数据结构和软件工程简介

数据结构和软件工程简介

数据结构的基本概念

?数据是描述客观事物并能为计算机加工处理的符号的集合。数据元素是数据的基本单位，即数据集合中的个体。有些情况下也把数据元素称为结点、记录等。一个数据元素可由一个或多个数据项组成。数据项是有独立含义的数据最小单位，有时也把数据项称为域、字段等。

?数据结构（Data Structure）是指数据元素的组织形式和相互关系。数据结构一般包括以下三方面的内容。

1、数据的逻辑结构

?数据的逻辑结构从逻辑上抽象地反映数据元素间的结构关系，它与数据在计算机中的存储表示方式无关。

因此，数据的逻辑结构可以看作是从具体问题抽象出来的数学模型。

?数据的逻辑结构有两大类：

?线性结构——线性结构的逻辑特征是：有且仅有一个始端结点和一个终端结点，并且除两个端点结点外的所有结点都有且仅有一个前趋结点和一个后继结点。线性表、堆栈、队列、数组、串等都是线性结构。

?非线性结构——非线性结构的逻辑特征是：一个结点可以有多个前趋结点和后继结点。如树形结构、图等

2、数据的物理结构

?数据的物理结构是逻辑结构在计算机存储器里的映像，也称为存储结构。

?数据的存储结构可用以下四种基本存储方法体现：

?顺序存储方法——把逻辑上相邻的结点存储在物理位置上相邻的存储单元里，结点之间的逻辑关系由存储单元的邻接关系来体现。由此得到的存储结构称为顺序存储结构。

?链式存储方法——不要求逻辑上相邻的结点在物理位置上也相邻，结点之间的逻辑关系是由附加的指针字段表示的。由此得到的存储结构称为链式存储结构。

?索引存储方法——在存储结点信息的同时，还建立附加的索引表，索引表中的每一项称为索引项。索引项由关键字和地址组成，关键字是能惟一标识一个结点的那些数据项，而地址一般是指示结点所在存储位置的记录号。

?散列存储方法——根据结点的关键字直接计算出该结点的存储地址。

?用不同的存储方法对同一种逻辑结构进行存储映像，可以得到不同的存储结构。四种基本的存储方法也可以组合起来对数据逻辑结构进行存储映像。

3、数据的运算

?数据的运算是指对数据施加的操作。它是定义在数据的逻辑结构上的，但运算的具体实现要在物理结构上进行。数据的每种逻辑结构都有一个运算的集合，常用的运算有检索、插入、删除、更新、排序等

线性表：

1．顺序表

?当线性表采用顺序存储结构时称之为顺序表。在顺序表中，数据元素按逻辑次序依次放在一组地址连续的存储单元里。由于逻辑上相邻的元素存放在内存的相邻单元里，所以顺序表的逻辑关系蕴含在存储单元的邻接关系中。在高级语言中，可以直接用数组实现。

2. 单链表

?采用链式存储结构的链表是用一组任意的存储单元来存放线性表的数据元素，这组存储单元既可以是连续的，也可以是不连续的，甚至可以是零星分布在内存中的任何位置上，从而可以大大提高存储器的使用效率。

?在线性链表中，每个元素结点除存储自身的信息外，还要用指针域额外存储一个指向其直接后继的信息（即后继的存储位置：地址）。

3. 栈与队列

栈与队列是两种特殊的线性表。即它们的逻辑结构与线性表相同，只是其插入、删除运算仅限制在线性表的一端或两端进行。

（1）栈

?栈是仅限于在表的一端进行插入和删除运算的线性表，通常称插入、删除的这一端为栈顶，另一端称为栈底。当表中没有元素时称为空栈。

?栈的特点是：后进先出（LIFO——Last In，First Out）。

?如：入栈顺序为1，2，3，4，5，出栈为5，4，3，2，1。

（2）队列

?队列是一种操作受限的线性表，它只允许在线性表的一端进行数据元素的插入操作，而在另一端才能进行数据元素的删除操作。其中，允许插入的一端称为队尾，允许删除的另一端称为队头。

?·特点：先进先出（FIFO——First In，First Out）。

树

1．树结构

树是一个或多个结点元素组成的有限集合T，且满足条件如下：

?树结构的重要术语与概念：

①叶子——没有后继结点的结点称为叶子（或终端结点）。

②分支结点——非叶子结点称为分支结点。

③结点的度——一个结点的子树数目就称为该结点的度。

④树的度——树中各结点的度的最大值称为该树的度。

⑤子结点——某结点子树的根称为该结点的子结点。

⑥父结点——相对于某结点的子树的根，称为该结点的子树的父结点。

⑦兄弟——具有同一父结点的子结点称为兄弟。

⑧结点的层次——根结点的层次数是1，其他任何结点的层数等于它的父结点的层数加1。

⑨树的深度——一棵树中，结点的最大层次数就是树的深度。

2．二叉树

二叉树结构也是非线性结构中重要的一类，它是有序树，不是树的特殊结构。在二叉树中，每个结点最多只有两棵子树，一个是左子树，一个是右子树。

满二叉树和完全二叉树是两种特殊形式的二叉树。一棵深度为k且有2k-1个结点的二叉树称为满二叉树。满二叉树的特点是每一层上的结点数都达到最大值，2k-1个结点是深度为k的二叉树所能具有的最大结点个数。

?性质1 ——在二叉树的第i层上至多有2i-1个结点( i>0 )。

?性质2 ——深度为k的二叉树至多有2k-1个结点(k＞0)。

图结构

图是一种重要的、比树更复杂的非线性数据结构。

软件工程的基本概念

1．软件

?软件是程序的完善和发展，是经过严格的正确性检验和实际试用，并具有相对稳定的文本和完整的文档资料的程序。这些文档资料包括功能说明、算法说明、结构说明、使用说明和维护说明等。

?定的文本和完整的文档资料的程序。这些文档资料包括功能说明、算法说明、结构说明、使用说明和维护说明等。

2．软件危机

?由于软件本身是一个逻辑实体，而非一个物理实体，因此软件是非实物性与不可见的。而软件开发本身又是一个“思考”的过程，很难进行管理。开发人员以“手工作坊”的开发方式来开发软件，完全是按照各自的爱好和习惯进行的，没有统一的标准和规范可以遵循。因而，在软件的开发过程中，人们遇到了许多困难。有的软件开发彻底失败了，有的软件虽然开发出来了，但运行的结果极不理想。这些软件有的因无法维护而不能满足用户的新要求，最终失败了；有的虽然完成了，但比原计划推迟了好几年，而且成本上大大超出了预算。

