第6章 軟件開發(fā)知識(shí),6.1 數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用 6.2 軟件工程 6.3 本章小結(jié),計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，除了有性能優(yōu)良的硬件支持外，各種功能強(qiáng)大的軟件是不可或缺的。,6.1 數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用,關(guān)系數(shù)據(jù)庫 關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言 常用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)庫的發(fā)展,數(shù)據(jù)庫技術(shù)在開發(fā)信息處理類軟件中發(fā)揮著重要作用。,6.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫,有關(guān)數(shù)據(jù)庫的4個(gè)概念 數(shù)據(jù)（Data） 描述事物的符號(hào)記錄。,6.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫,有關(guān)數(shù)據(jù)庫的4個(gè)概念 (P178 要記憶) 數(shù)據(jù)庫（DataBase，簡(jiǎn)稱DB） 長期存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的、有組織的、可共享的數(shù)據(jù)集合。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DataBase Management System,簡(jiǎn)稱DBMS） 位于用戶和操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件。 完成數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)庫運(yùn)行管理與維護(hù)功能。 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DataBase System，簡(jiǎn)稱DBS） 以數(shù)據(jù)庫為核心的，在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的支持下完成一定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理功能的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。,6.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)管理技術(shù)的三個(gè)階段 人工管理階段/文件系統(tǒng)階段/數(shù)據(jù)庫階段。 數(shù)據(jù)庫的主要特點(diǎn) 數(shù)據(jù)冗余度小 重復(fù)數(shù)據(jù)少，節(jié)省存儲(chǔ)空間并有利于保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。 數(shù)據(jù)共享度高 多個(gè)應(yīng)用程序共享使用同一個(gè)數(shù)據(jù)庫。 數(shù)據(jù)獨(dú)立性高 物理獨(dú)立性/邏輯獨(dú)立性。,6.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫,數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)分類 層次數(shù)據(jù)庫/網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫。 關(guān)系數(shù)據(jù)庫/對(duì)象-關(guān)系數(shù)據(jù)庫。 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫。 關(guān)系模式示例 (P179 例6.1) 學(xué)生（學(xué)號(hào)，姓名，年齡，系別） 課程（課程號(hào)，課程名，學(xué)時(shí)） 選課（學(xué)號(hào)，課程號(hào)，分?jǐn)?shù)）,6.1.1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫,關(guān)系示例 學(xué)生（學(xué)號(hào)， 姓名， 年齡， 系別） 0701 張三 18 計(jì)算機(jī) 0702 李四 19 計(jì)算機(jī) 0703 王五 19 化學(xué) 選課（學(xué)號(hào)， 課程號(hào)，分?jǐn)?shù)） 0701 C01 92 0701 C02 78 0702 C01 65 0703 C02 86 0703 C03 95 課程（課程號(hào)，課程名， 學(xué)時(shí)） C01 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論 34 C02 高等數(shù)學(xué) 102 C03 大學(xué)英語 68,6.1.2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言,關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言的特點(diǎn) 非過程化 只要提出做什么，而不必指明如何做 。 功能一體化 數(shù)據(jù)定義與數(shù)據(jù)操縱格式統(tǒng)一。 