厦门大学计算机《软件工程》专业课速通笔记（1）

这门是厦门大学计科大四上的专业课，一学期一点都没学，全在玩了（保研完了是这样的）。

下面是本人用时一天的速通笔记。（基本上直接面向做题）

2 项目管理#

在估算软件项目规模的适合，直接方法是代码行数LOC，间接方法是功能点FP。

LOC#

LOC，Lines of Code，代码行数，用来估计软件项目的规模大小。

一般每个模块有三个估计值：

乐观值（最理想情况）：4,600行
可能值（最可能情况）：6,900行
悲观值（最坏情况）：8,600行

估算期望值的公式

S=\frac{S_{乐观}+4\times S_{可能}+S_{悲观}}{6}

FP#

FP，Funcition Point，功能点。这里有几个概念：FP, UFP, AFP

FP是功能点，包括UFP（未调整功能点，Unadjusted Function Point）和AFP（调整后功能点，Adjusted Function Point）

UFP，考虑功能数量、功能本身的复杂度（简单还是复杂）：

UFP=\sum(功能数量\times 权重)

一般来说，会考虑外部输入EI、外部输出EO、外部查询EQ、内部逻辑文件ILF、外部接口文件EIF，这五个部分。

通常的权重表如下：

AFP，加上了系统技术难度的考虑。

如何加上技术难度的考虑呢？引入一个 $TCF$ 作为技术复杂度调整系数公式

TCF=0.65+0.01\times\sum(复杂度因子评分)

TCF一般考虑14个复杂度因子：

然后最后调整后的AFP

AFP=UFP\times TCF

一般还要计算一个人月，生产率一般是 10~20 FP/人月

人月=AFP\div 生产率

**题1：**假设某个项目的功能点统计如下。

且技术复杂度因子评分综合为30，团队的生产率为 15FP/人月。

计算项目的人月。

解答：

UFP=10\times 4+5\times 5+8\times 4+4\times 10+2\times 7=151\\ TCF=0.65+0.01\times 30=0.95\\ AFP=TCF\times UFP=143.45\\ 人月=AFP\div 15=9.563 人月

挣值分析#

定量估算项目进度。

BAC，Buget At Completion，总预算。（比如，总预算，582人日）

BCWS，Budgeted Cost of Work Scheduled，预算工作成本。也就是说，到今天为止，应该完成的工作量，按预算价格算。（比如，预计完成15个任务，“计划工作量”之和 = 156.5人日）

BCWP，Budgeted Cost of Work Performed, 实际工作值的成本，也就是说，到今天为止，实际上完成的工作量，也是按预期算。（实际值完成12个任务，用计划工作量，完成了126.5人日）

ACWP，Actual Cost of Work Performed，实际工作花的钱。也就是说，实际上我们花了多少时间。（实际完成12个任务，实际上花了127.5人日）

NOTE
我的理解就是，BCWS，大饼，意思是，我计划要干多少工作量。
BCWP，实绩，我实际干完的活，按照原先的预算，值多少钱。
ACWP，实际成本，我实际上花了多少钱。

由此衍生出来

SPI，Schedule Performance Index，计划表执行指标

SPI=\frac{BCWP}{BCWS}

如果SPI=1.0，刚好符合计划。SPI>1.0，卧槽超额完成！SPI<1.0，有点垃圾了慢吞吞的。

SV，Schedule Variance，进度表偏差

SV=BCWP-BCWS

同理，SV=0，刚好。SV>0，很牛逼了很快。SV<0，很慢了。

CPI，Cost Performance Index，成本执行指标。

CPI=\frac{BCWP}{ACWP}

同理同理。

CV，Cost Variance，成本偏差

CV=BCWP-ACWP

同理。

题1： 假设你是一个软件项目管理者，受命为一个小型软件项目进行挣值统计。这个项目共计划了56个工作任务，估计需要582人日才能完成，但是，按照项目进度，现在应该完成15个任务，下面给出相关进度安排数据（单位：人日）

