软件开发中的设计方法：从测试到设计策略

### 软件开发中的设计方法：从测试到设计策略 在软件开发过程中，测试和设计方法是确保项目成功的关键因素。下面将详细介绍测试的重要性、两种主要的设计方法（自上而下设计和自下而上设计）及其应用。 #### 1. 测试的重要性 测试在软件开发中至关重要，它能帮助开发者及时发现错误，确保项目按计划进行。以下是关于测试的一些要点： - **明确测试结果预期**：在执行测试之前，要明确预期的测试结果。在按下“运行”按钮之前，大声说出你认为的结果，这有助于提高识别错误的几率。 - **测试与编码交替进行**：在任何开发项目中，应将测试和编码交替进行，以便快速获得反馈。有经验的程序员可能每 8 到 10 行代码进行一次测试，而新手程序员建议每 4 到 5 行新代码就进行一次测试。这样做不仅容易识别错误，还能降低压力，让编程体验更愉快。 - **全面测试**：仅从外部观察复杂系统，无法验证其所有方面。测试应在各个组件及其组合上进行，通常需要创建额外的测试代码，如特殊的驱动程序或被驱动模块。虽然这看起来是额外的工作，但从长远来看，编写和使用测试代码能节省时间，提高最终产品的质量。 #### 2. 自上而下设计 自上而下设计是大型高性能系统的主要设计方法，它要求设计者先考虑整体框架，再逐步细化到具体细节。以下是自上而下设计的具体步骤： 1. **确定所需的类**：通常应包含一个驱动类，其他类可根据问题的组件对象来确定，为每种独特类型的对象指定一个类。对于大型系统，可稍后确定详细类。 2. **确定实例变量**：实例变量应是用于标识对象属性的状态变量，驱动类通常不包含实例变量。 3. **确定公共方法**：驱动类通常只包含一个公共方法 `main`，其他类的公共方法根据问题描述确定。 4. **实现公共方法**：以自上而下的方式实现每个公共方法，若方法较复杂，可将其拆分为子任务，调用私有辅助方法完成子任务。先完成顶层方法的编写，再编写底层辅助方法，初始时将辅助方法实现为存根（stub）。存根是一个占位的虚拟方法，其主体通常包含一个打印语句，用于显示方法名和传入的参数。 5. **测试和调试程序**：存根的打印信息有助于跟踪程序的执行。 6. **替换存根方法**：逐个将存根方法替换为完整实现的辅助方法，每次替换后都要对程序进行测试和调试。 ##### 2.1 自上而下设计的优点 - **聚焦整体框架**：设计者无需一开始就担心子任务的实现细节，先关注整体框架，有助于项目朝着正确的方向发展，确保完成的程序符合原始规格。 - **适合多人项目**：早期对整体框架的强调促使项目程序员达成共同目标，其强大的组织性有助于保持项目的连贯性，防止项目朝不同方向分裂，便于进行严格的管理控制。 ##### 2.2 正方形程序示例：第一版 下面通过一个简单的正方形程序示例来说明自上而下设计的应用。该程序要实现一个 `Square` 类，使每个 `Square` 对象能够初始化正方形的宽度、计算并返回其面积，以及用星号绘制正方形（可选择边框或实心模式）。 - **确定类**：在这个简单示例中，可直接确定所需的类为 `SquareDriver` 和 `Square`。 - **确定实例变量**：由于正方形的面积可由宽度计算得出，因此只选择宽度作为唯一的实例变量。对于正方形的实心属性，可将其视为临时显示选项，不将其作为实例变量。 - **确定公共方法**：需要一个设置正方形宽度的构造函数、计算面积的 `getArea` 方法和绘制正方形的 `draw` 方法。 以下是第一版的 UML 类图： ```mermaid classDiagram class SquareDriver { +main() : void } class Square { -width : int +Square(width : int) +getArea() : int +draw() : void } SquareDriver --> Square ``` 以下是 `SquareDriver` 类的代码： ```java /*********************************************************** * SquareDriver.java * Dean & Dean * * This is the driver for the Square class. ***********************************************************/ import java.util.Scanner; public class SquareDriver { public static void main(String[] args) { Scanner stdIn = new Scanner(System.in); Square square; System.out.print("Enter width of desired square: "); square = new Square(stdIn.nextInt()); System.out.println("Area = " + square.getArea()); square.draw(); } // end main } // end class SquareDriver ``` 以下是 `Square` 类的第一版代码： ```java /************************************************************ * Square.java * Dean & Dean * * This class manages squares. **************************** ```