DIPLOMPRÜFUNG FÜR ELEKTROINGENIEURE. Softwaretechnik I

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1 Universität Stuttgart Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. P. Göhner DIPLOMPRÜFUNG FÜR ELEKTROINGENIEURE Softwaretechnik I Name: Matrikelnummer: Note: Prüfungstag: Prüfungsdauer: Prüfungsumfang: 120 Minuten 4 Aufgaben (12 Seiten) Hilfsmittel: alle, außer programmierbare elektronische Hilfsmittel und Kommunikationsgeräte Hinweise: 1.) Verlangt sind alle Aufgaben. 2.) Bitte verwenden Sie keinen Rotstift / Bleistift. 3.) Bitte tragen Sie in den Kasten Ihren Namen und Ihre Matrikelnummer ein. 4.) Geben Sie dieses Deckblatt zusammen mit Ihren Lösungsblättern ab. 5.) Schreiben Sie auf alle Lösungsblätter unbedingt Ihren Namen und Matrikelnummer. Ich stimme der Veröffentlichung meines Prüfungsergebnisses auf der Homepage des Instituts für Automatisierungs- und Softwaretechnik ( zu. Das Prüfungsergebnis wird anonym unter der Nummer 6F05«Zahlen» ohne Angabe der Matrikelnummer veröffentlicht. Die Mitteilung der Nummer erfolgt einmalig auf diesem Prüfungsbogen. Datum: Unterschrift: Nicht vom Studierenden auszufüllen

2 Aufgabe 1: Softwarefehler und Test (ca. 35min) Sie arbeiten als Qualitätssicherer in einer Softwarefirma. Die Fehlerbehebungskosten des letzten Projekts waren sehr hoch, deshalb möchten Sie eine Verbesserung erreichen. In Tabelle 1 sind die gefundenen Fehler in den einzelnen Reviews/Tests aufgelistet. Für das letzte Projekt wurden insgesamt an Fehlerbehebungskosten ausgegeben. Review / Test Anzahl der gefundenen Fehler Definitions-Review 17 Entwurfs-Review 25 Implementierungs-Review 38 Modultest 100 Systemtest 180 Feldeinsatz 40 Tabelle 1: Gefundene Fehler in Reviews und Tests Abbildung 1 zeigt den so genannten "Fehlerstrom" in Softwareprojekten. Analyse Entwurf Implementierung 15% 30% 55% Fehlerstrom Definitions- Review Entwurfs- Review Impl.- Review Modultest Systemtest Feldeinsatz Abbildung 1: "Fehlerstrom" - Diagramm Abbildung 2 zeigt die prozentuale Kostenverteilung zur Behebung der gefundenen Fehler

3 100 Fehlerkosten in % Definitionsreview Entwurfsreview Implementierungsreview Modultest Systemtest Feldeinsatz Abbildung 2: Kostenverteilung für die Fehlerbehebung Frage 1.1: Verhältnis zwischen vorhandenen und gefundenen Fehlern Wie viel Prozent der vorhandenen Fehler wurden in jedem Review bzw. Test gefunden? Gehen Sie vereinfachend davon aus, dass letztendlich alle Fehler gefunden werden. Runden Sie gegebenenfalls auf eine Dezimalstelle. Frage 1.2: Zusätzliche Reviews In Zukunft sollen die Reviews verstärkt durchgeführt werden. Dies soll bewirken, dass in den ersten 3 Reviews 30% mehr Fehler entdeckt werden als bisher. Die anteilsmäßige Verteilung der Fehler auf die letzten Phasen bleibt dabei unverändert. Wie verändert sich dadurch die prozentuale Verteilung der gefundenen Fehler zu den vorhandenen Fehlern? Gehen Sie vereinfachend davon aus, dass letztendlich alle Fehler gefunden werden. Runden Sie gegebenenfalls auf eine Dezimalstelle. Frage 1.3: Fehlerhebungskosten Berechnen Sie zu dieser neuen Verteilung die Kosten zur Behebung der Fehler. Was schließen Sie aus dem Ergebnis? - 3 -

4 Frage 1.4: Modultest Im Rahmen des Modultests soll folgende Java-Funktion getestet werden. int function(int a, int b, int c){ } if (a > 0 && b > 0) { while (a!= b) { while (a > b) { a = a - b; while (c > (a + b)) { } c = c -1; } while (b > a) { } } } else { a = 0; } return a; b = b - a; a) Zeichnen Sie einen Kontrollflussgraphen für die obige Funktion. b) Erstellen Sie Testfälle für einen C0-Test. c) Ist es möglich eine 100%-C2 Abdeckung zu erreichen? Begründen Sie Ihre Antwort

