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第1篇 面向过程的软件工程 2

第1章 概述 2

1.1软件和软件危机 2

1.1.1软件的定义、特点及分类 2

1.1.2软件危机的定义及表现形式 3

1.1.3软件危机的产生原因及解决途径 4

1.2软件工程 5

1.2.1软件工程的定义及目标 5

1.2.2软件工程的研究内容和基本原理 6

1.2.3软件工程的发展史 7

1.3软件过程和软件的生存周期 8

1.3.1软件过程 8

1.3.2软件生存周期 8

1.4软件开发模型 10

1.4.1瀑布模型 10

1.4.2快速原型模型 11

1.4.3增量模型 12

1.4.4螺旋模型 13

1.4.5喷泉模型 14

1.4.6基于构件的开发模型 14

1.4.7统一过程（RUP）模型 15

1.4.8基于形式化的开发模型 15

1.5传统的软件工程和面向对象的软件工程 15

1.5.1传统软件工程方法 15

1.5.2面向对象软件工程方法 15

1.5.3传统软件工程和面向对象软件工程的分析方法对比 16

本章小结 16

习题1 16

第2章 可行性研究 17

2.1可行性研究的目的和任务 17

2.2可行性研究的步骤 18

2.3系统流程图 19

2.3.1系统流程图的符号 19

2.3.2系统流程图示例 20

2.4成本—效益分析 20

2.4.1货币的时间价值 20

2.4.2投资回收期 21

2.4.3纯收入 21

2.5可行性研究报告的主要内容 21

本章小结 22

习题2 22

第3章 软件需求分析 23

3.1需求分析的任务和步骤 23

3.1.1需求分析的任务 23

3.1.2需求分析的步骤 24

3.2需求获取的常用方法 25

3.2.1需求获取的常用方法 25

3.2.2快速建立软件原型模型来获取需求 26

3.3需求分析的常用方法 27

3.3.1功能分解方法 27

3.3.2结构化分析方法 27

3.3.3信息建模方法 27

3.3.4面向对象方法 28

3.4结构化分析方法 28

3.4.1自顶向下逐层分解的分析策略 28

3.4.2结构化分析描述工具 29

3.4.3数据流图 29

3.4.4数据字典 32

3.4.5加工逻辑的描述 34

3.5需求分析图形工具 36

3.5.1层次方框图 36

3.5.2维纳图 36

3.5.3 IPO图 37

3.6 SA方法的应用 37

3.7数据库内容的需求分析和描述 42

3.7.1数据库内容的需求分析 42

3.7.2数据库内容的需求分析描述 44

3.8需求规格说明书 45

本章小结 46

习题3 46

第4章 软件总体设计 48

4.1软件总体设计的目标和任务 48

4.2软件结构设计准则 48

4.2.1软件体系结构设计准则 49

4.2.2软件模块设计准则 49

4.3软件设计的概念和原理 50

4.3.1模块和模块化 50

4.3.2抽象 51

4.3.3信息隐蔽和局部化 51

4.3.4模块独立性及其度量 52

4.4数据库设计 54

4.4.1数据库系统的三级模式概念 54

4.4.2数据库逻辑设计原则 55

4.4.3关系数据库规范化 56

4.5软件结构设计的图形工具 58

4.5.1软件结构图 58

4.5.2层次图 58

4.5.3 HIPO图 59

4.6结构化设计方法 59

4.6.1数据流图及其类型 59

4.6.2结构化设计方法的步骤 60

4.6.3变换型数据流图的分析设计 61

4.6.4事务型数据流图的分析设计 62

4.6.5综合分析设计 64

4.7总体设计说明书 64

本章小结 65

习题4 66

第5章 软件详细设计 67

5.1详细设计的目的与任务 67

5.2结构化程序设计 67

5.3详细设计工具 68

5.3.1程序流程图 68

5.3.2盒图（N-S图） 69

5.3.3问题分析图（PAD图） 69

5.3.4过程设计语言（PDL） 70

5.4人机界面设计 73

5.4.1人机界面设计问题 73

5.4.2人机界面设计原则 75

5.4.3人机界面设计过程 75

5.5详细设计说明书 76

本章小结 76

习题5 77

第6章 软件编码 78

6.1程序设计语言的分类 78

6.1.1基础语言 78

6.1.2结构化语言 79

6.1.3面向对象语言 80

6.2程序设计语言的选择 81

6.3程序设计风格 82

6.3.1程序内部文档 82

6.3.2数据说明 83

6.3.3语句构造 83

6.3.4输入/输出 83

6.3.5效率 83

本章小结 85

习题6 85

第7章 软件测试 86

7.1软件测试的目标 86

7.2软件测试的原则 86

7.3软件测试方法及分类 87

7.3.1静态测试与动态测试 87

7.3.2黑盒测试与白盒测试 88

7.4软件测试用例的设计 89

7.4.1白盒技术 89

7.4.2黑盒技术 93