请你做出挣值分析，计算该项目的进度表执行指标SPI、进度偏差SV、预定完成百分比、完成百分比、成本执行指标CPI和成本偏差CV。

任务	计划工作量	实际工作量
1	12.0	12.5
2	15.0	11.0
3	13.0	17.0
4	8.0	9.5
5	9.5	9.0
6	18.0	19.0
7	10.0	10.0
8	4.0	4.5
9	12.0	10.0
10	6.0	6.5
11	5.0	4.0
12	14.0	14.5
13	16.0	－
14	6.0	－
15	8.0	－

解答：

Budget Cost of Work Scheduled, BCWS

BCWS=12.0+15.0+13.0+8.0+...+14.0+16.0+6.0+8.0=156.5

Budget Cost of Work Performed, BCWP

BCWP=12.0+15.0+13.0+8.0+...+14.0=126.5

Acutal Cost of Work Performed, ACWP

ACWP=12.5+11.0+17.0+...+4.0+14.5=127.5

所以SPI，Scheduled Performance Index

SPI=\frac{126.5}{156.5}=0.8083

进度偏差，Scheduled Variance

SV=126.5-156.5=-30

预定完成百分比

\frac{156.5}{582}\times 100\%=26.89\%

完成百分比

\frac{126.5}{582}\times 100\%=21.74\%

成本执行指标CPI，Cost Performance Index

CPI=\frac{BCWP}{ACWP}=\frac{126.5}{127.5}=0.9922

成本偏差CV, Cost Variance

CV=126.5-127.5=-1

缺陷放大和消除#

缺陷放大模型

这里通过的错误，意思是传递下去了

假设设计阶段有10个错误传给编码阶段：

错误类型	数量	说明
通过的错误	5个	设计的错，编码时没发现，原样保留
放大的错误	3个→9个	设计的3个错，导致编码时产生9个bug（放大3倍）
新产生的错误	6个	编码自己犯的新错（比如语法错误）
传到下一步	20个	5+9+6 = 20个错误传给测试阶段

比如：

4 软件设计#

这一部分重点是结构化程序设计。

比如一个判断三角形类型的代码，可以写成这样：

（写成这样也是神人了，总之意思就是写得乱七八糟的，goto乱飞。）

然后如果改成结构化写法，就改成这样：

老师的PPT这样的：

我的理解如下。

病形程序就是有死路的程序，烂代码。比如死循环什么的。反正就是史，有BUG，永远达不到结束。

好形程序就是正常写，没有死路，但是可能有多出口，具体表现就是，可能有不止一个return。

适形程序，就是单出口，只有一个return。

我们希望的最好的程序，被称为适形程序（单入单出的好形程序）

**结构程序定理：**任何一个适形程序都可以转换为一个等价的结构程序, 使用原来功能框和判定框及赋值和测试一个附加的变量。

TIP
（PPT上叽里咕噜说了那么多，我的理解是，简单来说，就是任何程序，都可以去掉goto，改成全部使用if和while这样的。）

数据流图、程序结构图#

这里一个经典考题是数据流图转程序结构图。

**题1：**请将以下图书销售系统数据流图转换为程序结构图。

解答：

在数据流图中：

蓝色方框，是外部实体。系统外的人或组织。
黄色圆圈是处理过程。
然后那些底部带线方框，是数据表。

怎么把数据流图转成程序结构图？核心是变换分析。

然后再看前面的图

画出来

判定表、判定树#

判定表和判定树，都是用来专门处理有很多if条件的情况。

举个例子，假设要写一个程序：计算飞机托运费。

规则很复杂：

国内乘客和国外乘客收费不同
残障乘客有优惠
超重部分要额外收费
不同情况收费标准不一样

如果要直接写代码，会有大量的嵌套if-else。这样：

1
if (国内乘客) {
2
    if (残障) {
3
        if (超重) {
4
            // ...
5
        } else {
6
            // ...
7
        }
8
    } else {
9
        if (超重) {
10
            // ...
11
        }
12
    }
13
} else {
14
    // ...一堆嵌套
15
}

