软件工程导论第六章 面向对象的分析和设计方法

软件工程中的面向对象分析与设计方法1. 引言面向对象分析与设计是软件工程领域中一种重要的方法论，它以现实世界中的实体为基础，将问题领域抽象为对象，并通过定义对象的属性和行为，建立对象之间的关系，最终实现软件系统的高效设计与开发。

本文将介绍面向对象分析与设计的基本原则、常用的建模工具及其在软件工程中的应用。

2. 面向对象分析面向对象分析是指通过对问题领域的观察与理解，将实体抽象为具有一定属性和行为的对象，并识别对象之间的关系。

在面向对象分析中，常采用用例图、活动图、类图等建模工具来描述问题领域的各个方面。

2.1 用例图用例图是一种常用的需求建模工具，它主要用于描述系统与外部用户之间的交互，在分析阶段有助于识别系统的功能需求。

用例图由参与者和用例构成，参与者代表系统外部的用户或其他系统，用例则表示系统的各项功能。

2.2 活动图活动图是一种用于描述系统行为的建模工具，它展示了系统内部的活动流程与交互，用于显示各个活动的先后顺序和条件。

活动图对于面向对象分析阶段的行为建模非常有用，它可以帮助分析师更好地理解业务流程，并识别系统中的状态和事件。

3. 面向对象设计面向对象设计是在分析的基础上，根据需求分析的结果，进行软件系统的设计与实现。

面向对象设计强调系统模块的内聚性和模块之间的低耦合性，以实现系统的可维护性和可扩展性。

常用的面向对象设计的工具包括类图、对象图、序列图等。

3.1 类图类图是一种用于描述类、对象及它们之间关系的建模工具，它是面向对象设计的核心。

在类图中，类表示对象的属性和行为，关系表示类与类之间的关联、继承、依赖等关系。

类图能够直观地展示系统结构和模块间的关系，有助于工程师进行系统设计和代码编写。

3.2 对象图对象图是类图的一种特殊形式，它展示了某个特定时刻系统中对象的状态及对象之间的关系。

对象图可以帮助验证类图中所设计的类和关系，并在系统实现阶段进行对象间的通信和交互的设计。

3.3 序列图序列图是一种用于描述对象在一系列交互中如何协作的建模工具。

面向对象分析与设计在软件开发过程中，面向对象分析与设计（Object-Oriented Analysis and Design，简称OOAD）是一种重要的方法论。

