軟件工程中程序設計方法的比較

劉琴

摘 要： 分析了軟件工程中的程序設計方法，將面向對象、面向過程和泛型化這三種方法進行對比，闡述這三種方法各自的特征及存在的聯系，以便在應用時選擇。

關鍵詞： 軟件工程； 程序設計； 結構化； 對象化； 泛型化

中圖分類號：TP3-05 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2017）07-53-03

Comparison of programming methods in software engineering

Liu Qin

（Qinghai Nationalities University School of Computing， Xining， Qinghai 810007， China）

Abstract： The programming methods in software engineering are analyzed， and the object-oriented， process-oriented and generic， the three methods are compared. The characteristics of each of the three methods and the relationships in between the three methods are described， so as to make choice when needed.

Key words： software engineering； programming； structure-oriented； object-oriented； genericity

0 引言

軟件工程實際出現在1960年末，在軟件不斷發展過程中其問題也逐漸凸顯，以致于造成了“軟件危機”，也正是軟件危機的出現才造就了軟件工程。后來軟件工程逐漸被人們所熟知和認可，并被廣泛的應用，一直到信息化發展的今天，軟件工程也是作為軟件和計算機技術發展的根本。在軟件工程中所包含的一項重要內容就是程序設計，程序設計的好壞、是否科學直接關系到軟件開發的質量，影響到用戶的需求，因此必須要引起對程序設計的重視，只有形成良好的設計意識、規范化思想，才可以讓程序設計更加完善，提高軟件的生產效率和質量。以下主要針對程序設計中幾種常用的方法進行比較和分析，從而為軟件工程的發展奠定良好的基礎。

1 軟件工程的概述

1.1 軟件工程的概念

軟件工程實際上所研究的是軟件的開發和后期維護，與規范化、系統性、可定量的特點相結合以此實現軟件實際開發和維護的價值，并且可以將現階段的技術與以往較好的技術有效的結合起來，以便于可以更好的保證軟件的質量。軟件工程包含多項內容，主要有數據庫、軟件開發工具、程序語言設計、系統平臺等等。在現代化信息化時代，各個領域都離不開軟件的應用，應用最為普遍的軟件主要有操作系統、游戲、辦公軟件、電子郵件以及人工界面等[1]。軟件工程的出現和應用不僅提升了軟件生產效率，減小了成本投入，也在一定程度上促進了經濟和我國社會的發展，對人們生活品質的改善起到了推動作用。

1.2 軟件工程的基本目標及原則

軟件工程也可以被看作是解決軟件問題的一項工程，就是對軟件中所遇到的問題進行指導和處理。在軟件工程概念中，對軟件進行開發要依據市場的需求來進行，并且在開發過程中雖然是以團隊為主，但依然要充分的考慮到客戶的需求，依據客戶的要求和標準，在成本以及進程給定的情況下，開發出可以與客戶需求相一致的，具有高效率、適應能力強、可靠性和可維護性高、易操作的相關產品。但是應該注意的是，在軟件工程落實的過程中，必須要依照相關原則來完成，主要的原則包括：信息隱蔽、模塊化、抽象、確定性、一致性、局部化、可驗證性及完備性。

⑴ 信息隱蔽所講的就是利用封裝技術，來完成對程序模塊細節的隱蔽，從而將模塊的接口簡易化。

⑵ 模塊化就是將程序分成若干個單獨的體系，每個個體都有其獨立的編程，應注意的是模塊量要掌握好，不可過大也不可過小，太大容易造成內部復雜性增強，太小容易導致整體系統復雜性的增強。

⑶ 抽象原則就是要保持事物最基礎的特點，運用分層次抽象的方法從上到下逐一將其細化，并以此來完成對軟件開發過程的管控，將復雜簡易化。

⑷ 確定性原則，就是在軟件開發過程中所應用到的相關概念的表述必須要保證其準確、規范且無歧義。

⑸ 一致性原則，要求的就是外部的接口要與內部接口相一致，系統的要求要與操作流程相一致。

⑹ 局部化原則，要確保模塊之間和內部要擁有松耦合性和高內聚性。

⑺ 可驗證性原則，在軟件開發完成后，要對其進行全面的檢查、測試、審核等，以保證整個軟件系統的性能。

⑻ 完備性原則，就是要保證軟件內部相關功能、組成的完整性。

2 程序設計概述及其方法種類分析

2.1 程序設計的概念

所謂程序設計就是針對某一問題所采取的解決方式的過程，它在軟件結構中有著十分重要的作用。通常情況下，程序設計都是以語言為基礎的，利用相應的語言進行編程，其過程主要包括設計、分析、編碼、檢測、排查錯誤等環節[2]。因程序編寫需要很強的邏輯性思維，因此必須要對其加以規范，主要從以下幾個方面來規范：一是對源程序中的文檔進行規范，就是規范標識的名稱、注釋、以及程序的視覺組織等；二是對數據信息進行規范，也就是將程序所顯示的變量、次序等進行嚴格要求，以便于可以依照順序查找變量，對于較為復雜的數據應標記注釋；三是對語言的結構進行規范，即任何一條語言都不能過長，要簡潔明了，盡可能地減少對GOTO語句的使用，編程最多選用三種最為基本常用的方法；四是對輸入和輸出數據的規范，每條出入數據都應進行校驗個檢查，使其出入相一致，以保證報表的準確性[3]。

