高质量的软件所需要完成的一系列任务的框架，它规定了完成各项 任务的工作步骤。 目前使用得最广泛的软件工程方法学，分别是传统方法学和面向对象方法学。 ?概括地说，面向对象方法具有四个要点: 把对象(Object)作为融合了数据及在数据上的操作行为的统一的软件构件。面向对象程序是由对象组成的，程序中任何元素都是对象，复杂对象由比较简单的对象组合而成。 把所有对象都划分成类(Class)。每个类都定义了一组数据和一组操作，类是对具有相同数据和相同操作的一组相似对象的定义。数据用于表示对象的静态属性，是对象的状态信息，而施加于数据之上的操作用于实现对象的动态行为。 按照父类(或称为基类)与子类(或称为派生类)的关系，把若干个相关类组成一个层次结构的系统(也称为类等级)。在类等级中，下层派生类自动拥有上层基类中定义的数据和操作，这种现象称为继承。 对象彼此之间仅能通过发送消息互相联系。对象与传统数据有本质区别，它不是被动地等待外界对它施加操作，相反，它是进行处理的主体，必须向它发消息请求它执行它的某个操作以处理它的数据，而不能从外界直接对它的数据进行处理。 ?由于对象是相对独立的实体，容易在以后的软件产品中重复使用，因此，面向对象 范型的另一个重要优点是促进了软件重用。 ?面用对象方法特有的继承性，进一步提高了面向对象软件的可重用性。 面向对象方法学=对象+类+继承+用消息通信 第二章软件过程 ?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，以经济地开发出高质量的软件并有效地维护它，这就是软件工程。 软件工程过程是为了获得高质量软件所需要完成的一系列任务的框架，它规定了完成各项任务的工作步骤。 概括地说，软件生命周期由软件定义、软件开发和运行维护三个时期组成，每个时期又可进一步划分成若干个阶段。 软件定义1.问题定义2.可行性研究3.需求分析 软件开发1. 概要设计2. 详细设计3.编码和单元测试4.综合测试
第一章 一、什么是软件危机？它有哪些典型表现？为什么会出现软件危机？ 软件危机是指在计算机软件开发、使用与维护过程中遇到的一系列严重问题和难题。它包括两方面：如何开发软件，已满足对软件日益增长的需求；如何维护数量不断增长的已有软件。 软件危机的典型表现： (1) 对软件开发成本和进度的估计常常很不准确。常常出现实际成本比估算成本高出一个数量级、实际进度比计划进度拖延几个月甚至几年的现象。而为了赶进度和节约成本所采取的一些权宜之计又往往损害了软件产品的质量。这些都降低了开发商的信誉，引起用户不满。 (2) 用户对已完成的软件不满意的现象时有发生。 (3) 软件产品的质量往往是靠不住的。 (4) 软件常常是不可维护的。 (5) 软件通常没有适当的文档资料。文档资料不全或不合格，必将给软件开发和维护工作带来许多难以想象的困难和难以解决的问题。 (6) 软件成本、软件维护费在计算机系统总成本中所占比例逐年上升。 (7) 开发生产率提高的速度远跟不上计算机应用普及的需求。 软件危机出现的原因： (1) 来自软件自身的特点：是逻辑部件，缺乏可见性；规模庞大、复杂，修改、维护困难。 (2) 软件开发与维护的方法不当：忽视需求分析；认为软件开发等于程序编写；轻视软件维护。 (3) 供求矛盾将是一个永恒的主题：面对日益增长的软件需求，人们显得力不从心。 二、假设自己是一家软件公司的总工程师，当把图1.1给手下的软件工程师们观看，告诉他们及时发现并改正错误的重要性时，有人不同意这个观点，认为要求在错误进入软件之前就清楚它们是不现实的，并举例说：“如果一个故障是编码错误造成的，那么，一个人怎么能在设计阶段清除它呢？”应该怎么反驳他？ 答：在软件开发的不同阶段进行修改付出的代价是很不相同的，在早期引入变动，涉及的面较少，因而代价也比较低；在开发的中期，软件配置的许多成分已经完成，引入一个变动要对所有已完成的配置成分都做相应的修改， 不仅工作量大，而且逻辑上也更复杂，因此付出的代价剧增；在软件“已经完成”是在引入变动，当然付出的代价更高。一个故障是代码错误造成的，有时这种错误是不可避免的，但要修改的成本是很小的，因为这不是 整体构架的错误。 三、什么是软件工程？它有哪些本质特征？怎样用软件工程消除软件危机？ 1993年IEEE的定义：软件工程是：①把系统的、规范的、可度量的途径应用于软件开发、运行和维护过程，也就是把工程应用于软件；②研究①中提到的途径。 软件工程的本质特征： (1) 软件工程关注于大型程序(软件系统)的构造(2) 软件工程的中心课题是分解问题，控制复杂性(3) 软件是经常变化的，开发过程中必须考虑软件将来可能的变化 (4) 开发软件的效率非常重要，因此，软件工程的一个重要课题就是，寻求开发与维护软件的更好更有效的方法和工具 (5) 和谐地合作是开发软件的关键(6) 软件必须有效地支持它的用户 (7) 在软件工程领域中是由具有一种文化背景的人替具有另一种文化背景的人(完成一些工作)消除软件危机的途径： (1) 对计算机软件有一个正确的认识(软件≠程序） (2) 必须充分认识到软件开发不是某种个体劳动的神秘技巧，而应该是一种组织良好、管理严密、各类人员协同配合、共同完成的工程项目 (3) 推广使用在实践中总结出来的开发软件的成功技术和方法 (4) 开发和使用更好的软件工具 四、简述结构化范型和面向对象范型的要点，并分析他们的优缺点。
