软件工程基础（题库+微课视频版）

软件工程是应用计算机科学技术、数学、管理学的原理，运用工程科学的理论、方法和技术，研究和指导软件开发和演化的一门交叉学科。随着科技的发展，软件工程已成为计算机科学、软件工程及其相关专业的一门重要的必修课。其教学目的在于使学生掌握软件工程的基本概念和原则，培养学生使用工程化的方法高效地开发高质量软件的能力，以及进行项目管理的能力。
本书分6部分：软件工程概述、可行性研究与项目开发计划、结构化分析与设计、面向对象分析与设计、软件实现与测试、软件维护与软件工程管理。
本书共13章，内容涉及软件与软件工程、软件过程、敏捷软件开发、可行性研究与项目开发计划、结构化分析、结构化设计、面向对象方法与UML、面向对象分析、软件体系结构与设计模式、面向对象设计、软件实现、软件测试和软件维护与软件工程管理。

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本书的理论知识的教学安排建议如表01所示。

表01教学安排

章节内容学时数

第1章软件与软件工程1~2
第2章软件过程2
第3章敏捷软件开发2~4
第4章项目立项、可行性研究与项目开发计划2
第5章结构化分析2~4
第6章结构化设计2~4
第7章面向对象方法与UML4~6
第8章面向对象分析4~6
第9章软件体系结构与设计模式1~2
第10章面向对象设计4~6
第11章软件实现2
第12章软件测试4~6
第13章软件维护与软件工程管理2

建议先修课程： 计算机导论、面向对象程序设计、数据结构和数据库原理等。
建议理论教学时数： 32~48学时。
建议实验（实践）教学时数： 16~32学时。
教师可以按照自己对软件工程的理解适当地删除一些章节，也可以根据教学目标，灵活地调整章节的顺序，增减各章的学时数。
本书的作者为吕云翔、曾洪立。感谢蒋博文团队、石远翔团队、张中基等对本书的大力支持，感谢所有为此书做出贡献的同仁们。

本书配套的视频二维码位置如表02所示。

表02视频二维码位置

序号视频内容标题视频二维码位置所在页码

1模块设计启发规则6.1.2软件设计的原则101
2模块分割方法6.1.2软件设计的原则101
3结构化软件设计的任务6.4结构化设计概述110
4用C 理解类与对象7.1.1面向对象的基本概念139
5用C 理解继承与组合7.1.1面向对象的基本概念139
6用C 理解虚函数与多态7.1.1面向对象的基本概念139
7使用UML的准则7.2.2UML的特点143
8在统一软件开发过程中使用UML7.2.3UML的应用范围144
9用例的特征7.3.1用例图146
10绘制机票预订系统的用例图7.3.1用例图146
11绘制机票预订系统的类图7.3.2类图与对象图148
12绘制机票预订系统的顺序图7.4.1顺序图153
13绘制机票预订系统的协作图7.4.2协作图155
14绘制机票预订系统的状态图7.4.3状态图156
15绘制机票预订系统的活动图7.4.4活动图157
16绘制机票预订系统的构件图7.5.1构件图159
17绘制机票预订系统的部署图7.5.2部署图159
18面向对象实现之提高可重用性11.3面向对象实现253
19面向对象实现之提高可扩充性11.3面向对象实现253
20面向对象实现之提高健壮性11.3面向对象实现253
21手工测试与自动化测试12.2软件测试的分类273
22黑盒测试的优缺点12.5.7黑盒测试方法的选择285
23白盒测试的优缺点12.6.6白盒测试方法的选择291
24导致维护困难的一些因素13.1软件维护325
25维护工作流程13.1.2软件维护的过程326
26维护的代价及其主要因素13.1.4软件的可维护性329
27Project的安装与使用附录B363
28Visio的使用附录B363
29GitHub的安装和使用附录B363
30Enterprise Architect的安装与使用附录B363
31Rational Rose的安装与使用附录B363
32Visual Studio Code的安装与使用附录B363