2.2 程序設計方法對需求的分析

所謂的需求分析就是依據客戶的需求，根據客戶在軟件方面的功能、操作、設計等方面的要求來進行設計和分析。分析的過程實際就是發現需求、完善需求、建立模型和完成需求的過程。模型通常包括三種：功能、控制和數據模型。在進行需求分析的過程中，必須要經過四個環節，分別是：了解需求、需求分析、需求標準、要求的編寫和需求的審核。通常情況下，在進行程序設計時會用到三種較為常用的方法，分別是過程化程序設計方法、對象化設計方法和泛型化設計方法。針對其需求分析我們主要采用結構化分析方法。結構化分析方法又可以成為程序化分析方法，它的主要作用就是全面的了解用戶，掌握用戶對軟件的整體需求。經常采用的工具有數據字典、數據流圖、判定表和判定樹[4]。①數據流圖就是將數據在系統中的運動情況用圖形的方式將其表示出來，主要體現的是系統的邏輯性能，也是邏輯模型的工具之一。在進行數據流圖繪畫時，應以從上到下、從外向內的方式逐一地將其內容細化，以保證數據整體的準確性和可靠性。②數據字典是指集系統相關數據為一體的程序列表，主要包括五個組成部分：數據流、數據項、數據構造、處理和存儲。通過這樣的方式對客戶需求進行分析，不僅可以準確全面的了解客戶所需，還可以提高軟件的開發質量，有利于軟件效率的提高。

3 程序設計方法之間的比較

過程化的設計方法又可以被稱為是結構化方法，它最早起源于1970年后，并在軟件工程中有著重要的地位。過程化方法的設計原則是從上向下、精益求精和模塊化，所謂的模塊化就是將軟件系統分別單獨的設立子模塊，在所有的模塊拼接完成后就會構成一個完整的軟件系統。但在軟件工程不斷發展的過程中，問題也逐漸暴露，其中軟件的生產效率低下、維護困難等最為常見。也正因其自身的抽象性較低，便于實現的特點，所以比較適用于處理一些比較簡單、規模較小的問題。

對象化設計方法最早是在1980年被人們所發現和應用的，它的出現改善了過程化程序設計中存在的問題，大大提高了軟件的生產效率，為軟件的維護提供了便捷。在現階段也已經成為了人們最常用的設計方法。對象化設計就是把軟件系統劃分成單個的對象，而各個對象的存在都是依靠對外界的分析而存在的，可以說它與我們認知的方式更為相似，而且它可以利用繼承和類來實現與現實世界相符合的軟件系統的建立[5]。與程序化方法相比較，對象化設計方法用對象替代了以往的功能分解，它的主要特征就是封裝，也就是把代碼和相關數據存放到對象當中，用對象將其進行封裝，使數據和代碼不受外部作用的影響，無法對其進行修改或訪問。繼承也是對象化的一大特點，即在父類方面所獲取的相應操作或屬性可以進行再次定義；另一個特點是多態，即父對象所定義的方法，子對象也可以按照自身的需求和方式對其進行改進，以自身去完成相應的動作。對象化設計方法更加重視對象的分析和設計，抽象性高，且實現過程較為復雜。它主要適用于相對復雜的問題，尤其是對象間關系形成層次的問題。

隨著我國軟件技術的不斷發展，泛型化的設計方法隨之發展起來，并得到了廣泛的應用。泛型化的設計方法是依據類型的需求，對其需求之間的關系進行分析來完成的軟件結構和邏輯的設立。泛型設計方法的主要目的是把算法從對象行為當中分離開來，讓算法的設計與數據的整體構造毫無聯系，通過改變二者之間的關系，將強或和關系轉變為弱或和關系以保證軟件復用功能[6]。主要包括三個部分，一是概念，也就是和目標數據無實際關聯的一組定義，但實際卻可以進行數據操作；二是模型，也就是在數據應用到相應的概念時所形成的模型；三是強化，當其中的一個概念融合了其他概念的全部功能，則這一個概念就是其他概念的強化。泛型化設計方法所重視的是軟件的抽象性和通用性，其優點在于抽象性高，程序應用范圍較廣泛，可以滿足多數據分類的操作，同時保證原有的效率，但也因此使其實現變得更加復雜。所以，它主要的適用對象是通用性和抽象性高的問題。綜上所述，這三種方法有著不同的特點，也有共同的特點，即可靠性和安全性好。三種方法的比較見表1。

4 結束語

根據上述對程序設計方法的對比分析，我們在進行程序設計時可以依據客戶的需要、特點等來選擇出適合的方法，提升用戶的滿意度。對程序設計方法進行比較和分析對軟件開發是十分有益的。深刻理解這些方法，在以后的發展中以其為基礎，充分發揮不同方法的作用，相信一定會走的更遠。但是盡管如此，也避免不了問題的存在，所以也要不斷完善和創新，將問題逐一擊破，從而為其發展起到推動的作用。

參考文獻（References）：

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