第7章面向对象软件工程的概念

软件工程-原理、方法及应用(史济民第三版)答案绪论1.什么是软件危机？为什么会产生软件危机？答：软件危机是指在计算机软件的开发和维护过程中遇到的一系列严重问题。

(1).软件维护费用急剧上升，直接威胁计算机应用的夸大。

(2).软件生产技术进步缓慢2. 什么是软件生产工程化？工程化生产方法与早期的程序设计方法主要差别在哪里？答：结构化程序设计地出现，使许多产业界认识认识到必须把软件生产从个人化方式改变为工程化。

采用工程的概念、原理、技术和方法开发与维护软件，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，同时这也是工程化生产方法。

3. 分别说明（1）软件开发方法与开发工具；（2）软件技术与软件管理的相互关系。

答：（1）工具和方法，是软件开发技术的两大支柱，它们密切相关。

当一种方法提出来并证明有效后，往往随之研制出相应的工具，来帮助实现和推行这种方法。

新方法在推行初期，总有人不愿接受和采用。

若将新方法融合于工具之中，使人们通过使用工具来了解新方法，就能更快促进新方法的推广。

（2）在工业生产中，即使有先进的技术和设备，管理不善的企业也不能获得良好的效益。

软件在生产中不能按质按时完成计划，管理混乱往往是其中的重要原因。

所以对于一个理想的软件工程环境，应该同时具备技术和管理两个方面。

4.试从你的亲身实践，谈谈软件工具在软件开发中的作用。

答：用C++开发一个软件，是校园一卡通的模块。

首先，要在编辑程序支持下在计算机中输入源程序。

然后编译程序，把源程序翻译成目标程序。

如果发现错误，就重新调入编辑程序对源程序进行修改。

编译通过后，再调用连接程序吧所有通过了编译目标程序连同与之有关的程序连接起来，构成一个能在计算机上运行的可执行软件。

编译程序，编辑程序，连接程序以及支持他们的计算机操作系统，都属于软件工具。

离开这些工具，软件开发就是去了支持，变得十分困难和低效，甚至不能运行。

面向对象软件工程面向对象方法学的提出•结构化软件工程方法学•面向过程、以算法为核心、把数据和过程作为相对独立的部分•对早期只重视编程、不重视用户需求和开发过程,只重视代码、不重视文档来说,是一个巨大的进步•给软件产业带来了巨大的进步,部分缓解了软件危机•在许多中小型软件项目中获得了很大的成功•但是，它存在着明显的缺点•当把这种方法学应用于大型软件产品的开发时，似乎很少取得成功面向对象方法学概述•面向对象方法学的出发点和原则•尽可能模仿人类习惯的思维方式,使软件开发的方法与过程尽可能接近人类认识世界、解决问题的方法与过程•面向对象方法的特点•与人类习惯的思维方法一致：按照人们习惯的思维方式建立模型，模拟客观世界•稳定性好：实体是相对稳定的，以对象为中心构建的软件系统必然是相对稳定的•可重用性好：对象类提供了比较理想的模块化机制和可重用机制•易于开发大型软件：把大型产品看作一系列本质上相互独立的小产品来处理•可维护性好：容易理解、容易修改、易于测试四个要点：对象+类+继承+通信•面向对象软件是由对象组成•软件中的任何元素都是对象•对象是把静态属性的数据和动态属性的操作封装在一起而形成的统一体•复杂对象由简单对象组成•把所有对象都划分成若干类•每个类都定义了一组数据和方法（即施加于对象的操作）；•按照子类与父类的关系，把若干个对象类组成一个层次结构的系统（即继承）；•对象彼此之间仅能通过传递消息相互联系（对象的私有信息都被封装在对象类中）。

Coad和Yourdon给出了一个定义：面向对象＝对象＋类＋继承＋通信基本概念（1）•类(Class)•是对具有相同属性和行为的一(多)个对象的描述•是一个支持继承的抽象数据类型•实例(Instance)•就是由某个特定的类所描述的一个具体的对象•消息(Message)•是要求某个对象执行类中所定义的某个操作的规格说明•其组成为:接收消息的对象、消息名和变元•方法(Method)•就是对象所能执行的操作(类中定义的服务)•属性(Attribute)•就是类中所定义的数据,是对客观世界实体所具有的性质的抽象基本概念（2）•封装•是把数据和实现操作的代码集中起来放在对象内部，不能从外部进行访问和修改。

