计算机等级考试四级软件工程复习.docx
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计算机等级考试四级软件工程复习
一
1.软件的分类：
系统软件，应用软件，工程／科学软件，嵌入式软件，产品线软件，Web应用软件，人工智能软件。
2.解决软件危机的途径在于工程化和标准化。
3.软件工程的目标：
生产具有正确性，可用性和开销适宜的产品。
4.常见的软件工程方法：
面向过程方法，面向对象方法，形式化方法。
5.软件工程的原则：
选取适宜的开发范型，采用合适的设计方法，提供高质量的工程支持，重视开发过程的管理。
6.软件过程由一组工作任务，软件阶段里程碑，工作制品与交付物以及质量保证检查点组成。
7.软件过程模型：
编码－修补模型，瀑布模型（自上而下，线性，过于理想化），快速原形模型即演化模型（大大减少返工），增量模型（系统看成一个个增量），快速应用开发模型（极短的开发周期），螺旋模型（目标设定，风险评估与弱化，开发与确认，计划），同步稳定模型，极限过程模型（最小化特性数量），Rational统一开发过程（动态视角，静态视角，实践）。
8.软件工具：
逐步求精法，成本－效益分析法，软件度量（产品，过程），版本工具，配置工具，CASE（工具，工具台，环境），建造工具。
二
1.封装的定义：
清楚的边界，接口，受保护的内部实现。
2.继承：
取代继承，内容继承，特化继承，受限继承。
3.多态与动态绑定：
利用继承关系，利用模版机制。
4.消息的分类：
请求服务，激活，询问，仅传送消息。
5.UML的特点：
统一标准，面向对象，可视化表达能力强，独立于过程，容易掌握，与建模语言关系。
6.UML的事物：
结构事物：
类，对象，接口，主动类（两侧加边框矩形），用例（描述功能，实现椭圆），参与者（小人），协作（功能实现，虚线椭圆），状态（圆角矩形），构件（物理可替代部件，带有小方框的矩形），节点（立方体）
行为事物：
交互，状态机，
分组事物：
包（仅在概念事物，矩形上方放置小矩形）
注释事物：
一角有折叠的矩形
7.UML的关系
依赖关系（虚线箭头表示）：
包之间依赖关系－导入依赖，导出依赖用例之间依赖关系－包含依赖，扩展依赖。
基用例指向目标用例
关联关系：
普通关联－二元关联（类之间的一条实线），多元关联（菱形）限定关联（一对多，多对多）关联类（通过一条虚线与关联连接）聚合－共享聚合（关联末端紧挨整体类加空心菱形），复合聚合（加实心菱形）
泛化关系（一端为空心三角形的连线）：
普通泛化－多重继承，单继承受限泛化－交叠，不相交，完全，不完全
实现关系（带有空心箭头的虚线）：
接口与实现它们的类与构件，用例和实现它们的协作
8.UML的图
外部视图：
（1）用例图：
展现一组用例参与者和扩展关系包含关系，使用等，用于上下文环境建模（参与者的角色含义）和功能需求建模（系统的行为）
（2）活动图：
描述功能的实现细节，显示用例中的操作和操作中的控制流和对象流，类似于程序流程图。
泳道描述活动由谁完成。
外部视图内部视图都可用
（3）顺序图：
按时间顺序显示对象之间的交互，没有明确表达对象之间的关系。
发起用例的放在最左边，其余的按边界对象，控制对象，实体对象排列。
用例的各种不同场景都可用顺序图表示。
内部视图：
（1）类图：
描述系统静态结构，类及其结构行为，接口，协作，关联，依赖泛化关系，多重性，导航指示符，角色等。
（2）对象图：
系统详细构造系统中的对象及对象间的相互关系。
（3）通信图（协作图）：
描述相互间有交互的对象及这些对象之间的关系。
还显示出对象间的消息传递。
消息所附上的序列号表示时间。
一般多用于内部视图
（4）状态机图：
描述对象随时间变化的动态行为，由状态，迁移，事件和活动组成。
一个起始状态，零或多个终止状态。
（5）构件图：
描述一组构件和它们之间的依赖关系。
接口由供给接口和需求接口。
（6）包图：
