软件工程-第四章-形式化说明技术

4. 形式化说明技术

1. 按形式化程度分为三类：

• 非形式化，如用自然语言描述规格说明
• 半形式化，如用数据流图或实体-联系图建立模型
• 形式化，如描述系统性质是基于数学的技术

4.1 概述

4.1.1 非形式化方法的缺点

• 矛盾性：在需求规格说明书中对同一问题前后存在不同的描述
• 二义性：读者可以用不同的方式理解的陈述
• 含糊性：需求规格说明书对某一问题描述不清晰，不可理解
• 不完整性：需求规格说明书对某一问题只说明了局部，没说明整体
• 抽象层次混乱：指在非常抽象的陈述中混入了关于低层次的细节陈述

4.1.2 形式化方法的优点

• 能够简洁准确的描述物理现象、对象或动作的结果
• 在不同的软件工程活动之间平滑过渡
• 提供了高层确认的手段

4.1.3 应用形式化方法的准则

• 选用适当的表示方法
• 应该形式化，但不要过分形式化
• 应该估算成本
• 应该有形式化顾问随时提供咨询
• 不应该放弃传统的开发方法
• 应该建立详尽的文档
• 不应该放弃质量标准
• 应该测试，测试再测试
• 应该重用

4.2 有穷状态机

利用有穷状态机可以准确地描述一个系统，因此它是表达规格说明的一种形式化方法。

4.3 Petri 网

形式化方法

4.4 Z 语言

形式化方法

习题

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：

• 能够简洁准确的描述物理现象、对象或动作的结果。
• 可以在不同软件工程活动之间平滑的过度。
• 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。

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该遵循哪些准则？

在开发大型软件系统的过程中应该使用形式化说明技术。
（在用非形式化的方式描述时，存在矛盾、二义性、含糊性、不完整性及抽象层次混乱等问题时用形式化说明技术）

应用形式化方法的准则：

• 选用适当的表示方法
• 应该形式化，但不要过分形式化
• 应该估算成本
• 应该有形式化顾问随时提供咨询
• 不应该放弃传统的开发方法
• 应该建立详尽的文档
• 不应该放弃质量标准
• 应该测试，测试再测试
• 应该重用