学习笔记|软件形式规格说明语言-Z

软件形式规格说明语言-Z

注：2020秋 学习笔记

第1章 绪论

1.1 软件生命周期

软件：

1. 当它被执行时提供希望功能和性能的指令

2. 使得程序能够适当地操作信息的数据

3. 描述程序的操作和使用文档

软件=程序+数据+文档

软件开发周期（软件生命周期)

需求分析和规格说明 设计 实现 测试 交付与维护

1. 需求分析和规格说明

   对提出的需求进行分析并给出详细的定义。

2. 设计

   完成需求的收集和分析工作后，就开始系统的设计工作，详细地确定将如何构造系统来实现所需的功能。

   关注数据要求（在系统中将处理何种信息）、软件构架（应用系统将如何构造）以及界面架构（系统外表特征将是什么样的、遵循什么样的标准）

   抽象设计：

   ? 构造定义了软件模块或者是部件之间关系的整个系统的体系结构。

   详细设计：

   ? 关注数据结构定义以及算法构造。

3. 实现

   将设计规格说明转换成用特定的编程语言。

4. 测试

   通过运行测试用例来检测程序中可能存在的故障。

   测试包括以下三个步骤：

   1. 产生测试用例
   2. 用测试用例来运行程序
   3. 测试结果分析

   两种方法进行程序测试：

   1. 功能测试

      发现导致违反规格说明与程序之间一致性的故障，且测试用例通常是基于功能规格说明产生的。

   2. 结构测试

      按照程序内部逻辑测试程序，检验程序中每一条路径是否能按照规定的要求正确工作。

5. 交付与维护

   这个阶段是指系统最终交付给客户运行。

1.2 存在的问题

• 需求错误通常比其他错误多花费10倍时间来修复

• 需求错误通常占软件项目总错误的40%以上

• 需求错误的稍微减少能显著地降低返工成本和日程延期

由上述可以得出结论：

• 需求错误是最常见的错误

• 修正需求错误的代价是最为昂贵的

• 解决“软件危机”的最有前途的方法应该是那些对软件需求的解决方案上

1.3 形式方法

软件规格说明需要的是一种既有精确性又有抽象性的描述语言。

两种抽象：

1. 过程抽象

   描述软件系统要实现的功能，而非如何实现其功能的具体步骤。

2. 数据抽象

   在规格说明中使用集合、关系、映射、序列、包等抽象的数学结构，而不必担心如何实现。

形式方法：通过形式化、规范化的数学理论，用描述“做什么”来取代“怎么做”。

基本思想：对系统建立一个数学模型，研究和提供一种基于数学的或形式语义学的规格说明语言，用这种语言严格地描述所开发的软件功能，并由自动程序设计的加工模型来得到可执行的代码。