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計算機軟件設(shè)計方法
計算機軟件設(shè)計方法【1】
【摘要】：隨著信息化時代的到來, 計算機已廣泛應(yīng)用于社會各領(lǐng)域, 發(fā)揮著無與倫比的作用，而計算機軟件的開發(fā)與完善極大地提高了計算機的使用效益,又促進了計算機硬件的更新?lián)Q代, 因此計算機軟件設(shè)計方法的發(fā)展已成為人們關(guān)注的焦點之一。
本文結(jié)合國內(nèi)外在軟件工程方面的最新理論及成果, 以及在項目開發(fā)中實行軟件工程化探索的經(jīng)驗，探討了計算機軟件設(shè)計的幾種常用方法，以期會給軟件開發(fā)者提供有益的啟迪。
【關(guān)鍵詞】：軟件 設(shè)計 方法
開發(fā)一個軟件首先要給出功能說明,然后確定解題方案或算法,設(shè)計流程圖,最后編寫代碼。
為此，根據(jù)系統(tǒng)的實際需求，分別針對具體情況選擇采用不同的軟件設(shè)計方法，可以充分發(fā)揮軟件設(shè)計各種方法的優(yōu)勢。
1.問題的提出
隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，軟件開發(fā)供不應(yīng)求的局面日益加速，應(yīng)用滯后已達數(shù)年，軟件設(shè)計人員已成為一種貧乏資源，形成新的 軟件危機”。
(軟件危機是指在計算機軟件的開發(fā)和維護過程中所遇到的一系列嚴重問題。
)主要包括三個方面的問題：一是如何開發(fā)軟件，怎樣滿足對軟件增長的需求;二是如何維護數(shù)量不斷膨脹的已有軟件;三是如何大幅度提高軟件生產(chǎn)率已成為軟件界的眾矢之的和當務(wù)之急，為此，探索計算機的軟件設(shè)計方法有助予人們更好地開發(fā)軟件。
2.幾種典型的軟件設(shè)計方法
2.1模塊化設(shè)計法
模塊化設(shè)計的基本概念是：
(1)每個模塊完成一個單一和相對獨立的功能;
(2)每個模塊應(yīng)只有一個入口和一個出口, 每個模塊應(yīng)盡可能小;
(3)上層模塊只調(diào)用下層模塊;
(4)整個系統(tǒng)由模塊構(gòu)成。
為降低軟件系統(tǒng)的復雜性, 模塊化沒計采用分而治之的思想, 將問題分解為若干子問題, 對子問題再作進一步分解。
直至能用模塊實現(xiàn)為止, 這樣自頂向下逐級分解, 形成一個層次的模塊結(jié)構(gòu)。
模塊可見部分是它的接口, 而其內(nèi)部的數(shù)據(jù)和操作細節(jié)則對外部是隱藏的。
模塊可以由多人同時編程、單獨測試和最后集成。
模塊化設(shè)計提高了程序的可讀性和可修改性。
在模塊化設(shè)計中，按什么思想準則和方法來分解系統(tǒng)和劃分模塊，就產(chǎn)生不同的設(shè)計方法。
2.2結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計方法(SA/SD)
結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計方法的基本思想是自頂向下按功能的不同劃分不同的子系統(tǒng)，然后對每個子系統(tǒng)按照逐步求精的方法求得問題解，將軟件開發(fā)過程看作是軟件生命周期，建立的是瀑布模型。
其基本步驟為：分析一設(shè)計一編碼一測試一運行/維護。
這種方法的主要優(yōu)點是應(yīng)用時間長、簡單、直觀、易于接受，并且已有了一定的應(yīng)用基礎(chǔ)并開辟了應(yīng)用市場。
局限性主要在于功能經(jīng)常變化，難于適應(yīng)變化要求;后期發(fā)現(xiàn)的錯誤維護代價太高;不支持功能復用，造成大量的代碼冗余。
2.3數(shù)據(jù)流設(shè)計法
數(shù)據(jù)流沒計法在設(shè)計過程中是面向數(shù)據(jù)流信息的。
它以分析階段使用結(jié)構(gòu)化分析產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流圖(DFD)為基礎(chǔ)，檢查DFD中信息流的特征，確定信息流是變換型還是事物型，然后采用變換分析或事物分析來導出相應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)。
數(shù)據(jù)流設(shè)計法提出了兩個定性準則來評價軟件結(jié)構(gòu)中模塊的獨立性，即內(nèi)聚和藕合，發(fā)展了模塊的概念。
模塊的實現(xiàn)目標是高內(nèi)聚和低偶合，實現(xiàn)了這個目標的軟件設(shè)計就是成功的設(shè)計。
2.4原型法
原型法分為兩種，漸增型和示例型。
漸增型是設(shè)計的每一步都是最終產(chǎn)品的一部分。