降低复杂性。
包，类，业务对象。
（7）部署图：
展现运行时处理节点和在这些节点上的配置。
基本元素－节点，连接，构件，对象，关联等。
主要针对制度。
三
1.计算机系统工程的过程：
识别用户的要求，系统分析和结构设计（硬件系统模型，软件系统模型，人机交互模型，数据库模型）
2.可行性研究（为未来开发提供建议）：
经济可行性，技术可行性（风险分析，资源分析，技术分析），法律可行性，用户操作可行性。
3.需求的层次：
业务需求（项目投资人，记录入项目范围文档），用户需求（只涉及系统外部可见行为，和用户需要并不完全等同），功能需求（开发者提供的软件功能和服务），非功能需求（产品需求－性能需求，接口需求，可靠性需求等，过程需求－开发量估计，开发方法选取，遵循的规范标准），系统需求（源于系统分析和结构设计），用户需求和业务需求必须一致。
4.需求分析的目标：
全面理解用户的各种需求，准确表达用户的各种需求。
需求分析的任务：
需求获取，分析建模（按功能，行为，数据分类），需求定义（编成书面文档或图解），需求验证。
都包括反馈环。
需求分析的原则：
必须理解和描述问题的信息域（信息内容，信息流，信息结构），必须描述软件将要实现的功能（功能需求，性能需求），必须描述软件将要实现的行为（状态迁移表述），描述信息，功能和行为的模型必须已分层的方式对问题进行分解和不断细化（横向分解，纵向分解）。
要给出软件的逻辑视图，物理视图（设计和实现阶段）。
5.需求具有不稳定性，不准确性。
需求获取任务：
发现和分析问题，使用调查研究方法收集信息，遵循需求获取框架（数据，过程，接口），需求归档。
需求获取的原则：
深入浅出原则，以流程为主线。
需求获取过程：
开发高层业务模型，定义项目的视图和范围，识别用户类和用户代表，获取具体需求（交谈最直接），确定待开发系统的业务工作流，需求整理与描述。
用例方法是表达需求的有效方法，包括用例图（对用户需求的可视化表示，参与者与系统的交互）和场景。
6.结构化分析方法：
面向数据流的分析建模方法，核心是数据字典（与数据流图配合，表达数据处理需求）
（1）a实体联系图（数据建模）
b数据流图（功能建模，可加入物质流，不能加入控制流）：
表达系统内数据的流动情况，图形元素－加工（椭圆表示,至少有一个输入数据流和一个输出数据流）、数据流（箭头表示，加工间传递必须为有名数据，存储与加工间可以为无名数据）、数据存储（双下划线表示）、数据源或数据潭（矩形表示）
c状态迁移图（行为建模）：
状态迁移图，顺序表。
（2）基本加工逻辑说明（每一个加工必须有一个加工逻辑说明）：
结构化语言，判定表，判定树。
三者常被交叉使用，对于不太复杂的判定条件或使用判定表有难度，用判定树较好；若同时存在顺序循环判断结构用结构化语言较好；对于复杂判定，组合条件多用判定表较好。
7.面向对象分析
UML的OOA方法：
用户模型试图，结构模型视图，行为模型视图，实现模型视图，环境模型视图。
面向对象分析模型－用例和场景表示的功能模型，类和对象表示的分析对象模型，状态图和顺序图表达的动态模型。
识别类：
实体类（自然语言分析，从用例模型中识别，从状态模型中识别），边界类，控制类。
识别类图中的关系
识别类的属性和服务
启发式准则：
P53、P54
8.软件需求规格说明编制原则：
描述要做什么而不是具体实现，使用面向处理的规格说明语言（系统定义语言），大系统也应在规格说明中描述，规格说明必须包括系统运行的环境，规格说明是认识的模型而不是设计和实现的模型，规格说明必须是可操作的，规格说明必须容许不完备性并允许扩充，规格说明必须是局部化和松散耦合。
软件需求评审应确保说明书及相关文档的无歧义性，一致性，完备性和正确性。
四
1.工程角度：
概要设计，详细设计。
技术角度：
体系结构设计，数据类／对象设计，接口设计，过程设计。
结构化设计方法：
概要设计完成体系结构设计，数据设计，接口设计，详细设计对应过程设计。