?软件开发的高成本与软件产品的低质量之间的尖锐矛盾，终于导致了软件危机的发生。

?为摆脱软件危机，首次提出了“软件工程”的概念，认为计算机软件的开发，也应像工程设计一样，进行规范性的开发，走“工程化”的道路。以按照预期进度和经费完成软件生产计划。提高软件生产效率和可靠性。“软件工程”出现以后，人们围绕着实现软件优质高产的目标进行了大量的理论研究和实践，逐渐形成了“软件工程学”这一新型学科。

1、软件生存周期

?一个软件从用户提出开发、使用要求到废弃不用为止的全过程，称为软件生存周期，又称软件生命周期。

?软件生命周期由软件定义、软件开发、软件维护三个时期组成。每个时期又分为若干个阶段。

2、软件定义

?软件定义，又称为系统分析。这个时期的任务，是确定软件开发的总目标，确定软件开发工程的可行性，确定实现工程目标应该采用的策略和必须完成的功能，估计完成该项工程需要的资源和成本，制定出工程进度表。

?软件定义，可进一步划分为三个阶段，即问题定义、可行性研究和需求分析。

3、软件开发

?软件开发，是实现前一个时期定义的软件。它包含四个阶段：总体设计、详细设计、编码、测试。

①总体设计的目标是采用结构化分析的成果，由数据模型、功能模型、行为模型描述的软件需求，按一定

的设计方法，完成数据设计、体系结构设计、接口设计和过程设计。

?总体设计应遵循的一条主要原则就是程序模块化的原则。总体设计的结果通常以层次图或结构图来表示。

?采用传统软件工程学中的结构化设计技术或面向数据流的系统化的设计方法来完成。总体设计阶段的表示工具有层次图、HIPO图等。

②详细设计阶段的方法：

?结构化程序设计技术。如果一个程序的代码仅仅通过顺序、选择和循环这三种控制结构进行连接，并且每个代码块只有一个入口和出口，则称此程序为结构化的。主要工具有：程序流程图（程序框图）、方框图：（N-S图）、问题分析题（PAD图）、伪码语言（PDL语言）等。

?面向数据结构的设计方法，适用于信息具有清楚的层次结构的应用系统开发。

?面向对象的程序设计方法：OOP (Object Oriented Programming)。

4、软件测试

?测试的定义：为了发现程序中的错误而执行程序的过程。

?测试的目的：尽可能揭露和发现程序中隐藏的错误，好的测试方案是极可能发现尚未发现的错误的测试方案。

5、软件维护

?软件维护的任务，是使软件能够持久地满足用户的需求。具体地说，当软件在使用过程中发现错误，应能及时地改正；当用户在使用过程中提出新要求，应能按要求进行更新；当系统环境改变，应能对软件进行修正，以适应新的环境。

数据结构和软件工程简介

数据结构和软件工程简介 数据结构的基本概念 ?数据是描述客观事物并能为计算机加工处理的符号的集合。数据元素是数据的基本单位，即数据集合中的个体。有些情况下也把数据元素称为结点、记录等。一个数据元素可由一个或多个数据项组成。数据项是有独立含义的数据最小单位，有时也把数据项称为域、字段等。 ?数据结构（Data Structure）是指数据元素的组织形式和相互关系。数据结构一般包括以下三方面的内容。 1、数据的逻辑结构 ?数据的逻辑结构从逻辑上抽象地反映数据元素间的结构关系，它与数据在计算机中的存储表示方式无关。 因此，数据的逻辑结构可以看作是从具体问题抽象出来的数学模型。 ?数据的逻辑结构有两大类： ?线性结构——线性结构的逻辑特征是：有且仅有一个始端结点和一个终端结点，并且除两个端点结点外的所有结点都有且仅有一个前趋结点和一个后继结点。线性表、堆栈、队列、数组、串等都是线性结构。 ?非线性结构——非线性结构的逻辑特征是：一个结点可以有多个前趋结点和后继结点。如树形结构、图等 2、数据的物理结构 ?数据的物理结构是逻辑结构在计算机存储器里的映像，也称为存储结构。 ?数据的存储结构可用以下四种基本存储方法体现： ?顺序存储方法——把逻辑上相邻的结点存储在物理位置上相邻的存储单元里，结点之间的逻辑关系由存储单元的邻接关系来体现。由此得到的存储结构称为顺序存储结构。 ?链式存储方法——不要求逻辑上相邻的结点在物理位置上也相邻，结点之间的逻辑关系是由附加的指针字段表示的。由此得到的存储结构称为链式存储结构。 ?索引存储方法——在存储结点信息的同时，还建立附加的索引表，索引表中的每一项称为索引项。索引项由关键字和地址组成，关键字是能惟一标识一个结点的那些数据项，而地址一般是指示结点所在存储位置的记录号。 ?散列存储方法——根据结点的关键字直接计算出该结点的存储地址。 ?用不同的存储方法对同一种逻辑结构进行存储映像，可以得到不同的存储结构。四种基本的存储方法也可以组合起来对数据逻辑结构进行存储映像。 3、数据的运算 ?数据的运算是指对数据施加的操作。它是定义在数据的逻辑结构上的，但运算的具体实现要在物理结构上进行。数据的每种逻辑结构都有一个运算的集合，常用的运算有检索、插入、删除、更新、排序等 线性表： 1．顺序表 ?当线性表采用顺序存储结构时称之为顺序表。在顺序表中，数据元素按逻辑次序依次放在一组地址连续的存储单元里。由于逻辑上相邻的元素存放在内存的相邻单元里，所以顺序表的逻辑关系蕴含在存储单元的邻接关系中。在高级语言中，可以直接用数组实现。 2. 单链表 ?采用链式存储结构的链表是用一组任意的存储单元来存放线性表的数据元素，这组存储单元既可以是连续的，也可以是不连续的，甚至可以是零星分布在内存中的任何位置上，从而可以大大提高存储器的使用效率。 ?在线性链表中，每个元素结点除存储自身的信息外，还要用指针域额外存储一个指向其直接后继的信息（即后继的存储位置：地址）。 3. 栈与队列 栈与队列是两种特殊的线性表。即它们的逻辑结构与线性表相同，只是其插入、删除运算仅限制在线性表的一端或两端进行。