通过OOAD，开发者可以将现实世界中的概念和问题转化为软件系统的结构和行为。

一、什么是面向对象分析与设计？面向对象分析与设计是一种以对象为核心的开发方法。

它强调将问题领域的实体、关系和行为抽象为对象、类和方法。

面向对象的分析阶段主要关注问题领域的需求和约束，而设计阶段则更关注如何将需求转化为可执行的软件系统。

二、面向对象分析与设计的优势1. 模块化：面向对象的方法将复杂的系统拆分为多个独立的对象，每个对象都有清晰的职责和接口。

这种模块化可以提高代码的可维护性和可复用性。

2. 继承与多态：继承是面向对象编程中的重要特性，它允许新的类继承已有类的属性和方法。

多态则允许对象在不同上下文中表现出不同的行为。

这些特性使得代码更加灵活和易于扩展。

3. 封装与信息隐藏：面向对象的方法将数据和操作封装在对象内部，外界只能通过对象的接口进行交互。

这种封装和信息隐藏可以保护数据的完整性和安全性。

4. 规范化的开发流程：面向对象的分析与设计有一套规范的开发流程，包括需求分析、概念设计、详细设计和实现等阶段。

这种流程可以提高开发效率，并减少错误和重复工作。

三、面向对象分析与设计的过程1. 需求收集与分析：在这个阶段，开发者与用户密切合作，收集和分析系统的业务需求。

通过访谈、文档分析等方法，确定系统的功能、性能和约束等方面的要求。

2. 概念设计：在概念设计阶段，开发者将业务需求转化为概念模型。

通过绘制用例图、类图、状态图等工具，描述系统的结构和行为。

3. 详细设计：在详细设计阶段，开发者将概念模型进一步细化，确定具体的类和接口。

同时，还需要考虑系统的性能、安全和可维护性等方面的问题。

4. 编码与测试：在编码阶段，开发者根据详细设计的要求，使用具体的编程语言实现系统。

《软件工程导论》课程教学大纲（5篇）第一篇：《软件工程导论》课程教学大纲《软件工程导论》课程教学大纲课程编号：课程中文名称：软件工程导论课程英文名称：Introduction of Software Engineering 总学分：2 总学时： 36 讲课学时：36习题课学时：0 实验学时：0 上机学时：0 授课对象：软件工程专业本科先修课程：程序设计课程要求：必修课课程分类：专业基础课一、课程教学目的随着计算机技术的发展，软件的规模越来越大，软件的结构越来越复杂，软件开发与维护的难度也越来越高，软件的质量难以保证，软件开发与维护的进度和成本难以控制，这就要求有一种科学的方法指导软件的开发与维护工作。

软件工程就是这样一种指导软件开发和维护的工程学科。

通过本课程的学习，使学生了解软件工程的概念、原理和技术，初步掌握软件开发的基本方法和常用工具，建立软件开发和维护的工程化意识，培养独立思考的能力和团队合作的精神，为后续相关课程的学习以及从事软件开发与维护的实际工作打下良好的基础。

二、教学内容及基本要求教学内容：1．课程内容简介（1学时）本课内容简介，基本要求和目标，教学方法，学习方法，教材（英1 文原版）的主要内容及使用，中文参考教材简介2．软件工程的基本概念（4学时）软件工程的基本概念，软件危机产生的原因，软件危机面临的问题及解决方法，什么是好的软件以及软件的质量的概念，实施软件工程的人员，软件工程的系统方法，软件工程的工程方法，软件工程的发展3．过程建模与生命周期（4学时）过程的概念，软件过程模型，软件生命周期，各种常用的软件过程模型，过程建模的工具和技术 4．软件项目计划与管理（4学时）软件项目进展跟踪，软件项目的人员，工作量的估算，风险管理，项目计划，项目管理 5．需求获取（4学时）需求过程，需求的类型，需求的特征，需求的表示方法，原型需求法，需求文档，需求过程的参加人员，需求确认，需求度量，需求表示方法的选择，表示需求的工具。

软件工程中的面向对象分析和设计面向对象分析和设计（OOAD）是软件工程中的一种方法论，它强调在软件开发过程中必须将“对象”作为思考和处理的核心概念。

本文将从面向对象分析和设计的定义、原则、流程和工具等方面进行阐述。

一、定义面向对象分析和设计(OOAD)是一种针对于对象的方法，通过把现实世界建模为软件世界中的对象，来确保软件能够更好地解决业务需求。

它主要解决软件问题的复杂性，可用于多种类型的软件开发。

本方法包括对要开发的系统进行分析和设计两个阶段。

面向对象分析（OOA）阶段着重于确定系统所要控制、管理、处理和维护的对象，而面向对象设计（OOD）阶段则涉及如何以对象为核心来设计系统。

二、原则面向对象分析和设计的主要原则包括：1.面向对象：以对象为中心，将系统分解为一系列相互协作的对象，而非由一组基本算法或数据结构来定义。

2.开放封闭原则：开放封闭原则，即软件中的对象应该对扩展开放（即增加一些新的功能），而对修改关闭（即不需修改已经得到的代码）。

3.继承：通过继承机制建立对象之间的关系，共享类之间的属性和方法。

4.封装：数据和函数封装在对象的封闭空间中，仅提供与其他对象交互的公共接口。

5.多态：多态是指在运行时选择对象的行为方式。

同一个消息给不同的对象可以导致不同的行为。

三、流程面向对象分析和设计具有一定的工作流程，如下图：1.确定业务需求；2.分析业务需求，建立一个现实世界模型；3.分析模型，确定系统中的对象，建立对象模型；4.设计对象间的关系，建立关系模型；5.根据对象和关系模型建立系统模型；6.设计系统架构；7.设计类实现；8.生成代码。

