软件设计师常考知识点总结软件工程DOC.docx
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软件设计师知识点总结
一、软件工程
1.1软件工程基础知识
●软件生命周期：
软件的生存期划分为制定计划、需求分析、设计、编程实现、测试、运行维护等几个阶段，称为软件生命周期。
●软件开发模型
常见的软件开发模型有瀑布模型、演化模型、螺旋模型、喷泉模型。
瀑布模型（WaterfallModel）：
缺点：
瀑布模型缺乏灵活性，无法通过开发活动澄清本来不够明确的活动。
因此，当用户需求比较明确时才使用此模型。
演化模型（EvolutionaryModel）：
也称为快速原型模型。
快速原型方法可以克服瀑布模型的缺点，减少由于软件需求不明确带来的开发风险，具有显著的效果。
螺旋模型（SpiralModel）：
将瀑布模型和演化模型相结合，综合了瀑布模型和演化模型的优点，并增加了风险分析。
包含4个方面活动：
制定计划：
风险分析：
实施工程：
客户评价：
喷泉模型（WaterFountainModel）：
主要用于描述面向对象的开发过程。
喷泉一词体现了面向对象开发过程的迭代和无间隙特征。
即允许开发活动交叉、迭代
地进行。
迭代：
模型中的开发活动常常需要重复多次，在迭代过程中不断完善软件系统。
无间隙：
指在开发活动（如分析、设计、编码）之间不存在明显的边界。
V模型（VModel）：
该模型强调测试过程应如何与分析、设计等过程相关联。
增量模型（IncrementalModel）：
好处是软件开发可以较好地适应变化，客户可以不断地看到所开发的软件，从而降低开发风险。
构件：
是由多种相互作用的模块所形成的提供特定功能的代码片段构成.
●软件开发方法
软件开发方法是一种使用早已定义好的技术集及符号表示习惯来组织软件生产的过程。
包括：
结构化的方法、Jackson方法、面向对象开发方法
结构化方法指导思想是自顶向下、逐层分解，基本原则是功能的分解与抽象。
Jackson方法:
是面向数据结构的开发方法，包括JSP（JacksonStructureprogramming）和JSD（JacksonSystemDevelopment）
面向对象开发方法：
面向对象方法是以对象为最基本的元素，对象也是分析问题和解决问题的核心。
开发方法包括面向对象分析、面向对象设计、面向对象实现。
面向对象开发方法有Booch方法、Coad方法和OMT方法等。
为了统一各种面向对象方法的术语、概念和模型，1997年推出了统一建模语言——UML（UnifiedModelingLanguage），它有标准的建模语言，通过统一的语义和符号表示。
●软件项目管理
软件项目管理包括：
成本估计、风险分析、进度管理、人员管理。
成本估算方法：
有自顶向下估算法、专家估算法……。
成本估算模型：
IBM模型、Putnam模型、COCOMO模型。
风险分析包括4种风险评估活动：
风险识别—建立风险概念的尺度。
试图系统化确定对项目计划（估算、进度、资源分配）的威胁。
（一个方法是建立风险条目检查表。
该风险表可以用于识别风险，并使得人们集中来识别下列常见的、已知的及可预测的风险）
风险预测—描述风险引起的后果。
确定风险发生的可能性或概率以及如果风险发生了所产生的后果。
风险评估—估计风险影响的大小。
风险控制—确定风险估计的正确性。
辅助项目组建立处理风险的策略。
进度管理：
就是对软件开发进度的合理安排，它是如期完成软件项目的重要保证，也是合理分配资源的重要保证。
进度安排的常用描述方法有：
甘特图（Gantt图）计划评审技术图（PERT图）
关键路径法（CPM图）
CPM和PERT的区别是：
CPM是以经验数据为基础来确定各项工作的时间，而PERT则把各项工作的时间作为随机变量来处理。