软件体系结构期末大题

软件体系结构-期末大题

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1．基于构件的软件开发的优势是什么? 基于构件的软件将软件开发的重点从程序编写转移到了基于已有构件的组装,更快地构造系统，减轻用来支持和升级大型系统所需要的维护负担，从而降低了软件开发的费用2.尝试用自己的语言介绍Ｋruｃhteｎ的“4+１”模型。 Ｋrｕcｈten 提出了一个"4+1"视图模型，从５个不同的视角包括包括逻辑试图、进程视图、物理视图、开发视图、场景视图来描述软件体系结构。每一个视图只关心系统的一个侧面,5个试图结合在一起才能反映系统的软件体系结构的全部内容。

3.在希赛公司的一个财务管理系统,财务部要客户提供………… 4.不同的体系结构风格具有各自的特点、优劣和用途。试对管道－过滤器风格、事件驱动风格、分层系统、C2风格和基于消息总线的风格进行分析比较。P52-56 （1)管道和过滤器 特点: @使得软构件具有良好的隐蔽性和高内聚、低耦合的特点； @允许设计者将整个系统的输入输出行为看成是多个过滤器的行为的简单合成；

@支持软件重用。只要提供适合在两个过滤器之间传送的数据，任何两个过滤器都可被连接起来； ＠系统维护和增强系统性能简单。新的过滤器可以添加到现有系统中来；旧的可以被改进的过滤器替换掉; @允许对一些如吞吐量、死锁等属性的分析; @支持并行执行。每个过滤器是作为一个单独的任务完成，因此可与其它任务并行执行?缺点:①通常导致进程成为批处理的结构。 ②不适合处理交互的应用。 ③因为在数据传输上没有通用的标准,每个过滤器都增加了解析和合成数据的工作，这样就导致了系统性能下降,并增加了编写过滤器的复杂性。 (2)

数据结构课程设计(软件工程)

《数据结构课程设计》指导书 软件学院软件工程（娱乐软件） 2015年06月

《数据结构课程设计》指导书 一、课程设计题目与要求 根据课程设计题目规模，要求每个题目可分组完成(不超过3个人)。一经确定不得随意调换，题目由各组选派代表抽签确定，设计题目不得更换。 1. 运动会分数统计 任务：参加运动会有n个学校，学校编号为1……n。比赛分成m个男子项目，和w个女子项目。项目编号为男子1……m，女子m+1……m+w。不同的项目取前五名或前三名积分；取前五名的积分分别为：7、5、3、2、1，前三名的积分分别为：5、3、2；哪些取前五名或前三名由学生自己设定。（m<=20,n<=20） 功能要求： 1) 可以输入各个项目的前三名或前五名的成绩； 2) 能统计各学校总分， 3) 可以按学校编号或名称、学校总分、男女团体总分排序输出； 4) 可以按学校编号查询学校某个项目的情况；可以按项目编号查询取得前三或前五名的学校。 5) 数据存入文件并能随时查询 6) 规定：输入数据形式和范围：可以输入学校的名称，运动项目的名称 输出形式：有中文提示，各学校分数为整形 界面要求：有合理的提示，每个功能可以设立菜单，根据提示，可以完成相关的功能要求。 存储结构：学生自己根据系统功能要求自己设计，但是要求运动会的相关数据要存储在数据文件中。请在最后的上交资料中指明用到的存储结构； 测试数据：要求使用1、全部合法数据；2、整体非法数据；3、局部非法数据。进行程序测试，以保证程序的稳定。测试数据及测试结果请在上交的资料中写明； 2. 飞机订票系统 任务：通过此系统可以实现如下功能： 录入：可以录入航班情况（数据可以存储在一个数据文件中，数据结构、具体数据自定）查询：可以查询某个航线的情况（如，输入航班号，查询起降时间，起飞抵达城市，航班票价，票价折扣，确定航班是否满仓）；可以输入起飞抵达城市，查询飞机航班情况； 订票：（订票情况可以存在一个数据文件中，结构自己设定）可以订票，如果该航班已经无票，可以提供相关可选择航班； 退票：可退票，退票后修改相关数据文件； 客户资料有姓名，证件号，订票数量及航班情况，订单要有编号。 修改航班信息：当航班信息改变可以修改航班数据文件 要求：根据以上功能说明，设计航班信息，订票信息的存储结构，设计程序完成功能； 3．宿舍管理查询系统 1) 任务：为宿舍管理人员编写一个宿舍管理查询软件, 程序设计要求： A. 采用交互工作方式 B. 建立数据文件，数据文件按关键字（姓名、学号、房号）进行排序(冒泡、选择、插入排序等任选两种方法实现) 2) 查询菜单: (用二分查找实现以下操作) A. 按姓名查询 B. 按学号查询 C. 按房号查询

软件工程数据结构实验教案

实验教案实验一栈和队列 重点： 1.掌握如何使用STL中的栈 2.掌握如何自己编写栈的代码 难点： 用数组实现栈的原理，并能用c++描述 具体实验讲解如下： 本实验是要通过几段代码的编写，熟悉栈和队列的编写和应用 在实验指导书中有4个题目，其中题目1、2、3是关于栈的，题目4是关于队列的。其中题目1难度小，题目2和题目3是有联系的，经过努力可以做出，但是题目4难度大些，属于选作内容 1.题目一（STL中的栈） 读懂实验指导书中的Task1中的程序（使用栈进行序列的顺序反转），并编译运行，通过此了解如果要实现一个栈类，里面需要的基本的成员函数。这个程序在书上也有。 （1）由于程序是用了STL（标准模板库，可以简单的看成是一个函数库，在其中有各种有用的类、函数和算法），栈在其中有实现。栈在STL中的实现用到了类模板，也就是说其栈是独立于类型的，模板提供参数化类型，也就是能将类型名作为参数传递给接收方来建立类或函数。比如stack numbers;中就是声明了一个栈，这个栈中存放的数据类型为double。 （2）注意要使用c++的输入输出需要加上几行语句如下，因为cout和cin是在命名空间std中的： #include using namespace std; 2.题目二、题目三（自己编写栈） 这里可以把题目二和题目三合成一个题目，在一个程序中完成就可以了。 合并后的题目如下：自己编程程序实现一个简单的栈，并用于替换题目1中对标准模板库中的栈的使用，同时对自己实现的栈的功能进行扩充，添加实现如下几个函数 (a) clear (b) full (c) size。 使用新添加的栈函数，显示在进行数字序列反转时输入的十进制数的个数。 注意： (1)实验题目文档中已经把大部分的代码都给出来了。栈可以用链表或者数组实现，这里是 用数组实现。 (2)实验题目中给出的仅仅是部分的代码，自己还需要在看懂的前提下，进行修改补充，才 可以达到具体的要求，不明白的地方也可以参考书上这一部分。 一些补充代码如下：