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。

软件工程一、引言在当今信息技术高速发展的时代，软件的开发和维护变得越来越重要。

为了有效管理软件项目，提高开发效率和质量，软件工程的概念应运而生。

软件工程是一门研究如何按照系统化、规范化、定量化和可重复性的方式开发和维护软件的学科。

在软件工程中，结构化方法和面向对象是两种常用的开发方法。

本文将对结构化方法和面向对象进行比较，并探讨它们在软件工程中的优劣和适用场景。

二、结构化方法2.1 定义和特点结构化方法是一种基于数据流和流程的软件开发方法。

它将软件系统视为一系列逐步细化的模块，通过分析数据流和流程来设计和实现软件系统。

结构化方法强调模块化、层次化和自顶向下的设计思想，以确保程序逻辑清晰、易于理解和修改。

2.2 优点1.结构化方法强调模块化，将软件系统分解为多个模块，每个模块负责特定的功能。

这种模块化的设计使得程序易于理解、修改和测试，提高了软件的可维护性和可测试性。

2.结构化方法采用自顶向下的设计思想，先设计系统的总体框架，再逐步细化到具体的模块。

这种逐步细化的设计方式使得开发过程更加可控，项目管理更加容易。

同时，自顶向下的设计过程也便于团队协作和分工。

3.结构化方法将程序逻辑分解为一系列有序的步骤，每个步骤都有明确的输入和输出。

这种严格的输入输出规定使得程序的设计和测试更加方便。

4.结构化方法在软件开发初期就明确定义了数据流和流程，使得开发人员能够更好地理解和掌握软件系统的整体架构，从而减少了项目失败的风险。

2.3 缺点1.结构化方法的设计过程较为复杂，需要详细分析系统的数据流和流程。

对于较大规模的软件系统，分析和设计的工作量较大，容易导致项目开发周期延长。

2.结构化方法强调模块化，但对于一些复杂的问题，模块化的设计可能不够灵活和强大。

这就需要在设计阶段尽可能考虑全部的需求和功能，否则可能会在后期的修改过程中遇到困难。

三、面向对象3.1 定义和特点面向对象是一种以对象为基础的软件开发方法。

在面向对象方法中，软件系统由一组相互作用的对象组成。

软件⼯程：结构化⽅法VS⾯向对象⽅法⼀、基本概念1、结构化⽅法 结构化⽅法是⼀种传统的软件开发⽅法，它是由结构化分析、结构化设计和结构化程序设计三部分有机组合⽽成的。

基本思想：把⼀个复杂问题的求解过程分阶段进⾏，⽽且这种分解是⾃顶向下，逐层分解，使得每个阶段处理的问题都控制在⼈们容易理解和处理的范围内。

2、⾯向对象⽅法 ⾯向对象⽅法是⼀种把⾯向对象的思想应⽤于软件开发过程中，指导开发活动的系统⽅法，简称OO，是建⽴在“对象”概念基础上的⽅法学。

对象是由数据和容许的操作组成的封装体，与客观实体有直接对应关系，⼀个对象类定义了具有相似性质的⼀组对象。

基本思想：尽可能模拟⼈类习惯的思维⽅式，使开发软件的⽅法与过程尽可能接近⼈类认识世界、解决问题的⽅法与过程, 也就是使描述问题的问题空间与实现解法的求解空间在结构上尽可能⼀致。

⼆、两者对⽐1、基本单位不同 结构化⽅法的基本单位是模块。

⾯向对象⽅法的基本单位是对象。

2、分析⽅法不同 结构化分析⽅法是⼀种⾯向数据流⽽基于功能分解的分析⽅法, 在该阶段主要通过采⽤数据流程图、编制数据字典等⼯具, 描述边界和数据处理过程的关系, ⼒求寻找功能及功能之间的说明。

⾯向对象分析是把对问题域和系统的认识理解, 正确地抽象为规范的对象( 包括类、继承层次) 和消息传递联系, 最终建⽴起问题域的简洁、精确、可理解的⾯向对象模型, 为后续的⾯向对象设计和⾯向对象编程提供指导。

⾯向对象分析通常建⽴三种模型: 对象模型、动态模型、功能模型。

其中, 对象模型描述了系统的静态结构，确定类的名称和类间的关系；动态模型表⽰瞬时的、⾏为化的系统的“ 控制”性质, 规定了对象模型中的对象的合法变化序列；功能模型表明了系统中数据之间的依赖关系, 以及有关数据的处理功能。

