一、软件的概念
1、软件：是计算机系统中与硬件相互依存的部分，它包括程序、数据及相关文档的完整集合。其中
程序－是按照事先设计的功能和性能的要求执行的指令序列
数据－是使程序正常操纵信息的数据结构
文档－是程序开发、维护和使用有关的图文资料
2、软件分类（按功能划分）
系统软件：如操作系统、数据库管理系统、设备驱动程序等
支撑软件：协助用户开发软件的工具性软件，如微软可视化开发平台工具
应用软件：为特定目的服务的软件，如财务管理软件。
二、软件工程和软件开发
1、 软件工程
一系列完善的工程化原则。
软件工程是为经济地获得能够在实际机器上有效运行的可靠软件而建立和使用的一系列完善的工程化原则。
软件工程是开发、运行、维护和修复软件的系统方法。
1983年，IEEE（电气和电子工程师学会）作出定义，软件工程是开发、运行、维护和修复软件的系统方法。软件定义为：计算机程序、方法、规则、相关的文档资料以及在计算机上运行时所必须的数据。
主要思想是强调软件开发过程需要英语工程化的原则。
2、 软件的生存周期
按照软件工程的过程（plan, do,check, action）即软件规格说明、软件开发、软件确认，软件演进，进一步展开，软件的生存周期包括6个阶段
（1） 制定计划
（2） 需求分析
（3） 软件设计
（4） 程序编写
（5） 软件测试
（6） 运行和维护
3、 软件开发
开发阶段有三个相互关联的步骤组成，即设计、实现（编码）、测试。
三、各个阶段的目标和主要工作
制定计划
管理层面的内容。
制定待开发软件系统的总目标，给出它的功能、性能、可靠性以及接口等方面的要求；
研究完成该项软件任务的可行性，探讨解决问题的可能方案；
制定开发实施计划，可行性研究报告。
需求分析
对待开发软件提出的需求进行分析并给详细定义出
需求分析的目标：
是深入描述软件的功能和性能，确定软件设计的约束、软件同其它系统元素的接口细节，
分析阶段只确定软件系统要“做什么”，
“怎么做’有后续的设计阶段完成。对算法的详细描述也是在设计阶段给出。
定义软件的其它有效性需求。
需求分析的任务：
通过与用户的合作，了解用户对待开发系统的要求；
根据用户的要求的系统所在的信息域的调查、分析，确定系统的逻辑模型；
对求解的问题做适当的分解，使之适合于计算机求解。
需求分析工作的内容：
数据建模：
包括3种相互关联的信息，即数据对象、描述对象的属性、描述对象间相互链接的关系。用数据流图描述系统数据流的变换和流向，用数据词典定义数据流图中出现的数据流、数据文件、加工和处理，用判定表表示复杂条件和动作组合情况。
功能建模和数据流：
目标系统被表示成“输入信息－》目标系统－》输出信息”，系统的功能体现在核心数据变换中。功能建模的思想就是用抽象模型的概念，按照软件内部数据传递、变换的关系，自顶向下逐层分解，直到找到满足功能要求的所有可实现的软件为止。功能建模表达数据的运动情况和数据流的变换。
行为建模：给出需求分析方法的所有操作原则。描述系统或对象的状态、导致状态改变的事件，从而描述系统的行为。
软件设计求转换成体系结构，对每个模块具体描述。
需求转换成体系结构，对每个模块具体描述。
软件设计是一个把软件需求变换为软件表示的过程。把已确定的各项需求转换成相应的体系结构，进而对每个模块需完成的工作进行具体描述。最初这个表示只是描述出可直接反映功能、数据、行为需求的软件的总框架，然后进一步细化，在此框架中填入细节，把它加工成程序细节上非常接近与源程序的软件表示。
软件设计是解决“怎么做“的问题。
软件分析阶段已经完全弄清楚了软件的各种需求，软件设计是解决“怎么做“的问题。
软件设计的内容
根据分析模型中用数据、功能、行为模型所表示的需求，采用相应设计方法进行概要设计（数据设计、体系结构设计、接口设计）和详细设计（过程设计）。
n 概要设计：
将软件需求转化为数据结构和软件的系统结构，并建立接口，建立整个系统的体系结构框架，并给出了系统中的全局数据结构和数据库接口、人－机接口，与其它的硬件、软件的接口。
