软件工程导论第五版习题答

第一章一、什么是软件危机？它有哪些典型表现？为什么会出现软件危机？软件危机是指在计算机软件开发、使用与维护过程中遇到的一系列严重问题和难题。它包括两方面：如何开发软件，已满足对软件日益增长的需求；如何维护数量不断增长的已有软件。软件危机的典型表现：(1)对软件开发成本和进度的估计常常很不准确。常常出现实际成本比估算成本高出一个数量级、实际进度比计划进度拖延几个月甚至几年的现象。而为了赶进度和节约成本所采取的一些权宜之计又往往损害了软件产品的质量。这些都降低了开发商的信誉，引起用户不满。(2)用户对已完成的软件不满意的现象时有发生。(3)软件产品的质量往往是靠不住的。(4)软件常常是不可维护的。(5)软件通常没有适当的文档资料。文档资料不全或不合格，必将给软件开发和维护工作带来许多难以想象的困难和难以解决的问题。(6)软件成本、软件维护费在计算机系统总成本中所占比例逐年上升。(7)开发生产率提高的速度远跟不上计算机应用普及的需求。软件危机出现的原因：(1)来自软件自身的特点：是逻辑部件，缺乏可见性；规模庞大、复杂，修改、维护困难。(2)软件开发与维护的方法不当：忽视需求分析；认为软件开发等于程序编写；轻视软件维护。(3)供求矛盾将是一个永恒的主题：面对日益增长的软件需求，人们显得力不从心。二、什么是软件工程？它有哪些本质特征？怎样用软件工程消除软件危机？1993年IEEE的定义：软件工程是：①把系统的、规范的、可度量的途径应用于软件开发、运行和维护过程，也就是把工程应用于软件；②研究①中提到的途径。软件工程的本质特征：(1)软件工程关注于大型程序(软件系统)的构造(2)软件工程的中心课题是分解问题，控制复杂性(3)软件是经常变化的，开发过程中必须考虑软件将来可能的变化(4)开发软件的效率非常重要，因此，软件工程的一个重要课题就是，寻求开发与维护软件的更好更有效的方法和工具(5)和谐地合作是开发软件的关键(6)软件必须有效地支持它的用户(7)在软件工程领域中是由具有一种文化背景的人替具有另一种文化背景的人(完成一些工作)消除软件危机的途径：(1)对计算机软件有一个正确的认识(软件≠程序）(2)必须充分认识到软件开发不是某种个体劳动的神秘技巧，而应该是一种组织良好、管理严密、各类人员协同配合、共同完成的工程项目(3)推广使用在实践中总结出来的开发软件的成功技术和方法(4)开发和使用更好的软件工具三、简述结构化范型和面向对象范型的要点，并分析他们的优缺点。七、什么是软件生命周期模型？试比较瀑布模型、快速原型模型、增量模型和螺旋模型的优缺点，说明每种模型的使用范围。软件生命周期模型是跨越整个生存期的系统开发、运作和维护所实施的全部过程、活动和任务的结构框架。瀑布模型优点：它提供了一个模板，这个模板使得分析、设计、编码、测试和支持的方法可以在该模板下有一个共同的指导。虽然有不少缺陷但比在软件开发中随意的状态要好得多。缺点：(1)实际的项目大部分情况难以按照该模型给出的顺序进行，而且这种模型的迭代是间接的，这很容易由微小的变化而造成大的混乱。(2)经常情况下客户难以表达真正的需求，而这种模型却要求如此，这种模型是不欢迎具有二义性问题存在的。(3)客户要等到开发周期的晚期才能看到程序运行的测试版本，而在这时发现大的错误时，可能引起客户的惊慌，而后果也可能是灾难性的。(4)会经常在过程的开始和结束时碰到等待其他成员完成其所依赖的任务才能进行下去，有可能花在等待的时间比开发的时间要长。称之为“堵塞状态”。它是软件工程中应用最广泛的过程模型，在软件工程中占有肯定和重要的位置。快速原型模型在进行了基本需求分析之后，快速开发出产品的原型，然后基于这个原型，同客户沟通、交流，更好地了解客户需求，不断修改这个原型，到了双方认可的程度，再做详细地分析、设计和编程，最终开发出令客户满意的产品。优点：使用户能够感受到实际的系统，使开发者能够快速地构造出系统的框架。