清华大学土木工程CAD技术基础课件08建筑结构CAD系统设计

第八章 建筑结构CAD系统设计8-1 软件工程方法8-2 需求分析8-3 系统设计8-4 程序编制8-5 系统测试?软件工程产生的背景上世纪70年代，随着软件的大型化软件开发普遍出现：?成本超预算?完成时间超计划被称为“软件危机”，人们关心：?如何开发与维护软件?如何满足对软件日益增长的需求8-1 软件工程方法?软件工程学研究软件开发与维护过程中所需使用的原则、方法和技术的学科主要思路将软件作为一个工程产品来对待即，需要经过规划、分析、设计、实现等过程或，需要经过小规模实验、正式投产等过程软件用户需求分析系统设计功能设计详细设计编程单体测试组合测试系统测试检查维护软件一般实现过程需求分析系统设计编程系统测试8-2 需求分析?目的明确：系统必须做什么是软件设计的基础?内容?问题定义?可行性研究?系统分析?内容1：问题定义包括3个步骤：?步骤1：调查研究目的是搞清问题背景和用户目标，包括：?设计规范?设计方法和过程?设计结果及其表达方式?设计原始资料：地形、地貌、气象、地震?设计人员的计算机能力和工作环境?同类软件的市场?步骤2：分析问题目的?了解人工运行系统（当前系统）的工作过程；?确定拟建CAD系统 （目标系统） 的主要目标出发点目标系统在以下方面应与当前系统基本一致：?所完成的功能?工作方式?设计思路?专业习惯?步骤3：定义问题目的?提交问题分析和定义的书面报告报告内容?软件项目的名称?问题的概括定义?系统的目标?系统的规模?内容2：可行性研究目的?确定问题是否能够解决主要工作?描述当前系统的主要功能?建立目标系统的逻辑模型?提出多个可供选择的开发方案?确定行动方针和制定开发计划?提交可行性研究报告?内容3：系统分析包括6个步骤：?步骤1：确定系统的综合要求?功能要求?性能要求：存储容量、响应时间、安全性?运行要求：运行环境、系统软件、支撑软件?步骤2：分析系统的数据要求?建立数据模型：用图形工具作数据结构图?步骤3：修定系统的逻辑模型?步骤4：修定系统的开发计划?步骤5：建立系统的开发模型?建立“样机”?步骤6：文档编制?项目开发计划?软件需求说明书?数据要求说明书?项目开发计划? 可行性研究报告? 项目开发计划? 软件需求说明书? 数据要求说明书? 概要设计说明书? 详细设计说明书? 数据库设计说明书? 用户手册? 操作手册? 模块开发卷宗? 测试计划? 测试分析报告? 开发进度月报? 项目开发总结报告根据GB/T 8567-1988和GB/T 9385-1988计算机软件开发过程中应产生14种文件：标准规定：软件需求说明书1 引言1.1 编写目的1.2 背景1.3 定义1.4 参考资料2 任务概述2.1 目标2.2 用户的特点2.3 假定与约束3 需求规定3.1 对功能的规定3.2 对性能的规定3.3 输入输出要求3.4 数据管理能力要求3.5 故障处理要求3.6 其他专门要求4 运行环境规定4.1 设备4.2 支持软件4.3 接口4.4 控制文件编制中的考虑因素灵活性应编制的文件种类文件的详细程度文件的扩展节的扩展与缩并程序设计的表现形式文件的表现形式文件的其他种类?逻辑模型的表达方法：系统流程图用图形符号描绘系统的每个部件以及各部件之间的流动情况基本符号：见下一幻灯片作图方法?用符号定义组成系统的每一部件；?用箭头确定信息通过系统的逻辑路径 (信息流动路程)；?使信息在图中从顶向下或从左向右流动；?对复杂系统，可分层、分页作图。处理处理输入/输出输入/输出连接连接数据流数据流文档文档联机存储联机存储磁盘磁盘显示显示人工输入人工输入人工操作人工操作辅助操作辅助操作通信线路通信线路系统流程图的基本符号?系统数据模型的表达方法：层次方框图用呈树形结构的一系列多层次的矩形框描绘数据的层次结构表示方法?一个单独的顶层矩形框，代表完整的数据结构?下面各层矩形框代表数据的子集?