本書按照典型的軟件開發過程來組織內容，旨在培養學生具備軟件工程思想及實際軟件開發的能力。全書共10章，主要內容包括軟件工程的起源，軟件工程相關概念，軟件工程方法、過程和工具，軟件可行性研究及需求分析，軟件設計，軟件編碼及實現，軟件測試與維護，面向對像的軟件工程，軟件工程中涉及的管理方面的內容，如軟件規模估算、進度計劃、人員組織、軟件開發風險管理等，以及課程設計方面的內容。本書可以作為普通高校計算機相關專業“軟件工程”課程的教材，也可以供學習軟件工程（包括參加計算機等級考試或相關專業自學考試）的讀者使用參考。

呂雲翔，任職於北京航空航天大學，具有多年的軟件開發、項目管理、計算機教學經驗。

目 錄

第1章 軟件工程概述 1
1．1 軟件 1
1．1．1 軟件的概念及特點 1
1．1．2 軟件的分類 2
1．2 軟件危機 3
1．2．1 軟件危機的表現與原因 3
1．2．2 軟件危機的啟示 4
1．3 軟件工程 5
1．3．1 軟件工程的概念 5
1．3．2 軟件工程研究的內容 5
1．3．3 軟件工程目標和原則 6
1．3．4 軟件工程知識體繫 7
1．3．5 軟件工程的發展 8
1．4 軟件過程概述 9
1．5 軟件生命周期 10
1．5．1 軟件生命周期的概念 10
1．5．2 傳統軟件生命周期的各個階段 10
1．6 軟件過程模型 11
1．6．1 瀑布模型 12
1．6．2 快速原型模型 12
1．6．3 增量模型 13
1．6．4 螺旋模型 14
1．6．5 噴泉模型 14
1．6．6 基於組件的開發模型 15
1．6．7 統一軟件開發過程模型 16
1．6．8 敏捷過程與極限編程 17
1．6．9 幾種模型之間的關繫 19
1．6．10 選擇軟件過程模型 20
1．7 軟件過程模型實例 20
1．8 軟件開發方法 22
1．9 軟件工程工具 23
小結 25
習題 26
第2章 可行性研究及需求分析 28
2．1 可行性研究 28
2．1．1 項目立項概述 28
2．1．2 可行性研究的內容 28
2．1．3 可行性研究的步驟 29
2．2 需求分析 30
2．2．1 需求分析的任務 30
2．2．2 需求分析的步驟 31
2．2．3 需求管理 33
2．2．4 需求分析的常用方法 34
2．3 結構化分析概述 34
2．4 結構化分析方法 35
2．4．1 功能建模 36
2．4．2 數據建模 39
2．4．3 行為建模 40
2．4．4 數據字典 42
2．4．5 加工規格說明 43
2．5 結構化分析圖形工具 44
2．5．1 層次方框圖 44
2．5．2 Warnier圖 45
2．5．3 IPO圖 46
2．6 結構化分析實例 46
2．7 軟件開發計劃書編寫指南 49
2．8 需求規格說明書編寫指南 54
小結 59
習題 59
第3章 軟件設計 62
3．1 軟件設計的基本概念 62
3．1．1 軟件設計的意義和目標 62
3．1．2 軟件設計的原則 62
3．1．3 軟件設計的分類 66
3．2 結構化軟件設計概述 67
3．3 結構化設計與結構化分析的關繫 67
3．4 體繫結構設計 68
3．4．1 表示軟件結構的圖形工具 68
3．4．2 面向數據流的設計方法 70
3．4．3 面向數據結構的設計方法 72
3．5 接口設計 77
3．5．1 接口設計概述 77
3．5．2 界面設計 78
3．6 數據設計 79
3．7 過程設計 81
3．7．1 程序流程圖 81
3．7．2 N-S圖 82
3．7．3 PAD圖 83
3．7．4 結構化語言 84
3．8 結構化設計實例 85
3．9 軟件設計說明書編寫指南 88
小結 92
習題 93
第4章 軟件編程 95
4．1 編程語言 95
4．1．1 編程語言的發展與分類 95
4．1．2 選擇編程語言需考慮的因素 98
4．2 編程風格 99
4．3 軟件編程實例 103
小結 105
習題 105
第5章 軟件測試與維護 107
5．1 軟件測試的基本概念 107
5．1．1 軟件測試的原則 107
5．1．2 軟件測試模型 108
5．2 軟件測試的分類 110
5．3 測試用例 112
5．3．1 測試用例編寫 112
5．3．2 測試用例設計 112
5．3．3 測試用例場景 112
5．4 軟件測試方法 113
5．5 黑盒測試 113
5．5．1 等價類劃分法 114
5．5．2 邊界值分析法 116
5．5．3 錯誤推測法 116
5．5．4 因果圖法 117
5．5．5 決策表法 119
5．5．6 場景法 120
5．5．7 黑盒測試選擇 122
5．6 白盒測試 122
5．6．1 代碼檢查法 122
5．6．2 靜態結構分析法 123
5．6．3 程序插樁技術 123
5．6．4 邏輯覆蓋法 123
5．6．5 基本路徑法 125
5．6．6 白盒測試方法選擇 127
5．6．7 白盒測試與黑盒測試比較 127
5．7 軟件測試的一般步驟 128
5．8測試 128
5．8．1測試概述 128
5．8．2測試內容 129
5．8．3測試方法 129
5．9 集成測試 130
5．9．1 集成測試概述 130
5．9．2 集成測試分析 130