面向对象设计方法：
概要设计完成体系结构设计，初步的类设计／数据设计，接口设计，详细设计在概要设计的基础上完成构件级设计。
2.软件设计的原则
（1）分而治之，模块化
（2）模块独立性
（3）尽量降低耦合性（高－》低）：
内容耦合（直接访问另一个模块的内部数据），公共耦合（可访问同一全局数据），控制耦合（一个模块通过控制参数显示控制），标记耦合（通过参数表传递数据结构），数据耦合（通过参数表传递简单变量），
（4）尽量提高内聚性（高－》低）：
信息内聚（访问统一数据结构的操作），功能内聚（每一部分都是具体功能必不可少的部分），通信内聚（按照预定步骤顺序执行，访问相同数据结构），过程内聚（按照预定顺序执行），时间内聚（同一时间段内完成），逻辑内聚（相关不是顺序执行的模块），巧合内聚（节省存储空间，在许多模块中多次调用的）
（5）提高抽象层次：
信息隐蔽（只能通过接口），数据类型参数化（用自定义类型代替，使用模版，采用面向对象多态机制），自顶向下逐步细化
（6）复用性设计
（7）灵活性设计
（8）预防过期
（9）可移植性
（10）可测试性（容易测试的程度，函数小型化）
（11）防御性设计（自动检错，纠错）：
前置条件，后置条件，不变试
3.结构化设计方法
（1）数据设计：
数据字典，实体关系图
结构设计：
数据流图
过程设计：
加工规格说明，状态迁移图，控制规格说明。
（2）结构图：
模块（矩形框表示），模块的调用关系和接口（调用模块指向被调用模块），执行完后返回调用模块），模块间的信息传递（尾端带空心圆的短箭头表示数据信息，尾端带实心圆的短箭头表示控制信息），重复调用（箭头尾部标识一个半圆符号），选择调用（剪头尾部菱形符号），模块的扇入（调用一个给定模块的调用模块数目）扇出（直接调用的下属模块数目）
结构图中的模块：
传入模块，传出模块，变换模块，协调模块
（3）变换流映射：
逻辑输入，逻辑输出，变换中心
事物流映射：
第一层模块包括－取得事物请求，事务中心（分派部件，调度各个事务处理，可以是变换型或事物型），输出模块
（4）软件模块结构改进：
模块功能完善（完成指定任务，并通知），消除重复功能（完全相似，局部相似），模块的作用范围应在控制范围之内，尽可能减少高扇出随着深度增加扇入，避免或减少使用病态连接（直接病态连接－内容耦合，公共数据域病态连接－公共耦合，通信模块病态连接），模块大小适中，设计功能可预测模块避免过分受限制模块，设计大小可控局部数据模块
（5）接口设计（依靠数据流图中系统边界）：
模块或软件构件之间接口设计，软件与其他软硬件系统接口设计，软件与人用户之间交互设计。
4.过程设计（详细设计）
（1）部署设计：
处理方式，软硬件选择，网络设计，系统环境配置
（2）算法设计：
正确性，健壮性，可读性，高效性，简单性，
（3）图形工具：
程序流程图（5种结构），NS图（盒图），UML活动图（还可描述并行进程）
表格工具：
判定表（复杂的条件组合，静态）
PDL语言（固定的关键字外语法，内语法灵活性强，数据说明机制，子程序定义和调用机制表达接口说明）
5.面向对象的系统设计
（1）面向对象设计分为两个阶段：
系统设计（建立软件体系结构），对象设计（集中于类的详细设计）
（2）系统设计活动：
标识系统目标（性能，可靠性，最终用户，成本，维护），子系统分解，子系统细化
子系统分解（MVC模型－视图－控制器）：
通常一个视图具有一个控制器，基于模型系统分为问题域，人机交互，任务管理，数据管理
（3）问题域设计：
面向对象设计先从问题域设计开始。
调整需求－复用已有的类－把问题域类组合在一起－增加泛化类已建立类间协议－调整继承支持级别－改进性能－存储对象（数据管理部分存）
（4）人机交互设计：
明确用界面应具有的特性（可使用性，灵活性，可靠性）－用户分类（外行型，初学型，熟练型，专家型）－描述用户（交互界面基础）－选择界面设计类型－设计详细交互－建立人机交互原型－设计人机交互细节
（5）任务管理部分设计：