7.5软件测试过程 97

7.5.1单元测试 98

7.5.2集成测试 99

7.5.3确认测试 101

7.5.4系统测试 102

7.5.5α测试和β测试 103

7.6调试 103

7.6.1调试的目的和任务 103

7.6.2常用调试技术 103

7.7软件测试阶段终止的条件 104

本章小结 105

习题7 105

第8章 软件维护 107

8.1软件维护概述 107

8.1.1软件维护的定义 107

8.1.2软件维护的分类 107

8.1.3软件维护的特点 109

8.2软件维护的过程 109

8.2.1结构化维护与非结构化维护 109

8.2.2维护组织 110

8.2.3维护工作的流程 111

8.2.4维护工作的组织管理 113

8.3软件可维护性 113

8.3.1软件可维护性的定义 114

8.3.2软件可维护性的度量 115

8.3.3提高软件可维护性的方法 115

8.4软件维护中存在的问题 117

8.4.1软件维护困难的表现 117

8.4.2软件维护的副作用 118

8.4.3软件维护的代价 118

8.5再工程和逆向工程 119

8.5.1再工程与逆向工程的概念 119

8.5.2为什么要实施软件再工程 120

8.5.3软件再工程技术 121

本章小结 122

习题8 123

第2篇 面向对象的软件工程 125

第9章 面向对象方法学 125

9.1面向对象方法概述 125

9.1.1面向对象方法学的发展 125

9.1.2面向对象方法学的优点和不足 126

9.2面向对象的软件工程 127

9.2.1面向对象基本概念 128

9.2.2对象、类及类之间关系的分析 129

9.2.3典型的面向对象开发方法 133

9.3统一建模语言UML 138

9.3.1 UML的发展 138

9.3.2 UML的定义及主要内容 139

9.3.3 UML的特点和用途 141

9.3.4 UML的模型视图简介 142

9.3.5 UML常用软件开发工具 144

9.4统一软件开发过程RUP概述 148

9.4.1 RUP的历史 149

9.4.2 RUP的特色 149

9.4.3 RUP软件开发的生存周期 150

9.4.4 RUP过程的建模 152

本章小结 153

习题9 153

第10章 面向对象的分析 155

10.1面向对象的分析过程 155

10.1.1用例模型 156

10.1.2对象模型 156

10.1.3动态模型 156

10.1.4物理（实现）模型 157

10.1.5 4种模型之间的关系 157

10.2建立用例模型 158

10.2.1需求分析与用例建模 158

10.2.2确定系统范围和系统边界 158

10.2.3确定参与者 158

10.2.4确定用例 159

10.2.5确定用例之间的关系 161

10.3建立对象模型 162

10.3.1确定类和对象 163

10.3.2确定关联 163

10.3.3确定属性 164

10.3.4建立对象类图 164

10.3.5划分主题 165

10.3.6优化对象模型 165

10.4建立动态行为模型 166

10.4.1建立顺序图 166

10.4.2建立通信图 167

10.4.3建立状态图 168

10.4.4建立活动图 171

10.5建立物理实现模型 175

10.5.1建立构件图 175

10.5.2建立部署图 178

10.6面向对象软件开发过程的案例分析 181

10.6.1系统需求 181

10.6.2系统用例模型 182

10.6.3系统对象模型 182

10.6.4系统动态行为模型 183

10.6.5系统物理实现模型 185

本章小结 186

习题10 186

第11章 面向对象的设计与实现 188

11.1面向对象的设计准则和启发式规则 188

11.1.1面向对象设计准则 188

11.1.2启发式规则 189

11.2系统设计 190

11.2.1问题域子系统设计 191

11.2.2人机交互子系统设计 193

11.2.3任务管理子系统设计 194

11.2.4数据管理子系统设计 195

11.3服务、关联与聚合关系设计 197

11.3.1服务设计 197

11.3.2关联设计 198

11.3.3聚合关系设计 202

11.4面向对象设计优化 203

11.5面向对象系统的实现 205

11.5.1面向对象程序设计语言的选择 205

11.5.2面向对象程序设计风格 205

本章小结 206

习题11 206

第12章 软件开发工具StarUML及其应用 208

12.1软件开发工具StarUML概述 209

12.1.1 StarUML的安装及使用 209

12.1.2 StarUML的主要功能 209

12.2 StarUML环境下的UML图形建模 211

12.2.1 StarUML的用例图、类图和包图 213

12.2.2 StarUML的交互图和状态机图 217

12.2.3 StarUML的构件图与部署图 222