软件体系结构的质量特性

软件体系结构的质量特性 摘要：众所周知的是，为了降低风险和减少构建软件系统的困难，人们在软件开发过程的早期应该首先考虑质量问题。此外，系统的结构驱动着整个开发过程。 备用的结构中非功能性质量需求的实现决定了选择衔接整个系统的便利结构。这一议题在可靠的变革的应用程序构建中非常重要。软件开发的思想并没有在这一重要阶段给与很多细节关注。这篇文章详述了软件体系结构的质量特性，并且介绍了一种基于??? ??????标准的技术。???模型的质量特性被精炼成为一种属性。而这种属性可被度量以增加体系结构的信息。我们的技术通过比较各自的质量属性的值从一组候选中挑选出适当的体系结构。并以一个关于监制系统技术应用程序为例说明。我们的方法有助于在体系结构分析过程中正确选择的决定。它可以很容易的被并入一般软件开发的过程或者一种特别的体系结构设计思想。 简介：在软件开发早期阶段以非功能需求为目标的质量需求极大的影响了软件系统的体系结构。但是，系统核心功能需求的提取在初始的系统结构的确定上扮演着重要的角色。另一方面，质量需求在软件设计阶段需要平衡 ??????? ?? ?●? ?????。仅仅在最近，精确的软件体系结构设计的重要性（并不是局限于笔纸图画符号的设计方式）为了可靠的系统结构而蓬勃的发展起来 ????????? ?? ?●??????? ?????? ?????? ? ?◆????? ??????。那些包括 ??????◆????? ????????●???? ????????? ???●???? ????????? ??◆????●??? ??? ? ??●????? ???◆?? 现代的应用软件需要一个早期的体系结构 的 定义来满足可维护行和可靠性之类的质量需求。这些对于在架构之下的软件系统全部功能性需求目标的完成是至关重要的。特殊的，使用网络服务的新的信息系统，比如基于网络的电子商务应用程序，没有过多关心软件工程的时

软件设计与体系结构期末复习整理解读

1面向对象编程中是如何体现封装性的？ 封装是把过程和数据包围起来，对数据的访问只能通过已定义的界面。 2重载和重写的含义 重载是发生在一个类中，方法名相同，参数不同 重写（覆盖）是子类继承父类，子类可以通过重写的方法隐藏继承的方法 3 什么是接口回调，过程细节是什么？ 概念：把可以实现某一接口的类创建的对象的引用赋给该接口声明接口变量，那么该接口变量可以调用被类实现（重写）的接口方法。 4试举例说明什么是组合关系和依赖关系 组合（关联）关系：A类中成员变量是用B类声明的对象。公司--职员 依赖关系：A类中某个方法的参数是用B类声明的对象，或某个方法返回的数据类型是B类的对象 5抽象类和接口，区别是什么？如何应用 抽象类：抽象类中有抽象方法；抽象类中不能用new运算符创建对象；抽象类的对象做商转型对象 接口：（1）接口中只可以有public权限的抽象方法，不能有非抽象方法； （2）接口由类去实现，即一个类如果实现一个接口，那么他必须重写接口中的抽象方法 （3）接口回调 区别：接口中只有常量，不能有变量；抽象类中既可以有常量也可以有变量； 抽象类中也可以有非抽象方法，接口不可以。 应用：定义抽象方法：public abstract void 方法名(); 在子类实现抽象方法：public void 方法名(){} 接口：public interface 接口名{}接口只负责定义规则，不负责任何实现；实现交给实现接口的类 (6)面向对象的六条基本原则包括： 开闭原则，里式代换原则，单一职责，依赖倒转、迪米特法则（接口隔离）。 (7)什么是设计模式？ 设计模式是从许多优秀的软件系统中总结出的成功的可复用的设计方案。是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性 (8)什么是框架？框架与模式的区别有哪些？ 框架是针对某个领域，提供用于开发应用系统的类的集合。 区别：层次不同、范围不同、相互关系

软件体系结构综述

软件体系结构研究综述 班级：软件092 学号：17 姓名：陈世华摘要: 近年来,软件体系结构逐渐成为软件工程领域的研究热点以及大型软件系统与软件产品线开发中的关键技术之一.归纳了软件体系结构技术发展过程及其主要研究方向.在分析了典型的软件体系结构概念之后,给出了软件体系结构的定义.通过总结软件体系结构领域的若干研究活动,提出了软件体系结构研究的两大思路,并从7个方面介绍了软件体系结构研究进展.探讨了软件体系结构研究中的不足之处,并分析其原因.作为总结,给出了软件体系结构领域最有前途的发展趋势. 关键词: 软件体系结构;基于体系结构的软件开发;软件体系结构描述语言;软件体系结构描述方法;软件体系结构演化;软件体系结构发现;软件体系结构分析;软件体系结构验证;特定域软件体系结构(DSSA) Abstract: Software architecture (SA) is emerging as one of the primary research areas in software engineering recently and one of the key technologies to the development of large-scale software-intensive system and software product line system. The history and the major direction of SA are summarized, and the concept of SA is brought up based on analyzing and comparing the several classical definitions about SA. Based on summing up the activities about SA, two categories of study about SA are extracted out, and the advancements of researches on SA are subsequently introduced from seven aspects. Additionally, some disadvantages of study on SA are discussed, and the causes are explained at the same time. Finally, it is concluded with some significantly promising tendency about research on SA. Key words: software architecture; architecture-based development; architecture description language; architectural representation and description; architectural evolution and reuse; architectural discovery; architectural analysis; architectural verification and evaluation; domain-specific software architecture (DSSA)