所以，前者往往被称为肯定型网络计划技术，而后者往往被称为非肯定型网络计划技术。
前者是以缩短时间、提高投资效益为目的，而后者则能指出缩短时间、节约费用的关键所在。
软件过程管理
软件过程—人们用于开发和维护软件及其相关产品（项目计划、设计文档、代码、测试用例、用户手册等）的一系列活动、包括软件工程活动和软件管理活动，其中必然涉及相关的方法和技术。
※软件能力成熟度模型（CMM）
※统一软件开发过程（RUP）
※极限编程（XP）
软件能力成熟度模型（CapabilityMaturityModel，简称CMM）
软件过程能力----描述（开发组织和项目组）通过遵循其软件过程能够实现预期结果的程度。
软件能力成熟度----—个特定软件过程被明确和有效地定义、管理、测量及控制的程度。
成熟度可指明一个软件开发组织软件过程的能力的增长潜力。
CMM模型将软件过程能力成熟度划分为5个级别：
（1）初始级
（2）可重复级（3）已定义级（4）已管理级（5）优化级
RUP（RationalUnifiedProcess，统一软件开发过程，统一软件过程）：
是一个面向对象且基于网络的程序开发方法论。
RUP好像一个在线的指导者，它可以为所有方面和层次的程序开发提供指导方针，模版以及事例支持。
软件工程过程定义谁在做什么、怎么做以及什么时候做，RUP用四个主要的建模元素表达：
·角色（Workers）——“谁”
·活动（Activities）——“怎么做”
·产品（工件）（Artifacts）——“做什么”
·工作流（Workflows）——“什么时候做”
角色：
它定义的是所执行的一组活动和所拥有的一组文档与模型。
是抽象的职责定义，描述某个人或者一个小组的行为与职责。
角色并不代表个人，而是说明个人在业务中应该如何表现以及他们应该承担的责任。
RUP预先定义了很多角色：
分析员角色集:
分析员角色集用于组织主要从事需求获取和研究的各种角色
开发角色集:
开发人员角色集用于组织主要从事软件设计与开发的各种角色。
测试员角色集:
测试员角色集用于组织主要从事软件测试的各种角色。
经理角色集:
经理角色集用于组织主要从事软件工程流程的管理与配置的各种角色。
活动：
是一个有明确目的的独立工作单元。
即承担这一角色的人必须完成的一组工作。
产品（工件）：
产品是一个过程所生产、修改或使用的一段信息。
产品是项目切实的成果，是项目为生产出最终的产品而制造或使用的东西。
产品可以
具有不同的形式，如
·模型，如用例模型或设计模型。
·模型元素，如类，用例或子系统。
·文档，如商业用例或软件体系结构文档。
·源代码。
·可执行程序
工作流：
仅仅把所有的角色、活动和产品都列举出来还不能够组成过程，另外还需要一种有效的方式，把产生有价值结果的活动序列描述出来，并显示角色之间的交互。
工作流是一个产生具有可观察的结果活动序列。
UML中，可以用一个序列图、协作图或活动图来表示工作流。
RUP被划分为六个核心“工程”工作流：
商业建模工作流、需求工作流、分析和设计工作流、实现工作流、测试工作流、展开工作流
RUP把一个开发周期划分为四个连续的阶段：
初始阶段（Inceptionphase）：
为系统建立商业用例，确定项目的边界。
—生命周期目标里程碑。
精化阶段（Elaborationphase）：
分析问题领域，建立一个健全的体系结构基础，编制项目规划，淘汰项目中风险最高的元素。
——生命周期体系结构里程碑。
构造阶段（Constructionphase）：
将开发所有剩余的构件和应用部件，对它们进行测试，并集成到产品中。
——初始运行能力里程碑。
移交阶段（Transitionphase）：
把软件产品交付给用户群。
—产品发布里程碑。
●软件质量管理
软件质量是指反映软件系统或软件产品满足规定或隐含需求的能力的特征和特性全体。