3、各⾃局限（1）结构化⽅法 i.不能直接反映问题域: 结构化分析⽅法以数据流为中⼼, 强调数据的流动及每⼀个处理过程, 不是以问题域中的各事物为基础, 打破了各事物的界限, 分析结果不能直接反映问题域, 容易隐蔽⼀些对问题域的理解偏差。

面向对象分析与设计面向对象分析与设计（Object-oriented analysis and design）是软件工程领域中的一种方法论，用于解决软件系统开发过程中的问题和需求。

本文将对面向对象分析与设计的基本概念、流程和常用方法进行介绍，并附带答案和解析。

第一部分：面向对象分析（Object-oriented analysis）面向对象分析是软件开发过程中的第一步，旨在理解问题域并建立领域模型。

面向对象分析有以下几个重要概念：1. 对象（Object）：对象是系统中的一个实体，包含数据和方法。

对象可以是具体的实物、虚拟的概念或一组相关的数据和行为。

2. 类（Class）：类是一种抽象的定义，描述了一组具有相同特征和行为的对象。

3. 属性（Attribute）：属性是对象的特征，用于描述对象的状态。

4. 方法（Method）：方法是对象的行为，用于描述对象可以执行的操作。

面向对象分析的主要流程包括以下步骤：1. 需求收集：收集系统的需求，与利益相关者沟通，了解系统的功能和性能要求。

2. 领域建模：对现实世界的问题域进行抽象和建模，识别出系统中的对象和它们之间的关系。

3. 需求分析与规约：通过使用用例、活动图和状态图等工具对需求进行分析和规约，明确功能和交互细节。

4. 领域模型验证：与利益相关者验证领域模型的准确性和实用性，确保模型能够满足系统需求。

第二部分：面向对象设计（Object-oriented design）面向对象设计是在面向对象分析的基础上，进一步细化领域模型，为系统的实现提供指导。

面向对象设计有以下几个常用方法：1. 类图（Class diagram）：类图用于展示类、属性和方法之间的关系。

类图包括类的名称、属性和方法，并通过关联、继承和聚合等关系展示类之间的联系。

2. 对象图（Object diagram）：对象图用于展示类的实例和对象之间的关系。

对象图是类图的实例化表示，展示了系统在某一时刻的对象及其特定的属性值。

面向对象软件工程的概念简介面向对象软件工程是一种软件开发方法论，它的设计和实现基于面向对象的编程语言和概念。

面向对象软件工程将软件系统分解为各个对象，并通过对象之间的通信和交互来实现系统的功能。

它强调模块化、可重用性、可维护性和灵活性，并提供了一系列的原则和方法来指导软件项目的开发。

面向对象的基本概念面向对象软件工程的核心是面向对象的编程范式，它包含以下基本概念：类（Class）类是面向对象编程的核心概念，它定义了对象的属性和方法。

一个类可以看作是一种模板或者蓝图，用来创建具有相同属性和方法的对象。

在面向对象软件工程中，类是构建复杂系统的基础。

对象（Object）对象是类的实例化结果，是具体的个体。

每个对象都有自己的状态和行为，可以对外提供一定的接口。

对象是面向对象编程的基本单位，系统中的所有功能都是通过对象之间的交互来实现的。

封装（Encapsulation）封装是面向对象编程的一种特性，它将数据和对数据的操作封装在一个类中，通过提供公共接口来访问和修改数据。

封装可以隐藏内部的实现细节，使得对象的使用更加简单和安全。

继承（Inheritance）继承是面向对象编程中的一种机制，它允许一个类直接从另一个类继承属性和方法。

通过继承，子类可以获得父类的所有属性和方法，并可以在此基础上进行扩展和修改。

继承是实现代码复用和模块化的重要手段。

多态（Polymorphism）多态是面向对象编程中的一个重要概念，它允许同一操作在不同对象上有不同的表现形式。

通过多态，可以编写更加灵活和可扩展的代码，并且可以根据具体的对象类型来选择不同的行为。

面向对象软件工程的重要原则面向对象软件工程还提供了一些重要的原则和规范，以指导软件项目的开发：单一职责原则（Single Responsibility Principle）单一职责原则要求一个类只有一个责任，即一个类应该只有一个引起它变化的原因。

