高级软件工程 第6章 面向对象设计

判断题：第1章概述1。

由于今天个人计算机不断发展壮大，人们不再采用软件团队的开发方式。

（×)2。

由于软件是产品，因此可以应用其他工程制品所用的技术进行生产。

(×）3. 购买大多数计算机系统所需的硬件比软件更昂贵.（×）4。

大多数软件产品在其生命周期中不需要增强功能。

（×)5。

大多数软件系统是不容易变化的,除非它们在设计时考虑了变化。

（√）6. 一般来说，软件只有在其行为与设计者的目标一致的情况下才能成功。

（×）第4章需求工程1. 在需求分析过程中，分析员要从用户那里解决的最重要的问题是明确软件做什么。

（√）2. 软件需求规格说明书在软件开发中具有重要的作用，它是软件可行性分析的依据。

（×）第5章面向对象基础1. 模型是对现实的简化，建模是为了更好地理解所开发的系统。

(√）2。

UML语言支持面向对象的主要概念，并与具体的开发过程相关。

(×)第6章面向对象分析1. 面向对象分析的核心在于建立一个描述软件系统的模型。

（×）第7章软件体系结构设计1. 系统体系结构的最佳表示形式是一个可执行的软件原型。

(×）2. 软件体系结构描述是不同项目相关人员之间进行沟通的使能器.（√）3. 良好的分层体系结构有利于系统的扩展与维护。

(√）4。

消除两个包之间出现的循环依赖在技术上是不可行的.（×）5. 设计模式是从大量成功实践中总结出来且被广泛公认的实践和知识。

(√）第8章面向对象设计1。

面向对象设计是在分析模型的基础上,运用面向对象技术生成软件实现环境下的设计模型.（√）2。

系统设计的主要任务是细化分析模型，最终形成系统的设计模型.（×）3。

关系数据库可以完全支持面向对象的概念，面向对象设计中的类可以直接对应到关系数据库中的表。

（×)4。

用户界面设计对于一个系统的成功是至关重要的，一个设计得很差的用户界面可能导致用户拒绝使用该系统。

《软件工程》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称：软件工程英文名称：SoftwareEngineering课程编码：U223C课程类别：专业主干课总学时：48学时（含实验IO学时）总学分：3适用专业：计算机科学与技术/网络工程方向先修课程：高级语言程序设计，数据库设计原理，数据结构开课系部:计算机科学与技术系二、课程的性质和任务《软件工程》是计算机科学与技术专业本科生的一门专业主干课程。

它是一门指导计算机软件系统开发和维护的工程学科，也是计算机科学与技术领域的一个重要学科。

软件工程学是用以指导软件人员进行软件的开发、维护和管理的科学，通过本课程的学习，使学生掌握软件工程的基本概念、基本原理、实用的开发方法和技术，了解软件工程各领域的发展动向；开发软件项目的工程化的方法及在开发过程中应遵循的流程、准则、标准和规范等。

使学生掌握开发高质量软件的方法，以及有效地策划和管理软件开发活动，为今后从事软件开发和应用打下良好的基础。

通过本课程的学习，培养学生对软件开发能力和项目管理能力。

三、课程教学基本要求（一）理论教学内容和基本要求第1章软件工程概述了解软件工程的产生和发展、软件危机的原因，知道如何消除软件危机。

明白软件工程的基本概念，知道软件工程中包含的领域范围重点：软件危机的产生和消除方法第2章软件过程软件与软件生命周期任务，软件开发过程中的基本开发模型，软件开发工具与软件开发环境。

掌握软件生存期模型，软件开发模型方法介绍。

重点：软件与软件生存期，软件开发过程模型难点：软件开发过程模型第3章结构化分析掌握软件需求获取的方法、软件需求工程的任务、软件需求的原则、主要的需求分析方法；需求工程的基本活动、需求的有效性验证、需求变动管理、需求规格说明；建立结构化分析的三种模型；三种模型对应的描述方法：E-R图，数据流图，状态图。

掌握分层数据流图、数据词典和加工逻辑说明的基本构造方法。

重点：软件需求获取方法、结构化分析方法、分析建模方法难点：结构化分析建模方法第4章结构化设计理解软件结构化分析与结构化设计的映射关系，软件设计的基本原理。

第一章软件工程学概述第一节软件危机1.为了消除软件危机，20世纪60年代后期形成了新学科：计算机软件工程学。

2.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。

（这些问题不是不能运行的软件才仅仅具有的，几乎所有的软件都不同程度存在这些问题。

）3.软件危机包含两个方面的问题：1．如何开发软件，以满足对软件日益增长的需求。

2．如何维护数量不断膨胀的已有软件。

4.产生软件危机的原因（page4—图1.1）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。

5.软件不同于一般程序，它的一个显著特点是：“规模庞大”。

6.软件开发流程：1. 问题定义：（确定要求解决的问题是什么）2. 可行性研究：（决定该问题是否存在一个可行的解决办法）3. 需求分析：（深入具体的了解用户需求）进入开发时期:对软件设计概要设计详细设计编写程序（全部工作量10%—20%）测试交付使用7.软件产品的配置：包括：程序、文档、数据8.软件危机的一些典型表现：1.对软件开发成本和进度的估计常常不准确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迅速普及深入的趋势。