四、工具在面向对象分析和设计中，常用的工具有：1. UML（统一建模语言）：一种建立系统模型的标准化语言，可以方便快速地进行面向对象分析和设计。

2. Rational Rose：一种基于UML的可视化建模工具，支持用例分析、状态图设计、类图和对象间关系设计。

3. Visual Paradigm for UML：可视化的UML工具，用以支持面向对象的分析和设计。

面向对象分析与设计面向对象分析与设计（Object-Oriented Analysis and Design，OOAD）是一种在软件工程中常用的方法论，它以面向对象的思维方式来进行软件系统的分析和设计。

本文将对面向对象分析与设计的概念、主要步骤和设计原则进行详细介绍。

一、概念面向对象分析与设计是一种将实际问题抽象为对象和类的方法。

它将问题空间中的实体、行为和关系转化为软件系统中的对象、方法和类，并且通过封装、继承和多态等机制来实现软件系统的模块化和可维护性。

二、主要步骤1. 需求分析：通过与用户沟通，获取系统需求，并将需求转化为用例模型或用户故事。

在需求分析阶段，可以使用用例图、活动图等工具来描述系统的功能和用户的交互过程。

2. 领域建模：通过分析问题领域中的实体、行为和关系，构建领域模型。

领域模型可使用类图、状态图等工具来表示，它可以帮助开发团队更好地理解和把握系统的核心概念。

3. 概念架构设计：根据需求和领域模型，设计概念架构，也称为系统架构。

概念架构是一个逻辑上的模型，它描述了系统的整体结构和各个模块之间的关系。

常见的概念架构模式有层次结构、客户-服务器和发布-订阅等。

4. 详细设计：在概念架构的基础上，对系统进行详细设计。

详细设计包括定义类的具体属性和方法、设计模块之间的接口和通信方式等。

可以使用类图、时序图等工具来进行详细设计。

5. 编码和测试：根据详细设计文档进行编码，并编写对应的单元测试和集成测试。

编码应遵循面向对象的编程原则，例如封装、继承和多态等。

测试阶段需要验证代码的正确性和功能完整性。

三、设计原则1. 单一职责原则（Single Responsibility Principle，SRP）：一个类应该只有一个引起它变化的原因。

这样可以降低类的复杂度，提高代码的可维护性。

2. 开闭原则（Open-Closed Principle，OCP）：软件实体应该对扩展开放，对修改封闭。

通过使用抽象和接口，可以实现系统的可扩展性，而不需要修改已有的代码。

实验三：面向对象的分析设计方法一、实验目的：学习用Rose或Together等工具绘制UML图，通过实际绘制UML图加深理解UML，了解利用UML进行面向对象的分析、建模和面向对象系统设计的方法。

二、实验内容：利用Rose绘制给定的用例图、包图、活动图、序列图、协作图、类图。

三、实验方法和步骤：(一)Rose绘图环境的使用(二)人事档案管理系统的面向对象分析首先明确问题域和系统责任，目标系统的主要功能是：人事信息的变动管理（增、删、查、改、打），人事信息查询检索、分类汇总、统计报表，用户管理、登录，下属部门数据的维护、数据备份与恢复。