此外还从系统全局的角度，考虑处理方式、运行方式、容错方式以及系统维护等方面的问题，奠定整个系统实现的基础，没有概要设计直接考虑程序设计，就不能从全局把握软件系统的结构和质量，容易造成程序结构划分不合理，导致系统处于一种不稳定的状态。这个阶段应着重解决实现需求的程序模块划分问题。（数据设计、体系结构设计、接口设计）
数据设计：
把需求中的对象和关系，以及数据词典中描述的详细数据内容转化为数据结构的定义。
数据设计的过程：
1、为在需求分析阶段所确定的数据对象选择逻辑表示，需要对不同的结构进行算法分析，以便选择一个最有效的设计方案。
2、确定对逻辑数据结构所必须的操作模块，以便限制或确定各个数据设计决策的影响范围。
数据设计的原则：
1、考虑几种不同的数据方案，考虑给后期设计带来的影响
2、确定所有的数据结构和每种数据结构上施加的操作
3、应当建立一个数据词典。即表示数据项和控制项的特性，明确定义各种信息项。
比如
存折＝户名＋所号＋帐号＋开户日＋性质
户名＝2{字母}24 //至少出现2个字母，最多出现24个
所号＝’’001”..”999”//储蓄所编码规定为3位数
开户日＝年＋月＋日
性质＝’1’..”6”//1表示普通用户，5表示工资用户等等
4、 逐步细化方法应用于数据设计
底层数据的设计推迟到设计过程的后期，将逐步细化方法应用于数据设计，即需求分析阶段确定总体数据组织，概要设计阶段加以细化，详细设计阶段才规定具体细节。
5、程序设计语言应当支持数据类型的定义和实现。
清晰的信息定义是软件开发成功的关键。
附 数据设计相关内容讲解
　在计算机发展的初期，计算机主要用于数值计算，处理的是数值数据，而且数据量小，结构简单，形式统一。随着计算机技术的发展，计算机应用领域的扩大，越来越多的非数值数据需要处理，数据的概念也被大大推广，数字、字符、图像、声音都可属于数据的范畴。与数值数据相比，非数值数据的结构比较复杂，其计算机表示也比较麻烦。
　　只有对数据内部的结构关系以及数据在计算机内如何存储和操作进行深入的研究，才能设计出高效可靠的程序，实现对数据的有效处理。
1、 数学模型
　　用计算机解决一个实际问题，首先必须从具体问题抽象出一个适当的数学模型，用这个数学模型应能得出该问题的精确或近似解。然后确定数学模型的计算方法，根据问题的具体要求，可在已知的各种算法中选择一种合适的算法或另设计一种新的算法。接下来就是用某种程序设计语言为确定的算法编制计算机程序，同时准备好作为程序处理对象的各种数据。再接下来就开始程序的调试运行，用一些典型的数据和描述边界条件的数据对程序进行测试，以便发现和纠正程序中的错误，错误的纠正可能导致前面步骤的多次反复。最后，在程序调试达到所要求的质量标准之后，就可正式投入运行，最终在计算机上得出问题的解。
　　建立实际问题的数学模型是计算机应用必须首先进行的工作，也是一项很重要的工作。
　　常见的数学模型可分为数值计算和非数值计算两大类。许多实际问题数学抽象的结果是数学方程。这些数学方程可以用解析的方法求出精确解，或者用模拟的方法求出近似解。但是更多的实际问题无法用数学方程来描述，这些问题所求的不是某个数值，而是某种检索的结果，某种排列的状态，某种转换后的形式，某种设计的表示……这些问题的数学模型不是用数学方程，而是用一种数据结构来描述数据以及数据之间的相互关系。
2、数据结构的概念
数据是对客观事物的名称、数量、特征、性质的描述形式（即编码），是计算机所能处理的一切符号的总称。数据既是计算机加工的对象，又是计算机的产品（计算结果）。例如，一个利用数值分析方法解代数方程的程序，其处理对象是整数和实数；一个编译程序或者文字处理程序的处理对象是字符串。因此，对计算机科学来讲，数据的含义很广泛，比如图形、图象、色彩和声音等都可以通过编码而归于数据的范畴。
　　一般，我们对那些单个的孤立的数据并不感兴趣，而着重研究由众多数据元素组成的数据集合，研究集合中数据元素之间存在怎样的内在联系，通常需要对数据和数据集合进行哪些运算（即对数据进行的处理），如何提高运算效率等等，这就引出了数据结构。
