1.2　課后習題詳解

1什么是軟件危機？它有哪些典型表現(xiàn)？為什么會出現(xiàn)軟件危機？

答：（1）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。

（2）軟件危機的典型表現(xiàn)：

①對軟件開發(fā)成本和進度的估計不準確；

②用戶對“已完成的”軟件系統(tǒng)不滿意的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生；

③軟件產(chǎn)品的質(zhì)量往往靠不??；

④軟件常常是不可維護的；

⑤軟件通常沒有適當?shù)奈臋n資料；

⑥軟件成本在計算機系統(tǒng)總成本中所占的比例逐年上升；

⑦軟件開發(fā)跟不上計算機應(yīng)用迅速普及深入的趨勢。

（3）軟件危機出現(xiàn)的原因：

①客觀原因

a．軟件是計算機系統(tǒng)中的邏輯部件，缺乏“可見性”，因此管理和控制軟件開發(fā)過程相當困難。

b．軟件維護通常意味著改正或修改原來的設(shè)計，因此軟件較難維護。

c．軟件規(guī)模龐大，而程序復雜性將隨著程序規(guī)模的增加而呈指數(shù)上升。

②主觀原因

a．存在與軟件開發(fā)和維護有關(guān)的許多錯誤認識和做法。

b．對用戶要求沒有完整準確的認識就匆忙著手編寫程序。

c．開發(fā)人員只重視程序而忽視軟件配置的其余成分（文檔和數(shù)據(jù)等）。

d．軟件開發(fā)人員輕視維護。

2假設(shè)自己是一家軟件公司的總工程師，當把圖1-13給手下的軟件工程師們觀看，告訴他們及早發(fā)現(xiàn)并改正錯誤的重要性時，有人不同意這個觀點，認為要求在錯誤進入軟件之前就清除它們是不現(xiàn)實的，并舉例說：“如果一個故障是編碼錯誤造成的，那么，一個人怎么能在設(shè)計階段清除它呢？”應(yīng)該怎么反駁他？

圖1-13　引入同一變動付出的代價隨時間變化的趨勢

答：可以從以下兩方面來反駁他：

（1）在軟件開發(fā)的不同階段進行修改需要付出的代價是很不相同的。在軟件“已經(jīng)完成”時再引入變動，當然需要付出更高的代價。在后期引入一個變動比在早期引入相同變動所需付出的代價高2～3個數(shù)量級。

（2）發(fā)生在編碼時期的錯誤極有可能是在需求分析階段由于操作不當產(chǎn)生的，所以必須及時消除錯誤，否則，到了后期軟件運行和維護階段再回過頭來修改，將會付出更大的代價。

3什么是軟件工程？它有哪些本質(zhì)特性？怎樣用軟件工程消除軟件危機？

答：（1）軟件工程定義：

采用工程的概念、原理、技術(shù)和方法來開發(fā)與維護軟件，把經(jīng)過時間考驗而證明正確的管理技術(shù)和當前能夠得到的最好的技術(shù)方法結(jié)合起來，以經(jīng)濟地開發(fā)出高質(zhì)量的軟件并有效地維護它，這就是軟件工程。

（2）軟件工程本質(zhì)特征：

①軟件工程關(guān)注于大型程序的構(gòu)造；

②軟件工程的中心課題是控制復雜性；

③軟件經(jīng)常變化；

④開發(fā)軟件的效率非常重要；

⑤和諧地合作是開發(fā)軟件的關(guān)鍵；

⑥軟件必須有效地支持它的用戶；

⑦由具有一種文化背景的人替具有另一種文化背景的人創(chuàng)造產(chǎn)品。

（3）消除軟件危機的方法：

①應(yīng)該對計算機軟件有一個正確的認識；

②應(yīng)該充分認識到軟件開發(fā)是一種組織良好、管理嚴密、各類人員協(xié)同配合、共同完成的工程項目；

③應(yīng)該推廣使用在實踐中總結(jié)出來的開發(fā)軟件的成功的技術(shù)和方法，并且研究探索更好更有效的技術(shù)和方法；

④應(yīng)該開發(fā)和使用更好的軟件工具。

4簡述結(jié)構(gòu)化范型和面向?qū)ο蠓缎偷囊c，并分析它們的優(yōu)缺點。

答：（1）結(jié)構(gòu)化范型

①要點

結(jié)構(gòu)化范型屬于傳統(tǒng)方法學。傳統(tǒng)的軟件開發(fā)方法大部分采用瀑布模型。這種模型要求每一階段都以前一階段形成的文檔為基礎(chǔ)完成工作。每一階段將要完成時，都要求開發(fā)人員進行驗證或確認。

