第2章支撑技术

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1、CHAPTER 2 （第三章）（第三章）Basic Development of Software for CAD/CAMCAD/CAM支撑技术支撑技术简述简述 本章从软件开发的演化过程入手，引出软件工程的思想和方法以及软件开发的一般步骤，介绍了软件开发的技术基础数据结构,并就CAD/CAM集成的关键数据库技术进行阐述。 3.1 软件开发与软件工程软件开发与软件工程3.1.1软件开发的演化过程个人编程时代个人编程时代（46年50年代末） 软件开发是科学家们根据各自的应用需要写出的能够解决预定问题的运行程序。程序生产的效率极低，可靠性难以保证，且仅限于处理比较简单的数值计算问题。 软件开发的演化

2、过程软件开发的演化过程 软件作坊时代软件作坊时代(60年代初一60年代未) 软件作坊的开发方法是个体的或小组的思维行为，使得软件任务延误、质量不可靠、甚至无法维护，极大地制约了计算机以后)的功能发挥和实际应用。 软件工程时代软件工程时代(70年代 在世界范围内出现了许多组织严密、管理科学、手段先进、工具齐全的软件开发公司，为计算机软件市场提供了大量成功的软件产品。80年代，明确提出了“软件工程支撑环境”的思想，使程序设计可以直接从支撑环境中调用所需的各个“组件”。3.1.2软件工程软件工程 软件工程的概念软件工程的概念 要解决软件危机需要借鉴从事工程项目所积累的原理、概念、技术和方法来开发和维

3、护软件，把正确的管理和科学的技术结合起来，这就是软件工程。 软件的生存周期软件的生存周期 软件产品从形成概念开始，经过开发、使用和不断增补修正，直到最后被淘汰的整个过程。按照软件工程的思想，这个过程又可划分成若干个互相区别而又有联系的阶段。软件的生存周期的六个阶段软件的生存周期的六个阶段 （1）可行性研究与计划阶段 明确“要做什么”及“是否能做” （2）需求分析阶段 弄清“必须做什么” （3）设计阶段 “如何做”和“如何具体做” （4）实现阶段 源程序的编码、编译及程序单元测试。 （5）测试阶段 总装测试和确认测试 （6）运行与维护阶段 根据新提出需求，扩充和修改软件 软件开发各阶段软件开发各

4、阶段 软件的四类维护活动软件的四类维护活动（1）改正性维护 诊断和改正运行中发现的软件错误 （2）适应性维护 修改软件以适应环境的变化（3）完善性维护 根据用户的要求改进或扩充软件（4）预防性维护 修改软件为将来的维护活动做预备。3.1.3 软件工程规范软件工程规范 1软件工程规范国家标准软件工程规范国家标准 (1)计算机软件开发现范 (2)计算机软件产品开发文件编制指市 (3)计算机软件需求说明编制指南 (4)计算机软件测试文件编制规范 (5)计算机软件质量保证计划规范 (6)计算机软件配置管理计划规范 (7)软件工程术语2软件文档软件文档 文档是软件开发阶段之间、程序员之间通讯的工具。按照

5、计算机软件产品开发文件编制指南(GB856788)规定，整个软件生存周期共应提交十四种标准文档。3. .1. 4 软件开发方法软件开发方法软件作为种产品应当满足以下基本要求(1)正确性 满足用户提出的应用需求，实现规划的全部功能。(2)可靠性 出错概率小于预定指标，运行正常，容错性好。(3)完整性 提供完整的有效运行程序和文档资料以及必要的培训服务。(4)实用性 具有良好的人机界面，操作简便，有适用范围，能解决实际问题。(5)可维护性 便于纠正软件错误，扩充系统功能，实现各类维护活动。软件开发方法的三种类型软件开发方法的三种类型 软件开发方法主要有三种类型： 瀑布型 快速原型及螺旋型 平行进程

6、型1. 瀑布型瀑布型 一种按软件生存阶段而顺序工作的、单向、单链的开发方法。 2快速原型及螺旋型快速原型及螺旋型 尽快向用户提供原型系统，让用户试用，得到反馈信息，再按实用性、经济性、可靠性要求进一步修改设计，解决原型系统暴露出来的问题，从而开发出产品。3平行进程型平行进程型 该方法认为软件开发是三个进程组相立平行、相辅相成、齐头并进的团队行为。3.2 数据结构数据结构 数据实际上是对客观对象、现实世界的性质和关系的一种描述。一个机械产品的数据，包括性能参数、结构尺寸、工艺过程、图样信息等它们代表着该产品的性质及它与环境之间的关系。在CAD/CAM中，一个孤立出来的具体数据往往没有实际意义，而