续表

序号视频内容标题视频二维码位置所在页码

33Webstorm的安装与使用附录B363
34PyCharm的安装与使用附录B363
35Junit的安装与使用附录B363
36unittest的安装与使用附录B363
37Pytest的安装与使用附录B363
38使用Python对求两个整数的最大公约数进行编程，并用unittest进行单元测试(有文档)附录B363
39使用Java对求两个整数的最大公约数进行编程，并用Junit进行单元测试(有文档)附录B363
40使用Junit对HelloWorld进行单元测试(有文档)附录B363
41使用unittest对“俄罗斯方块游戏排行榜”进行单元测试(有文档)附录B363
42使用Java对象HttpURLConnection发送GET请求获取页面源文件（有文档）附录B363
43移动App的非功能性测试（有文档）附录B363
44使用unittest框架对sort函数进行单元测试（有文档）附录B363
45使用Pytest框架对Calculator函数进行单元测试（有文档）附录B363
46构建Postman Newman Jenkins接口测试框架（有文档）附录B363
47使用unittest框架对线性查找函数进行单元测试（有文档）附录B363
48使用Pytest框架对冒泡排序函数进行单元测试（有文档）附录B363
49使用Postman对getWeather接口进行关联测试（有文档）附录B363
50使用Python Selenium unittest完成对登录页面的自动化测试（有文档）附录B363
51使用Jmeter录制一个网页的操作脚本（有文档）附录B363
52SoapUI接口测试工具的使用（有文档）附录B363

由于软件工程还在发展之中，软件工程的教学方法本身还在探索之中，加之编者水平和能力有限，本书难免有疏漏之处。恳请各位同仁和广大读者给予批评指正，也希望各位能将实践过程中积累的经验和心得与我们交流。
编者2022年4月

本书按照典型的软件开发过程来组织内容，旨在培养读者的软件工程思想及实际软件开发的能力。全书共分6部分，分别是软件工程概述、可行性研究与项目开发计划、结构化分析与设计、面向对象分析与设计、软件实现与测试、软件维护与软件工程管理。本书共分为13章，内容涉及软件与软件工程、软件过程、敏捷软件开发、可行性研究与项目开发计划、结构化分析、结构化设计、面向对象方法与UML、面向对象分析、软件体系结构与设计模式、面向对象设计、软件实现、软件测试、软件维护与软件工程管理。本书理论与实践相结合，内容翔实，可操作性强。 本书是高等院校计算机科学与技术、软件工程及相关专业“软件工程”课程的推荐教材。

吕云翔 北京航空航天大学软件学院副教授，博士研究生，已出版二十几本教材，其中“计算机导论实践教程”一书获北航2010年教学成果三等奖；“大学计算机英语教程”获北航2012年教学成果二等奖。