②優(yōu)點

a．把軟件生命周期劃分成若干相對獨立、簡單的階段，便于不同人員分工協(xié)作，降低開發(fā)的困難程度。

b．開發(fā)過程中采用科學的管理技術(shù)和良好的技術(shù)方法，且在每個階段結(jié)束之前都進行嚴格的審查，保證了軟件的質(zhì)量，提高了軟件的可維護性；

c．大大提高了軟件開發(fā)的成功率和生產(chǎn)率。

③缺點

a．不適用于軟件規(guī)模龐大、或者對軟件的需求是模糊的或會隨時間變化而變化的情況。

b．結(jié)構(gòu)化范型技術(shù)把數(shù)據(jù)和操作人為地分離成兩個獨立的部分，增加了軟件開發(fā)與維護的難度。

（2）面向?qū)ο蠓缎?/p>

①要點

a．把對象作為融合了數(shù)據(jù)及在數(shù)據(jù)上的操作行為的統(tǒng)一的軟件構(gòu)件。

b．把所有對象劃分成各種對象類。

c．繼承性。

d．對象彼此之間僅能通過傳遞消息互相聯(lián)系。

②優(yōu)點

a．降低了軟件產(chǎn)品的復雜性；

b．提高了軟件的可理解性；

c．簡化了軟件的開發(fā)和維護工作；

d．提高了軟件的可重用性。

③缺點

面向?qū)ο笮阅鼙让嫦蜻^程低。

5根據(jù)歷史數(shù)據(jù)可以進行如下的假設(shè)。對計算機存儲容量的需求大致按下面公式描述的趨勢逐年增加：M=4080e^0.28(Y-1960)，存儲器的價格按下面公式描述的趨勢逐年下降：P₁=0.3×0.72^Y-1974（美分/位），如果計算機字長為16位，則存儲器價格下降的趨勢為：P₂=0.048×0.72^Y-1974（美分/字）。在上列公式中y代表年份，M是存儲容量（字數(shù)），P₁和P₂代表價格?；谏鲜黾僭O(shè)可以比較計算機硬件和軟件成本的變化趨勢。要求計算：

（1）在1985年對計算機存儲容量的需求估計是多少？如果字長為16位，這個存儲器的價格是多少？

（2）假設(shè)在1985年一名程序員每天可開發(fā)出10條指令，程序員的平均工資是每月4000美元。如果一條指令為一個字長，計算使存儲器裝滿程序所需用的成本。

（3）假設(shè)在1995年存儲器字長為32位，一名程序員每天可開發(fā)出30條指令，程序員的月平均工資為6000美元，重復（1）、（2）題。

答：（1）在1985年對計算機存儲容量的需求，估計是：M=4080e^{0.28(1985-1960)}=4080e⁷=4474263（字）。如果字長為16位，則這個存儲器的價格是：P=0.048×0.72^(1985-1974)×4474263=5789（美元）

（2）如果一條指令的長度為一個字，則使存儲器裝滿程序共需4474263條指令。如果每月有20個工作日，則每人每月可開發(fā)200條指令。需要的工作量是：4474263/200=22371（人月）。程序員的月平均工資是4000美元，開發(fā)出4474263條指令的成本是：22371×4000=8948400（美元）。

（3）在1995年對存儲容量的需求估計為：M=4080e^{0.28(1995-1960)}=4080e^9.8=73577679（字），如果字長為32位，則這個存儲器的價格是：P=0.003×32×0.72^(1995-1974)×73577679=7127（美元）。如果一條指令的長度為一個字，則使存儲器裝滿程序共需73577679條指令。如果每月有20個工作日，則每人每月可開發(fā)600條指令。需要的工作量是：73577679/600=122629（人月）。開發(fā)出成本是：122629×6000=735776790（美元）。

6什么是軟件過程？它與軟件工程方法學有何關(guān)系？

答：（1）軟件過程是為了開發(fā)出高質(zhì)量的軟件產(chǎn)品所需完成的一系列任務(wù)的框架，它規(guī)定了完成各項任務(wù)的工作步驟。軟件過程定義了運用技術(shù)方法的順序、應(yīng)該交付的文檔資料、為保證軟件質(zhì)量和協(xié)調(diào)軟件變化必須采取的管理措施，以及標志完成了相應(yīng)開發(fā)活動的里程碑。

（2）軟件過程是軟件工程方法學的三個重要組成部分之一。軟件工程方法學的三個要素為：方法、工具和過程。

7什么是軟件生命周期模型？試比較瀑布模型、快速原型模型、增量模型和螺旋模型的優(yōu)缺點，說明每種模型的適用范圍。

答：軟件生命周期模型是軟件開發(fā)的全部過程、活動和任務(wù)的結(jié)構(gòu)框架。軟件生命周期模型能清晰、直觀地表達軟件開發(fā)全過程，明確規(guī)定了要完成的主要活動和任務(wù)，用來作為項目開發(fā)的基礎(chǔ)。