根据系统的这些总体信息，可以确定系统的参与者（角色）和用例。

（1）确定系统的参与者该系统的参与者（系统用户）是进行日常人事档案信息管理的操作员和进行基础数据维护与数据备份（恢复）的管理员。

（2）确定系统用例可将系统分为如下用例：人事档案信息管理用例、系统账户管理用例、部门数据维护用例、系统维护用例。

①人事档案信息管理用例：该用例的参与者是一般的操作员，需要经过系统登录后才能正式进入系统，完成人事档案信息的变动管理、分类汇总统计、报表打印等功能。

②系统账户管理用例：完成系统用户的增、删、查、改、打功能。

③部门数据维护用例：完成部门信息的增、删、查、改、打功能。

④系统维护用例：完成系统数据的备份和恢复功能。

（3）识别系统中的类可从类的表现形式或分类来识别类，类的表现形式有：外部实体、事物、事件、角色、组织单元、场地、结构。

类又分为实体类、边界类和控制类。

①参与者相关的类。

本系统的参与者是系统用户，包含的属性有登录名、密码、类别（操作员或管理员）、操作权限等。

②其他外部实体（数据库）类。

●员工人事档案信息类，包含的属性有员工编号、姓名、所在部门、性别、年龄等。

●部门信息类，包含的属性有部门编号、部门名称等。

③边界类。

●系统用户登录窗口、系统主界面窗口、用户信息管理窗口。

●员工人事档案信息管理窗口、人事信息查询显示窗口、分类统计窗口、人事信息报表打印窗口。

软件工程导论第六版课后习题答案第一章课后习题答案习题1.1答案：软件工程是使用工程化思维和方法来开发、维护和管理软件的一门学科。

它涵盖了软件开发的全过程，包括需求分析、设计、编码、测试、维护等各个阶段，以及与软件开发相关的项目管理、质量保证等方面。

习题1.2答案：软件是由计算机程序和相关文档组成的，而计算机程序是一组指令的集合，用来描述计算机在某种语言中执行的操作。

因此，软件和计算机程序是密切相关的，但并不完全等同。

软件是包含程序和相关文档的更广泛的概念，它包括了程序的编写、测试、维护等全过程。

习题1.3答案：软件工程的目标是提高软件的质量、可靠性、可维护性和可重用性。

通过使用工程化的方法和技术，软件工程可以使软件开发过程更加系统化、规范化，从而提高软件开发的效率和质量。

软件工程还关注与软件开发相关的项目管理和质量保证等方面，以确保软件能够按时、按预算、按要求的开发和交付。

习题1.4答案：软件工程的主要内容包括需求分析、软件设计、软件编码、软件测试和软件维护等方面。

需求分析是确定软件的功能和性能需求，为后续的设计和编码工作提供基础。

软件设计是根据需求分析的结果，制定软件系统的结构和组织方式，以便于后续的编码和测试。

软件编码是实现软件设计的过程，将设计的概念转化为具体的程序代码。

软件测试是验证软件的正确性和完整性的过程，通过各种测试方法和工具，发现并纠正软件中的错误。

软件维护是对软件进行更新、修复、优化等操作，以确保软件能够长期稳定地运行。

习题1.5答案：软件工程的活动包括项目管理、需求管理、设计管理、配置管理、质量管理等方面。

项目管理是对软件开发项目进行计划、组织和控制的活动，包括项目目标的设定、进度的控制、资源的分配等。

需求管理是对软件需求进行跟踪、分析和管理的活动，包括需求变更的管理、需求优先级的确定等。

设计管理是对软件设计进行管理和控制的活动，包括设计文档的编写、设计评审的组织等。

配置管理是对软件配置进行管理的活动，包括配置项的标识、配置变更的控制等。

面向对象分析与设计一、引言面向对象分析与设计（Object-Oriented Analysis and Design，简称OOAD）是软件工程中的一种方法论，用于解决复杂系统的设计与开发问题。

本文将介绍面向对象分析与设计的概念、原则和过程，并结合实际案例说明其重要性和应用。

二、概念解析1. 面向对象分析（Object-Oriented Analysis，简称OOA）：通过识别和描述系统所涉及的对象及其相互关系，以及对象的属性和行为，从而确定系统需求和问题领域的分析方法。

2. 面向对象设计（Object-Oriented Design，简称OOD）：基于面向对象分析的结果，通过定义类、抽象数据类型、方法、接口等概念，设计出系统的结构和组织，以及类之间的关系和交互方式。

三、面向对象分析与设计的原则1. 单一职责原则（Single Responsibility Principle，简称SRP）：一个类只负责一项职责，保证类的内聚性和高内聚性。

2. 开放封闭原则（Open-Closed Principle，简称OCP）：系统中的类、模块等应该对拓展开放，对修改封闭，通过继承、接口等方式实现。

3. 里氏替换原则（Liskov Substitution Principle，简称LSP）：所有引用基类的地方必须能透明地使用其子类的对象，即子类必须能够替换基类。

4. 依赖倒置原则（Dependency Inversion Principle，简称DIP）：高层模块不应该依赖于底层模块，二者都应该依赖于抽象；抽象不应该依赖于具体，具体应该依赖于抽象。