软件危机(Software Crisis) 是计算机软件在它的开发和维护过程中所遇到 的一系列严重问题。概括地说，主要包含两方面的问题：如何开发软件，怎样满足对软件日益增长的需求；如何维护数量不断膨胀的已有软件。 “软件危机”使得人们开始对软件及其特性进行更深一步的研究，人们改变了早期对软件的不正确看法。早期那些被认为是优秀的程序常常很难被别人看懂，通篇充满了程序技巧。现在人们普遍认为优秀的程序除了功能正确，性能优良之外，还应该容易看懂、容易使用、容易修改和扩充。 程序设计语言虽然为计算机的应用开拓了无比广阔的前景，但游荡在软件世界的幽灵——“软件危机”依然存在。因为软件的开发不仅受到程序设计的方法、结构的制约，而且受到开发周期以及软件开发成本的限制，更重要的是软件质量的保障与其程序设计的正确性关系极大。如果所开发的软件其可靠性得不到保障，在运行中将会产生不堪设想的严重后果。 60年代中期以后，计算机硬件技术日益进步，计算的存贮容量、运算速度和可靠性明显提高，生产硬件的成本不断降低。计算机价格的下跌为它的广泛应用创造了极好的条件。在这种形势下，迫切要求计算机软件也能与之相适应。因而，一些开发大型软件系统的要求提了出来。然而软件技术的进步一直未能满足形势发展的需要，在大型软件的开发过程中出现了复杂程度高、研制周期长、正确性难以保证的三大难题。遇到的问题找不到解决办法，致使问题堆积起来，形成了人们难以控制的局面，出现了所谓的“软件危机”。 最为突出的例子是美国IBM公司于1963年～1966年开发的IBM360系列机的操作系统。该软件系统花了大约5 000人一年的工作量，最多时，有1000人投入开发工作，写出近100万行的源程序。尽管投入了这么多的人力和物力，得到的结果却极其糟糕。据统计，这个操作系统每次发行的新版本都是从前一版本中找出1000个程序错误而修正的结果。可想而知，这样的软件质量糟到了什么地步。 难怪该项目的负责人F·D·希罗克斯在总结该项目时无比沉痛地说：“……正像一只逃亡的野兽落到泥潭中作垂死挣扎，越是挣扎，陷得越深，最后无法逃脱灭顶的灾难，……程序设计工作正像这样一个泥潭……一批批程序员被迫在泥潭中拼命挣扎，……，谁也没有料到问题竟会陷入这样的困境……。” IBM360操作系统的历史教训已成为软件开发项目中的典型事例被记入历史史册。 如果开发的软件隐含错误，可靠性得不到保证，那么在运行过程中很可能对整个系统造成十分严重的后果，轻则影响到系统的正常工作，重则导致整个系统的瘫痪，乃至造成无可挽回的恶性事故。如，银行的存款可能被化为乌有，甚至弄成赤字；工厂的产品全部报废，导致工厂破产。 1963年，美国用于控制火星探测器的计算机软件中的一个“，”号被误写为“·”，而致使飞往火星的探测器发生爆炸，造成高达数亿美元的损失。
《软件工程》试卷及答案A卷 专业年级姓名得分 一、名词解释（每个2分，共10分） 1．软件危机 2．纯收入 3．模块 4．原型 5.BROOKS定律 二、填空题（每题2分，共20分） 1．____是计算机程序及其说明程序的各种文档。_____是有关计算机程序功能、设计、编制、使用的文字或图形资料。 2．软件生存周期是指一个软件从提出开发要求开始直到该软件报废不止的整个时期。通常，软件生存周期包括问题定义、____、____、总体设计、详细设计、____、____、软件维护活动，可以将这些活动以适当方式分配到不同阶段去完成。 3．软件详细设计阶段采用的工具有______。 4．____的目的就是用最小的代价在尽可能短的时间内确定该软件项目是否能够开发，是否值得去开发。 5．模块的耦合性分为四种类型：____、____、____、____。 6．内聚性有七种类型，最强的是____，最弱的是____。 7．结构图的深度指结构图______，结构图宽度指________。 8．集成测试采用的具体方法有－－____、______ 9．对于变换型的数据流图，按照软件设计思想，要将一个大型复杂的软件进行分解，要确定数据流图的 ____、逻辑输入、逻辑输出。 10．软件编码阶段要善于积累编程的经验，使得编出的程序____，易于____，从而提高软件质量。 三、选择题（每题2分，共20分） 1．系统定义明确之后，应对系统的可行性进行研究。可行性研究应包括（）。 A．软件环境可行性、技术可行性、经济可行性、社会可行性 B．经济可行性、技术可行性、操作可行性 C．经济可行性、社会可行性、系统可行性 D．经济可行性、实用性、社会可行性 2．通过（）可以完成数据流图的细化。 A．结构分解 B、功能分解 C、数据分解 D、系统分解 3．模块（），则说明模块的独立性越强。 A．耦合越强 B、扇入数越高 C、耦合越弱 D、扇入数越低 4．模块（）定义为受该模块内一个判断影响的所有模块集合。 A．控制域 B、作用域 C、宽度 D、接口 5．面向数据结构的设计方法（Jackson方法）是进行（）的形式化的方法。 A．系统设计 B、详细设计 C、软件设计 D、编码