将子系统映射到构件和处理器－标识并存储持久性数据－提供访问控制－全局控制流设计
（6）数据管理部分设计：
文件设计（顺序文件－适合于所有文件存储媒体，最适合于顺序处理，磁盘上打印机上只读光盘上都是，直接存取文件，索引顺序文件，分区文件－主要存放程序，虚拟存储文件），数据库设计（UML类图看作概念模型，类可以映射为一个表或多个表－竖切用于实例较少属性较多／横切用于记录与时间相关的对象，关联关系映射－一对一关联可在两个表中引入外健或将类组合成单独表／一对多关联一端映射到一张表多端映射到带有外健的另一个／多对多关联必须引入一个关联表转化成两个一对多，继承关系映射－基类映射到一张每个子类映射到一张／无基类表）
6.体系结构设计
（1）构件（3C模型）是构成系统基本组成单位，由构件名，属性，服务，接口组成
（2）构件分类：
纯计算构件，存储构件，实体构件，控制构件，连结构件
构件连接件：
过程调用（特定执行路径中传递执行指针），数据流（相互独立处理间实现交互式数据传递），间接激活（通过数据激活某个处理），消息传递（处理之间显示传递数据，同步异步），共享数据（构件可以对同一数据空间进行并发操作）
构件的特性：
计算功能，结构特性（打包方式，交互方式），附属功能，家族特性（描述相同相互构件）
（3）体系结构视图：
逻辑试图（建立系统面向问题的逻辑架构，抽象封装继承，类图描述静态结构，状态图描述内部行为），进程视图（系统行为描述的实现），开发视图（逻辑结构映射到程序结构），物理视图（体系结构实施视图，模块结构映射到分布式系统网络节点上），场景视图（场景视图最重要要素用例图，场景和用例是系统开发的驱动器，反应系统与外界的交互）
（4）软件体系风格（反应模型的结构语义特性，包括一个词汇表和一组约束）
a构建型体系结构
数据仓库风格（数据库系统，超文本系统，黑板系统）：
共享大量数据，无需转换
客户机／服务器风格（客户机，服务器，网络），对硬件和软件的变化显示出极大的适应性和灵活性而且易于对系统进行扩充缩小
层次风格：
将机器依赖性局部化到内部层次上，支持复用，接口不变，同层可替换
b控制型体系结构
集中控制风格（系统状态变量决定控制流向）：
系统控制器控制其他构件的执行，调用返回风格－结构化设计方法建立，只用于顺序执行，管理器风格－可用于顺序执行和并发执行、协调其他进程
事件驱动风格（外部生成事件驱动）：
中断驱动风格－专用于实时系统，广播风格－事件和消息处理器仅负责传送事件，不决策。
实时系统一定是事件驱动
c.求精型风格
数据流结构－系统分解为一系列构件，每个构件都有一个输入输出数据，输出结果与各执行次序有关
对象风格－系统分解为一组对象，实现隐蔽在对象，使得代码之间独立性很好
（5）分布式系统体系结构
a.特点：
资源共享，开放性（通过非私有资源扩充能力），并发性（运行多个进程），可伸缩性（增加新的资源），容错性，透明性（不了解资源分布）
b.多处理器系统（大型实时系统常见）
客户机／服务器系统（数据层，应用逻辑层，表示层）：
瘦客户机－数据层和应用逻辑层都在服务器网络流量增多，胖客户机－服务器只负责数据层但风格不统一
浏览器／服务器系统：
浏览器／Web服务器／数据库服务器，可以达到零客户端售，实现异种服务统一服务
分布式对象系统结构：
对像间通信由中间件负责，降低主服务器负荷，共享资源，平衡业务分配，提高协调能力，支持服务器端构件开发
Web/Services体系结构：
基于三种角色－服务提供者／服务注册中心／服务请求者，交互涉及发布查找绑定
（6）对象设计
模式设计对象：
名字、问题描述、解决方案、结果
接口规格说明：
确定遗漏得属性和操作－描述可见性和识别标识－描述契约
重构对象设计：
对源代码得转换，而不是目标代码得转换
优化对象设计模型：
达到系统设计时得要求
复用：
选择－分解－配置－演变
（7）软件设计规格说明与评审：
软件设计说明、数据库设计说明、接口设计说明
五.