软件质量保证是指为软件系统或软件产品充分满足用户要求的质量而进行的有计划、有组织的活动，其目的是产生质量的软件。
软件质量模型：
ISO/IEC9126软件质量模型McCall软件质量模型
1.2系统分析基础知识
系统分析侧重于从业务全过程的角度进行分析，主要任务。
主要内容有：
Ø业务和数据的流程是否通畅，是否合理
Ø数据、业务过程和组织管理之间的关系
Ø原系统管理模式改革和新系统管理方法的实现是
Ø否具有可行性等。
系统分析的步骤
Ø对当前系统进行详细调查，收集数据；
Ø建立当前系统的逻辑模型；
Ø对现状进行分析，提出改进意见和新系统应达到的目标；
Ø建立新系统的模型；
Ø编写系统方案说明书
●结构化分析方法
数据流图（DataFlowDiagram,DFD）:
数据流图就是组织中信息运动的抽象，是信息系统逻辑模型的主要形式。
它是一种便于用户理解、分析系统数据流程的图形工具。
数据流图的基本组成及符号
▪外部项（外部实体）：
外部项在数据流图中表示所描述系统的数据来源和去处的各种实体或工作环节。
系统开发不能改变这些外部项本身的结构和固有属性。
▪加工（数据加工）：
又称数据处理逻辑，描述系统对信息进行处理的逻辑功能。
▪数据存储：
逻辑意义上的数据存储环节，即系统信息处理功能需要的、不考虑存储物理介质和技术手段的数据存储环节。
▪数据流：
与所描述系统信息处理功能有关的各类信息的载体，是各加工环节进行处理和输出的数据集合。
绘制数据流图的几点注记：
1.关于自顶向下、逐层分解
2.数据流必须通过加工，即送去加工或从加工环节发出。
3.数据存储环节一般作为两个加工环节的界面。
4.命名
Ø名称要反映被命名的成分的真实和全部的意义；
Ø名称要意义明确，易理解，无歧义；
Ø进出数据存储环节的数据流如内容和存贮者的数据相同，可采用同一名称。
5.编号
每个数据加工环节和每张数据流图都要编号。
按逐层分解的原则，父图与子图的编号要有一致性，一般子图的图号是父图上对应的加工的编号。
类似地，在分层数据流图中，如下层图上的数据流或数据存储是由上层图某个成分的分解
而得，则父项与子项的编号要体现数据流图分解的完整性与一致性的原则，如父项编号为F1或D1，则其子项分别为F1.1，F1.2，…，或D1.1，D1.2，…等。
1.3系统设计基础知识
耦合:
系统内不同模块之间互连程度的度量。
块间耦合强弱取决于模块间联系形式及接口的复杂程度。
模块间接口的复杂性越高，说明耦合的程度也越高。
数据耦合:
如果两个模块彼此间通过数据交换信息，而且每一个参数仅仅为数据，那么这种块间耦合称之为数据耦合。
控制耦合:
如果两个模块彼此间传递的信息中有控制信息，那么这种块间耦合称为控制耦合。
公共耦合:
如果两个模块彼此之间通过一个公共的数据区域传递信息时，则称之为公共耦合或公共数据域耦合。
内容耦合:
如果一个模块需要涉及另一个模块的内部信息时，则这种联系称为内容耦合。
内聚:
模块内部元素的联系方式，块内联系标志一个模块内部各个元素间彼此结合的紧密程度，主要表现在模块内部各个元素为了执行某一功能而结合在
一起的程度。
偶然内聚：
如果一个模块所要完成的动作之间没有任何关系，或者即使有某种关系，也是非常松散的，就称之为偶然组合。
逻辑内聚：
如果一个模块内部的各个组成部分在逻辑上具有相似的处理动作，但功能上、用途上却彼此无关，则称之为逻辑组合。
时间内聚：
如果一个模块内部的各个组成部分所包含的处理动作必须在同一时间内执行，则称之为时间组合。
过程内聚：
如果一个模块内部的各个组成部分所要完成的动作彼此间没什么关系，但必须以特定的次序（控制流）执行，则称之为过程组合。
通信内聚：
如果一个模块内部的各个组成部分所完成的动作都使用了同一个输入数据或产生同一个输出数据，则称之为通信组合。