12.2.4 StarUML的正向工程和逆向工程 223

12.3一个简易教学管理系统的分析和设计 225

12.3.1系统需求描述及分析 226

12.3.2系统问题领域分析 226

12.3.3静态结构模型的建立 230

12.3.4动态行为模型的建立 232

12.3.5系统物理模型的建立 236

12.3.6代码框架自动生成的过程 237

本章小结 238

习题12 238

第13章 软件体系结构 240

13.1软件体系结构概述 240

13.2经典的软件体系结构风格 241

13.2.1管道-过滤器（流程处理）体系结构 241

13.2.2分层体系结构 242

13.2.3客户机/服务器体系结构 243

13.2.4浏览器/服务器体系结构（B/S） 245

13.3现代的软件体系结构风格 246

13.3.1公共对象请求代理体系结构 246

13.3.2基于层次消息总线的体系结构风格 248

13.3.3异构结构风格 248

本章小结 251

习题13 251

第14章 设计模式 252

14.1设计模式概述 252

14.1.1设计模式的出现和发展 252

14.1.2设计模式和软件体系结构的关系 253

14.1.3设计模式的优点和分类 253

14.2 GRASP设计模式及其应用 254

14.2.1 GRASP设计模式概念及其分类 254

14.2.2几种典型的GRASP设计模式应用简介 256

14.3 GoF设计模式及其应用 258

14.3.1 GoF设计模式的组成及其分类 260

14.3.2创建型GoF设计模式应用实例 261

14.3.3结构型GoF设计模式应用实例 265

14.3.4行为型GoF设计模式应用实例 268

本章小结 269

习题14 270

第15章 软件工程新技术 271

15.1软件复用技术 271

15.1.1软件复用概念及分类 271

15.1.2软件复用的关键技术和复用粒度 272

15.2基于构件的软件工程技术 272

15.2.1中间件技术 273

15.2.2构件与构件化 275

15.2.3构件模型及描述语言 276

15.2.4构件的检索与组装 278

15.2.5基于构件的软件工程方法 281

15.2.6 SOA与SaaS 283

15.3软件过程与标准化 285

15.3.1软件过程及其改进 285

15.3.2 ISO 9000标准 286

15.3.3软件能力成熟度模型（CMM） 287

15.3.4 PSP、TSP和CMMI 289

15.4敏捷软件开发过程 291

15.4.1敏捷及敏捷过程相关概念 292

15.4.2典型的敏捷过程模型 294

15.5 Web软件工程 298

15.5.1 Web软件工程概述 298

15.5.2 Web软件的需求分析 300

15.5.3 Web软件的设计 302

15.5.4 Web软件的测试 305

15.6软件产品线技术 306

15.6.1软件产品线基本概念 307

15.6.2软件产品线方法 309

15.6.3北大青鸟工程 310

本章小结 311

习题15 312

第3篇 软件工程实验 314

第16章 软件工程实验 314

16.1面向过程的软件工程实验 315

实验1图书管理系统的可行性分析 316

实验2图书管理系统的项目开发计划 316

实验3图书管理系统的需求分析 317

实验4图书管理系统的总体设计 317

实验5图书管理系统的详细设计及编码实现 318

实验6图书管理系统的测试 319

实验7图书管理系统用户手册的撰写 319

实验8图书管理系统项目开发总结报告的撰写 320

16.2面向对象的软件工程实验 320

实验9浏览器系统的可行性分析 320

实验10浏览器系统的项目开发计划 321

实验11浏览器系统的需求分析 322

实验12浏览器系统的体系结构设计 327

实验13采用面向对象方法进行浏览器系统的详细设计 329

实验14利用StarUML正向工程功能完成代码框架的自动生成实验 331

实验15利用StarUML逆向工程功能完成修改设计的实验 332

实验16浏览器系统的测试 332

实验17浏览器系统用户手册的撰写 334

实验18浏览器系统项目开发总结报告的撰写 334

附录A UML图总结 335

A.1活动图 335

A.2类图 336

A.3通信图 336

A.4构件图 337

A.5组合结构图 337

A.6部署图 337

A.7对象图 338

A.8包图 338

A.9参数化通信图 338

A.10顺序图 338

A.11状态图 338

A.12计时图 339

A.13用例图 339

附录B UML中定义的常用版型（stereotype）、约束（constraint）和标记（tag） 341

附录C GOF给出的软件设计模式 344

C.1创建型模式（Creational） 344

C.2结构型（Structural）模式 346

C.3行为（Behavioral）模式 349

参考文献 354