一種語法兩種使用方式。 人機(jī)交互方式與嵌入主語言方式。 面向集合操作 語法簡(jiǎn)捷、易學(xué)易用,6.1.2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫語言,應(yīng)用示例 (P180 例6.2) 對(duì)于上述學(xué)生選課關(guān)系，如果查詢選修了“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”課程的學(xué)生的姓名，可以寫出如下查詢語句： SELECT 學(xué)生.姓名 FROM 學(xué)生, 選課, 課程 WHERE 學(xué)生.學(xué)號(hào)=選課.學(xué)號(hào) AND 選課.課程號(hào)=課程.課程號(hào) AND 課程.課程名=“計(jì)算機(jī)導(dǎo)論”；,6.1.3 常用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),小型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) dBASE/FoxBASE FoxPro/Visual FoxPro Access 大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) Oracle MS SQL Server DB2 Sybase Informix,6.1.3 常用關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng),大型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的特點(diǎn) 基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 支持大規(guī)模的應(yīng)用。 自動(dòng)鎖功能使得并發(fā)用戶可以安全而高效地訪問數(shù)據(jù)。 可以保證系統(tǒng)的高度安全性。 提供方便而靈活的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)方法及設(shè)備鏡像功能。 提供多種維護(hù)數(shù)據(jù)完整性的手段。 提供了方便易用的分布式處理功能。,6.1.4 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)工具,自帶開發(fā)工具 專用開發(fā)工具 PowerBuilder Delphi Visual Basic Visual C+,6.1.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),需求分析 對(duì)組織的工作現(xiàn)狀和用戶需求進(jìn)行調(diào)查分析。 明確用戶的信息需求和系統(tǒng)功能。 提出擬建系統(tǒng)的邏輯方案。,6.1.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 將需求分析階段得到的用戶需求抽象為反映現(xiàn)實(shí)世界信息需求的數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)（E-R圖）。 設(shè)計(jì)局部E-R圖。 集成局部E-R圖為全局E-R圖。 優(yōu)化全局E-R圖。,6.1.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 把概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段的E-R圖轉(zhuǎn)換成與具體的DBMS產(chǎn)品所支持的數(shù)據(jù)模型相一致的邏輯結(jié)構(gòu)。 將E-R圖轉(zhuǎn)換為關(guān)系模型。 對(duì)關(guān)系模型進(jìn)行優(yōu)化。,6.1.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定數(shù)據(jù)庫在實(shí)際的物理設(shè)備上的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存取方法。 確定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)安排。 存取路徑的選擇與調(diào)整。 確定系統(tǒng)配置。,6.1.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)庫實(shí)施 根據(jù)邏輯設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)的結(jié)果，在選用的DBMS上建立起數(shù)據(jù)庫 建立數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。 載入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并測(cè)試應(yīng)用程序。 載入全部實(shí)際數(shù)據(jù)并試運(yùn)行應(yīng)用程序。,6.1.5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì),數(shù)據(jù)庫的運(yùn)行和維護(hù) 數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)儲(chǔ)和恢復(fù)。 數(shù)據(jù)庫的安全性完整性控制。 數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督和分析。 數(shù)據(jù)庫的重組織與重構(gòu)造。