《软件工程导论第6版》--张海藩牟永敏课后答案及其详解第4章形式化说明技术

系统管理员 2021-09-24 23:14 340阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  第1题
 *  第2题
 *  第3题
 *  第4题
 *  第5题
 *  第6题

# 第1题 #

1.举例对比形式化方法和欠形式化方法的优缺点。  
形式化说明：  
优点：(1)简洁准确的描述物理现象，对象获动作的结果。  
(2)可以在不同软件工程活动之间平滑的过度。  
(3)它提供了高层确认的手段。  
缺点：大多形式化的规格说明主要关注系统的功能数据，而时序的问题，控制和行为等方面的需求却更难于表示。  
  
非形式化说明：  
优点：难度低  
缺点：可能存在矛盾，二义性，含糊性，不完整性级抽象层次混乱等问题  
  
以一个简单的俄罗斯方块游戏系统规格说明为例，用自然语言描述如下：  
游戏的每个状态对应一个游戏界面，开始状态下，但变量cd\_start=1是进入正常游戏的状态，cd\_start=2时 进入读取游戏状态，cd\_start=3是进入得分榜界面查看。在得分榜界面按任意键返回开始界面，在读取游戏界面，当游戏数据读取完成后进入正常游戏状态，正常游戏状态下，同时按下左键和右键进入储存游戏界面，数据储存结束后返回正常游戏状态，在正常游戏状态下，如果变量game\_res=0，则游戏结束，进入游戏结束画面。可见，用自然语言书写的系统规格说明书，罗嗦繁杂，并且可能存在矛盾，二义性，含糊性，不完整性及抽象 层次混乱等问题。

# 第2题 #

2.在什么情况下应该使用形式化说明技术?使用形式化说明技术时应遵守哪些准则?  
在开发大型软件系统的过程中应该使用形式化说明技术。  
  
应用形式化方法的准则：  
（1）应该选用适当的表示方法。  
（2）应该形式化，但不要过分形式化。  
（3）应该估算成本。  
（4）应该有形式化方法顾问随时提供咨询。  
（5）不应该放弃传统的开发方法。  
（6）应该建立详尽的文档。  
（7）不应该放弃质量标准。  
（8）不应该盲目依赖形式化方法。  
（9）应该测试、测试再测试。  
（10）应该重用。

# 第3题 #

一个浮点二进制数的构成是：一个可选的符号(+或-)，后跟一个或多个二进制位，再跟上一个字符E，再加上另一个可选符号(+或-)及一个或多个二进制位。例如，下列的字符串都是浮点二进制数：  
110101E-101  
\-100111E11101  
\+1E0  
更形式化地，浮点二进制数定义如下：  
〈floating-point binary〉∷=［〈sign〉］〈bitstring〉E［〈sign〉］〈bitstring〉  
〈sign〉 ∷=+｜-  
〈bitstring〉 ∷=〈bit〉［〈bitstring〉］  
〈bit〉 ∷=0｜1

其中，  
符号∷=表示定义为；  
符号［…］表示可选项；  
符号a｜b表示a或b。  
假设有这样一个有穷状态机：以一串字符为输入，判断字符串中是否含有合法的浮点二进制数。试对这个有穷状态机进行规格说明。  
  
答: 该有穷状态机的初态是“等待字符串输入”。在初态若接收到字符十、字符一、或二进制位，则进入“输入尾数”状态;在初态若接收到其他字符，则进入终态“非浮点二进制数”。在“输入尾数”状态若接收到二进制位，则保持该状态不变;若接收到字符E,则进入“等待输入指数”状态;若接收到其他字符，则进入终态“非浮点二进制数”。在“等待输入指数”状态若接收到字符＋、字符一、或二进制位，则进入“输入指数”状态;若接收到其他字符，则进入终态“非浮点二进制数”。在“输入指数”状态若接收到二进制位，则保持该状态不变;若输入其他字符，则进入终态“非浮点二进制数”;若输入结束，则进入终态“浮点二进制数”。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h5cGVydGV4dDEyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

# 第4题 #

4.考虑下述的自动化图书馆流通系统：每本书都有一个条形码，每个借阅人都有一个带条形码的卡片。当一个借阅人想借一本书时，图书管理员扫描书上的条形码和借阅人卡片的条形码，然后在计算机终端上输入C；当归还一本书时，图书管理员将再做一次扫描，并输入R。图书管理员可以把一些书加到（+）图书集合中，也可以删除（—）它们。借阅人可以在终端上查找到某个作者所有的书（输入“A=”和作者名字），或具有指定标题的所有书籍（输入“T=”和标题），或属于特定主题范围内的所有图书（输入“S=”加主题范围）。最后，如果借阅人想借的书已被别人借走，图书管理员将给这本书设置一个预约，以便书归还时把书留给预约的借阅人（输入“H=”加书号）。  
试用有穷状态机说明上述的图书流通系统。  
  
答:(1)图书状态的有穷状态机描述  
状态机J：\{书在图书馆S1，书被借出S2，书被预约S3\}  
输入集K：\{书上条形码，借阅卡条形码，终端输入各种命令\}  
转换函数T：如图1所示  
初始态S：\{书在图书馆S1，书被借出S2\}  
终态集F：\{书被借出S2，书被预约S3\}  
![在这里插入图片描述][20201108171013200.png_pic_center]  
(2)图书2、图书馆终端管理员模式的有穷状态机描述  
状态机J：\{管理员设置状态，书入库，书出库（删除），预约\}  
输入集K：\{终端输入管理员命令，书的各种状态（S1，S2，S3\}  
转换函数T：如下图所示  
初始态S：\{管理员设置状态\}  
终态集F：\{书入库，书出库（删除），预约，\}  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h5cGVydGV4dDEyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

(3)图书馆终端用户模式的有穷状态机描述  
状态机J：\{读者查询状态，查询结果\}  
输入集K：\{终端输入用户查询命令，书的各种状态（S1，S2，S3）\}  
转换函数T：如图3所示  
初始态S：\{读者查询状态\}  
终态集F：\{查询结果\}  
![在这里插入图片描述][20201108171223519.png_pic_center]

# 第5题 #

5.试用Petri网说明第4题所述图书馆中一本书的循环过程，在规格说明中应该包括操作H、C及R。  
答:如下图，其中P1表示书在图书馆P2表示书在读者手上，P3书被预约。C：借书操作， R：还书操作， H：预约操作  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h5cGVydGV4dDEyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h5cGVydGV4dDEyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h5cGVydGV4dDEyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2h5cGVydGV4dDEyMw_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

# 第6题 #

6.试用Z语言对第4题所述图书馆流通系统做一个完整的规格说明。  
答:  
![在这里插入图片描述][20201108172228753.png_pic_center]

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