软件体系结构的特点与研究进展

第19卷第4期 重庆师范学院学报(自然科学版) 2002年12月Vol.19No.4 Journalof Chongqing NormalUnivers ity(Natural Science Edition) Dec.2002 软件体系结构的特点与研究进展 张广泉1,2 (1.重庆师范学院数学与计算机科学系,重庆400047; 2.中国科学院计算机科学国家重点实验室,北京100080) 摘　要:软件体系结构是软件工程的一个重要研究领域,它提供了软件系统的高层抽象。文章阐述了软件体系结构的产生背景和基本概念,以及体系结构描述语言(ADL)、求精方法和特定领域体系结构(DSSA)等主要研究内容; 分析了软件体系结构与传统开发方法、O-O方法、设计模式、软件复用、净室技术以及统一建模语言(UML)等其它软件工程技术方法的联系和区别。 关键词:软件体系结构;体系结构描述语言;求精;特定域体系结构;设计模式;复用;净室;UML 中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1001-8905(2002)04-0001-06 The C haracteristics of Software Architecture and the Progress of Its Study ZHA NG Guang-quan1,2 (1.Dept.of Mathematics and Computer Science,Chongqing Normal University,Chongqing400047; 2.State Key Lab.of Computer Science,The Chinese Academy of Sciences,Beijing100080,China) A bstract:Software architecture is an important research area in software engineering.It provides a high-level abstraction of a soft- ware system.In this paper,first,the background and fundamental conception of soft ware architecture are introduced.Several main topics,such as architecture description languages(ADL),refinement methods and domain-specific soft ware architecture(DSSA) and so on,are discussed.Finally,the relation and distinction bet ween software architecture and other soft ware en gineering technolo-gies,such as traditional development methods,O-O methods,design pattern,software reuse;clean room technology,and unified modeling language(U M L),are analyzed. Key words:soft ware architecture;architecture description lan guage;refinement;domain-specific software architecture;design pat-tern;reuse;cleanroom;unified modeling language 20世纪60年代,随着计算机在工业、商业、科研和国防等领域的广泛应用,计算机程序的规模愈来愈大,其复杂性也急剧增加,软件开发和维护过程遇到了一系列难以解决的严重问题,如软件价格高、难以控制开发进度、工作量估计困难、软件质量低、错误多、且修改和维护十分困难等等;针对这种所谓的“软件危机”现象,1968年在德国Gar mish召开的NATO(北大西洋公约组织)计算机科学会议上,F.Bauer首先提出“软件工程”概念,其目标是采用工程的概念、原理、技术和方法来开发与维护软件,把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到的最好的技术和方法结合起来,从而解决或缓解软件危机。在另一方面,软件危机也促使人们深入探讨程序和程序开发过程的规律,建立严密的理论,以期能用来指导软件开发实践,从而促进了软件方法学特别是形式化方法的研究[1]。 软件工程与软件方法学二者密切相关,既有联系、又有区别,一方面它们研究的侧重点不同,软件工程研究侧重传统工程学科,最终目的是把软件生产变成一门制造工程,而研究软件方法学的目的是寻求科学方法的指导,把软件开发活动置于坚实的理论基础上。另一方面,它们之间又相互影响、相互渗透,软件工程需要方法学的依据和指导,而方法学也依赖软件工程特别是环境工具来发挥实际效用。三十多年来,人们不断从 收稿日期:2002-08-08 资助项目:国家自然科学基金(60073020);国家“十五”863高科技计划(2001AA113200);重庆市应用基础研究项目;中国科学院计算机科学国家重点实验室、运筹学与控制论市级重点实验室资助项目。 作者简介:张广泉(1965-),男,江苏连云港人,重庆师范学院数学与计算机科学系副教授,博士后。主要从事软件工程与形式化方法研究。

软件工程部分课后练习题答案

第一章 1.计算机系统是由计算机硬件系统和软件系统这两个密不可分的部分组成的。 2.计算机软件系统通过运行程序来实现各种不同应用，包括用户为自己的特定目的编写的程序、检查和诊断机器系统的程序、支持用户应用程序运行的系统程序、管理和控制机器系统资源的程序等。 3.在软件工程学中，软件开发技术包括软件开发方法学、软件工具和软件工程环境。 4.在软件工程层次结构中，包括工具层、方法层、过程、技术层和质量保证层。 5.在面向对象概念中，消息传递是其与外部世界相互关联的唯一途径。 第三章 1.软件需求分析，可以把软件功能和性能的总体概念描述为具体的软件需求规格说明，进而建立软件开发的基础。 2.软件需求工作基本上包括收集用户、市场等方面对项目的需要，经过分析建立解题模型，细化模型，抽取需求。 3.结构化分析方法的基本步骤是采用由顶向下对系统进行功能分解，画出分层数据流图；由后向前定义系统的数据和加工，绘制数据词典和加工说明；最终写出软件需求和规格说明书。 4.面向对象分析方法总是从理解系统的“使用实例”开始，基本步骤是：定义系统的用例，在领域分析的基础上建立问题域的类（对象模型），然后开始建立对象——关系和对象——行为模型。 5.需求分析评审过程由以下5个步骤组成：规划、准备、召开审查大会、修改缺陷、重审。第四章 1.与软件需求分析一样，软件设计也有两种主要设计方法：以结构化设计为基础的结构化软件设计和面向对象方法指导的面向对象软件设计。 2.传统的软件设计任务通常分两个阶段完成。第一个阶段是概要设计，包括体系结构设计

和接口设计，并编写概要设计文档；第二阶段是详细设计，其任务是确定各个软件的数据结构和操作，产生描述各软件组件的详细设计文档。 3.结构化的软件设计方法是一种面向数据流的设计方法，在面向数据流的方法中，数据流是考虑一切问题的出发点。 4.在数据流图中所代表的结构化设计模型中，所有系统均可纳入两种典型的形式，因此系统结构图也有两种类型：变换型系统结构图，事务型系统结构图。 5.Jackson表示法包括图形描述（Jackson图）和文本描述（Jackson伪代码）两种形式。 第五章 1.与结构化设计一样，面向对象设计也是将分析阶段所建立的分析模型转变为软件设计模型，应用数据设计（对象属性设计）、接口设计（消息模型开发）以及过程设计（子系统级设计）。 2.当两个子系统相互通信时，可以建立客户机/服务器连接或端对端连接。 3.系统设计不仅包括主要的业务需求子系统设计，还包括用户界面子系统设计、任务管理子系统设计、数据管理子系统设计。 4.对象设计强调从问题域的概念转换成计算机领域的概念，通过对象的描述、算法和数据结构设计、程序构件和接口，实现相关的类、关联、属性和操作。 5.在面向对象设计中系统设计的主要目标是表示软件体系结构。对象设计着重于对象及其交互的描述 第八章 1.软件程序测试的目的是发现程序中的错误，其主要任务是通过在计算机上执行程序，暴露程序中潜在的错误。

