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計算機軟件設計方法
計算機軟件設計方法【1】
【摘要】：隨著信息化時代的到來, 計算機已廣泛應用于社會各領域, 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, 因此計算機軟件設計方法的發(fā)展已成為人們關注的焦點之一。
本文結合國內(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。
【關鍵詞】：軟件 設計 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計方法，可以充分發(fā)揮軟件設計各種方法的優(yōu)勢。
1.問題的提出
隨著計算機技術的迅速發(fā)展，軟件開發(fā)供不應求的局面日益加速，應用滯后已達數(shù)年，軟件設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之急，為此，探索計算機的軟件設計方法有助予人們更好地開發(fā)軟件。
2.幾種典型的軟件設計方法
2.1模塊化設計法
模塊化設計的基本概念是：
(1)每個模塊完成一個單一和相對獨立的功能;
(2)每個模塊應只有一個入口和一個出口, 每個模塊應盡可能小;
(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構。
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。
模塊化設計提高了程序的可讀性和可修改性。
在模塊化設計中，按什么思想準則和方法來分解系統(tǒng)和劃分模塊，就產(chǎn)生不同的設計方法。
2.2結構化分析與設計方法(SA/SD)
結構化分析與設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：分析一設計一編碼一測試一運行/維護。
這種方法的主要優(yōu)點是應用時間長、簡單、直觀、易于接受，并且已有了一定的應用基礎并開辟了應用市場。
局限性主要在于功能經(jīng)常變化，難于適應變化要求;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)流設計法
數(shù)據(jù)流沒計法在設計過程中是面向數(shù)據(jù)流信息的。
它以分析階段使用結構化分析產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流圖(DFD)為基礎，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的軟件結構。
數(shù)據(jù)流設計法提出了兩個定性準則來評價軟件結構中模塊的獨立性，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計就是成功的設計。
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計法
面向?qū)ο蟮脑O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計解。
3、軟件設計方法應遵循的原則
(1)選取適宜開發(fā)范型。
該原則與軟件設計有關，在軟件設計中，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)采用合適的軟件設計方法。
在軟件設計中，通常要考慮軟件的模塊化、抽象與信息隱蔽、局部化、一致性以及適應性等特征，合適的設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)量的軟件設計方法支持。
“工欲善其事，必先利其器”。
在軟件設計方法中，軟件工具與環(huán)境對軟件設計過程的支持頗為重要，軟件設計方法的質(zhì)量與開銷直接取決于對軟件設計所提供的支撐質(zhì)量和效用。
(4)重視軟件設計過程的管理。
軟件設計的管理，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，當軟件設計過程得以有效管理時，才能實現(xiàn)有效的軟件設計方法。
4、方法是軟件設計的思路，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域的創(chuàng)造性勞動上，所以方法和軟件設計人員的創(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，所以軟件設計人員大不必拘泥于某種特定的方法。
5、結束語
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，軟件設計方法是開發(fā)軟件所使用的技術和手段，它既推動了計算機的廣泛應用, 又能開發(fā)出大量功能完善、界面友好、操作便利的系統(tǒng)與應用軟件。
參考文獻：
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計算機軟件設計與實現(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，應用在各個領域，計算機技術以后將會朝高速、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計的現(xiàn)狀、計算機軟件設計與實現(xiàn)所要遵循的原則和軟件設計的主要方法。
關鍵詞：計算機;軟件設計;原則
計算機作為一向高端技術，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，計算機軟件的設計越來越受到人們的關注。
1 計算機軟件設計的現(xiàn)狀
1.1 計算機軟件的分類。
計算機軟件技術主要是對軟件進行操作的一項技術。
主要研究內(nèi)容分為兩個方面：一是怎樣優(yōu)化相應支撐體系;二是對相應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：應用軟件;支撐軟件;系統(tǒng)軟件。
1.2 計算機軟件技術的規(guī)劃。
在當代，各個國家對計算機軟件的設計都特別重視。
很多國家投入大量的人力物力，并出臺一系列軟件設計政策進行鼓勵計算機軟件的設計開發(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應用軟件，使人機界面更加的先進。
操作系統(tǒng)也對用戶能夠開發(fā)應用系統(tǒng)提供保障，是一種基礎設施。
近年來，計算機網(wǎng)絡技術在不斷發(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)嵌入技術是一種新興的技術。
嵌入技術是把計算機軟件與硬件與機電設備進行結合，作為一個新的系統(tǒng)，使得這個新的系統(tǒng)具有很多原來的設備所不具有的優(yōu)點。
嵌入技術在各個領域得到廣泛應用。
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域進行投資，促進這個領域的發(fā)展。
1.3.3 數(shù)據(jù)庫操作系統(tǒng)研發(fā)現(xiàn)狀。
(1)網(wǎng)絡化。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的重要組成部分是可以支持網(wǎng)絡型的，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)的安全及相應技術。
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。
嵌入式技術已經(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)應用在各個領域。
這一技術涉及了很多其他的數(shù)據(jù)庫領域，比如移動通信技術、分布式計算技術等領域;(4)軟件工程環(huán)境研發(fā)現(xiàn)狀。
這項技術主要側重怎樣合理安排方法、工具、技術。
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工具得到廣泛應用，發(fā)展成CASE工具集成。
2 計算機軟件設計與實現(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，軟件的設計時為了滿足用戶的需求，因此，計算機軟件的設計要在和客戶不斷溝通交流及對行業(yè)領域進行研究獲取用戶的需求，才能真正確定軟件設計的方向，更加適應于用戶和市場要求。
2.2 應當不斷重構。
計算機軟件設計不是一個一步到位的過程，而是循序漸進。
設計者對計算機軟件的設計是一個不斷改進、不斷完善的過程，不應該擔心軟件設計之初有哪些不足，而是應當不斷重構，最終使產(chǎn)品達到完美。
在真正知道客戶的需求之后，應當先進行方案的設計，先進行初級設計，然后在不斷完善，逐漸滿足客戶的所有需求。
而不是先設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。
而對設計進行改善時，應當保證用現(xiàn)有的測試用例能驗證修改的正確性。
2.3 應當始終面向代碼。
所有的軟件設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，在軟件設計的過程中必須將代碼的編寫放在首要位置，將好的構思，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 計算機軟件設計的方法
計算機軟件是按照特定的規(guī)格進行設計的，根據(jù)一些條件，主要有結構化程序設計、面向?qū)ο蟮某绦蛟O計、“由頂至下設計”法這三種軟件設計方法。
3.1 結構化程序設計。
在計算機軟件設計中，具有良好結構的程序，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，以此構成各對象類間的結構層次，最后構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)作為基礎是基礎更詳盡的子系統(tǒng)。
這個方法可以分清各種復雜的處理層次，并且多個要素間關系清晰。
4 結束語
組成計算機的硬件和軟件部分，其中以計算機軟件技術的設計研發(fā)推動了計算機的廣泛應用。
計算機軟件目前已經(jīng)在各個領域中取得了優(yōu)異的成果。
計算機軟件設計在計算機的發(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。
參考文獻：
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[2]車江濤，侯明.計算機軟件技術的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].計算機光盤軟件與應用，2012(12)：42-44.
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