5．9．3 集成測試策略 131
5．10 繫統測試 134
5．10．1 繫統測試概述 134
5．10．2 繫統測試類型 134
5．11 驗收測試 136
5．11．1 驗收測試概述 136
5．11．2 驗收測試內容 136
5．11．3 α測試和β測試 136
5．12 回歸測試 137
5．13 軟件調試 138
5．13．1 調試過程 138
5．13．2 調試途徑 138
5．14 軟件測試實例 138
5．15 測試分析報告編寫指南 144
5．16 軟件維護 147
5．16．1 軟件維護的過程 147
5．16．2 軟件維護的分類 149
5．16．3 軟件的可維護性 150
5．16．4 軟件維護的副作用 151
5．16．5 軟件再工程技術 152
小結 153
習題 154
第6章 面向對像方法與UML 157
6．1 面向對像的軟件工程方法 157
6．1．1 面向對像的基本概念 157
6．1．2 面向對像的軟件工程方法的特征與優勢 158
6．1．3 面向對像的實施步驟 159
6．2 統一建模語言（UML） 160
6．2．1 UML簡述 160
6．2．2 UML的特點 160
6．2．3 UML的應用範圍 161
6．2．4 UML的圖 161
6．2．5 UML“4+1”視圖 162
6．3 靜態建模機制 163
6．3．1 用例圖 163
6．3．2 類圖和對像圖 165
6．3．3 包圖 169
6．4 動態建模機制 170
6．4．1 順序圖 170
6．4．2 協作圖 171
6．4．3 狀態圖 172
6．4．4 活動圖 173
6．5 描述物理架構的機制 174
6．5．1 構件圖 174
6．5．2 部署圖 175
小結 175
習題 176
第7章 面向對像分析 179
7．1 面向對像分析方法 179
7．1．1 面向對像分析過程 179
7．1．2 面向對像分析原則 180
7．2 面向對像建模 181
7．2．1 建立對像模型 182
7．2．2 建立動態模型 186
7．2．3 建立功能模型 189
7．2．4 3種模型之間的關繫 190
7．3 面向對像分析實例 190
小結 195
習題 195
第8章 面向對像設計與實現 197
8．1 面向對像設計與結構化設計 197
8．2 面向對像設計與面向對像分析的關繫 197
8．3 面向對像設計的過程與規則 197
8．3．1 面向對像設計的過程 197
8．3．2 面向對像設計的原則 199
8．4 面向對像設計的啟發規則 200
8．5 繫統設計 200
8．5．1 繫統分解 201
8．5．2 問題域子繫統的設計 202
8．5．3 人機交互子繫統的設計 205
8．5．4 任務管理子繫統的設計 208
8．5．5 數據管理子繫統的設計 209
8．6 對像設計 211
8．6．1 設計類中的服務 211
8．6．2 設計類的關聯 213
8．6．3 對像設計優化 214
8．7 面向對像設計實例 217
8．8 面向對像實現 221
8．9 面向對像的軟件測試 221
小結 224
習題 224
第9章 軟件工程管理 226
9．1 軟件估算 226
9．1．1 軟件估算的概念 226
9．1．2 軟件估算的方法 227
9．1．3 軟件估算的原則與技巧 228
9．2 軟件開發進度計劃 229
9．2．1 Gantt圖 229
9．2．2 PERT圖 229
9．3 軟件開發人員組織 230
9．3．1 民主制程序員組 230
9．3．2 主程序員組 230
9．3．3 現代程序員組 231
9．4 軟件開發風險管理 231
9．4．1 軟件開發風險 231
9．4．2 軟件開發風險管理 232
9．5 軟件質量保證 233
9．5．1 軟件質量的基本概念 233
9．5．2 軟件質量保證的措施 235
9．6 軟件配置管理概述 235
9．6．1 軟件配置管理術語 235
9．6．2 配置管理的過程 238
9．6．3 配置管理的角色劃分 239
9．7 軟件工程標準與軟件文檔 240
9．7．1 軟件工程標準 240
9．7．2 軟件文檔 241
9．8 軟件過程能力成熟度模型 243
9．9 軟件項目管理 244
9．9．1 軟件項目管理概述 244
9．9．2 軟件項目管理與軟件工程的關繫 245
9．10 軟件復用 245
小結 247
習題 248
第10章 課程設計 250
10．1 課程設計指導 250
10．2 案例――“Web Publishing System” 255
10．2．1 Software Project Plan 255
10．2．2 Software Requirements Specification 263
10．2．3 Software Design Specification 284
10．2．4 Software Testing Report 313
小結 324
習題 324
附錄A 詞彙與縮略語 325
附錄B 案例――Web Publishing System(通過掃描二維碼獲取中文文檔和源代碼) 330
附錄C 部分習題參考答案 331
參考文獻 349