,6.1.6 數(shù)據(jù)庫的發(fā)展,分布式數(shù)據(jù)庫 由一組數(shù)據(jù)組成，這組數(shù)據(jù)分布在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同計(jì)算機(jī)上，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)具有獨(dú)立處理的能力，可以執(zhí)行局部應(yīng)用。同時(shí)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)也能通過網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)執(zhí)行全局應(yīng)用。 本地?cái)?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 全局?jǐn)?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 全局?jǐn)?shù)據(jù)字典。 通信管理。,6.1.6 數(shù)據(jù)庫的發(fā)展,XML數(shù)據(jù)庫 可擴(kuò)展標(biāo)記語言(eXtensible Markup Language)的簡(jiǎn)稱，正在逐步成為新一代Web數(shù)據(jù)描述和數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)。 與HTML的主要區(qū)別 內(nèi)容與形式的分離。 良好的可擴(kuò)展性。 良好的跨平臺(tái)移植性。 良好的自描述性。,6.1.6 數(shù)據(jù)庫的發(fā)展,數(shù)據(jù)倉庫 面向主題的、集成的、時(shí)變的、非易失的數(shù)據(jù)集合，支持管理部門的決策過程。,6.1.6 數(shù)據(jù)庫的發(fā)展,數(shù)據(jù)挖掘 是從存放在數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫或其他信息庫中的大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有用知識(shí)的過程。 主要功能 概念描述/關(guān)聯(lián)分析/分類/聚類。 孤立點(diǎn)分析/演變分析。,6.2 軟件工程,軟件開發(fā)的復(fù)雜性 軟件工程的基本原則 軟件開發(fā)方法 系統(tǒng)分析 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)實(shí)施 系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù),應(yīng)用工程化方法來開發(fā)大型軟件，以保證軟件開發(fā)的質(zhì)量和效率。,6.2.1 軟件開發(fā)的復(fù)雜性,軟件危機(jī) 軟件開發(fā)成本和開發(fā)進(jìn)度的估計(jì)往往很不準(zhǔn)確。 用戶對(duì)“已完成”的軟件系統(tǒng)不滿意的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。 軟件產(chǎn)品的質(zhì)量往往不可靠。 軟件沒有適當(dāng)?shù)奈臋n資料。 軟件通常是不可維護(hù)的。 軟件工程 采用工程的概念、原理、技術(shù)和方法來開發(fā)和維護(hù)軟件。,6.2.1 軟件開發(fā)的復(fù)雜性,復(fù)雜性的表現(xiàn) 開發(fā)環(huán)境的復(fù)雜性 用戶需求的多樣性 技術(shù)手段的綜合性 計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)。 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)技術(shù)。 多媒體技術(shù)。,6.2.2 軟件工程的基本原則,B. W. Boehm總結(jié)的7條基本原則 (P190) 用分階段的生命周期計(jì)劃進(jìn)行嚴(yán)格的管理。 堅(jiān)持進(jìn)行階段評(píng)審。 實(shí)行嚴(yán)格的產(chǎn)品控制。 采用現(xiàn)代程序設(shè)計(jì)技術(shù)。 結(jié)果應(yīng)能清楚地審查 。 開發(fā)小組的人員應(yīng)該少而精。 承認(rèn)不斷改進(jìn)軟件工程實(shí)踐的必要性。,6.2.3 軟件開發(fā)方法,生命周期法(P191 要記憶) 含義：將整個(gè)軟件的開發(fā)過程分解成若干個(gè)階段，并對(duì)每個(gè)階段的目標(biāo)、任務(wù)、方法作出規(guī)定，使整個(gè)軟件的開發(fā)過程具有合理的組織和科學(xué)的秩序。 生命周期的四個(gè)主要階段 系統(tǒng)分析/系統(tǒng)設(shè)計(jì)/系統(tǒng)實(shí)施/系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)。 遵循的原則 用戶參與的原則/先邏輯后物理的原則。 自頂向下的原則/工作成果描述標(biāo)準(zhǔn)化原則。,6.2.2 軟件開發(fā)方法,快速原型法 含義：以少量代價(jià)快速地構(gòu)造一個(gè)可執(zhí)行的軟件系統(tǒng)，使用戶和開發(fā)人員可以較快地確定需求。 需求規(guī)格原型。 漸進(jìn)原型。,6.2.2 軟件開發(fā)方法,面向?qū)ο蠓?(P193) 含義：把數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)的操作同等看待，是一種以數(shù)據(jù)為主線，把數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)的操作緊密結(jié)合起來的方法。 