最底层的各个框代表组成该数据的实际数据元素这种模式可从顶层信息的分类开始, 沿每条路径细化,直到确定了数据结构的全部细节一 背景二 本需求分析说明书的用途三 整体需求四 功能需求五 其他需求六 开发计划实例：基于因特网的软件使用许可证管理系统的需求分析说明书一 背景? 现有的许可体系软件狗分为单机版和网络版两种存在的问题相关成本随销售增加成正比增加给用户造成不便? 可能的新方式利用日益普及的因特网，可解决既存问题二 本需求分析说明书的用途? 是基于上述背景经双方（开发方和委托方）讨论形成的对需求的表述? 将成为开发方进行系统设计和编程的依据? 将成为委托方验收的依据三 整体需求3.1 与现有许可体系的关系已购买应用软件的用户：软件狗仍可用交回软件狗可切换为新体系新购买应用软件的用户：使用新体系3.2 用户分析购买应用软件的用户针对一个软件可购买多个许可本企业的许可证管理员用户3.3 许可证的管理方式在服务器中设置中央数据库，集中管理许可证信息在网上可以随时查询应用软件的许可证信息及总体用户的状况3.4 许可证管理信息的查询和变更查询应用软件的使用信息变更密码密码失盗时，经过一定程序恢复最初密码四 功能需求4.1 概述许可证管理员用户：设置和取消许可证查询许可证信息及应用软件使用信息购买应用软件的用户：获得许可证并使用应用软件查询应用软件使用信息功能总体分类：使用、保密、查询、管理4.2 使用功能1) 用户的识别：用户ID及密码2) 许可证内容许可证数、使用期限、绘图内容3) 许可证的获得和归还不限定机器、不能超过购买数4) 许可证的借出和回收不需要通过许可证管理员用户4.3 保密功能原则：保密性不能低于软件狗方式防止信息的篡改、非法获取1) 许可证信息2) 用户相关信息3) 非用户不可获得许可证4) 用户不可欺骗：构筑虚拟服务器、修改本地文件4.4 信息查询功能购买应用软件的用户：已购软件的版本、许可证数、使用期限、使用状况、借出状况等许可证管理员用户：用户的许可证信息、许可证使用状况、各版本的销售情况、用户信息统计4.5 管理功能1) 用户信息的登记、变更2) 许可证信息的登记、变更8-3 系统设计?目的明确：如何实现软件?内容?程序结构设计?用户界面设计：第六章中已讲?数据结构设计?文档编制?内容1：程序结构设计?模块化把程序划分成若干模块，每个模块完成一项子功能，把这些模块集成起来组成一个整体，可解决问题需求。模块：程序对象的有名字的集合，如过程、函数、子程序、宏等。即具有特定功能，可单独命名，并可编址的程序段。模块化的原则?语言模块单元设计的模块应与程序设计语言提供的语言模块单元相对应。如，C语言中的子程序、函数、结构体；C+语言中的类、对象等。?信息隐藏把模块界面与模块实现分离开来。模块界面体现为模块的接口；模块实现体现为模块的数据结构和具体算法。外部利用模块时，只需知道模块的接口。模块化的标准?可分解性可分解性：能把一个大的、复杂的问题分解成一些小的、简单的问题，直到可直接解决为止。?可结合性可结合性：要求模块能自由地结合在一起构成新的系统。使模块具有好的复用性。?可理解性可理解性：设计出的模块不用参考相邻的模块，就能看懂。使软件具有好的可维护性。?连续性连续性：模块变化不影响系统的结构。使软件具有好的可扩充性。?模块保护模块保护：系统运行发生的错误被限制在该模块内或仅传播到少数模块。使软件具有健壮性。?结构化设计方法基本思想?将功能逐步分解划分为模块?让模块间形成层次?将程序结构限制为顺序、选择和循环e.g. 报表制作：用结构化设计方法来实现报表制作输入数据计算打印报表读入 编辑 检查印表头 印表体打印?面向对象设计方法基本思想?分解问题领域：识别对象和类，尽量让对象和类对应于现实中的事物；?建立类之间的相互关系：e.g.层次关系；?以类为模板生成对象，让对象协同作用去实现系统的具体功能。控制台报表表头表体印刷器1. 打印报表2. 印刷3. 生成4. 生成5. 打印6. 打印e.g. 报表制作：用面向设计方法来实现?内容2：数据结构设计?