软件工程（七）

形式化说明技术

按照形式化的程度，软件使用方法：
1.非形式化方法：自然语言描述
2.半形式化方法：数据流图或实体－联系图
3.形式化方法：基于数学技术描述

所谓形式化方法，是描述系统性质的基于数学的技术，也
就是说，如果一种方法有坚实的数学基础，那么它就是
形式化的。

非形式化方法的缺点
自然语言书写的系统规格说明书可能存在：
1）矛盾：一组相互冲突的陈述；
2）二义性：读者可以用不同的方式理解的陈述；
如：“操作员标识由操作员姓名和密码组成，密码由6位数字构成，当操作员登陆系统时它被存储在注册文件中。”
3）含糊性：笼统的陈述；
4）不完整性（系统规格说明中最常遇到问题之一）；
5）抽象层次混乱（非常抽象的陈述中混进了一些细节的低层陈述）。

形式化方法的优点
将数学引入软件开发过程，创造了基于数学的形式化方法。
（1）数学是理想的建模工具，适合于表示系统状态和描述系统需求；
（2）用数学表达的需求可在不同开发阶段平滑过渡。
功能规格说明
系统设计
程序代码
均可以用数学表达
（3）提供了高层确认的手段
使用数学方法证明，设计符合规格说明，程序代码正确地实现了设计结果

应用形式化方法的准则
形式化方法的引入存在不同的看法
应用形式化的准则：
（1）选择合适的形式化方法；
（2）需要形式化，但不能过分形式化，不能放弃传统的需求表达方法；
目前的形式化不适合描述系统的各个方面
（3）应该估算成本。（需要前期培训）
（4）应该有形式化方法顾问随时提供咨询
（5）应该建立详尽的文档（使用自然语言注释形式化）
（6）不应盲目依赖形式化
（7）应该测试、测试再测试

有穷状态机法（FSM）
概念
利用有穷状态机可以准确地描述一个系统，因此它是表达规格说明的一种形式化方法。
一个有穷状态机包括5部分：
1）状态集J：{保险箱锁定，A，B，保险箱解锁，报警}
2）输入集K：{1L,1R,2L,2R,3L,3R}
3）转换函数T，如表4.1
4）初始状态S：保险箱锁定
5）终态集F：{保险箱解锁，报警}

更形式化的术语：
一个有穷状态机可表示一个为5元组（J,K,T,S,F）

计算机系统中每个菜单驱动的用户界面都是一个有穷状态机的实现。

状态转换形式：
当前状态【菜单】＋事件【所选择的项】＝>下个状态

加入谓词集P，把系统扩展成一个6元组后：
当前状态【菜单】＋事件【所选择的项】＋谓词＝>下个状态

评价
有穷状态机描述规格说明：
当前状态＋事件＋谓词=>下个状态
优点：易于书写、验证、转变成设计或程序代码。

有穷状态机方法优缺点：
有穷状态机方法比数据流图技术更精确，一样易于理解。但不能处理定时需求。

来源：XML火柴