然后判定表、判定树，就是在写代码之前，先把所有情况理清楚的，理清有多少种条件、每种组合应该做什么。

这样做完后，一目了然，写代码就不会漏情况。

判定表#

如上图，红色区域是条件列表，绿色区域是处理结果。

怎么看这个表呢，右边两个区域，竖着看，比如：

这一列，意思是，如果满足

功率>50马力（Yes），是
维修记录不全（Yes），是
已运行>10年（Yes），是

那么，处理的结果是优先处理。

同理，下一列就是，如果满足

功率>50马力（Yes），是
维修记录不全（Yes），是
已运行>10年（No），否

那么，处理的结果也是优先处理。

**题1：**假设某航空公司规定，乘客可以免费托运重量不超过30kg的行李

当行李重量超过30kg时，对头等舱的国内乘客超重部分每公斤收费4元，对其他舱的国内乘客超重部分每公斤收费6元
对外国乘客超重部分每公斤收费比国内乘客多一倍；对残障乘客超重部分每公斤收费比正常乘客少一半。

解答：

条件有这些：

行李重量 W 小于30kg
国内乘客（否则外国乘客）
头等舱
残障乘客

处理方式：

免费
(W-30)*4
(W-30)*6
(W-30)*8
(W-30)*12
(W-30)*2
(W-30)*3

行李重量 W 小于30kg	Y	N	N	N	N	N	N	N	N
国内乘客（否则外国乘客）		Y	Y	Y	Y	N	N	N	N
头等舱		N	Y	N	Y	N	Y	N	Y
残障乘客		N	N	Y	Y	N	N	Y	Y
免费	√
(W-30)*2					√
(W-30)*3				√
(W-30)*4			√						√
(W-30)*6		√						√
(W-30)*8							√
(W-30)*12						√

（这里第一列已经是优化后的结果了，对于行李重量 W 小于30kg 为Y的，不需要重复后面的其他元素判定。

**题2：**某银行发放贷款原则如下：

对于贷款未超过限额的客户，允许立即贷款。
对于贷款超过限额的客户，若过去还款记录好且本次贷款在2万元以下，可作出贷款安排；否则拒绝贷款。

请绘出发放贷款的判定表并优化

TODO

**题3：**某维修站对“功率大于50马力”的机器且“维修记录不全”或“已运行十年以上”的机器应给予优先维修，否则作一般处理。请绘制决策表。

TODO

判定树#

判定表含义比较复杂，需要理解一下，含义不清晰，而且数据元素比较多的时候，有点复杂。

所以有判定树，作为判定表的变种，更一目了然。

前面的题1，就可以画成下面这样：

优点是形式很简单，缺点是最后一个数据元素（比如残疾乘客/正常乘客）要写好多遍。

**题1：**某图书发行公司采用下列政策优惠用户。

书店订购20册以上优惠25%，否则不优惠;
图书馆和个人订购6册以下则不优惠；6—19册则优惠5%，20—49册则优惠10%，50册以上则优惠15%。

提示：有多少种备选方案，决策树就有多少个分枝。

解答：

5 软件建模#

状态图#

状态图是类似下面这样子的：

这里其中的do/action意思是，里面可以嵌套其他的状态。

NOTE
其中，Event(事件) = “发生了什么” → 触发器 Condition(条件) = “是否满足要求” → 检查器
想象你在家里:

Event(事件): 门铃响了 ← 这是一个”发生的动作”

Condition(条件): 检查猫眼看是不是快递员 ← 这是一个”判断条件”