（1）瀑布模型

①優(yōu)點

a．可強迫開發(fā)人員采用規(guī)范的方法；

b．嚴格地規(guī)定了每個階段必須提交的文檔；

c．要求每個階段交出的所有產(chǎn)品都必須經(jīng)過質(zhì)量保證小組的仔細驗證；

d．對文檔的約束，使軟件維護變得容易一些，且能降低軟件預(yù)算。

②缺點

a．瀑布模型是由文檔驅(qū)動的；

b．缺乏對于需求變更和項目變化的適應(yīng)性；

c．用戶只有在生命周期的后期才能看到結(jié)果；

③適用范圍

適用于用戶需求明確、完整、無重大變化的軟件項目開發(fā)。

（2）快速原型模型

①優(yōu)點

a．克服了瀑布模型的缺點，對于需求變更具有更好的適應(yīng)性；

b．開發(fā)費用低、開發(fā)周期短且對用戶更友好。

②缺點

a．客戶與開發(fā)者對原型理解不同；

b．本質(zhì)是快速，沒有考慮軟件的總體質(zhì)量和可維護性，最終產(chǎn)品質(zhì)量較差；

c．不利于開發(fā)人員的創(chuàng)新。

③適用范圍

a．對所開發(fā)的領(lǐng)域比較熟悉而且有快速的原型開發(fā)工具；

b．項目招投標時，可以以原型模型作為軟件的開發(fā)模型；

c．進行產(chǎn)品移植或升級時，或?qū)σ延挟a(chǎn)品原型進行客戶化工作時。

（3）增量模型

①優(yōu)點

a．能在較短時間內(nèi)向用戶提交可完成部分工作的產(chǎn)品；

b．逐步增加產(chǎn)品功能，可以使用戶有較充裕的時間學習和適應(yīng)新產(chǎn)品。

②缺點

a．要求軟件體系結(jié)構(gòu)必須是開放的。

b．增量模型的靈活性很容易退化為邊做邊改模型，從而使軟件過程的控制失去整體性。

c．增量模型本身是自相矛盾的。它一方面要求開發(fā)人員把軟件看作一個整體，另一方面又要求開發(fā)人員把軟件看作構(gòu)件序列，每個構(gòu)件本質(zhì)上都獨立于另一個構(gòu)件。

③適用范圍

a．進行已有產(chǎn)品升級或新版本開發(fā)；

b．對完成期限嚴格要求的產(chǎn)品；

c．對所開發(fā)的領(lǐng)域比較熟悉而且已有原型系統(tǒng)。

（4）螺旋模型

①優(yōu)點

a．有利于已有軟件的重用，也有助于把軟件質(zhì)量作為軟件開發(fā)的一個重要目標；

b．減少了過多測試或測試不足所帶來的風險；

c．在螺旋模型中維護只是模型的另一個周期，在維護和開發(fā)之間并沒有本質(zhì)區(qū)別。

②缺點

a．軟件開發(fā)人員需要具備豐富的風險評估經(jīng)驗和專門知識，如果未能夠及時標識風險，會造成重大損失；

b．過多的迭代次數(shù)會增加開發(fā)成本，延遲提交時間。

③適用范圍

適用于內(nèi)部開發(fā)的大規(guī)模軟件項目。

8為什么說噴泉模型較好地體現(xiàn)了面向?qū)ο筌浖_發(fā)過程無縫和迭代的特性？

答：“噴泉”這個詞體現(xiàn)了面向?qū)ο筌浖_發(fā)過程迭代和無縫的特性。噴泉模型的開發(fā)流程圖中代表不同階段的圓圈相互重疊，表示兩個活動之間存在交迭；而面向?qū)ο蠓椒ㄔ诟拍詈捅硎痉椒ㄉ系囊恢滦?，保證了在各項開發(fā)活動之間的無縫過渡。在一個階段內(nèi)的向下箭頭代表該階段內(nèi)的迭代（或求精）。

9試討論Rational統(tǒng)一過程的優(yōu)缺點。

答：（1）優(yōu)點

提高了團隊生產(chǎn)力，在迭代的開發(fā)過程、需求管理、基于組件的體系結(jié)構(gòu)、可視化軟件建模、驗證軟件質(zhì)量以及控制軟件變更等方面、針對所有關(guān)鍵的開發(fā)活動為每個開發(fā)成員提供了必要的準則、模板和工具指導，并確保全體成員共享相同的知識基礎(chǔ)、它具有簡潔和清晰的過程結(jié)構(gòu)，為開發(fā)過程提供了較大的通用性。

（2）缺點

RUP只是一個開發(fā)過程，并沒有涵蓋軟件過程的全部內(nèi)容，例如它缺少關(guān)于軟件運行和支持等方面的內(nèi)容，此外，它沒有支持多項目的開發(fā)結(jié)構(gòu)，在一定程度上降低了在開發(fā)組織內(nèi)大范圍實現(xiàn)重用的可能性。

10Rational統(tǒng)一過程主要適用于何種項目？

答：適用于大型的需求不斷變化的復雜軟件系統(tǒng)項目。

11說明敏捷過程的適用范圍。

答：敏捷過程具有對變化和不確定性的更快速、更敏捷的反應(yīng)特性，而且在快速的同時仍然能夠保持可持續(xù)的開發(fā)速度。因此適用于商業(yè)競爭環(huán)境下對小型項目提出的有限資源和有限開發(fā)時間的約束。

12說明微軟過程的適用范圍。

答：適用于商業(yè)環(huán)境下具有有限資源和有限開發(fā)時間約束的小型項目。