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基于主题和主体框架的工程应用软件开发技术研究

许跃敏  
【摘要】: 面向对象是当前计算机软件开发的技术主流,本文提出了一种基于主题和主体框架的面向对象软件开发新方法。这种方法建立的基础是面向对象的三个特性:即封装性、继承性和多态性;其中心思想是:选择和构造应用领域问题的主题,用主题为主体构成系统的主体框架,并由系统的主题和主体框架构成系统的体系结构。由此构成软件系统,在系统后期开发阶段和维护阶段,当系统的需求发生改变时,系统的体系结构能保持很好的稳定性,从而实现内聚性强、代码重复利用率高、可维护性好和易实现等系统目标。论文中,不但有系统的基础与理论阐述,还列举了多个用此方法开发的工程实际范例。 第一章作为绪论,从软件工程观点出发,阐述了工程应用软件开发所需要具备的知识结构。简单地描述了软件工程、数据结构、软件开发技术、计算机语言基础、工程背景知识等与软件开发的关系。 在第二章中,作者从全新角度描述了面向对象三个特性的深刻内涵和它们与对象之间的辩证关系;提出面向对象技术的理论体系是由它三个特性所构成的观点;论述了采用面向对象技术开发系统的需求分析过程;简述了C++语言对三个特性实现的语法思想;总结出面向对象技术与传统技术相比较所体现的优越性。 第三章作为本论文的理论部分,提出了基于主题与主体框架的面向对象软件开发新方法,这种方法不但适应大型软件系统的开发,同时可以作为面向对象开发的思维方式。它的特点是,突出开发系统的主题与主体框架,并把它作为系统开发的核心工作。主题代表了系统问题家族的广泛意义和高度抽象,而主体框架反映了问题家族对象的体系结构,在主体框架内能够实现系统的主要功能,并实现对对象实例的数据管理与组织等行为。主题与主体框架体现了极好的稳定性能,用这种技术开发的软件系统,具有软件体积小、开发周期短、可维护性强等众多优点。 第四章讨论了一些独立于具体应用系统的通用类,内容上包括:不同对象类线性和树型结构的链表类,解决了第三章提出的基于主题与主体框架的不同类型对象管理问题;实数矩阵类;坐标主题类和对象类;相对坐标系类;力学边界条件类和对话框输入对象属性类等。这些类在工程应用软件系统中有着广泛的应用。 第五章作为第一个应用范例,介绍了自动生成工程计算书软件开发的思想方法。在计算书对象的基础上抽象出计算书主题,并在主题的基础上派生了计算书的实例对象类。在此基础上,进一步抽象了计算书生成主题,任何需要生成计算书的对象都可以继承此主题。本章介绍的内容和相应的软件可以用作多个需要生成计算书,且符合规定格式的工程应用系统中,并完成计算书的自动合成功能。生成的计算书传递给Excel系统,通过Excel系统可以实现计算书的打印、显示和存储。 第六章作为第一个工程应用范例,介绍了根据(GB9222-88)《水管锅炉受压元件强度计算》而开发的实用软件系统的设计思想。系统全面采用基于主题和主体框架的面向对象软件开发方法,并在Visual C++平台上实现。通过系统的分析、归纳与抽象, 摘要 选定了5个领域主题,并把其中的3个作为系统的框架主题。由于采用基于主题和主 体框架的面向对象技术,生成的模型层次清晰,数据和代码共享性好。用户使用时只 需通过图示化界面上的操作,就能完成各种锅炉受压元件的强度计算工作,并自动产 生符合厂方要求的计算说明书。 第七章作为第二个工程应用范例,用第三章提出的基于主题与主体框架面向对象 的软件设计思想提出了新的建立通用锅炉热力计算模型,并介绍了建立计算模型所需 的一些关键技术。这些技术包括热力计算模型的假定和提取、复杂逻辑关系数据的表 达、数据结构的设计、数据合法性的测试和和合法性保证等。研究结果表明,此模型 具有很好的通用性和实用性,适用多种类型的锅炉热力计算。 第八章作为第三个工程应用范例,采用第三章提出的基于主题与主体框架面向对 象软件设计思想,通过化工工艺设计与计算基本模型的假定和分析,抽象出具有广泛 对象代表意义的设备和物流两方面的系统主题,并由抽象的主题构成系统主体框架, 用主体框架来描述的化工工艺逻辑关系,在此基础上得出化工计算的控制过程。按照 此思路和方法得出的系统模型,可以通用地适应化工工艺的逻辑表达,按照此思路设 计的系统,具有系统总体结构简单、通用性好、可维护性强等特点。 第九章对全文的基本理论和工程范例进行了总结。


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