软件工程思想实践：指导高效开发

一、前言

软件开发几乎涉及到每一个从事计算机应用或系统开发人员，因此软件开发的方法问题具有普遍的实用意义。软件开发通常理解为针对某种问题进行编写程序。软件开发者有时花费了很大功夫编成一个软件，结果却得不到用户的好评。用户感到不可靠，或不方便，或不能满足他们的要求，难以投入使用。因而要求大量修改或推倒重来。开发人员常被频繁的修改所困扰，甚至难以自拔。用户与开发人员之间时有矛盾发生，相互埋怨。软件越复杂，这类问题就越多。

在国外，对于大型软件的开发，曾遇到系统复杂、成本高、研制效率低和周期长、可靠性难以保证、维护困难等问题，使得一些软件研制过程几乎失去了控制。这种现象被称为 “软件危机”。为了解决这类问题，一些专家深入探索了软件开发的规律，总结出一套科学的开发方法。

软件危机问题的发生，主要在于开发工作的组织。开发人员按照各自的习惯和想法进行工作，没有一定规范，随意性很大，因而对个人因素的依赖很大，成果的可靠性和质量也就难以保证。对此，有人提出用工程化方法来安排开发工作，像处理机械、建筑等工程问题那样来处理软件开发的全过程，进行严密的组织管理，摆脱对个人因素的过份依赖。这种工程化思想经过多年发展和完善，逐渐形成了一门研究软件生产的学科一一软件工程。目前，它在理论和实践上都取得了很大进展，已被人们广泛接受。

二、软件开发的生命周期

按照软件工程的观点，一个软件开发的完整过程，通常要经历以下几个步骤或周期：

1、可行性研究

通过调查研究，摸清情况，找出需要解决的问题，明确开发的目标与功能，确定所需的人力、软硬件资源，进行成本估算，制定进度安排，深入调查研制该软件的必要性、可能性等等。写出可行性报告，供有关部门审核。这一步工作做得好，会有一个良好开端。

2、系统分祈（需求分祈）

根据所确定的软件功能，对用户的要求进行具体分析，明确逻辑上的实现方法，逐步细化求精，并写成需求规格说明书，作为软件设计的依据。开发人员必须强调以实用为宗旨，切实为用户着想，密切与用户合作，满足用户的需求。这一阶段的工作通常是整个软件开发的关键，成功的分析必将为成功的设计铺平道路。许多不成功的事例，多数是由于违背了这一原则而造成的。

需求分析的主体是从信息中抽象出来的数据。分析的结果可用数据流图来概括。它表示数据在系统中的逻辑流向以及系统的逻辑功能。通常它包含四种基本成份： ①数据流，用箭头表示，指出数据流向。②数据加工，表示对数据的逻辑处理（操作）或变换功能，对应于一个程序。③数据文件，表示数据存放的地方，可以是数据库文件或普通文件。④数据的源点和终点，表示系统中数据的外部来源和去处，不受系统控制，对数据流图中各个成份的定义或说明构成了数据字典。例如对于一个数据库文件，要定义它的库结构。

对于简单的系统，可将所有数据流画在一张图上。如下图1表示一个成本预测子功能的数据流图。

对于一个庞大而又复杂的系统，通常采用自顶向下逐层展开的办法，画出分层数据流图， 由粗到细，逐步求精。顶层是高度概括的系统模型，最低一层表达了系统中所有的加工（功能单元），便于计算机实现处理。这种逐层展开的办法符合人的认识规律和思维规律，是一种科学方法。

3、系统结构设计

确定系统的模块结构，即确定系统由那些模块组成及模块之间的联系。一个模块可看作 一个暗盒，具有明确的功能。为了使系统结构清晰，便于维护和修改，以及提高程序设计的效率，系统结构设计通常也采用自顶向下逐层细化的方法。将一个模块分解成若干个从属于它的子模块， 使得子模块功能单一，容易编程。通常使一个模块的编程不超过100条语句。有了数据流图后很容易转换成模块结构图。典型的结构是顶层为一主控模块，第一层被细化为输入处理模块、中心加工模块、输出处理模块。以后再对各个模块逐层细化。图1所示的数据流图可转换成如下图2所示的模块结构图。对于结构图中各个模块需加以简要说明，（包括数学模型），作为程序设计的依据。

系统分析和系统结构设计，统称为系统设计或软件设计。

4、程序设计（编码）

对系统结构图中各个模块进行具体设计。一个模块对应于一个子程序。首先要确定相应模块的实现算法和数据结构。（算法+数据结构＝程序）然后给出过程细节的描述。过程细节常用程序流程（框图）表示。最后再用相应的程序设计语言编写。要注意模块之间的数据联系。应采用结构化程序设计方法，即控制结构只使 用顺序、选择和循环三种结构。图2中主控模块的程序框图如下图3所示。

5、软件调试（测试）

通过系统设计和程序设计编出的软件不可能一编好就能投入运行，需要对软件进行功能测试，发现错误，加以纠正。通常，先以模块为单位进行分调，然后再将各模块组合起来联调。

软件调试通过以后， 就可进行试运行、鉴定、验收 ， 最后投入正式运行。作为一个软件产品，须附有详细的文档资料。鉴定会不能流于形式，应充分重视用户和专家的意见。

6、软件维护

在软件调试阶段通常难以发现潜伏的错误。微小的差错，可能导致严重的后果。在投入运行后，要及时排除所发生的软件故障。只有经过一段时期的维护，才可能逐步完善。开发人员对此必须有充分的思想准备。 开发人员应对用户负责到底， 与用户之间不断交互， 不断适应用户的需求。

三、总结

以上笔者结合一些经验， 分析了用软件工程思想指导软件开发的基本要点。 目前， 这种开发模式已被公认为是科学而有效的方法。 经验证明， 凡违背了这些基本原则， 不管程序技巧有多高， 花费了多少心血， 开发工作必将是不顺利的， 甚至会走上歧路。 我们不能只忙于编程序， 首先要把握好方向， 注重工作方法。 这样才能保证软件的可靠性和不断提高开发水平。 软件工程思想的采用， 为软件开发带来了一系列革新，软件开发人员需要更新观念， 不断总结经验 ， 以适应软件技术发展的新潮流， 避免在低水平上重复劳动。

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