软件设计与体系结构实验报告

福建农林大学计算机与信息学院 实验报告 课程名称：软件设计与体系结构 姓名：陈宇翔 系：软件工程系 专业：软件工程 年级：2007 学号：070481024 指导教师：王李进 职称：讲师 2009年12月16日

实验项目列表

福建农林大学计算机与信息学院实验报告 学院：计算机与信息学院专业：软件工程系年级：2007 姓名：陈宇翔 学号：070481024 课程名称：软件设计与体系结构实验时间：2009-10-28 实验室田实验室312、313计算机号024 指导教师签字：成绩： 实验1：ACME软件体系结构描述语言应用 一、实验目的 1）掌握软件体系结构描述的概念 2）掌握应用ACMESTUDIO工具描述软件体系结构的基本操作 二、实验学时 2学时。 三、实验方法 由老师提供软件体系结构图形样板供学生参考，学生在样板的指导下修改图形，在老师的指导下进行软件体系结构描述。 四、实验环境 计算机及ACMESTUDIO。 五、实验内容 利用ACME语言定义软件体系结构风格，修改ACME代码，并进行风格测试。 六、实验操作步骤 一、导入Zip文档 建立的一个Acme Project，并且命名为AcmeLab2。如下图：

接着导入ZIP文档，导入完ZIP文档后显示的如下图： 二、修改风格 在AcmeLab2项目中,打开families下的TieredFam.acme.如下图： 修改组件外观 1. 在组件类型中，双击DataNodeT; 在其右边的编辑器中，将产生预览；选择Modify 按钮，将打开外观编辑器对话框。 2. 首先改变图形：找到Basic shape section，在Stock image dropdown menu中选 择Repository类型. 3. 在Color/Line Properties section修改填充颜色为深蓝色。 4. 在颜色对话框中选择深蓝色，并单击 [OK]. 5. 修改图形的边框颜色为绿色 7. 单击Label tab，在Font Settings section, 设置字体颜色为白色,单击[OK] 产生的图形如下图：

软件工程数据结构期末试卷

华南农业大学期末考试试卷（A卷） 2004学年第1学期考试科目：数据结构（04软件工程） 考试类型：（闭卷）考试时间：120分钟 学号姓名年级专业 说明：1 本试卷的答案必须写在答题卡上，答题卡同时写上专业、班级、学号、姓名； 一、选择题（每题2分，共30分） 1.hh设子串s1=’ABCDEFG’，s2=’PQRST’，函数con(x,y)返回x和y串的连接串，subs(s,i,j)返 回串s的从序号i的字符开始的j个字符组成的子串，len(s)返回串s的长度，则 con( subs (s1,2,len(s2), subs(s1,len(s2),2) )的结果串是（） A．BCDEF B．BCDEFG C．BCPQRST D．BCDEFEF 2.某堆栈的输入序列为a，b，c，d，下面的四个序列中，_________不可能是它的输出序列。 A．a，c，b，d B．b，c，d，a C．c，d，b，a D．d，c，a，b 3.将长度为n的单链表链接在长度为m的单链表之后的算法的时间复杂度为_________. A．0（1）B．0（n） C．0（m）D．0（m+n） 4.长度为n（1…n）的顺序循环队列中，front和rear分别指示队首和队尾。判断队列满的条件 为_________. A．rear%n=front B．front%n+1=rear C．rear%n-1=front D．rear%n+1=front 5.设二叉树有2n个结点，则对于m0个结点的二叉树的先序序列正好相反，则该二叉树一定不是_________的二叉树。 A．任一结点无左孩子B．任一结点无右孩子 C．深度为n D．存在度为2的结点 7.二叉树用二叉链表表示，若要将其所有结点的左，右子树相互交换位置，则采用下列——遍 历的方法较为合适。 A．先序B．中序C．后序D．按层 8.对于二叉树的两个结点X和Y，应该选择_________两个序列来判断X是否Y 的祖先。 A．先序和后序B．先序和中序

为什么要研究软件体系结构

一．为什么要研究软件体系结构？ 软件体系结构为软件系统提供了一个结构.行为和属性的高级抽象，由构成系统的元素的描述。这些元素的相互作用.指导元素成的模式以及这些模式的约束组成。不仅指定了系统的组织结构和拓扑结构，而且显示了系统需求和构成系统的元素之间的对应关系，提供了一些设计决策的基本原理。 二．根据软件体系结构的定义，你认为软件体系结构的模型应该有哪 些部分组成？ 构件: 可以是一组代码，如程序的模块也可以是一个独立的程序如数据库的SQL服务器； 连接件:是关系的抽象，用以表示构件之间的相互作用。如过程调用、管道、远程过程调用等； 限制：用于对构件和连接件的语义说明。 三．引入了软件体系结构以后，传统软件体系结构发生了那些变化？这种变化有什么好处？ 软件体系结构的引入使软件设计开发更加具体和形象，它的模型更使得软件过程更加方便和多样化。 其好处在于：包括程序员在内的绝大多数系统的利益相关人员都借助软件体系结构来进行彼此理解、协商、达成共识或者相互沟通的基础，软件体系机构的模型可以应用到具有相似质量属性和功能需求的系统中，并能够促进大规模软件的系统级复用，在很多方面使得软件开发更加人性化。 四．体系结构描述语言与程序设计语言有什么区别？ 典型的ADL在充分继承和吸收传统程序设计语言的精确性和严格性特点的同事，还应该具有构造抽象重用组合易购和分析推理等各种能力和特性。 五．描述软件体系结构的核心模型。 综合软件体系结构的概念，体系结构的核心模型由5中元素组成：构件连接件配置端口和角色。其中，构件连接件和配置是最基本的元素。 （1）构件是具有某种功能的可重用的软件模板单元，便是了系统中主要的计算元素和数据储存。 （2）连接件表示了构架之间的交互，简单的连接件如管道过程调用时间广播等，更为复杂的交互如客户-服务器通信协议数据库和应用之间的SQL链接等。 （3）配置表示了构件和连接件的拓扑逻辑和约束。 六．分析B/S，二层C/S和三层C/S的优缺点。 二层C/S结构的优点： C/S 体系结构具有强大的数据操作和事务处理能力，模型思想简单，易于人们理解和接