而示例型則是快速開發(fā)出的運行系統(tǒng)只是一個示例而已。
原型法的基本思想是借助程序自動生成環(huán)境或軟件工程支持環(huán)境，構(gòu)造一個實際系統(tǒng)簡化的模型，供開發(fā)人員和用戶交流，使設(shè)計具有靈活性，其要點是，第一要快，否則便失去意義;第二原型要能運轉(zhuǎn)起來，用戶可以觀察到效果，提供修改意見。
開發(fā)的基本步驟是首先簡化系統(tǒng)，其次實現(xiàn)原型，然后經(jīng)過反復修改，最終真正實現(xiàn)。
2.5面向?qū)ο蟮脑O(shè)計法
面向?qū)ο蟮脑O(shè)計法是基于對象的概念將系統(tǒng)進行分解的。
面向?qū)ο蟮臎]計法從定義問題開始, 用自然語言對問題進行非形式化的陳述，利用一些簡單規(guī)則，可以識別和確定出我們感興趣的那些對象、對象的屬性及其上的操作，得到一個用對象表示的現(xiàn)實世界模型。
然后, 對這個模型進行簡單映射，即一個模塊對應(yīng)于模型中的一個對象或?qū)ο箢悾@樣就得到了問題的軟件設(shè)計解。
3、軟件設(shè)計方法應(yīng)遵循的原則
(1)選取適宜開發(fā)范型。
該原則與軟件設(shè)計有關(guān)，在軟件設(shè)計中，軟件需求、硬件需求以及其他因素之間是相互制約、相互影響的，經(jīng)常需要權(quán)衡。
因此，必須認識需求定義的易變性，采用適宜的開發(fā)范型予以控制，以保證軟件產(chǎn)品滿足用戶的要求。
(2)采用合適的軟件設(shè)計方法。
在軟件設(shè)計中，通常要考慮軟件的模塊化、抽象與信息隱蔽、局部化、一致性以及適應(yīng)性等特征，合適的設(shè)計方法有助于這些特征的實現(xiàn)，以達到軟件工程的目標。
(3)提供高質(zhì)量的軟件設(shè)計方法支持。
“工欲善其事，必先利其器”。
在軟件設(shè)計方法中，軟件工具與環(huán)境對軟件設(shè)計過程的支持頗為重要，軟件設(shè)計方法的質(zhì)量與開銷直接取決于對軟件設(shè)計所提供的支撐質(zhì)量和效用。
(4)重視軟件設(shè)計過程的管理。
軟件設(shè)計的管理，直接影響可用資源的有效利用，生產(chǎn)滿足目標的軟件產(chǎn)品，提高軟件組織的生產(chǎn)能力等問題，因此，當軟件設(shè)計過程得以有效管理時，才能實現(xiàn)有效的軟件設(shè)計方法。
4、方法是軟件設(shè)計的思路，不是一層不變的定律
(1)方法是使后人分享前人的成功，避開前人的失敗，把注意力集中在尚未開拓領(lǐng)域的創(chuàng)造性勞動上，所以方法和軟件設(shè)計人員的創(chuàng)造性是沒有沖突的。
(2)沒有放之四海而皆準的方法，任何方法都有其局限性，所以軟件設(shè)計人員大不必拘泥于某種特定的方法。
5、結(jié)束語
軟件工程的目標是以最小的代價開發(fā)出滿足用戶需求的軟件，軟件設(shè)計方法是開發(fā)軟件所使用的技術(shù)和手段，它既推動了計算機的廣泛應(yīng)用, 又能開發(fā)出大量功能完善、界面友好、操作便利的系統(tǒng)與應(yīng)用軟件。
參考文獻：
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計算機軟件設(shè)計與實現(xiàn)【2】
摘 要：計算機在現(xiàn)在的工作與生活中的作用越來越重要，應(yīng)用在各個領(lǐng)域，計算機技術(shù)以后將會朝高速、小型、超智能化的方向發(fā)展，而計算機軟件技術(shù)的優(yōu)化發(fā)展是實現(xiàn)這種發(fā)展趨勢的保證。
越來越多的計算機軟件的推出為計算機技術(shù)的發(fā)展做出了重大的貢獻。
基于各種門類的計算機軟件的不斷出現(xiàn)，本文主要探討計算機軟件設(shè)計的現(xiàn)狀、計算機軟件設(shè)計與實現(xiàn)所要遵循的原則和軟件設(shè)計的主要方法。
關(guān)鍵詞：計算機;軟件設(shè)計;原則
計算機作為一向高端技術(shù)，從當初被研發(fā)出來之后便緊密的與人們的生活時刻聯(lián)系在一起。
特別是隨著信息時代的到來，計算機為我們提供方便的重要原因是眾多的計算機軟件的出現(xiàn)，計算機軟件提高了計算機的使用效率，大大滿足了人們的各種需求，因此，計算機軟件的設(shè)計越來越受到人們的關(guān)注。
1 計算機軟件設(shè)計的現(xiàn)狀
1.1 計算機軟件的分類。
計算機軟件技術(shù)主要是對軟件進行操作的一項技術(shù)。
主要研究內(nèi)容分為兩個方面：一是怎樣優(yōu)化相應(yīng)支撐體系;二是對相應(yīng)的方法手段進行開發(fā)探索。