5 Aufgabe 2: Projektmanagement (ca. 30 min) Sie arbeiten als Projektmanager in der Firma "ClinicServices", die ein neuartiges Überwachungssystem für Krankenhäuser realisieren möchte. Nach einem intensiven Brainstorming wurden folgende Arbeitspakete festgelegt (siehe Tabelle 2). Nummer Arbeitspaket Vorgänger Dauer [in M] AP 1 Anforderungsanalyse - AP 2 Prototypische Realisierung der Hardware AP 1 4 AP 3 Fertigstellung der Hardware AP 2 2 AP 4 Entwurf der Überwachungsapplikation AP 1 AP 5 Implementierung der Überwachungsapplikation AP 4 AP 6 Test der Überwachungsapplikation AP 2, AP 5 AP 7 Entwurf + Implementierung der Ansteuerung AP 1 AP 8 Test der Ansteuerung AP 2, AP 7 AP 9 Integration AP 3, AP 6, AP 8 1 AP 10 Planung Inbetriebnahme AP 5, AP 7 2 AP 11 Inbetriebnahme AP9, AP 10 1 Tabelle 2: Auflistung der Arbeitspakete Der Aufwand für die Entwicklung der Überwachungsapplikation (AP 1, AP 4, AP 5, AP 6) und der Ansteuerung (AP 1, AP 7, AP 8) wird mit Hilfe der CoCoMo-Methode aus der Vorlesung "Softwaretechnik I" bestimmt. Tabelle 3 zeigt die zu verwendende Verteilmatrix. Tätigkeiten Phasen Analyse Entwurf Implementi erung Test 15 % 25 % 45 % 15 % Anforderungen analysieren 75 % 10 % 2,5 % 5 % Software entwerfen 15 % 70 % 10 % 15 % Programmieren 10 % 10 % 80 % 20 % Testen 0 % 10 % 7,5 % 60 % Tabelle 3: Aufwandsverteilmatrix: Phasen - Tätigkeiten Für die Arbeitspakete AP 4, AP 6 und AP 8 stehen jeweils 2 Mitarbeiter zur Verfügung. Für die Arbeitspakete AP 1 und AP 5 stehen jeweils 3 Mitarbeiter zur Verfügung und für Arbeitspaket AP 7 werden 4 Mitarbeiter zur Verfügung gestellt

6 Frage 2.1: Aufwandsbestimmung Bestimmen Sie mit Hilfe der CoCoMo-Methode und der Verteilmatrix den Aufwand für die einzelnen Arbeitspakete AP 1, AP 4, AP 5, AP 6, AP 7, AP 8. Gehen Sie von einem Gesamtaufwand für die Entwicklung der Überwachungsapplikation (AP 1, AP 4, AP 5, AP 6) von 20 PM aus. Gehen Sie von einem Gesamtaufwand für die Entwicklung der Ansteuerung (AP 1, AP 7, AP 8) von 14 PM aus. Das Arbeitspaket Anforderungsanalyse (AP 1) beinhaltet zum einen den Aufwand für die beiden Analysephasen der Überwachungsapplikation und der Ansteuerung und zum anderen einen Aufwand von 2,4 PM für die Anforderungsanalyse der Hardware. Runden Sie alle Ergebnisse auf eine Dezimalstelle genau. Frage 2.2 Arbeitspaketdauer Berechnen Sie die Dauer für die Arbeitspakete AP 1, AP 4, AP 5, AP 6, AP 7, AP 8 mit Hilfe der zuvor berechneten Werte für den Aufwand. Frage 2.3: Balkenplan Zeichnen Sie einen Balkenplan des gesamten Projekts. Bestimmen Sie die minimale Projektlaufzeit. Verwenden Sie das Lösungsblatt im Anhang. Frage 2.4: Netzplan Zeichnen Sie einen Netzplan nach Vorgangspfeiltechnik (Critical Path Method) und stellen Sie die Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Arbeitspaketen dar. Bestimmen Sie den kritischen Pfad. Verwenden Sie Scheinvorgänge nur, wenn diese zwingend erforderlich sind. Frage 2.5 Projektpuffer Analysieren Sie Ihren Projektplan und ermitteln Sie für die Arbeitspakete AP 1, AP 4, AP 5, AP 6, AP 7, AP 8 mögliche Einsparungen. Wie viele Personen lassen sich für einzelne Arbeitspakete einsparen? - 6 -