软件体系结构

课程设计(综合实验)报告 ( 2015 -- 2016 年度第二学期) 名称：课程设计 题目：软件体系结构设计与分析院系：计算机系 班级： 学号： 学生姓名：（你的签名） 指导教师：王晓辉廖尔崇 设计周数：（1周） 成绩： 日期：2016年6月19 日

一、课程设计(综合实验)的目的与要求 软件体系结构是软件工程专业的专业必修课。软件体系结构是软件工程方法学的一个分支，开设本课程的目的是使学生在了解了软件工程基础原理、方法、过程的基础上进一步掌握软件结构设计的基本理论和方法，培养设计软件结构的基本能力。本课程的基本内容包括软件体系结构的基本概念、发展现状、软件体系结构风格、传统的软件体系结构、现代软件体系结构等。 本课程实验的目标是培养学生的基础编程能力，其培养目标是程序员；软件工程课程使学生上升到软件系统的认识，其培养目标是软件工程师。本课程教学内容属于软件工程的概要设计阶段的方法学，其培养目标是软件架构师。 要求完成实验指导书的实验一~实验五（验证性实验），实验九~实验十一（设计综合性实验）。 二、设计（实验）正文 实验一经典软件体系结构风格(一) 1.管道过滤器风格 （1）概念：管道-过滤器模式的体系结构是面向数据流的软件体系结构。它最典型的应用是在编译系统。一个普通的编译系统包括词法分析器,语法分析器,语义分析与中间代码生成器,优化器,目标代码生成器等一系列对源程序进行处理的过程。人们可以将编译系统看作一系列过滤器的连接体,按照管道-过滤器的体系结构进行设计。此外,这种体系结构在其它一些领域也有广泛的应用。因此它成为软件工程和软件开发中的一个突出的研究领域。 （2

软件技术基础(包含数据结构、软件工程、数据库基础知识和基本内容)

4.1数据结构与算法 1.1 算法 算法：是指解题方案的准确而完整的描述。 算法不等于程序，也不等计算机方法，程序的编制不可能优于算法的设计。 算法的基本特征：是一组严谨地定义运算顺序的规则，每一个规则都是有效的，是明确的，此顺序将在有限的次数下终止。特征包括： （1）可行性； （2）确定性，算法中每一步骤都必须有明确定义，不充许有模棱两可的解释，不允许有多义性； （3）有穷性，算法必须能在有限的时间内做完，即能在执行有限个步骤后终止，包括合理的执行时间的含义； （4）拥有足够的情报。 算法的基本要素：一是对数据对象的运算和操作；二是算法的控制结构。 指令系统：一个计算机系统能执行的所有指令的集合。 基本运算和操作包括：算术运算、逻辑运算、关系运算、数据传输。 算法的控制结构：顺序结构、选择结构、循环结构。 算法基本设计方法：列举法、归纳法、递推、递归、减斗递推技术、回溯法。算法复杂度：算法时间复杂度和算法空间复杂度。 算法时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量。 算法空间复杂度是指执行这个算法所需要的内存空间。 1.2 数据结构的基本概念 数据结构研究的三个方面： （1）数据集合中各数据元素之间所固有的逻辑关系，即数据的逻辑结构；（2）在对数据进行处理时，各数据元素在计算机中的存储关系，即数据的存储结构； （3）对各种数据结构进行的运算。 数据结构是指相互有关联的数据元素的集合。 数据的逻辑结构包含： （1）表示数据元素的信息； （2）表示各数据元素之间的前后件关系。 数据的存储结构有顺序、链接、索引等。 线性结构条件： （1）有且只有一个根结点； （2）每一个结点最多有一个前件，也最多有一个后件。 非线性结构：不满足线性结构条件的数据结构。 1．3 线性表及其顺序存储结构 线性表由一组数据元素构成，数据元素的位置只取决于自己的序号，元素之间的相对位置是线性的。 在复杂线性表中，由若干项数据元素组成的数据元素称为记录，而由多个记录构成的线性表又称为文件。 非空线性表的结构特征： （1）且只有一个根结点a1，它无前件；

软件体系结构课后作业及答案

一次 就项目管理方面而言，软件重用项目与非重用项目有哪些不同之处。 答：使用软件重用技术可减少重复工作,提高软件生产率, 缩短开发周期。同时，由于软构建大多经过严格的质量认证，因此有助于改善软件质量，大量使用构建，软件的灵活性和标准化程度可得到提高。 2、实际参与/组织一个软件重用项目的开发，然后总结你是如何组织该项目的开发的 答：参加了一个网页管理系统的开发，该项目重复使用已有的软件产品用于开发新的软件系统，以达到提高软件系统的开发质量与效率，降低开发成本的目的。在过程中使用了代码的复用、设计结果的复用、分析结果的复用、测试信息的复用等。 3、为什么要研究软件体系结构？ 答：1.软件体系结构是系统开发中不同参与者进行交流和信息传播的媒介。 2．软件体系结构代表了早期的设计决策成果。 3．软件体系结构可以作为一种可变换的模型。 4、根据软件体系结构的定义，你认为软件体系结构的模型应该由哪些部分组成？ 答：构件()可以是一组代码，如程序的模块;也可以是一个独

立的程序(如数据库的服务器)； 连接件()是关系的抽象，用以表示构件之间的相互作用。如过程调用、管道、远程过程调用等； 限制()：用于对构件和连接件的语义说明。 5、在软件体系结构的研究和应用中，你认为还有哪些不足之处？ 答：（1）缺乏同意的软件体系结构的概念，导致体系结构的研究范畴模糊。 （2）繁多，缺乏同意的的支持。 （3）软件体系结构研究缺乏统一的理论模型支持。 （4）在体系结构描述方便，尽管出现了多种标准规范或建议标准，但仍很难操作。 （5）有关软件体系结构性质的研究尚不充分，不能明确给出一个良体系结构的属性或判定标准，没有给出良体系结构的设计指导原则，因而对于软件开发实践缺乏有力的促进作用。（6）缺乏有效的支持环境软件体系结构理论研究与环境支持不同步，缺乏有效的体系结构分析、设计、方针和验证工具支持，导致体系结构应用上的困难。 （7）缺乏有效的体系结构复用方案。 （8）体系结构发现方法研究相对欠缺。 二次

