软件工程概述

背景

软件工程（Software Engineering）这个概念的正式提出是在 1969 年，在人们经历过一系列软件危机（Software Crisis）之后的 NATO 会议上。

当时人们遇到的软件危机包括：

1. 项目运行超过预算；
2. 项目运行超过时间；
3. 软件质量低劣；
4. 软件通常不符合需求；
5. 项目无法管理且代码难以维护。

下面举三个案例呈现当时的软件危机。

其一是 IBM 的 OS/360 系统，当决定外部技术说明文档的制定人员时，Fred Brooks 错误地给与了程序实现团队而不是体系结构团队，导致最后项目增加了一年的调试时间并多出了几百万美元的投入。

其二是美国银行信托软件，当时计划预算 2 千万，时长 9 个月；但实际上投入了 6 千万，时长 4 年，仍未完成，最终放弃。

其三是 AECL 公司开发的 Therac-25 放射性疗法机器，因竞态条件偶然发射高于正常剂量的辐射，从而导致患者死亡或重伤。

定义

在软件危机的背景之下，1969 年的 NATO 会议提出了软件工程的概念。

软件工程是用来建立和使用合理的工程原则，以经济地获取可靠的，且在真实机器上可高效工作的软件。

随后 IEEE 在 1993 年给出了更加综合性的定义，即

(1) 将系统化的、规范的、可量化的方法应用到软件的开发、运行及维护中，即将工程化方法应用于软件；

(2) 在 (1) 中所述方法的研究。

软件生命周期

软件工程有两面，一面是 “软件”，一面是 “工程”。软件是软件工程中最重要的制品。我们依照软件的生命周期，在每个时期实施不同的工程化的方法使得软件可以按需求运作。

软件开发过程

软件(开发)过程一般有两种：

1. 瀑布模型：分析 --> 设计 --> 编码 --> 测试。
2. 增量模型：拆分尽量不耦合的增量构件，每个构件按照瀑布过程运作。

软件分析方法

软件分析方法有两大类：

1. 面向过程方法，包括数据流图、实体关系图和状态图；
2. 面向对象方法，包括用例图、类图和状态图。

软件设计方法

软件设计方法也分为以下两大类：

1. 面向过程方法，包括结构图（HIPO）、模块化；
2. 面向对象方法，包括类图中每个类的属性和方法的确定。

软件编码方法

1. 选择一门或多门适合需求的编程语言。
2. 质量保证：
   a. 可操作性；（能用）
   b. 可维护性；（能改）
   c. 可迁移性。（能迁）

软件测试方法

软件测试方法总体可分为以下两大类：

1. 白盒测试，包括基本路径测试和控制结构测试（包括条件测试、数据量测试和循环测试）；
2. 黑盒测试，包括穷尽测试、 随机测试和边界值测试。

白盒测试中的基本路径测试涉及图论和圈的复杂度。

文档

软件的文档是一个持续的过程，软件不死，文档就需要不断更新。软件的文档包含三大类：

1. 用户文档，引导用户正确使用软件；
2. 系统文档，定义软件本身；
3. 技术文档，描述软件的安装、维护和更新。