7、各种相关数据的集合就能描绘任一复杂事物，数据之间的关系有丰富的涵义。因此，对于数据的研究与管理不单纯限于数据本身，更重要的在于数据之间的关系，也就是结构问题。3.2.1 基本概念与术语基本概念与术语 从事物的物理状态到表示信息的数据，实际上经历了三个不同的领域： 现实世界是存在于人们头脑之外的客观世界。 信息世界现实世界在人们头脑中的反映，是人们头脑中的观念世界。 数据世界是观念世界中信息的数据化，它是计算机处理的对象。 在数据处理中，首先应将现实世界转换为信息世界，然后再将信息世界转换为数据世界。基本概念与术语基本概念与术语 其中包含几个层次的概念： (1)实体 客观世界存在并可相互区别的事

8、物。 (2)属性 实体的特性。 (3)属性值 每个属性所能测量或记录的值。若干属性的属性值组成的集合即可表征一个实体。 (4)域 属件值的变化范围。 (5)数据 描述文体的数值、字符及其它等各种物理符号。 数据按其组成内容又可分为若干个层次级 数据数据1) 字符 是数据的最小单位。2) 数据项 是数据中最基本的、不可分的并有命名的数据单位。3) 组合项 由若干个数据项组成。4) 记录 相关组合项或数据项的集合构成一个记录，是描述某个实体属性值的集合。5) 文件 相同性质的记录的集合就是文件。6) 数据库 非单纯性、有结构文件的集合。3.2.2 数据结构数据结构 数据结构指的是数据之间的结构关系

9、。数据元素不是孤立的，而是彼此相互关联的。数据结构理论研究数据元素之间的抽象化的关系，并不涉及数据元素的具体内容。 数据结构包括数据的逻辑结构和数据的物理结构。数据的逻辑结构 1数据的逻辑结构 数据的逻辑结构描述的是数据之间的逻辑关系，它从客观的角度组织和表达数据通常可将逻辑结构归纳为两大类型。（1）线形结构 这种结构的数据可以用数表的形式表示。在这种结构中，每一个数据元素仅与它前面的一个和后面的一个数据元素相联系，因而仅能用于表达数据之间的简单顺序关系。（2）非线性结构 这种结构的数据间逻辑关系比较复杂。这种数据元素之间的关系是一种多元关系。数据的物理结构 2数据的物理结构 数据的物理结构指

10、的是数据在计算机内部的存贮方式，它从物理存贮的角度来描述数据，以及数据间的关系。常用的物理结构有顺序存贮结构与链接存贮结构两种。 顺序存贮结构的存贮方式占用存贮单元少，简单易行，结构紧凑。但数据结构缺乏柔性，若要增删数据，必须重新分配存贮单元，重新存入全部数据。 链接存贮结构可独立于逻辑结构，它使存贮的物理顺序不必与逻辑顺序一致而仍能按逻辑要求来存取数据。顺序存贮结构（1）顺序存贮结构：用一组连续的存储单元依次存放各种数据元素 。链接存贮结构 (2)链接存贮结构 把数据的地址分散存放在其它有关的数据中，并按照存取路径进行链接。这样，在求得初始数据的地址后，检索出该地址存放的数据和下一个数据的地

11、址，可逐次找到各个所需的数据。 数据中存入的下一个数据的地址称为指针。通过各种指针，可构成不同的存取路径，以适应逻辑结构的需要。一个数据元素项由信息字段(INFO)和指针宇段(P()INT)组成。 链接存贮结构的类型 链接存贮结构根据指针的数目有三种类型 1) 单向链结构 2) 双向链结构 3）多向链结构 3.2.3 常见的数据结构常见的数据结构 1线性表 这是种最简单、最常见的数据结构，其特点就是数据元素之间呈线性关系，线性表的物理结构既可以采用顺序存贮结构，也可以采用链接存贮结构。 线性表逻辑上可以表示为：常见的数据结构常见的数据结构 栈与队列栈与队列 2栈与队列 （1）栈 栈是一种特殊的