缺点：产品的先天性不足，因为开发者常常需要做实现上的折中，可能采用不合适的操作系统或程序设计语言，以使原型能够尽快工作。增量模型优点：(1)人员分配灵活，刚开始不用投入大量人力资源，当核心产品很受欢迎时，可增加人力实现下一个增量。(2)当配备的人员不能在设定的期限内完成产品时，它提供了一种先推出核心产品的途径，这样就可以先发布部分功能给客户，对客户起到镇静剂的作用。缺点：(1)至始至终开发者和客户纠缠在一起，直到完全版本出来。(2)适合于软件需求不明确、设计方案有一定风险的软件项目。该模型具有一定的市场。螺旋模型优点：对于大型系统及软件的开发，这种模型是一个很好的方法。开发者和客户能够较好地对待和理解每一个演化级别上的风险。缺点：(1)需要相当的风险分析评估的专门技术，且成功依赖于这种技术。(2)很明显一个大的没有被发现的风险问题，将会导致问题的发生，可能导致演化的方法失去控制。(3)这种模型相对比较新，应用不广泛，其功效需要进一步的验证。该模型适合于大型软件的开发第二章4444．目前住院病人主要由护士护理，这样做不仅需要大量护士，而且由于不能随时观察危重病人的病情变化，还会延误抢救时机。某医院打算开发一个以计算机为中心的患者监护系统，请写出问题定义，并且分析开发这个系统的可行性。医院对患者监护系统的基本要求是随时接收每个病人的生理信号((((脉搏、体温、血压、心电图等))))，定时记录病人情况以形成患者日志，当某个病人的生理信号超出医生规定的安全范围时向值班护士发出警告信息，此外，护士在需要时还可以要求系统印出某个指定病人的病情报告。问题定义：从问题陈述可知，本系统的数据源点是“病人”和“护士”，他们分别提供生理信号和要求病情报告的信息。进一步分析问题陈述，从系统应该“定时记录病人情况以形成患者日志”这项要求可以想到，还应该有一个提供日期和时间信息的“时钟”作为数据源点。从问题陈述容易看出，本系统的数据终点是接收警告信息和病情报告的护士。系统对病人生理信号的处理功能主要是“接收信号”、“分析信号”和“产生警告信息”。此外，系统还应该具有“定时取样生理信号”、“更新日志”和“产生病情报告的功能。为了分析病人生理信号是否超出了医生规定的安全范围，应该存储“患者安全范围”信息。此外，定时记录病人生理信号所形成的“患者日志”，显然也是一个数据存储。可行性叙述略。5555．北京某高校可用的电话号码有以下几类：校内电话号码由4444位数字组成，第1111位数字不是0000；校外电话又分为本市电话和外地电话两类，拨校外电话需先拨0000，若是本市电话则再接着拨8888位数字((((第1111位不是0)0)0)0)，若是外地电话则拨3333位区码，再拨8888位电话号码((((第1111位不是0)0)0)0)。请用2.5.22.5.22.5.22.5.2小节讲述的定义数据的方法，定义上述的电话号码。电话号码=[校内电话号码|校外电话号码]校内电话号码=非零数字+3位数字校外电话号码=[本市号码|外地号码]本市号码=数字零+8位数字外地号码=数字零+3位数字+8位数字非零数字=[1|2|3|4|5|6|7|8|9]数字零=03位数字=3{数字}38位数字=非零数字+7位数字7位数字=7{数字}7数字=[0|l|2|3|4|5|6|7|8|9]第三章1111、为什么要进行需求分析？通常对软件系统有哪些需求？通过需求分析，明确用户对目标软件系统在功能、性能、行为、设计约束等方面的期望，回答软件系统“必须做什么”。通常对软件系统的需求是以下几方面的综合：(1)功能需求；(2)性能需求；(3)可靠性和可用性需求；(4)出错处理需求；(5)接口需求；(6)约束；(7)逆向需求；(8)将来可能提出的要求。2222、怎样与用户有效的沟通以获取用户的真实需求？