　　数据结构里包括一批数据，是数据的一个集合。这个集合中的每一个数据个体称为数据元素，它是数据的基本单位。一个数据元素又叫做一个数据结点，简称结点。
数据类型是指程序设计语言中所允许的变量的种类，也就是变量可以取的值和可以进行的运算的集合。可以把数据类型看成是在程序设计语言中已经实现了的数据结构。
　　一个数据元素可以是简单的，只有一个数据项，例如一个数，一个字符，一个名字等；也可以是复杂的，由若干数据项组成，一个数据结点由用来描述一个独立事物的名称、数量、特征、性质的一组相关信息组成。例如，在设计处理学生成绩问题的程序时，每个学生有关的数据项(域)构成一个数据结点，可能包括学生的姓名、学号、各科考试成绩等等，学号可以作为结点的关键字。在处理库存商品问题时，一个数据结点对应一种商品的相关数据项，包括商品编号和名称、规格、数量、生产厂家、单价、入库日期等，商品编号可以作为关键字。
数据结构是带有结构特性的数据元素的集合，它研究的是数据的逻辑结构和数据的存储结构以及它们之间的相互关系，并对这种结构定义相适应的运算，设计出相应的算法。
体系结构设计：
――定义软件系统中各主要成分之间的关系。
事实上，软件总是有体系结构的，不存在没有体系结构的软件。体系结构（Architecture）一词在英文里就是”建筑”的意思。把软件比作一座楼房，从整体上讲，是因为它有基础、主体和装饰，即操作系统之上的基础设施软件、实现计算逻辑的主体应用程序、方便使用的用户界面程序。从细节上来看每一个程序也是有结构的。
结构化程序就是以语句组成模块，模块的聚集和嵌套形成层层调用的程序结构，也就是体系结构。
主要有三要素：程序构件（模块）的层次结构、构件之间的交互方式，及数据的结构。
虽然软件体系结构已经在软件工程领域中有着广泛的应用，但迄今为止还没有一个被大家所公认的定义。许多专家学者从不同角度和不同侧面对软件体系结构进行了刻画，
软件设计的一个目标就是建立软件的体系结构表示。
体系结构经历了一个由低级到高级的发展过程，有数据流系统、调用－返回系统、独立构建系统、虚拟机等等。我们用C语言编制的软件结构采用一种调用－返回式的。
解决了模块划分问题
软件体系结构不仅指定了系统的组织结构和拓扑结构，并且显示了系统需求和构成系统的元素之间的对应关系，提供了一些设计决策的基本原理
接口设计：
――根据数据流图定义软件内部各成分之间、软件与其它协同系统之间以及软件与用户之间的交互机制。
n 详细设计：
即过程设计（也叫程序设计），通过对结构表示进行细化，得到软件的详细数据结构和算法。要决定概要设计阶段每个模块的具体算法。
程序设计（过程设计）：
把结构成分转化为软件的过程性描述，满足在编码阶段能够根据过程性描述生成源程序代码。
程序设计的任务：需要对程序采用的算法的逻辑关系进行分析，设计出全部必要的过程细节，并给予清晰的表达，使之成为编码的依据。
程序设计不同于编码或编程。设计不是编码，编码也不是设计。
任何设计模型的抽象级别都比源代码要高，在编码阶段做的唯一设计决策就是描述如何将过程设计转换为程序代码的小的实现细节。相当于将一段汉语精确译成英语的过程。
程序设计要决定软件各个模块的实现算法，并精确地表达这些算法。
各个模块的算法涉及到软件的功能和算法的设计，精确表达这些算法涉及到算法的描述和表达工具。
四、结构化程序设计
为了有效地进行程序设计，不仅要掌握一门程序设计语言，还应该学会针对各类问题拟定出有效的解题方法和步骤——即算法设计。有了正确的算法，才能够编制程序。算法的好坏，决定了程序的优劣，因此，程序设计的核心任务之一就是设计算法。
（一） 什么是算法/span>
1算 法－程序的灵魂
广义地讲–算法是为完成一项任务所应当遵照的一步一步的规则的、精确的、无歧义的描述，它的总步数是有限的。
狭义地讲– 算法是解决一个问题采取的方法和步骤的描述。
简单地说，算法就是解决问题的办法，是对特定问题求解步骤的详细描述。所谓计算机能执行是指一个算法能不断地

来源：紫色架构

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