Action(动作): 开门 ← 这是你要执行的操作

写出来就是
1
门铃响了 [是快递员] / 开门
2
Event   [Condition] / Action
Condition是可以不需要的，比如：
1
按钮按下 / 启动
不需要任何条件，按下就启动。

举个例子1：

其中这种地方：

是可以嵌套的。

比如：

可以看见，往里面嵌套了Get Coffee的具体的东西。

题1： 某信用卡系统账户具有使用状态和冻结状态，其中使用状态又包括正常状态和透支状态两种子状态。

如果账户余额小于零则进入透支状态，透支状态时既可以存款又可以取款，但是透支金额不能超过5000元；

如果余额大于零则进入正常状态，正常状态时既可以存款又可以取款；

如果连续透支100天，则进入冻结状态，冻结状态下既不能存款也不能取款，必须要求银行工作人员解冻。

用户可以在使用状态或冻结状态下请求注销账户。

解答：

6 软件测试#

MTTF计算题#

MTTF，Mean Time To Failure，是平均无故障时间。

也就是说，程序平均能运行多久才会出错。

做题是基于一个叫“Shooman模型”的公式：

MTTF=\frac{程序总指令数}{K\times (程序中总错误数-已修复的错误数)}

可以写成：

MTTF=\frac{I_t}{K\times(E_t-E_c)}

上面，程序总错误数 $E_t$ ，一般来说是题目要我们求的（也就是程序总共估计有多少个Bug，在测试过程中没测试完前，只能估计出来）

然后 $K$ 是一个常数，一般也是未知数，是一个固定的系数，不需要理解含义，算出来就行。

然后MTTF与测试时间，在做题时假设是线性关系。

题1：对一个长度为100000条指令的程序进行集成测试期间记录如下面的数据：

(A) 7月1日集成测试开始没有发现错误

(B) 8月2日总共改正了100个错误,此时MTTF=0.4H

根据上述数据完成下列各题:

(1) 估计程序中的错误总数

(2) 为使MTTF达到10H必须测试和调试这个程序多长时间?

解答：

（1）列方程

0.4=\frac{10^5}{K\times(E_t-100)}\\ 2=\frac{10^5}{K\times(E_t-300)}

解得：

E_t=350\\ K=1000

也就是总错误数 $E_t=350$

（2）

如果 $MTTF=10H$

10=\frac{10^5}{1000\times(350-E_c)}\\

得到

E_c=340

截止到9月1日，总共已经改正300个错误，还剩40个。

**题2： **对一个包含10000条机器指令的程序进行一个月集成测试后,总共改正了15个错误,此时MTTF= 10h；经过两个月测试后,总共改正了25个错误(第二个月改正了10个错误) ,MTTF= 15h。

要求:

(1) 根据上述数据确定MTTF与测试时间之间的函数关系,画出MTTF与测试时间τ的关系曲线。在画这条曲线时做了什么假设？

(2) 为做到MTTF= 100h,必须进行多长时间的集成测试?当集成测试结束时总共改正了多少个错误,还有多少个错误潜伏在程序中？

解答：

（1）假设MTTF与测试时间是线性关系。

MTTF=at+b

一个月集成测试后，MTTF=10h，也就是说， $t_1=720h$ ， $MTTF=10h$

两个月后，同理， $t_2=1440h$ ， $MTTF=15h$

10=a\times720+b\\ 15=a\times 1440+b

解得

a=\frac 5 {720}=\frac{1}{144}\\ b=5

曲线：

MTTF=\frac{1}{144}\times t+5

（2）

100=\frac{1}{144}t+5\\ t=95\times 144=13680\ h=570\ day=19\ month

也就是19个月。

然后要算还剩多少个错误，需要来算 $E_t, K$

10=\frac{10^4}{K\times(E_t-15)}\\ 15=\frac{10^4}{K\times(E_t-25)}

解得到

E_t=45\\ K=\frac{10^3}{30}=\frac{100}{3}

当 $MTTF=100$ ，剩余 3 个错误。