主要特點(diǎn) 把對(duì)象作為融合了數(shù)據(jù)及在數(shù)據(jù)上的操作行為的統(tǒng)一軟件構(gòu)件，用對(duì)象分解取代了結(jié)構(gòu)化方法的功能分解。 把所有對(duì)象都劃分為類。每個(gè)類定義了一組數(shù)據(jù)和一組操作，類是對(duì)具有相同數(shù)據(jù)和相同操作的一組相似對(duì)象的定義。,6.2.2 軟件開發(fā)方法,面向?qū)ο蠓?主要特點(diǎn) 按照父類與子類的關(guān)系，把若干個(gè)相關(guān)類組成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。下層子類自動(dòng)擁有上層父類中定義的數(shù)據(jù)和操作，這種現(xiàn)象稱為繼承。 對(duì)象彼此之間僅能通過發(fā)送消息互相聯(lián)系，對(duì)象的所有私有信息都被封裝在該對(duì)象內(nèi)，不能從外界直接訪問，這就是封裝性。 P193 面向?qū)ο蠓ǖ膽?yīng)用場(chǎng)合 (要記憶)。,6.2.4 系統(tǒng)分析,系統(tǒng)分析的任務(wù) 對(duì)組織的工作現(xiàn)狀和用戶需求進(jìn)行調(diào)查、分析，明確用戶的信息需求和系統(tǒng)功能，提出擬建系統(tǒng)的邏輯方案。 系統(tǒng)分析步驟 系統(tǒng)初步調(diào)查 可行性研究 技術(shù)可行性/經(jīng)濟(jì)可行性/運(yùn)行可行性。 系統(tǒng)詳細(xì)調(diào)查 新系統(tǒng)邏輯方案的提出 系統(tǒng)分析說明書-全面/系統(tǒng)/準(zhǔn)確/詳實(shí)/清晰。,6.2.5 系統(tǒng)設(shè)計(jì),系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù) 從軟件的總體目標(biāo)出發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)分析階段對(duì)系統(tǒng)邏輯功能的要求，并考慮到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行環(huán)境等方面的條件，確定系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)各組成部分的技術(shù)方案，合理選擇計(jì)算機(jī)和通信的軟、硬件設(shè)備，提出系統(tǒng)的實(shí)施計(jì)劃，確?？傮w目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù) 系統(tǒng)分析的成果/現(xiàn)行技術(shù)。 國家標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)規(guī)范/用戶需求/系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境。,6.2.5 系統(tǒng)設(shè)計(jì),系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(P196，要記憶) 運(yùn)行模式選擇/操作系統(tǒng)選擇。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)選擇。 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)及結(jié)構(gòu)選擇。 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 詳細(xì)設(shè)計(jì) 算法設(shè)計(jì)/編碼設(shè)計(jì)。 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)/用戶界面設(shè)計(jì)。,6.2.6 系統(tǒng)實(shí)施,系統(tǒng)實(shí)施的任務(wù) 以系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段的工作成果為依據(jù)，將技術(shù)設(shè)計(jì)方案轉(zhuǎn)化成物理實(shí)現(xiàn)。 主要工作步驟 程序設(shè)計(jì) 系統(tǒng)測(cè)試 模塊測(cè)試/集成測(cè)試/驗(yàn)收測(cè)試。 系統(tǒng)轉(zhuǎn)換 直接轉(zhuǎn)換/并行轉(zhuǎn)換/分階段轉(zhuǎn)換。,6.2.7 系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù),維護(hù)含義 在系統(tǒng)運(yùn)行階段，為了改正錯(cuò)誤或滿足新的需要而修改/完善系統(tǒng)的過程。 維護(hù)內(nèi)容 應(yīng)用程序維護(hù)/數(shù)據(jù)維護(hù)。 編碼維護(hù)/硬件設(shè)備維護(hù)。 維護(hù)類型 糾錯(cuò)性維護(hù)/適應(yīng)性維護(hù)。 完善性維護(hù)/預(yù)防性維護(hù)。,6.2.8 軟件工具,軟件工具定義 用來輔助軟件開發(fā)的軟件，能在軟件開發(fā)的各個(gè)階段為開發(fā)人員提供幫助，有助于提高軟件開發(fā)的質(zhì)量和效率。 軟件工具種類 項(xiàng)目管理工具/配置管理工具/分析和設(shè)計(jì)工具。 編程工具/測(cè)試工具/維護(hù)工具。,6.2.8 軟件工具,軟件開發(fā)環(huán)境定義 在基本硬件和軟件的基礎(chǔ)上，為支持軟件的工程化開發(fā)而使用的軟件系統(tǒng)。由軟