7 Aufgabe 3: Strukturierte Analyse (ca. 35 min) Ihre Firma hat vor 10 Jahren innerhalb eines großen Projektes alle Haltestellen des Verkehrsverbundes InTime (VVI) mit neuen innovativen Fahrkartenautomaten ausgestattet. Die Möglichkeit mit EC-Karte oder Geldkarte zu zahlen, wurde damals jedoch nicht vorgesehen. Nun sollen alle Automaten um ein Kartenlesegerät mit Ziffernfeld zur Eingabe der Geheimzahl erweitert werden, um auch bargeldlos bezahlen zu können (siehe Abbildung 3). Als hervorragend ausgebildeter Softwareentwickler wurden Sie speziell für dieses Projekt eingestellt. Münzeinwurf EC- und Geldkartenlesegerät mit Ziffernfeld Touch-Screen Drucker und Münzrückgabe Serviceschnittstelle Abbildung 3- Neue Version des Fahrkartenautomaten Die einzelnen Bedienelemente haben folgende Aufgaben: - Über den Touch-Screen gibt der Kunde seinen gewünschten Reiseverlauf ein. - Der Fahrkartenautomat ist mit einem zentralen Fahrplanserver des Verkehrsverbundes verbunden. An diesen werden vom Automaten Fahrplananfragen gestellt. Der Server gibt die gefundenen Verbindungen zurück. - Die gefundenen Verbindungen werden am Touch-Screen angezeigt. Der Kunde kann nun am Bildschirm die gewünschte Verbindung auswählen. - In der bisherigen Version des Fahrkartenautomaten kann nur mit Münzen gezahlt werden. Nach jedem Einwurf einer Münze wird der noch zu zahlende Betrag errechnet und am Touch-Screen ausgegeben. Sobald der Gesamtbetrag eingeworfen wurde, wird der Druck der Fahrkarte veranlasst und eventuelles Restgeld über die Münzrückgabe ausgegeben. - Der Fahrkartenkauf kann jederzeit durch Drücken der Taste "Abbruch" auf dem Touch-Screen abgebrochen werden. Bezahltes Geld wird über die Münzrückgabe zurückerstattet. - Über den Drucker erfolgt die Ausgabe der Fahrkarte. - Die Serviceschnittstelle dient dem Servicepersonal zum Abfragen des Kassenstandes des Automaten

8 Mangels eines effizienten Dokumenten- und Konfigurationsmanagements in Ihrem Unternehmen ist die Dokumentation der bisherigen Version des Fahrkartenautomaten inkonsistent. Nur das in Abbildung 4 gezeigte Datenflussdiagramm DFD 0 konnte aufgefunden werden. Verbindungen Fahrplananfrage Reisewunsch.1 Verbindungen suchen Verbindungen Verbindungs - auswahl Verbindung Preis.2 Barzahlung durchführen Restbetrag Kassenstand Rückgeld Einwurfbetrag Druckdaten.4 Fahrkarte drucken.3 Service durchführen Kassenstand Abbildung 4 - Datenflussdiagramm DFD 0 der bisherigen Version des Automaten Frage 3.1: Kontextdiagramm Zeichnen Sie zunächst das zum Datenflussdiagramm DFD 0 aus Abbildung 4 zugehörige Kontextdiagramm des Fahrkartenautomaten. Betrachten Sie die Hardwarekomponenten als Terminatoren. Frage 3.2: Zustandsdiagramm Beschreiben Sie die Funktion Barzahlung durchführen, welche die Bezahlung mit Münzen kontrolliert, mithilfe eines Zustandsdiagramms in UML-Notation