顺序内聚：
对于一个模块内部的各个组成部分，如果前一部分处理动作的输出是后一部分处理动作的输入，则称之为顺序组合。
功能内聚：
如果一个模块内部的各个组成部分全部为执行同一功能而合成为一个整体，则称之为功能组合方式的模块。
1.4系统实施基础知识
●系统测试
系统测试：
是为了发现错误而执行程序的过程
系统测试的目的：
系统测试是以找错误为目的，我们不是要证明程序无错，而是要精心选取那些易于发生错误的测试数据，以十分挑剔的态度，去寻找程序的错误。
系统测试的基本原则：
●测试工作应避免由原开发软件的个人或小组来承担
●设计测试用例不仅要包括合理、有效的输入数据，还要包括无效的或不合理的输入数据。
●设计测试案例时,不仅要确定输入数据，而且要根据系统功能确定预期输出的结果。
●不仅要检验程序做了该做的事，还要检查程序是否同时做了不该做的事。
●严格按照测试计划进行，避免测试的随意性
●保留测试用例，将会给重新测试和追加测试带来方便。
测试过程：
1.制定测试计划
2.编制测试大纲
3.根据测试大纲设计和生成测试用例
4.实施测试
5.生成测试报告
系统测试的方法：
1.静态测试：
被测程序不在机器上运行，而是采用人工检测和计算机辅助静态分析的手段对程序进行检测。
2.动态测试：
通过运行程序发现错误。
有黑盒测试法和白盒测试法。
系统测试的步骤：
单元测试：
程序中的一个模块或一个子程序，是程序设计的最小单元，是程序最小的独立编译单位。
集成测试（组装测试）：
在每个模块完成了单元测试以后，需要按照设计时作出的层次模块图把它们连接起来，进行组装测试。
确认测试：
经过组装测试，软件已装配完毕，接下来进行的确认测试和系统测试将是以整个软件做为测试对象，且采用黑盒测试方法。
系统测试：
将信息系统的所有组成部分包括软件、硬件、用户以及环境等综合在一起进行测试，以保证系统的各组成部分协调运行。
•
•1.5系统运行和维护基础知识
•
系统可维护性概念：
维护人员理解、改正、改动和改进这个软件的难易程度。
系统的可维护性的评价指标：
可理解性、可测试性、可修改性。
系统维护的内容和类型：
硬件维护、软件维护、数据维护。
软件维护：
根据需求变化或硬件环境的变化对应用程序进行部分或全部修改。
软件维护包括：
正确性维护：
改正在系统开发阶段已发生而系统测试阶段尚未发现的错误。
占整个维护工作量的17%-20%。
适应性维护：
使应用软件适应信息技术变化和管理需求变化而进行的修改。
占整个维护工作量的18%-25%。
完善性维护：
为扩充功能和改善性能而进行的修改，主要是对已有的软件系统增加一些在系统分析和设计阶段中没有规定的功能与性能特征。
占整个维护工作量的50%-60%。
预防性维护：
为改进应用软件的可靠性和可维护性，为了使用硬件环境的变化，主动增加预防性的新的功能，以使应用系统适应各类变化而不被淘汰。
占整个维护工作量的4%左右。
•
•二.数据库技术基础知识
•
•2.1数据库系统的基本概念
•
DB、DBMS和DBS的定义
DB（数据库）是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的相关数据的集合。
DBMS（数据库管理系统）是数据库系统中管理数据的软件系统。
位于用户与操作系统之间的一层管理软件。
DBS（数据库管理系统）在计算机系统中引入数据库后的系统。
是数据库、硬件、软件、数据库管理员及用户的集合。
数据库管理系统的功能
1、数据库的定义功能
DBMS提供数据定义语言（DDL）定义数据库的三级结构，两级映象，定义数据
2、数据库的操作
DBMS提供数据操作语言（DML）实现对数据库中数据的操作。
基本数据操作有：
检索（查询）、和更新（插入、删除、修改）。
3、数据库的保护功能
