清华大学土木工程CAD技术基础Chp8_CAD

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1、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

2、 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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、 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

9、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

10、： 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

11、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

12、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

13、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

14、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 t1t2t3t4t5 tn t6t7 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) * L L：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,

15、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”, if ( i =1; j) Lt j = Lt j1; Lt 0= c; else if ( i len ) Lt(len) =

16、 c; else for( 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 a0 a1 an-2 an-1 进栈 （压入） 退栈 （弹出） top bottom 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； topnext = pt; return d; Item * List:end() Item * prv, *pt; for(prv=pt=list; pt;