（1）程序实现任务
程序实现得依据时软件详细设计说明，程序编码活动得工作制品是源程序，目标程序，和用户指南。
（2）结构化程序设计方法（自顶向下和逐步求精）
基本原则：
使用基本控制结构－选用得控制结构只允许一个入口和出口－由程序语句组成容易识别得块，只允许一个入口出口，复杂结构由基本结构通过组合嵌套，严格控制GOTO语句
（3）面向对象程序设计方法
封装
泛化（类之间得继承关系）：
通用关系，实现方式
多态：
参数多态（数据类型作为对象或函数得参数），包含多态（通过继承，让某个或某些类型成为一个类型得子类型），过载多态（一个操作针对不同得操作对象有着不同得实现），强制多态（强制类型转换）
协同：
一组对象通过之间得协作完成某个任务
复用：
选择、分解、配置（使用其他类得实例）、演变（泛化机制建立一般－特殊关系）
（4）程序设计风格和编码规范
（5）编程语言选择
心理学特性：
一致性（一种语言所使用符号得兼容程度），二义性，简洁性。
局部性（与模块有关），线性，传统
工程特性：
详细设计应能直接容易翻译成源代码，源代码具有可移植性，具有较高得效率，尽可能使用软件开发工具，源代码具有可维护性
技术特性（设计质量与技术性能无关）：
支持模块化结构，提高模块独立性，定制数据结构，提供结构化构造，具有某种专门性能满足特定要求
高级语言分类：
面向对象型，面向过程性，函数型，逻辑型，面向互联网型（HTML，C#，Java，XML）
第四代语言：
过程性非过程性两重特性，查询语言，程序生成器
（6）程序复杂性：
代码行度量性，Macbe度量法（基于控制流，圈复杂度，狐数－节点数＋1，被封闭区域数，判断条件＋1）
（7）程序调试（源代码边写完进行了单元测试后）
强行法调试：
通过内存全部打印，在程序特定位置设置打印语句，使用自动调试工具
回溯法调试：
小程序中常用，向回追踪源程序代码
归纳法调试：
特殊推断一般，收集有关数据－组织数据－提出建设－证明假设
演绎法调试：
枚举所有可能出错得原因
修改源代码不要修改目标代码
六.
（1）软件测试任务
测试用例应由输入数据，执行条件，对应得预期输出结果组成，一个好的测试用例在于发现至今为止未发现得错误
软件测试应贯穿于整个软件定义于开发周期
测试信息流：
测试过程需要3类输入－软件配置（需求说明，设计说明），测试配置（计划，用例，规程），测试工具
（2）软件测试方法
白盒测试（依据程序逻辑结构）：
语句覆盖（所有语句执行一次），分支覆盖（被测程序每个判定得真假分支执行一次，包含语句覆盖），条件覆盖（每个判定每个条件得取值求值一次，不一定覆盖所有分支），分支条件覆盖（每个判定每个原子条件取值至少执行一次），条件组合覆盖（每个判定中取TRUE和FALSE得组合至少执行一次，满足语句覆盖，分支覆盖），
条件确定覆盖（考虑条件变化影响整个复合条件变化得），路径覆盖（所有不同路径至少执行一次）
黑盒测试（测试用例由规格说明导出）：
等价类划分，边界值分析（必不可少），错误推测法（列出所有可能发生得错误），因果图（考虑输入条件间得联系）
灰盒测试：
数据抽象－测试一个链表，代码抽象－测试一个递归调用，适用于集成测试
冒烟测试：
节省时间，覆盖率较低
随机测试：
被测软件一些重要功能进行复测，理论上必不可少
回归测试：
软件变更后得测试，
（3）软件测试活动
a单元测试（针对于源代码实现的每个程序单元，由程序员完成）
分为人工检查和动态执行追踪
环境：
驱动模块（相当于被测模块得控制程序，负责接受数据），桩模块（代替被测模块调用得子模块，编写麻烦）
任务：
单元接口，局部数据结构，独立路径，出错处理，边界条件
b.集成测试（与概要设计对应，将通过单元测试模块逐步组装起来，对系统接口及集成后功能进行检验）－模块内集成测试，子系统内集成测试，子系统间集成测试
一次性集成：
非增量式集成
自顶向下增量式集成：
需要很多桩模块，验证底层问题晚
自底向上增量集成：
不需桩模块，效率高，易对错误定位，高层问题验证晚
混合式增量集成：
并行度较高，中间层选取
c.系统测试：
验证功能性能
d.验收测试：
依据软件需求规格说明文档和验收标准，Alpha测试（开方法），Beta测试（完全交给用户）
（4）人工测试
桌上检查：
程序员自己检查，在单元测试之前，至少实现语句覆盖
代码检查：
以小组为单位阅读代码，检查实际产品包括文档和数据，小范围代码检查主要检查技术实现，大范围小组检查检查文档，程序员逐条解析－对照常见缺陷列表分析
走查（代码检查）：
评价产品，针对用例场景程序逻辑，走查步骤－计划走查会议、评审产品、执行走查（集体扮演计算机角色）、解决缺陷、走查记录、产品返工
七.