9 Erweiterung um bargeldloses Bezahlen Der Fahrkartenautomat soll um die Möglichkeit zur Bezahlung mit Geldkarte oder EC-Karte erweitert werden. Dabei soll der Automat folgende Funktionalität aufweisen: - Wurde die Verbindung am Touch-Screen ausgewählt, findet die Bezahlung folgendermaßen statt: 1. Barzahlung mit Münzen Der Gesamtbetrag wird wie in der bisherigen Version des Automaten über den Münzeinwurf gezahlt. Sobald eine Münze eingeworfen wurde, kann nicht mehr mit Karte bezahlt werden. 2. Bargeldlose Bezahlung Gibt der Kunde eine gültige Karte (EC-Karte und/oder Geldkarte) in das Lesegerät ein, wird er vom Lesegerät aufgefordert, seine Geheimzahl (PIN) am Ziffernblock des Lesegerätes einzugeben. Das Lesegerät prüft die eingegebene Geheimzahl unmittelbar. Das Lesegerät übermittelt der Software des Automaten die Kartendaten bestehend aus Kartentyp (EC-Karte mit oder ohne Geldkarten-Funktionalität, reine Geldkarte, Kreditkarte ), der Kartennummer und bei einer Geldkarte dem Guthaben auf der Karte sowie das Ergebnis der PIN-Abfrage. Je nach Typ seiner Karte hat der Kunde folgende Möglichkeiten der bargeldlosen Bezahlung: a. Bezahlung mit Geldkarte Liegt eine EC-Karte mit Geldkarten-Funktionalität oder eine reine Geldkarte vor, so muss von der Software geprüft werden, ob das Guthaben auf der Karte zur Bezahlung der Fahrkarte ausreicht. Reicht das Guthaben, soll ohne weitere Rückfragen der Druck der Fahrkarte und die Abbuchung des Betrags von der Geldkarte veranlasst werden. Dem Kartenlesegerät muss hierzu das neue Guthaben übermittelt werden. b. Bezahlung mit EC-Karte Ist das Guthaben der Geldkarte zu gering und die Karte unterstützt EC-Karten-Funktionalität oder die Karte ist eine reine EC-Karte, soll die Abbuchung des Fahrpreises vom EC-Karten-Konto des Kunden veranlasst werden. Hierzu müssen lediglich die auf der EC-Karte gespeicherte Kartennummer und der Preis der Fahrkarte an den EC-Kartenserver des Verkehrsverbundes InTime übermittelt werden, der die Transaktion durchführt. Der Druck der Fahrkarte kann ohne weitere Verzögerung veranlasst werden. - Tritt ein Fehler wie zum Beispiel die Eingabe einer falschen PIN auf, soll der Kauf abgebrochen und eine Fehlermeldung ausgegeben werden. Die Software des bisherigen Automaten soll möglichst wenig modifiziert werden. Kapseln Sie deshalb wo möglich die neue Funktionalität in einer neuen Funktion. Frage 3.3: Erweiterung von Kontextdiagramm und Datenflussdiagramm Erweitern Sie sowohl das von Ihnen gezeichnete Kontextdiagramm als auch das Datenflussdiagramm aus Abbildung 4 (siehe Lösungsblatt 2) um die Elemente, welche zur Bezahlung mit Geldkarte und EC-Karte benötigt werden. Frage 3.4: Entscheidungstabelle Erstellen Sie zur näheren Beschreibung der Funktion, welche die bargeldlose Bezahlung durchführt, eine Entscheidungstabelle. Stellen Sie sicher, dass nach dem Einwurf einer Münze keine Kartenzahlung mehr möglich ist. Frage 3.5: Vollständigkeit, Redundanz und Widersprüche Analysieren Sie die in Frage 3.4 erstellte Entscheidungstabelle bezüglich Vollständigkeit, Redundanz und Widersprüche. Begründen Sie Ihre Antworten! - 9 -

10 Aufgabe 4: Verständnisfragen (ca. 20min) Frage 4.1: Auswahl der Programmiersprache Die Programmiersprache Java wird verstärkt für die Implementierung von Applikationen für Mobiltelefone eingesetzt. Nennen Sie zwei mögliche Problemfelder, die hierbei zu beachten sind sowie zwei Gründe, warum Java in diesem Bereich eingesetzt wird. Frage 4.2 Strukturierte Analyse Mit Hilfe der BNF-Notation (Backus-Naur Form) wird die Struktur der Daten in einem Datenlexikon beschrieben. Geben Sie textuell die Bedeutung folgender BNF-Ausdrücke an: a) A = (B + C) b) Y = {X}5 + Z c) A = 1{[D C] + B}117 d) A = B + (C) * + {C}9 * Frage 4.3: Modellunterschiede Was unterscheidet ein Modell aus der Analysephase von einem Modell aus der Entwurfsphase? Welches Problem tritt beim Übergang zwischen den beiden Phasen auf? Beschreiben Sie kurz das Problem. Frage 4.4: Testen Warum sind Softwarefehler, die erst im Feldeinsatz gefunden werden, die teuersten? Während der Testphase eines Softwareproduktes stellen Sie fest, dass die Anzahl der gefundenen Fehler nach einem Monat rapide abgenommen hat. Welche Schlüsse können Sie daraus ziehen? Frage 4.5: Probleme in Softwareentwicklungsprojekten Nennen Sie mindestens 3 Probleme, die in einem Softwareentwicklungsprojekt mit langer Laufzeit auftreten können, wenn kein Konfigurationsmanagement durchgeführt wird

11 Anhang: Lösungsblatt 1 Lösungsblatt zu Frage 2.3: Balkenplan Dauer [in Monaten] AP 1 AP 2 AP 3 AP 4 AP 5 AP 6 AP 7 AP 8 AP 9 AP 10 AP

12 Anhang: Lösungsblatt 2 Lösungsblatt zu Frage 3.3: Verbindungen Fahrplananfrage Reisewunsch.1 Verbindungen suchen Verbindungen Verbindungs - auswahl Verbindung Preis.2 Barzahlung durchführen Restbetrag Kassenstand Rückgeld Einwurfbetrag Druckdaten.4 Fahrkarte drucken.3 Service durchführen Kassenstand