(1)初步需求获取，通过访谈与会议、问卷调查、观察用户工作流程等方法；(2)面向数据流，自顶向下求精(3)简易的应用规格说明(4)快速建立软件原型6666、复印机的工作过程大致如下：未接到复印命令时处于闲置状态，一旦接到复印命令则进入复印状态，完成一个复印命令规定的工作后又回到闲置状态，等待下一个复印命令；如果执行复印命令时发现没纸，则进入缺纸状态，发出警告，等待装纸，装满纸后进入闲置状态，准备接收复印命令；如果复印时发生卡纸故障，则进入卡纸状态，发出警告，等待维修人员来排除故障，故障排除后回到闲置状态。请用状态转换图描绘复印机的行为。从问题陈述可知，复印机的状态主要有“闲置”、“复印”、“缺纸”和“卡纸”。引起状态转换的事件主要是“复印命令”、“完成复印命令”、“发现缺纸”、“装满纸”、“发生卡纸故障”和“排除了卡纸故障”。状态转换图如下：1、为每种类型的模块耦合举一个具体的例子。(1)非直接耦合—例如，两个模块没有直接关系(模块1和模块2)，模块独立性最强。(2)数据耦合—例如,下左图数据耦合特征耦合(3)特征耦合—例如，上右图“住户情况”是一个数据结构，图中模块都与此数据结构有关。“计算水费”和“计算电费”本无关，由于引用了此数据结构产生依赖关系,它们之间也是标记偶合。(4)控制耦合--模块A通过传送开关、标志、名字等控制信息，明显地控制选择模块B的功能，例如下图(5)外部耦合—例如，下左图，模块A、B均需使用共享打印机外部耦合公共环境耦合(6)公共环境耦合—例如，上右图，模块A、B、C共享全局变量数组(7)内容耦合—例如，一个过程非正常地进入另一个过程SubAA(…)……gotoL…EndsubSubBB(…)……L:……Endsub2、用面向数据流的方法设计下列系统的软件结构：(3)患者监护系统(需求见习题2-4)功能级数据流图：E1护士E3时钟E2病人F1要求报告F2生理信号F3日前、时间E1护士F4警告信息D2患者安全范围D1患者日志F5安全范围F6日志P1接收信号P4定时取样生理信号P5更新日志P3产生警告信息P2分析信号P6产生病情报告F2生理信号危及病人信息定时的生理信号F2生理信号F6日志D3生理信息F2生理信号定时的生理信号P7制定安全范围软件结构图：患者监护系统患者生理信号获取制定生理信号安全范围接收信号定时取样生理信号监护处理分析信号更新日志报警病情报告生理信号范围生理信号定时生理信号生理信号范围定时生理信号日志危机信息生理信号危机信息生理信号定时生理信号日志监护信息输出日志危机信息生理信号取得时间时间3、从伪码转换成的数据流程图从伪码转换成的盒图4、(1)通常所说的结构化程序，是按照狭义的结构程序的定义衡量，符合定义规定的程序。本题图6-18所示的程序的循环控制结构有两个出口，显然不符合狭义的结构程序的定义，因此是非结构化的程序。(2)使用附加的标志变量flag，至少有两种方法可以把该程序改造为等价的结构化程序，下图所示盒图描绘了两个等价的结构化程序。(3)不使用flag把该程序改造为等价的结构化程序的方法如下图所示。7、令P代表交易的总金额，Q代表每股的售价，n代表交易的股数。判定表的每一列是一条计算规则。例如，第1列(规则l)规定，当交易总金额P少于1，000元，且每股售价Q低于l4元，且交易的股数n是l00的倍数时，给经纪人的手续费为：(1+0．05)×0．084P第16列(规则l6)表明，当交易总金额P超过l0，000元，且每股售价Q在14元到25元之间，且交易的股数n不是l00的倍数时，手续费为：(1+0．06)X(0．04P+134)表示手续费计算方法的判定表和判定树如下图所示。判定表判定树4(3)答：(1)语句覆盖的测试用例因为每个判定表达式为真或为假时均有赋值语句，为了使每个语句都至少执行一次，总共需要两组测试数据，以便使得每个判定表达式取值为真或为假各一次。下面是实现语句覆盖的典型测试用例：①使3个判定表达式之值全为假输入：A=1，B=1，C=1预期的输出：X=1，Y=2，Z=3②使3个判定表达式之值全为真输入：A=20，B=40，C=60预期的输出：X=10，Y=20，Z=30(2)路径覆盖的测试用例本程序共有8