5. 接口隔离原则（Interface Segregation Principle，简称ISP）：客户端不应该依赖于它不需要的接口，接口应该进行细化拆分以适应不同的场景和客户端需求。

6. 迪米特法则（Law of Demeter，简称LoD）：一个对象应该对其他对象有尽可能少的了解，减少耦合性，降低系统的复杂度。

软件工程导论面向对象方法学
面向对象方法学是一种软件设计和开发的方法，它强调了把系统抽象为一个对象的集合，对象之间通过消息来通信和互动。

该方法着重于对象设计和软件设计的整体架构，注重模块化和重用性。

在该方法论中，软件系统起始于一个或多个对象的辨识，这些对象由系统模型中的实体或者概念抽象得到。

每个对象都拥有描述自身信息的属性和操作这些属性的行为。

对象的属性即它的状态，而行为则是要对状态进行操作的方法。

与传统的过程式编程相比，面向对象编程的主要区别在于其依赖数据和行为的组合。

面向对象方法学遵循几个原则，如封装、继承和多态性。

封装是指一个对象隐藏了其内部的状态并通过接口提供与外部交互的操作。

继承允许子类从父类继承其属性和行为，减少了代码的复制和粘贴。

多态性则允许不同的对象实现相同的操作方式，从而增加了代码的灵活性和重用性。

该方法具有以下优点：
1. 提高了复用性：由于设计时注重模块化，提高了组件的可重用性。

2. 提高了灵活性：对象编程提供了较大的灵活性，可以随时增加、修改或删除对象。

3. 提高了可维护性：由于对象间关系清晰明确，修改一个对象不会影响其他对象的运行，因而提高了系统的可维护性。

4. 提高了可扩展性：由于对象可以根据需要增加或删除，因而可以更方便地扩展系统。

总之，面向对象方法学是一种适用于大型软件设计和开发的方法，它强调了系统的模块化和重用性，并具有良好的灵活性、可维护性和可扩展性。

面向对象分析与设计方法在软件开发中，面向对象分析与设计（OOAD）是一种常用的方法和技术，旨在通过对问题领域中的对象进行建模和分析，然后基于这些模型进行软件设计和实现。

本文将介绍面向对象分析与设计方法，并讨论其在软件开发中的应用。

一、概述面向对象分析与设计方法是一种基于对象的思维方式和开发过程。

它将问题领域中的实体、关系和行为看作对象，通过识别、分类和定义这些对象，建立起领域模型。

面向对象分析和设计方法主要包括以下几个步骤：1.需求分析：分析用户需求，识别系统的功能和性能要求。

2.领域建模：通过抽象和分类，识别问题领域中的实体、关系和行为。

3.对象设计：定义对象的属性、方法和关系，确定对象之间的协作方式。

4.系统设计：将对象组织成类和模块，确定系统的结构和架构。

5.实现和测试：基于设计结果进行编码实现，并进行测试验证。

二、面向对象分析与设计方法的特点面向对象分析与设计方法具有以下几个特点：1.模块化：将系统划分为独立的、可重用的模块，从而简化系统的设计和实现。

2.封装性：将数据和处理逻辑封装在对象中，实现了数据和行为的统一管理。

3.继承性：通过继承机制，实现了代码的重用和扩展，提高了系统的灵活性。

4.多态性：通过多态机制，实现了对象的动态行为绑定，提高了系统的可扩展性。

5.抽象性：通过抽象机制，将对象的共性特征抽象成类的属性和方法，实现了模型的简化和易维护性。

三、面向对象分析与设计方法的应用面向对象分析与设计方法广泛应用于软件开发中，尤其适用于中大型软件系统的开发和维护。

它可以提高软件系统的可维护性、可重用性和可扩展性，并降低软件开发的风险和成本。

面向对象分析与设计方法在以下方面有着重要的应用：1.需求分析：通过面向对象的方法，将用户需求转化为面向对象模型，明确系统的功能和性能需求。

2.架构设计：通过面向对象的架构设计，组织系统的各个模块和类之间的关系，确保系统的稳定性和可扩展性。

3.模块设计：通过面向对象的模块设计，定义模块的接口和功能，实现系统的解耦和模块化。