DBMS对数据的保护主要通过四个方面实现，因而DBMS中包括四个子系统。
•数据库恢复
•数据库的并发控制
•数据库的完整性控制
•数据库的安全性控制
4、数据库存储管理
DBMS的存储管理子系统提供了数据库中数据和应用程序的一个界面，DBMS存储管理子系统的职责是把各种DML语句转换成底层的与磁盘中数据打交道的操作系统的文件系统命令，起到数据的存储、检索和更新的作用。
5.数据库的维护功能：
数据装载程序、备份程序、文件重组织程序、性能监控程序
6.数据字典（DD）
数据库系统中存放三级结构定义的数据库称为数据字典。
对数据库的操作都要通过访问DD才能实现。
DD中还存放数据库运行的统计信息，例如记录个数、访问次数等。
2.2数据库系统的体系结构—三级结构两级映象
●三级结构：
外模式、概念模式、内模式
●两级映象：
外模式/模式映象、模式/内模式映象
●三级结构：
外模式：
单个用户使用到的那部分数据的描述。
概念模式：
是用户定义的数据库中全部数据逻辑结构的描述。
内模式：
是数据库在物理存储方面的描述，接近于物理存储设备，涉及到实际数据存储的结构。
●两级映象
模式／内模式映象：
存在于概念级和内部级之间，用于定义概念模式和内模式之间的对应性。
外模式／模式映象：
存在于外部级和概念级之间，用于定义外模式和概念模式之间的对应性。
两级数据独立性
数据独立性是指应用程序和数据库的数据结构之间相互独立，不受影响。
分成物理数据独立性和逻辑数据独立性两个级别。
物理数据独立性：
数据的内模式修改，模式／内模式也要进行相应的修改，但概念模式尽可能保持不变。
逻辑数据独立性：
数据的概念模式修改，外模式／模式也要进行相应的修改，但外模式尽可能保持不变。
•2.3数据模型
•
数据模型:
表示实体类型及实体间联系的模型.根据模型应用的不同目的可以将模型化分为概念数据模型和结构数据模型
概念模型—ER模型（实体联系模型）
实体间的联系：
实体集内部以及实体集的联系。
包括一对一的联系、一对多的联系、多对多的联系。
描述实体间联系的模型称为实体联系模型简称ER模型。
结构数据模型：
层次模型、网状模型、关系模型
层次模型：
用树型结构表示实体类型及实体间联系的数据模型。
网状模型：
用有向图表示实体类型及实体间联系的数据模型.
关系模型：
用二维表格结构表达实体间的联系的数据模型
关系模型中的基本术语:
关系：
二维的数据表，它描述了实体之间的联系。
元组（实体）：
数据表中的每一行表示一个实体。
属性（字段）：
数据表中的每一列。
域：
属性的取值范围。
关系模式：
对关系的描述称为关系模式。
关系名（属性名1，属性名2，……，属性名n）
超键（超码）：
在关系模式中，能唯一标识元组的属性集。
这个属性集可能含有多余的属性。
候选键（候选码）：
能唯一标识元组，且又不含有多余的属性一个属性集，即超键中删除多余属性剩下的属性集。
主键（主码）：
从候选键中选择一个作为关系模式中用户使用的候选键称为主键。
主属性：
包含在任何候选键中的属性称为主属性。
不包含在任何候选键中的属性称为非主属性。
外键（外码）：
当关系R中的某个属性（或属性组）虽然不是该关系的码，但却是另一个关系S的码，称该属性（或属性组）为R关系的外键。
全键（全码）：
关系模型中所有属性都是这个关系的关键字
关系模型的完整性约束（数据完整性）用来确保数据库中数据的正确性和可靠性。
数据完整性包括：
实体完整性：
主键的取值必须唯一，并且不能为空。
域完整性：
保证数据的取值在有效的范围内。
参照完整性：
参照完整性是通过主键和外键来保证相关联的表间数据保持一致，避免因一个表的数据修改，而导致关联生效。
2.4数据操作
关系数据库的数据操作语言（DML）的语句分成查询语句和更新语句两大类。
查询语句用于描述用户的各种检索要求；更新语句用于描述用户进行插入、删除、修改等操作。