（1）软件维护－纠正修改适应或改进软件：
改正性维护（改正暴露出得错误），适应性维护（环境发生变化），完善性维护（改进现有功能，比重较大），
（2）维护过程模型（从递交申请算起）：
快速变更模型（救火式，无文档），Boehm模型（闭合环路，经济决策），Osborne模型（生存周期得持续迭代），面向复用得Basili模型（起点可以是生存周期任何阶段）
（3）软件维护过程：
过程实施（制定维护计划和规程，建立修改请求，实施配置管理）－问题和修改分析－变更实施－维护评审／验收－迁移－退役
（4）程序修改步骤：
分析和理解程序－评估修改范围－修改程序
副作用：
修改代码副作用，修改数据副作用，文档副作用
重新验证程序：
静态确认，回归测试，维护后评审和验收
（5）软件可维护性：
易分析性，易变更性，稳定性，可测试性，维护性符合性
可维护性度量：
外部可维护性度量（评估修改软件产品得难易程度），内部可维护性度量（用户和开法人员，软件开发各个阶段可维护性制作到产品中得难易程度）
（5）遗留系统演化活动：
维护，现代化改造（白盒，黑盒），替换
软件再工程是现代化改造得一种形式：
重新定位目标机，修补，市售构件，源代码翻译，代码化简，功能转换（程序结构改进，程序模块化，数据在工程）
遗留系统得现代化改造过程：
逆向工程，转换，正向工程
三个层次：
代码转换（重新定位目标机，源代码翻译），功能转换，体系结构化
逆向工程应导出：
过程设计行得表示（最低级），程序和数据结构信息（低级），数据和控制流模型（中级），实体－联系模型（高级）
八
（1）软件过程是一个为建造高质量软件所需要完成得任务的框架
（2）软件生存周期基本过程：
获取过程，供应过程，开发过程，运行过程，维护过程
软件生存周期支持过程：
文档编制过程，配置管理过程，质量保证过程，验证过程，确认过程，联合评审过程，审核过程，问题解决过程，易用性过程
软件生存周期组织过程：
管理过程，基础实施过程，改进过程，人力资源过程，资产管理过程，复用大纲管理过程，领域工程过程
（3）CMM：
能力成熟度模型CMMI：
集成模型
CMMI模型的分级表示：
初始级ML1，已管理级ＭＬ2（基本项目管理），已定义级ＭＬ3（过程标准化），已定量管理级ＭＬ4（量化管理），优化级ＭＬ5（持续过程改进）
CMMI模型的连续表示：
不完备级CL0，以实施级CL1，已管理级CL2，已定义级CL3，已定量管理级CL4，优化级CL5
（4）CMMI的模型构件：
必需的构件（共用目标，专用目标），期望的构件（共用实践专用实践），资料性构件
（5）CMMI评估：
SCAMPI
软件过程改进的阶段：
启动，诊断，建立，行动，提高，
软件过程改进框架：
过程改进基础设施（组织，技术），过程改进路线图，软件过程评估方法，软件过程改进计划（过程有效过程规范），
有效的软件过程原则机制：
P165
九
（1）项目：
需要协同工作的一组任务，目的在于开发和维护一个具体的产品
（2）项目的核心功能：
范围，时间，成本，质量管理
辅助功能：
人员，沟通，风险，采购管理
项目管理三约束：
范围，时间，成本
（3）软件过程规定如何执行产品工程任务，项目管
升级会员 