第二节软件工程1.软件工程定义软件工程是：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. 软件工程方法学包含3个要素：方法、工具和过程。

3. 软件工程方法学： 1. 传统方法学2. 面向对象方法学4. 面向对象方法学的4个特点：（1）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。

（2）把所有的对象都划分成类（class）。

（3）按照父类（基类）与子类（派生类）的关系，把若干个相关类组成一个层次结构的系统（也成为类的等级）。

软件工程比较结构化方法和面向对象一、引言软件工程是一门关注软件开发过程的学科，它涉及到软件开发的各个方面，包括需求分析、设计、编码、测试和维护等。

在软件工程领域中，有两种主要的开发方法：比较结构化方法和面向对象方法。

本文将对这两种方法进行详细的比较和分析。

二、比较结构化方法1.概念结构化方法是一种基于模块化设计思想的软件开发方法。

它将一个大型系统划分为多个小模块，每个模块都有明确的输入和输出，并且通过调用其他模块来实现其功能。

2.特点（1）强调程序流程控制；（2）采用自顶向下或自底向上的设计方式；（3）使用层次结构图表示程序流程；（4）采用数据流图表示数据流动情况；（5）模块之间通过参数传递来交换信息。

3.优缺点①易于理解和维护；②适合大型系统开发；③能够提高程序可读性。

（2）缺点：①不够灵活，难以应对需求变更；②不支持复杂的数据类型；③容易出现模块间的耦合。

三、面向对象方法1.概念面向对象方法是一种基于对象思想的软件开发方法。

它将一个系统看作是由多个对象组成，每个对象都有自己的属性和方法，并且通过消息传递来实现对象之间的交互。

2.特点（1）强调数据抽象和封装；（2）采用自下而上的设计方式；（3）使用类图表示程序结构；（4）采用序列图表示消息传递过程；（5）支持继承和多态等高级特性。

3.优缺点①能够提高代码重用性；②支持动态绑定，具有更好的灵活性；③能够提高系统可扩展性。

（2）缺点：①易于出现类爆炸问题；②需要掌握较为复杂的概念和技术。

四、比较分析1.设计思想不同结构化方法注重程序流程控制，通过模块化设计来实现程序结构清晰、易于维护。

而面向对象方法则注重数据抽象和封装，通过对象之间的交互来实现程序功能。

2.设计方式不同结构化方法采用自顶向下或自底向上的设计方式，通过层次结构图和数据流图来表示程序结构和数据流动情况。

而面向对象方法则采用自下而上的设计方式，通过类图和序列图来表示程序结构和消息传递过程。

面向对象分析与设计—四色原型模式1.背景介绍至今我都清楚的记得我第一次被面试官问起什么叫“建模”技术时的情景，那是好几年前的事情了，当时是胸有成竹的去面试一个有关系统分析、设计的.NET高级软件工程师岗位。

面试官几乎没问我有关.NET方面的任何技术实现，他就简单的问了问：“你如何把握你所分析出来的系统的正确性？”，我当时有点小激动，觉得这个问题应该很简单嘛，都是概念而已，让他直接点问，结果他来一句：“你懂建模吗？，能给我解释一下建模的作用吗？”，接着他出了一个小例子，让我对这个例子进行建模，要考虑到各种扩展性、业务稳定性的关键点，要边建模边说出为什么要这么建模，要说出思路。

他最后重点强调了一下：“创建出来的模型是不允许跟任何具体的代码、工具有关联的”。

在我现在看来，他的意思也就是说创建出来的UML类图模型是领域无关模型（领域通用模型），可以用任何一种编程技术去实现他，作为建模者不需要考虑这些实现细节，考虑的越多越容易分散你对真实业务的等价建模，容易犯技术人员的通病（用技术的思维来考虑业务）。

我当时心想这个容易啊，不就是用UML搞点图出来做做秀嘛，体现出分析、设计的高端嘛，其他还能有啥作用；其实我当时之所以这么想是因为我对UML、建模也尝试过学习、理解和运用，结果我发现这就是一个作秀的工具罢了，对这个东西很不屑，甚至对软件工程中的“建模”领域有一种抵触心理。