計算機軟件系統(tǒng)是可運營的一種系統(tǒng)，已經(jīng)形成了層次分明的模型體系，主要可以分為以下三類：應(yīng)用軟件;支撐軟件;系統(tǒng)軟件。
1.2 計算機軟件技術(shù)的規(guī)劃。
在當代，各個國家對計算機軟件的設(shè)計都特別重視。
很多國家投入大量的人力物力，并出臺一系列軟件設(shè)計政策進行鼓勵計算機軟件的設(shè)計開發(fā)。
大部分國家主要將開發(fā)重點放在計算機軟件開發(fā)方法上，我國對發(fā)展軟件業(yè)給予了重視，被行業(yè)在信息產(chǎn)業(yè)綱要里放在了最重要的位置，可見，國家對計算機軟件的設(shè)計與研發(fā)的重視。
1.3 計算機系統(tǒng)軟件的研發(fā)現(xiàn)狀。
計算機系統(tǒng)軟件是更具硬件特征的軟件系統(tǒng)，計算機系統(tǒng)軟件分為不同的種類，以后分別具體分析各種不同種類的系統(tǒng)軟件現(xiàn)狀。
1.3.1 操作系統(tǒng)的研發(fā)現(xiàn)狀。
計算機靠操作系統(tǒng)發(fā)揮基本功能，對計算機最為重要。
操作系統(tǒng)不僅管理各種硬件，如顯示器、打印機等等;同時，也起到對軟件的運營進行統(tǒng)籌管理的功能，對軟件的運營系統(tǒng)進行操作;可以作為支撐軟件支撐相應(yīng)應(yīng)用軟件，使人機界面更加的先進。
操作系統(tǒng)也對用戶能夠開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)提供保障，是一種基礎(chǔ)設(shè)施。
近年來，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在不斷發(fā)展，未來的操作系統(tǒng)會朝著更加智能化，網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展。
1.3.2 商業(yè)操作系統(tǒng)研開現(xiàn)狀。
操作系統(tǒng)嵌入技術(shù)是一種新興的技術(shù)。
嵌入技術(shù)是把計算機軟件與硬件與機電設(shè)備進行結(jié)合，作為一個新的系統(tǒng)，使得這個新的系統(tǒng)具有很多原來的設(shè)備所不具有的優(yōu)點。
嵌入技術(shù)在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
現(xiàn)在，嵌入系統(tǒng)已經(jīng)產(chǎn)生很多產(chǎn)品并且投入運用，取得了良好的成果。
以后，也會越來越引起廠商對這一領(lǐng)域進行投資，促進這個領(lǐng)域的發(fā)展。
1.3.3 數(shù)據(jù)庫操作系統(tǒng)研發(fā)現(xiàn)狀。
(1)網(wǎng)絡(luò)化。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的重要組成部分是可以支持網(wǎng)絡(luò)型的，是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的支柱。
對數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研發(fā)被各數(shù)據(jù)庫公司以及學術(shù)界放在首要位置，作為發(fā)展的中心。
比如，被微軟公司作為公司某項重要計劃核心部分的就是SQL Server;(2)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全及相應(yīng)技術(shù)。
在現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中計算機處于核心地位，人們把注意力越來越多的放在數(shù)據(jù)庫的安全上。
當前世界上多數(shù)國家都出臺了一些數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的安全規(guī)定。
其中，美國制定的兩個規(guī)則起到主導作用，分別是《可信計算機系統(tǒng)的評估標準》與《可信計算機系統(tǒng)的評估標準》標準;(3)嵌入式技術(shù)。
嵌入式技術(shù)已經(jīng)被國內(nèi)外專家們當作重點進行研究與開發(fā)，取得了很大的進展。
已經(jīng)應(yīng)用在各個領(lǐng)域。
這一技術(shù)涉及了很多其他的數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，比如移動通信技術(shù)、分布式計算技術(shù)等領(lǐng)域;(4)軟件工程環(huán)境研發(fā)現(xiàn)狀。
這項技術(shù)主要側(cè)重怎樣合理安排方法、工具、技術(shù)。