定义有效地组织相互之间存在着密切联系的数据，并以一种可行的方式存储数据，以便于按照用户的意图存取和处理数据?内容?数据的逻辑结构，即面向用户的结构?数据的物理结构，即逻辑结构在计算机内的实现，存储结构?两种结构之间的相互关系以及相应的算法?常用数据结构?静态线性表?特殊线性表：栈，队列?最基本的动态数据结构：单向链表?链表的扩充：双向链表，循环链表?树：二叉树?图?数据结构1：静态线性表是 n（n0）个元素的有限序列除了第一个和最后一个，每个元素都有一个并且只有一个直接前趋，也只有一个直接后继逻辑结构?T ( t1, t2, t3, , tn)?每个元素在表中的位置取决于元素的下标，即下标与位置一一对应典型应用：数组t1t2t3t4t5tnt6t7物理结构?在存储器中的存储形式为顺序分配?存放地址与下标之间存在着一一对应的关系Loc ( ti) = Loc ( t1 ) + ( i-1) * LL：单个元素的存储长度特点?有序性：各数据元素的存储顺序与逻辑顺序一致?均匀性：各数据元素的数据类型一致，且元素所占存储空间的长度相等?元素的插入或删除, 需要移动元素，很不方便运算?建表static char Ltm= A,B,C,D,E;?访问char c1;c1 = Lt i-1;?删除Lt j1 = Lt j ( j = i +1, i +2, n1);需处理特殊情况（处理首尾元素）?插入：将第 i个元素之后的所有元素, 向后移动一个元素所占有的长度len = sizeof (Lt) /sizeof (Lt 0);printf (“n输入一个新元素: ”);c = getch( );printf (“n输入新元素的插入位置: ”);scanf(“%d”,& i );if ( i =1; j)Lt j = Lt j1; Lt 0= c;else if ( i len )Lt(len) = c;elsefor( j = len; j = 1; j)Lt j = Lt j1;Lt i1= c;t1t2t3t4t5tnt6t7可考虑的使用情形存储相互关联的图元数据e.g. 存储一个多边形的所有角点（有序的）以便进行操作?数据结构2：栈是一种特殊的线性表可定义为只允许在表的末端进行元素的插入和删除逻辑结构S=(a0, a1, , an-1)是“先进后出”的线性表a0a1an-2an-1进栈（压入）退栈（弹出）topbottom物理结构：顺序栈?在存储器中开辟一个连续空间，并定义栈名和栈的最大容量（上界）?分配一个单元作为指示当前栈顶地址的指针top?栈顶指针在栈底和栈的上界之间变动：当top上界，栈满；top下界, 栈空a0a1an-2an-1进栈（压入）退栈（弹出）topbottom运算?压入?弹出?返回栈顶元素的值?置空栈?a0a1an-2an-1进栈（压入）退栈（弹出）topbottomstack:stack(int s)elements=new intmaxSize;assert(elements!=0);/满足条件则继续；否则中止void stack:push(const int &item)assert(!isFull();elements+top=item;int stack:pop()assert(!isEmpty();return elementstop-;int stack:getTop()assert(!isEmpty();return elementstop;class stackpublic:stack(int=10);stack()delete elements;void push(const int &item);int pop();int getTop();void makeEmpty()top=-1;int isEmpty() constreturn top=-1;int isFull() constreturn top=maxSize-1private:int top