关系查询语言根据其理论基础的不同分成两大类：
关系代数语言：
查询操作是以集合操作为基础的DML语言。
关系演算语言：
查询操作是以谓词演算为基础的DML语言。
●关系代数
◆关系代数的五个基本操作——并、差、笛卡尔积、投影、选择
◆关系代数的四个组合操作——交、联接、自然连接、除法
●关系演算
◆元组关系演算域
◆关系演算
关系代数的五个基本操作：
（1）并（Union）
设关系R和S具有相同的关系模式，R和S的并是由属于R或属于S的元组构成的集合，记为R∪S。
形式定义如下：
R∪S≡{t|t∈R∨t∈S}，t是元组变量，R和S的元数相同。
（2）差（Difference）
设关系R和S具有相同的关系模式，R和S的差是由属于R
但不属于S的元组构成的集合，记为R－S。
形式定义如下：
R－S≡{t|t∈R∧t∈S}，R和S的元数相同。
（3）笛卡尔积
设关系R和S的元数分别为r和s。
定义R和S的笛卡尔积是一个（r+s）元的元组集合，每个元组的前r个分量（属性值）来自R的一个元组，后s个分量来自R的一个元组，记为R×S。
形式定义如下：
R×S≡{t|t=∧tr∈R∧ts∈S}
若R有m个元组，S有n个元组，则R×S有m×n个元组。
（4）投影（Projection）
这个操作是对一个关系进行垂直分割，消去某些列，并重新安排列的顺序。
设关系R是k元关系，R在其分量Ai1，…，Aim（m≤k，i1，…，im为1到k间的整数）上的投影用πi1，…，im（R）表示，它是一个m元元组集合，
形式定义如下：
πi1，…，im（R）≡{t|t＝〈ti1，…，tim〉∧〈t1，…，tk〉∈R}
（5）选择（Selection）
选择操作是根据某些条件对关系做水平分割，即选取符合条件的元组。
条件可用命题公式（即计算机语言中的条件表达式）F表示。
F中有两种成分：
运算对象和运算符。
形式定义如下：
σF（R）＝{t|t∈R∧F（t）=true}
σ为选择运算符，σF（R）表示从R中挑选满足公式F为真的元组所构成的关系。
关系代数的四个组合操作
（1）交（intersection）
关系R和S的交是由属于R又属于S的元组构成的集合，记为R∩S，这里要求R和S定义在相同的关系模式上。
形式定义如下：
R∩S≡{t︱t∈R∧t∈S}，R和S的元数相同。
（2）连接（join）
连接有两种：
θ连接和F连接
①θ连接（θ是算术比较符）
θ连接是从关系R和S的笛卡儿积中选取属性间满足某一θ操作的元组,
R⋈S≡{t︱t=∧tr∈R∧ts∈S∧triθtsj}因此,θ连接由笛卡尔积和选择操作组合而成。
R⋈S≡σiθ（r+j）（R×S）
②F连接（F是公式）
F连接是从关系R和S的笛卡儿积中选取属性间满足某一公式F的元组,这里F是形为F1∧F2∧…∧Fn的公式，每个FP是形为iθj的式子，而i和j分别为关系R和S的第i、第j个分量的序号。
（3）自然连接（naturaljoin）
两个关系R和S的自然连接操作具体计算过程如下：
①计算R×S；
②设R和S的公共属性是A1,…,AK，挑选R×S中满足
R.A1=S.A1，…，R.AK=S.AK的那些元组；
③去掉S.A1，…，S.AK这些列。
形式定义如下：
R⋈S≡πi1,…,im（σR.A1=S.A1∧...∧R.AK=S.AK（R×S））,
其中i1,…,im为R和S的全部属性，但公共属性只出现一次。
自然连接就是等值连接去掉重复列。
（4）除法（division）
设关系R和S的元数分别为r和s（设r>s>0），那么R÷S是一个（r-s）元的元组的集合。
（R÷S）是满足下列条件的最大关系：
其中每个元组t
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