這個概念從推出到現(xiàn)在已經(jīng)延續(xù)了40多年之久。
軟件工程環(huán)境是在一起的軟件構(gòu)件，實現(xiàn)工作活動的自動化支持。
從剛開始的整體的研發(fā)到后來的逐步分散化。
上世紀九十年代，CASE工具得到廣泛應(yīng)用，發(fā)展成CASE工具集成。
2 計算機軟件設(shè)計與實現(xiàn)當遵循的原則
2.1 準確抓住用戶的需求。
由于用戶對軟件的要求各不相同，軟件的設(shè)計時為了滿足用戶的需求，因此，計算機軟件的設(shè)計要在和客戶不斷溝通交流及對行業(yè)領(lǐng)域進行研究獲取用戶的需求，才能真正確定軟件設(shè)計的方向，更加適應(yīng)于用戶和市場要求。
2.2 應(yīng)當不斷重構(gòu)。
計算機軟件設(shè)計不是一個一步到位的過程，而是循序漸進。
設(shè)計者對計算機軟件的設(shè)計是一個不斷改進、不斷完善的過程，不應(yīng)該擔心軟件設(shè)計之初有哪些不足，而是應(yīng)當不斷重構(gòu)，最終使產(chǎn)品達到完美。
在真正知道客戶的需求之后，應(yīng)當先進行方案的設(shè)計，先進行初級設(shè)計，然后在不斷完善，逐漸滿足客戶的所有需求。
而不是先設(shè)計出一個完美的方案，然后進行修改，這個方案比較急于求成，設(shè)計出來的軟件優(yōu)化空間很小。
新加功能與對軟件的改善應(yīng)當輪流進行，增加新功能的時候，充分保證現(xiàn)有代碼的正確性，同時對代碼進行適當?shù)男薷�，從而使所有的新功能測試都能通過。
而對設(shè)計進行改善時，應(yīng)當保證用現(xiàn)有的測試用例能驗證修改的正確性。
2.3 應(yīng)當始終面向代碼。
所有的軟件設(shè)計在編寫代碼之前都是一個想法，是沒有現(xiàn)實意義的空想，編寫代碼是軟件設(shè)計最有價值的部分，也是將空想變成真實的一種手段。
很多完美的想法方案由于代碼的不完全實現(xiàn)導致沒能達到預期效果。
所以，在軟件設(shè)計的過程中必須將代碼的編寫放在首要位置，將好的構(gòu)思，馬上用代碼表現(xiàn)出來，并且進行對代碼的準確性與系統(tǒng)相容性進行檢測。
3 計算機軟件設(shè)計的方法
計算機軟件是按照特定的規(guī)格進行設(shè)計的，根據(jù)一些條件，主要有結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計、“由頂至下設(shè)計”法這三種軟件設(shè)計方法。
3.1 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計。
在計算機軟件設(shè)計中，具有良好結(jié)構(gòu)的程序，在編碼、檢測和維護中都比較省力。
它的主要流程是先了解用戶的需求，以此為軟件設(shè)計的切入點，根據(jù)實際功能將系統(tǒng)分成一些子系統(tǒng)，再根據(jù)實現(xiàn)的功能把子系統(tǒng)分割成模塊，針對模塊布置各個模塊的具體要求與說明，明確各個模塊是按怎樣的方法實現(xiàn)和程序中的其他部分對接。
3.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計。
面向?qū)ο缶褪怯蓪嵗胧�，找到實際問題系統(tǒng)里面存在的實體，分析試題的屬性、特征等，以此構(gòu)成各對象類間的結(jié)構(gòu)層次，最后構(gòu)建出完整的軟件系統(tǒng)。
主要有封裝性、繼承性、多態(tài)性三個特點。
封裝性主要針對數(shù)據(jù)并且對數(shù)據(jù)的操作實現(xiàn)一體化;繼承性主要針對某類繼承它所屬代碼的屬性及操作;多態(tài)性則是類等級中各層共享同一函數(shù)的名字。
3.3 “由頂至下設(shè)計”法。
此方法處理分層問題最有效，將整個系統(tǒng)功能的最抽象表述作為最高層次，從這個層次出發(fā)設(shè)計子系統(tǒng)，然后依靠這些子系統(tǒng)實現(xiàn)較高層次的系統(tǒng)功能，再以子系統(tǒng)作為基礎(chǔ)是基礎(chǔ)更詳盡的子系統(tǒng)。
這個方法可以分清各種復雜的處理層次，并且多個要素間關(guān)系清晰。
4 結(jié)束語
組成計算機的硬件和軟件部分，其中以計算機軟件技術(shù)的設(shè)計研發(fā)推動了計算機的廣泛應(yīng)用。
計算機軟件目前已經(jīng)在各個領(lǐng)域中取得了優(yōu)異的成果。
計算機軟件設(shè)計在計算機的發(fā)展上有著極為重要的意義，在計算機軟件技術(shù)的開發(fā)中，一些操作方便，功能強大的軟件為人們的工作生活帶來了很大的方便。
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