第一部分软件工程概述

第1章软件与软件工程

1.1软件

1.1.1软件的概念及特点

1.1.2软件的分类

1.2软件危机

1.2.1软件危机的表现及其产生原因

1.2.2软件危机的启示

1.3软件工程

1.3.1软件工程的概念

1.3.2软件工程研究的内容

1.3.3软件工程目标和原则

1.3.4软件工程知识体系

1.3.5软件工程的发展

1.4软件开发方法

1.4.1基本的软件开发方法

1.4.2开源软件开发方法

1.4.3群体化软件开发方法

1.5软件工程工具

1.6软件工程人员的职业道德

1.7“小型网上书店系统”案例介绍

习题

第2章软件过程

2.1软件过程概述

2.2软件生命周期

2.2.1软件生命周期的概念

2.2.2传统软件生命周期的各个阶段

2.3软件过程模型

2.3.1瀑布模型

2.3.2快速原型模型

2.3.3增量模型

2.3.4螺旋模型

2.3.5喷泉模型

2.3.6基于组件的开发模型

2.3.7统一软件开发过程模型

2.3.8几种模型之间的关系

2.3.9选择软件过程模型

2.4软件过程实例

习题

第3章敏捷软件开发

3.1敏捷软件开发方法

3.2Scrum

3.2.1概述

3.2.2Sprint

3.2.3每日站会

3.2.4用户故事

3.2.5Backlog

3.2.6结对编程

3.3看板

3.3.1概述

3.3.2看板与Scrum的区别

3.4极限编程

3.4.1XP的4个价值观

3.4.2XP的12个核心实践

3.5CI/CD

3.5.1CI/CD概述

3.5.2CI/CD管道

3.5.3CI/CD的优势

3.6DevOps

3.6.1DevOps生命周期

3.6.2DevOps文化

3.6.3DevOps工具

3.7敏捷软件开发、CI/CD和DevOps

3.8敏捷软件开发实例

习题

第二部分可行性研究与项目开发计划

第4章项目立项、可行性研究与项目开发计划

4.1项目立项概述

4.2可行性研究的任务

4.2.1技术可行性

4.2.2操作可行性

4.2.3经济可行性

4.3可行性研究的步骤

4.4可行性研究实例

4.5制订项目开发计划

4.6案例： “小型网上书店系统”的软件开发计划书

习题

第三部分结构化分析与设计

第5章结构化分析

5.1需求分析

5.1.1需求分析的任务和原则

5.1.2需求分析的步骤

5.1.3需求管理

5.1.4需求分析的常用方法

5.1.5软件原型

5.2结构化分析概述

5.3结构化分析方法

5.3.1功能建模

5.3.2数据建模

5.3.3行为建模

5.3.4数据字典

5.3.5加工规格说明

5.4结构化分析的图形工具

5.4.1层次方框图

5.4.2Warnier图 

5.4.3IPO图

5.5结构化分析实例

习题

第6章结构化设计

6.1软件设计的基本概念

6.1.1软件设计的意义和目标

6.1.2软件设计的原则

6.1.3软件设计的分类

6.2数据库结构设计

6.3用户界面设计

6.3.1设计驱动开发

6.3.2目标用户群体

6.3.3简洁与清晰

6.3.4实现模型与心智模型

6.3.5设计的规范性

6.3.6设计的可用性和易用性

6.3.7设计的一致性

6.3.8设计的容错性

6.4结构化设计概述

6.5结构化设计与结构化分析的关系

6.6体系结构设计

6.6.1表示软件结构的图形工具

6.6.2面向数据流的设计方法

6.6.3面向数据结构的设计方法

6.7接口设计

6.7.1接口设计概述

6.7.2界面设计

6.7.3UX设计与UI设计的区别

6.8数据设计

6.9过程设计

6.9.1程序流程图

6.9.2NS图

6.9.3PAD

6.9.4过程设计语言

6.10软件设计评审

6.11结构化设计实例

习题

第四部分面向对象分析与设计

第7章面向对象方法与UML

7.1面向对象的软件工程方法

7.1.1面向对象的基本概念

7.1.2面向对象的软件工程方法的特征与优势

7.1.3面向对象的实施步骤

7.2统一建模语言UML

7.2.1UML简述

7.2.2UML的特点

7.2.3UML的应用范围

7.2.4UML的图

7.2.5UML“4 1”视图

7.3静态建模机制

7.3.1用例图

7.3.2类图和对象图

7.3.3包图

7.4动态建模机制

7.4.1顺序图

7.4.2协作图

7.4.3状态图

7.4.4活动图

7.5描述物理架构的机制

7.5.1构件图

7.5.2部署图

7.6面向对象方法与UML实例

习题

第8章面向对象分析

8.1面向对象分析方法

8.1.1面向对象分析过程

8.1.2面向对象分析原则

8.2面向对象建模

8.2.1建立对象模型

8.2.2建立动态模型

8.2.3建立功能模型

8.2.43种模型之间的关系

8.3面向对象分析实例

8.4案例： “小型网上书店系统”的需求规格说明书

习题

第9章软件体系结构与设计模式

9.1软件体系结构的概念

9.1.1什么是软件体系结构

9.1.2软件体系结构建模

9.1.3软件体系结构的分层模型

9.1.4软件体系结构的作用

9.2典型的软件体系结构风格

9.2.1数据流风格

9.2.2调用/返回风格