我当时随口说了一些我学习UML建模时的心得，心想这个也就是最终答案了，因为它确实就是这个作用（“作秀”），然后我通过代码驱动建模，倒着推导出UML的类图，结果和我意料的差不多；基本上都覆盖了这个小例子的几大方面，反正面试官不知道我是如何得出这个UML类图的，只有天知道，我是通过先构建代码模型然后反方向推到出类图模型的，嘴上说的跟心理想的完全是相反的。

在我感觉非常良好的等着面试官接着问下一个问题的时候，情况出现了。

面试官说我漏掉了东西，说我没有充分考虑到业务场景，没有将业务概念中的关键概念划分清楚，甚至疏忽了很重小的领域实体属性，按照我这个模型图开发出来的软件是不能够满足现在的业务要求的。

1．什么是结构化程序设计方法？这种方法有哪些优点和缺点？【解答】结构化程序设计方法是指20世纪60年代开始出现的高级语言程序设计方法，由于采用了数据结构化、语句结构化、数据抽象和过程抽象等概念，使程序设计在符合客观事物与逻辑的基础上更进了一步。

结构化程序设计的思路是：自顶向下、逐步求精。

程序结构由具有一定功能的若干独立的基本模块（单元）组成，各模块之间形成一个树状结构，模块之间的关系比较简单，其功能相对独立，模块化通过子程序的方式实现。

结构化程序设计方法使高级语言程序设计开始变得普及，并促进了计算机技术的深入应用。

虽然结构化程序设计方法采用了功能抽象、模块分解与组合，以及自顶向下、逐步求精的方法，能有效地将各种复杂的任务分解为一系列相对容易实现的子任务，有利于软件开发和维护；但与面向对象程序设计方法相比，结构化程序设计存在的主要问题是，程序的数据和对数据的操作相互分离，若数据结构改变，程序的大部分甚至所有相关的处理过程都要进行修改。

因此，对于开发大型程序具有一定的难度，软件的可重用性差，维护工作量大，不完全符合人类认识世界的客观规律。

2．面向对象程序设计有哪些重要特点？【解答】软件设计的目的是为了解决日常生活中存在的各种实际问题，面向对象程序设计与以往各种程序设计方法的根本区别是程序设计的思维方法的不同。

它主要具有如下重要特点：（1）面向对象程序设计实现了较直接地描述客观世界中存在的事物（即对象）及事物之间的相互关系，它所强调的基本原则是直接面对客观事物本身进行抽象，并在此基础上进行软件开发，将人类的思维方式与表达方式直接应用在软件设计中。

（2）面向对象的程序设计将客观事物看作具有属性和行为的对象，通过对客观事物进行抽象来寻找同一类对象的共同属性（静态特征）和行为（动态特征），并在此基础上形成类。

（3）面向对象的程序设计将数据和对数据的操作封装在一起，提高了数据的安全性和隐蔽性。

第1章面向对象程序设计概述3（4）面向对象的程序设计通过类的继承与派生机制以及多态性特性，提高了软件代码的可重用性，因而大大缩减了软件开发的相关费用及软件开发周期，并有效地提高了软件产品的质量。

软件工程考核知识点-第6章-软件编码6.1 程序设计语言的特性及选择程序设计语言是人机通信的工具之一，使用这类语言“指挥”计算机干什么，是人类特定的活动。

我们从以下三个方面介绍语言的特性。

6.1.1 程序设计语言特性1. 心理特性(1)歧义性。

(2)简洁性。

(3)局部性和顺序性。

(4)传统性。

2. 工程特性(1)可移植性。

(2)开发工具的可利用性。

(3)软件的可重用性。

(4)可维护性。

3. 技术特性支持结构化构造的语言有利于减少程序环路的复杂性，使程序易测试、易维护。

6.1.2 程序设计语言的选择1. 项目的应用领域(1)科学工程计算。

需要大量的标准库函数，以便处理复杂的数值计算，可供选用的语言有：FORTRAN语言、C语言等。

(2)数据处理与数据库应用SQL为IBM公司开发的数据库查询语言4GL称为第4代语言(3)实时处理实时处理软件一般对性能的要求很高，可选用的语言有：汇编语言、Ada语言等。