软件体系结构作业完整版

第一章： 1.根据自己的经验，谈谈对软件危机的看法。 软件危机是指软件生产方式无法满足迅速增长的计算机需求，开发和维护过程出现的一系列问题。 以下几个原因导致：（1）软件自身特点 （2）开发人员的弱点 （3）用户需求不明 （4）缺乏正确理论指导 （5）开发规模越来越大 （6）开发复杂度越来越高 可以通过软件生命周期的模型和软件工具的使用来缓解危机，通过程序自动化和软件工业化生产的方法实现软件标准化的目标，进一步缓解软件危机带来的影响。 软件危机有利有弊，除了带来许多麻烦，也给我们带来许多挑战，克服危机的过程，我们在技术上和创新上都有了一个提升，也算是间接为软件产业的发展做了贡献。 2.什么是软件重用，软件重用的层次可以分为哪几个级别？ 软件重用:是指在两次或多次不同的软件开发过程中重复使用相同或相似软件元素的过程。可以分为三个层次： （1）代码重用（2）设计结果重用（3）分析结果重用 3.什么是可重用构件？相对于普通的软件产品，对可重用构件有何特殊要求？ 可充用构件表示软件重用过程中，可重用的软件构件元素。 可重用构件的特殊要求： （1）可重用构件应该具有功能上的独立性与完整性； （2）可重用构件应该具有较高的通用性； （3）可重用构件应该具有较高的灵活； （4）可重用构件应该具有严格的质量保证； （5）可重用构件应该具有较高的标准化程。 4.基于构件的软件开发的优势是什么？基于构件的软件开发面临哪些挑战和困难？ 优势：基于构件的软件将软件开发的重点从程序编写转移到了基于已有构件的组装，更快地构造系统，减轻用来支持和升级大型系统所需要的维护负担，从而降低了软件开发的费用困难和挑战：没有可依据的参考，可用资源和环境缺乏，开发难度高，而各方面需求增长速度与日剧增，更新和升级的跟进是一个不小的挑战.此外，在同一系统采用多个开发商提供的构件，它 们之间的兼容性可能是开发过程中所要面对的一个严峻的问题 挑战和困难： （1）在同一系统采用多个开发商提供的构件，它们之间的兼容性可能是开发过程中所要面对的一个严峻的问题； （2）采用随处可以购买到的构件可能会使开发出来的软件产品丧失技术上的独创性和市场上的竞争力； （3）第三方的构件开发商可能歇业，这会使购买的构件失去维护服务。这些都是在购买第三方构件进行软件开发时无法回避的问题，因此需要对这些风险进行充分的估计。 5.简述3种应用最为广泛的构件技术规范COM、CORBA和EJB的各自特点。 CORBA的特点： （1）实现客户与服务对象的完全分开,客户不需要了解服务对象的实现过程以及具体位置。 （2）应用程序间的统一接口。

软件工程复习资料98860

1.什么是软件工程？他的基本原理是什么？ 1）软件工程是指导计算机软件开发和维护的工程学科。采用工程的概念、原理、技术和方法来开发与维护软件，把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到的最好的技术方法结合起来，经济地开发出高质量的软件并有效地维护它。 2）用分阶段的生命周期计划严格管理、坚持进行阶段评审、实行严格的产品控制、采用现代程序设计技术、结果应能清楚的审查、开发小组的人员应该少而精、承认不断改进软件工程实践的必要性。 2. 是什么导致了软件工程？ 主要是软件危机的出现导致了软件工程 3. 通常我们所见的软件工程模型有哪些？ 瀑布模型、快速原型模型、增量模型（渐增模型）、螺旋模型、喷泉模型。 21.软件危机的现象： 1）经费超出预算，项目一再拖延。 2）不重视需求，开发的软件不能满足用户的要求，项目成功率低。 3）没有规范的软件工程方法，软件可维护性差，软件质量差，可靠性差。 3）开发工具落后，手工方式，开发效率低。 22.软件工程的三要素 1）“过程”是软件产品加工所经历的一系列有组织的活动，保证能够合理、高质量开发出软件。 2）“方法”为软件开发提供“如何做”的技术。它涵盖了项目计划、需求分析、系统程序（）实现、测试与维护灯一系列活动的做法。 3）“工具”可为过程和方法提供自动的或半自动的支持。这些工具既包括软件，也包括硬件，软件工具包括编程、建模、管理等开发工具。通过网络环境把这些软件工具集成起来搭建一个能够支持团队开发的平台，称为计算机辅助软件工程，即CASE。 CASE集成了软件、硬件和（）存放开发过程信息的软件工程数据库，形成了一个软件工程环境。 23．简述软件工程的目标，过程和原则 1）目标、过程和原则是一切工程的三维框架，，这里是以工程的观点来看待软件开发。 软件工程的目标：降低成本，及时交付高质量的软件产品。 实现目标的过程即完成产品加工的过程：包括：基本过程、支持过程和组织过程 进行过程应遵守的原则：原则就是过程中的轨道约束，包括：选取适宜的开发范型、适合的设计方法、提供高质量的工程支持、重视开发过程的管理。 24.对比瀑布模型，原型模型，增量模型和螺旋模型 1）瀑布模型：主要体现了分阶段、有控制的思想。活动间强调按顺序、文档化；存在的问题是过于理想化，每一步的工作必须完整准确，否则无法进行下一步工作2）原型模型：需求分析入手快速、表达直观、容易交流。重点解决瀑布模型的需求分析入手难的问题。 3）增量模型：对于需求复杂的系统，采用分块开发、逐步集成的开发策略。增量体现了演进、迭代思想，每一块就是一个增量。每个增量试一次迭代。增量模型的 新版本叫做“极限编程（XP）”。 4）螺旋模型：融合了上述3种模型，融进了循环往复、强化了演进迭代的思想，增加了风险控制环节。但是，风险分析的正确性是左右软件演进的关键因素。25. 当需求不能一次搞清楚，且系统需求较复杂时应选用什么模型？ 开发模型不是孤立或排斥的，他们之间需要相互借鉴和参考。螺旋模型是一种综合性