9.2.3独立构件风格

9.2.4虚拟机风格

9.2.5仓库风格

9.3软件质量属性

9.4分布式系统结构

9.4.1多处理器体系结构

9.4.2客户机/服务器体系结构

9.4.3分布式对象体系结构

9.4.4对等端体系结构

9.4.5代理

9.5体系结构框架

9.5.1模型视图控制器

9.5.2模型视图表示器

9.5.3J2EE体系结构框架

9.5.4PCMEF框架

9.5.5PCBMER框架

9.6软件系统的设计模式

9.6.1工厂模式

9.6.2桥接模式

9.6.3策略模式

9.6.4其他模式

9.7软件体系结构与设计模式实例

习题

第10章面向对象设计

10.1面向对象设计与结构化设计

10.2面向对象设计与面向对象分析的关系

10.3面向对象设计的过程与原则

10.3.1面向对象设计的过程

10.3.2面向对象设计的原则

10.4面向对象设计的启发规则

10.5系统设计

10.5.1系统分解 

10.5.2问题域子系统的设计

10.5.3人机交互子系统的设计

10.5.4任务管理子系统的设计

10.5.5数据管理子系统的设计

10.6对象设计

10.6.1设计类中的服务

10.6.2设计类的关联

10.6.3对象设计优化

10.7面向对象设计实例

10.8案例： “小型网上书店系统”的软件设计说明书

习题

第五部分软件实现与测试

第11章软件实现

11.1编程语言

11.1.1编程语言的发展与分类

11.1.2选择编程语言需考虑的因素

11.2编码风格与规范

11.3面向对象实现

11.4代码重用

11.5分析和评价代码的质量

11.6软件实现实例

11.7实验： 使用Visual Studio Code 实现“小型网上书店系统”的
“用户登录”模块

11.8案例： “小型网上书店系统”的源代码

习题

第12章软件测试

12.1软件测试的基本概念

12.1.1软件测试的原则

12.1.2软件测试模型

12.2软件测试的分类

12.3测试用例

12.3.1测试用例编写

12.3.2测试用例设计

12.3.3测试用例场景

12.4软件测试方法

12.5黑盒测试

12.5.1等价类划分法

12.5.2边界值分析法

12.5.3错误推测法

12.5.4因果图法

12.5.5决策表法

12.5.6场景法

12.5.7黑盒测试方法的选择

12.6白盒测试

12.6.1代码检查法

12.6.2静态结构分析法

12.6.3程序插桩技术

12.6.4逻辑覆盖法

12.6.5基本路径法

12.6.6白盒测试方法的选择

12.6.7白盒测试与黑盒测试比较

12.7软件测试的一般步骤

12.8单元测试

12.8.1单元测试概述

12.8.2单元测试内容

12.8.3单元测试方法

12.9集成测试

12.9.1集成测试概述

12.9.2集成测试分析

12.9.3集成测试策略

12.10系统测试

12.10.1系统测试概述

12.10.2系统测试类型

12.11验收测试

12.11.1验收测试概述

12.11.2验收测试内容

12.11.3α测试和β测试

12.12回归测试

12.13面向对象测试

12.14自动化测试

12.14.1手工测试与自动化测试

12.14.2自动化测试的优缺点

12.14.3自动化测试工具

12.15软件调试

12.15.1调试过程

12.15.2调试途径

12.16软件测试实例

12.17实验： 使用Visual Studio Code 对“小型网上书店系统”的
“用户登录”模块进行单元测试

12.18案例： “小型网上书店系统”的测试分析报告

习题

第六部分软件维护与软件工程管理

第13章软件维护与软件工程管理

13.1软件维护

13.1.1软件部署与软件交付

13.1.2软件维护的过程

13.1.3软件维护的分类

13.1.4软件的可维护性

13.1.5软件维护的副作用

13.1.6自动化运维

13.1.7软件再工程——重构、正向工程、逆向工程

13.2软件估算

13.2.1软件估算的概念

13.2.2软件估算的方法

13.2.3软件估算的原则与技巧

13.3软件开发进度计划

13.3.1Gantt图

13.3.2PERT图

13.4软件开发人员组织

13.4.1民主制程序员组

13.4.2主程序员组

13.4.3现代程序员组

13.5软件开发风险管理

13.5.1软件开发风险

13.5.2软件开发风险管理

13.6软件质量保证

13.6.1软件质量的基本概念

13.6.2软件质量保证的措施

13.7软件配置管理

13.7.1软件配置管理术语

13.7.2软件配置管理过程

13.7.3软件配置管理的角色划分

13.8软件工程标准与软件文档

13.8.1软件工程标准

13.8.2软件文档

13.9软件过程能力成熟度模型

13.10软件项目管理

13.10.1软件项目管理概述

13.10.2软件项目管理与软件工程的关系

13.11实验： 使用Project管理“小型网上书店系统”的开发过程

13.12案例： “小型网上书店系统”的部署文档和用户手册

习题

附录A课程设计指导

附录B软件工程工具及其应用的视频和文档

附录C综合案例

参考文献

本书按照典型的软件开发过程来组织