(4)系统软件。

如果编写操作系统、编译系统等系统软件时，可选用汇编语言、C语言、Pascal语言和Ada语言。

(5)人工智能。

如果要完成知识库系统、专家系统、决策支持系统、推理工程、语言识别、模式识别等人工智能领域内的系统，应选择Prolog、Lisp语言。

2. 软件开发的方法(详见第9章)有时编程语言的选择依赖于开发的方法，如果要用快速原型模型来开发，要求能快速实现原型，因此宜采用4GL。

如果是面向对象方法，宜采用面向对象的语言编程。

3. 软件执行的环境良好的编程环境不但有效提高软件生产率，同时能减少错误，有效提高软件质量。

4. 算法和数据结构的复杂性科学计算、实时处理和人工智能领域中的问题算法较复杂，而数据处理、数据库应用、系统软件领域内的问题，数据结构比较复杂，因此选择语言时可考虑是否有完成复杂复杂算法的能力，或者有构造复杂数据结构的能力。

5. 软件开发人员的知识编写语言的选择与软件开发人员的知识水平及心理因素有关，开发人员应仔细地分析软件项目的类型，敢于学习新知识，掌握新技术。

软件工程课程教学大纲（SoftwareEngineering）学时数：32其中：实验学时：6课外学时：0学分数：2适用专业：计算机科学与技术一、课程的性质、目的与任务《软件工程》是计算机科学与技术专业教学计划中一门综合性和实践性很强的核心课程，主要内容包括软件工程概述、可行性分析、需求分析、概要设计、详细设计、面向对象分析与设计、编码、软件质量与质量保证、项目计划与管理。

根据培养基层应用型人才的需要，本课程的目的与任务是使学生通过本课程的学习，了解软件项目开发和维护的一般过程，掌握软件开发的传统方法和最新方法，为更深入地学习和今后从事软件工程实践打下良好的基础。

二、课程教学的基本要求（-）基本概念和基本知识：软件与软件工程，生存周期与软件开发模式，结构化分析、设计与编码，面向对象分析、设计与编码，软件的评审、测试与维护，项目计划与项目管理。

（二）基本技能：能用软件工程的方法参与软件项目的分析、设计、实现和维护重点：系统分析、系统设计、系统实现、系统维护难点：需求分析、软件测试课程的教学要求在每一章教学内容之后给出，大体上分为三个层次：了解、理解和掌握。

了解即能正确判别有关概念和方法：理解是能正确表达有关概念和方法的含义；掌握是在理解的基础上加以灵活应用三、课程的教学内容、重点和难点第一章概论一、软件（一）软件的发展；（二）软件的定义；（三）软件的特点、软件的种类。

二、软件工程的概念（一）软件危机与软件工程的定义；（二）软件工程的目标；（三）软件工程的原则。

三、软件生存周期与软件开发模型（一）瀑布模型、原型模型、螺旋模型、基于四代技术模型、面向对象与组件模型、混合模型。

教学要求：软件和软件工程的基本概念，软件生命周期及软件开发的各个模型重点：软件生存周期与软件开发模型第二章可行性分析一、可行性研究的任务二、可行性研究的步骤三、系统流程图四、成本/效益分析第三章需求分析一、需求分析的任务与步骤（一）需求分析的任务；（二）需求分析的步骤；（三）需求分析的原则。

软件高职《UML面向对象分析和设计》教学大纲课程名称: UML面向对象分析和设计英文名称：总学时：48 学分：3课程类型：专业基础课适用专业：计算机科学与技术专业先修课程：无1.课程性质《UML面向对象分析与设计》是所有软件开发类专业中重要的理论和技术专业课之一。

其任务是使学生利用UML图形化工具结合面向对象的思想对软件系统进行建模。

通过系统建模工具的使用的技巧和系统设计的基准，使得学生能掌握OOAD的基本知识并且能利用建模语言内功能强大的模型元素进行软件系统逻辑模型的架构，更好地进行计算机软件系统的设计，更有助于学生掌握计算机软件系统的开发流程与步骤。

这门课程对于培养具有素质好，技术强的软件设计能力的高级软件开发人才是必不可少的。

2.课程教学目的和要求通过本课程的学习，学生应能掌握UML建模语言的9种视图模型的构造原理知识。

提高面向对象的抽象思维能力，并能结合面向对象的原理知识熟练使用建模9种图形化工具对系统进行分析与设计，最终得到系统的整个模型。

在教授学生9种视图模型的基本元素使用技巧后，学生应能轻松浏览案例项目的视图模型并理解图形所表达的分析设计思路。

3.教材及主要参考书教材：《UML基础、案例与应用（第三版）》，（美）Joseph Schmuller 著，李虎赵龙刚译，人民邮电出版社，2010.74.课时说明课程总课时为48学时，其中理论课共24学时，实验课共24学时。

周进度4学时，3学分，开课学期为第五学期。

5.教学内容与学时安排6.实验教学安排本课程共24个学时的实验，在教学中同时进行，可分为如下：撰写人：院（系）公章：院（系）教学主管签字（盖章）：×××时间：。