前 言

軟件工程是應用計算機科學技術、數學、管理學的原理，運用工程科學的理論、方法和技術，研究和指導軟件開發和演化的一門交叉學科。隨著科技的發展，軟件工程已成為計算機科學及其相關專業的一門重要的必修課，其教學目的在於使學生掌握軟件工程的基本概念和原則，培養學生使用工程化的方法高效地開發高質量軟件的能力，以及進行項目管理的能力。

軟件工程是一門理論與實踐並重的課程。本書在講述軟件工程的基本概念、原理和方法的基礎上，詳細而全面地介紹了可以實際用於軟件開發實踐的各種技能，旨在使學生通過有限課時的學習後，不僅能對軟件工程的原理有所認識，而且能具備實際開發軟件的各種技能，比如按照標準和規範編寫文檔等。

本書共10章，內容涉及軟件工程的基本原理和概念、軟件開發生命周期的各個階段、軟件工程管理的相關內容，以及課程設計。在第10章中，除了介紹如何進行課程設計外，還舉了一個可供模仿的課程設計案例——“Web Publishing System”。此案例的文檔盡管是以英文呈現的，但相應地都有中文文檔（包括源代碼、用戶手冊、部署文檔等），可通過掃描二維碼獲取，或在華信教育資源網上獲取，網址：http://www.hxedu.com.cn；同時，本書電子教案等相關教學資源也可通過此網站獲取。

本書的教學安排建議如下:

章節 內容 學時數

第1章 軟件工程概述 2～4

第2章 可行性研究及需求分析 4～6

第3章 軟件設計 4～6

第4章 軟件編程 2

第5章 軟件測試與維護 4～6

第6章 面向對像方法與UML 4～6

第7章 面向對像分析 4～6

第8章 面向對像設計與實現 4～6

第9章 軟件工程管理 2～4

第10章 課程設計 2

建議先修課程：計算機導論、面向對像程序設計、數據結構、數據庫原理等。

建議理論教學時數：32～48學時。

建議實踐教學時數：16～32學時。

教師可以按照自己對軟件工程的理解適當地刪除一些章節，也可以根據教學目標，靈活地調整章節的順序，增減各章的學時數。

本書作者一直在北京航空航天大學軟件學院擔任軟件工程課程的教學工作，總結了自己多年軟件工程教學與實踐的經驗。曾洪立、呂彼佳、姜彥華參與了本書的素材收集與資源整理工作。在本書編寫的過程中，還得到了叢碩、任彬、王啟菡、鄧博洋、左宗源、楊晨、蔡哲源、寇宇增的支持，在此對他們表示感謝。也感謝其他對本書有貢獻的同人。

由於軟件工程是一門新興學科，軟件工程的教學方法本身還在探索之中，加之我們的水平和能力有限，本書難免有疏漏之處。懇請各位同人和廣大讀者給予批評指正，也希望各位將實踐過程中的經驗和心得與我們交流（yunxianglu@hotmail.com）。

編 著 者