这样可以使得类的设计更加简单和清晰，并且提高了代码的可读性和可维护性。

基于面向对象的软件工程设计与实现面向对象的软件工程设计与实现涉及使用面向对象的方法和原则来设计和实现软件系统。

面向对象的软件工程是一种广泛使用的开发方法，在大多数软件项目中都能找到其应用。

本文将介绍面向对象的软件工程设计与实现的基本概念、原则和方法，并探讨其在软件开发过程中的应用。

面向对象的软件工程设计与实现关注软件系统的模块化、可重用性和可维护性。

面向对象的设计通过将系统划分为多个相互独立的对象，每个对象都具有自己的状态和行为，来实现系统的模块化。

通过定义对象之间的关系和交互，实现软件系统的功能。

面向对象的方法借用现实世界的概念和思维模式来设计软件系统，使得系统更易于理解、修改和扩展。

在面向对象的软件工程设计与实现中，有几个核心原则和概念需要注意。

首先是封装性。

封装是指将数据和对数据的操作封装在一个对象中，只通过对象的公开接口来访问和修改数据。

这样可以提高代码的可读性和可维护性，并降低代码的耦合度。

其次是继承性。

继承是指一个类可以从另一个类继承属性和方法，并可以通过添加特定的功能来扩展类的行为。

继承可以提高代码的重用性和可扩展性。

最后是多态性。

多态是指一个对象可以以多种形式出现，具体表现为同一个方法可以根据不同的对象产生不同的行为。

多态性可以提高代码的灵活性和可扩展性。

面向对象的软件工程设计与实现过程包括几个阶段。

首先是需求分析阶段。

在这个阶段，开发团队需要与客户充分沟通，了解客户的需求和使用场景。

然后是系统设计阶段。

在这个阶段，开发团队需要确定系统的整体结构，并进行详细的对象设计。

接下来是编码和单元测试阶段。

在这个阶段，开发团队根据设计文档编写代码，并进行单元测试来确保代码的正确性。

最后是集成测试和系统测试阶段。

在这个阶段，开发团队将不同模块的代码进行集成，并进行整体测试，以确保整个系统的功能和性能达到预期。

除了以上提到的基本原则和过程，还有一些常用的面向对象的设计方法和模式可以帮助开发团队更好地设计和实现软件系统。

第一章软件危机：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。

软件危机的表现：（1）软件开发进度和成本难以控制。

（2）软件产品难以满足用户的需求。

（3）软件质量难以得到保证。

（4）软件产品难以进行维护。

（5）软件的文档资料难以管理。

（6）软件产品的生产率难以得到提高。

软件危机出现的原因：一方面是软件自身特点，另一方面是开发软件和使用软件的人员。

（1）对软件开发缺乏正确的理论指导。

（2）软件开发人员与用户缺乏充分的交流。

（3）对软件开发过程缺乏整体认识。

（4）对软件产品缺乏有效一致的质量评价标准。

软件工程发展的四个阶段：（1）传统软件工程阶段：用工程化思想指导软件项目开发逐步为业界所理解和接受。

（2）面向对象软件工程阶段：这一阶段的发展是以“对象”为基础展开的。

（3）过程工程的软件工程阶段：提出对软件项目管理的计划，实施，监控，成本核算，质量保证以及软件配置的技术和过程，逐步形成了过程软件工程，并衍生出群体过程和个体过程两个子类。

（4）构建工程的软件工程阶段：重视发展软件体系结构，软件设计模式，系统交互性，标准化等领域的重用，积极提倡基于软构件的开发方法。

软件工程的概念：应用计算机科学理论和技术以及工程管理原则和方法，按预算和进度，实现满足用户要求的软件产品和定义，开发，发布和维护的工程或进行研究的学科。

软件工程三要素：方法，工具，过程。

简答第一大题衡量软件质量的因素：（1）：可理解性：它对软件体系结构，数据程序的描述清晰和易于掌握的程度。

（2）功能性：它是软件所实现的功能和达到的性能与满足用户实际需求的程度（3）安全性：它是软件具有的自身保护能力的程度。

（4）可靠性：它是软件在给定的时间、空间、外部环境等条件下，按照设计须有，成功运行的能力。

（5）有效性。

它是软件能充分利用计算机时间、空间、宽带等资源的能力。

（6）可扩充性；它是软件在功能或性能发生变化时，系统改变的容易程度。