Software-Engineering Klassische und Objektorientierte Konzepte des Software-Engineering

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1 Software-Engineering Klassische und Objektorientierte Konzepte des Software-Engineering Kleines Projekt zu Klassischen und Objektorientierten Konzepten des Software-Engineering: Dreieckige Blumenbeete Lösung Prof. Dr. Rolf Dornberger Software-Engineering: Klassische und Objektorientierte Konzepte

2 Aufgabe: Dreieckige Blumenbeete Das Gartenbauamt muss auf einen Beschluss der Stadtverwaltung dreieckige Blumenbeete zur Verschönerung des Stadtgebietes anlegen. Der damit beauftragte Mitarbeiter hat nun das Problem, dass je nach Stadtbereich verschiedene Teilinformationen über die zu begrünende dreieckige Fläche gegeben sind, er aber für die Bestellung der Randsteine, Winkelsteine und Blumenerde folgende Daten wissen muss: β a c γ b α F = Fläche Der Mitarbeiter der Stadtverwaltung kommt zu Ihrer Software-Firma, um eine entsprechende Software von Ihnen entwickeln zu lassen, die alle fehlenden Abmessungen der dreieckigen Blumenbeete aus den vorhandenen Abmessungen berechnet. Am Ende sollen folgende Grössen bekannt sein: a, b, c, α, β, γ, F Da es keine entsprechende Software zur Auslegung von dreieckigen Blumenbeeten auf dem Markt gibt, entwickeln Sie selber eine solche Software

3 Aufgabe: Dreieckige Blumenbeete Gehen Sie dazu wie folgt vor: 1) Teambildung: Bilden Sie ein interdisziplinäres Team mit maximal 5 Personen mit möglichst verschiedenem Fachwissen der einzelnen Team-Mitglieder. Stellen Sie die Stärken der Einzelnen im Team fest und vergeben Sie Funktionen, die in Projektteams benötigt werden (Projektleiter, Systementwickler, Programmierer, Editor...). Abgabe in Moodle: Namen der Teammitglieder (max. 5 Personen pro Team)

4 Aufgabe: Dreieckige Blumenbeete 2) Planungsphase: Stellen Sie ein Lastenheft auf, das die Kundenansprüche beschreibt. Überprüfen Sie anhand eines weiteren Treffens mit dem Kunden, ob es das ist, was er haben will. (Hierzu dürfen Sie den Dozenten im Unterricht befragen.) Abgabe in Moodle: 1 Lastenheft pro Team

5 Aufgabe: Dreieckige Blumenbeete 3) Definitionsphase: a) Evaluieren Sie, welche Konzepte des Software-Engineering Sie für die Modellierung des Problems prinzipiell einsetzen könnten. Entscheiden Sie sich für bestimmte Konzepte, die dem Problem und dem Vorwissen in Ihrem Team angemessen sind. Modellieren Sie die einzelnen Schritte zur Lösung des Problems mit Hilfe von Konzepten aus dem SW- Engineering so genau, dass Programmierer sofort verstehen, wie was zu implementieren ist. Schreiben Sie dies in einer (kleinen) Dokumentation für den Programmierer nieder. Abgabe in Moodle: Evaluation der Konzepte und Spezifikation auf mindestens 3 Folien (Powerpoint, Schriftgrösse 12pt) pro Team b) Stellen Sie ein Pflichtenheft auf, das verfeinert die Kundenansprüche beschreibt. Abgabe in Moodle: 1 Pflichtenheft pro Team

6 Aufgabe: Dreieckige Blumenbeete 4) Entwurfsphase: Entwerfen Sie, wie die Funktionalität Ihrer zu entwickelnden Software am besten umzusetzen sei. Berücksichtigen Sie dazu die Vorkenntnisse in Ihrem Team. Schreiben Sie eine (kleine) Dokumentation für den Benutzer. Abgabe in Moodle: entfällt 5) Test: Im Rahmen des Software-Engineering müssen Sie die Richtigkeit Ihrer Software und deren Funktionalität testen, um zu sehen, ob alle Kundenanforderungen erfüllt werden. Abgabe in Moodle: Beschreibung des Testkonzeptes auf mindestens 1 Folie (Powerpoint, Schriftgrösse 12pt) pro Team

7 Aufgabe: Dreieckige Blumenbeete 6) Implementierungsphase: Implementieren Sie einen Prototyp Ihrer Software mit denen Ihnen zur Verfügung stehenden Mitteln und Kenntnissen. Testen Sie Ihre Software entsprechend Ihrem Testkonzept. Abgabe in Moodle: 1 lauffähige Software pro Team (Diese Software muss die Minimalanforderungen des gestellten Problems erfüllen.)

8 Aufgabe: Dreieckige Blumenbeete Bemerkung: Im Software-Engineering gibt es nicht die einzig richtige Musterlösung. Es existieren viele Wege, das Problem im Zuge einer Software-Entwicklung zu lösen. Wichtig ist, dass systematisch das Problem analysiert wird, um schrittweise eine verfeinerte Definition der zu entwickelnden Software aufstellen zu können. Alle Schritte müssen entsprechend dokumentiert werden

9 Lösungsvorschlag: Dreieckige Blumenbeete Im Folgenden wird ein Lösungsvorschlag für das gestellte Problem der Software-Entwicklung zur Berechnung dreieckiger Blumenbeete skizziert. 1) Teambildung: Wünschenswert wäre hier ein Team bestehend aus: Projektleiter (definiert Arbeitsverteilung, hält Zeitpläne ein, steht mit Kunde in Kontakt) Systemanalytiker / Systementwickler (zerlegt Problem in Einzelkomponenten, modelliert Einzelkomponenten mit Konzepten des Software-Engineering) Programmierer (implementiert Einzelkomponenten und fügt sie zu einem Programm zusammen) Editor (schreibt Benutzerdokumentation und stellt Dokumentation der einzelnen SW- Entwicklungsschritte zusammen) Testingenieur (testet Funktionalität der SW und überprüft Implementierung) 2) Planungsphase: Lastenheft, siehe Anlage

10 Lösungsvorschlag: Dreieckige Blumenbeete 3a) Definitionsphase: Mögliche Konzepte des SW-Engineerings, die für die Modellierung des Problems sinnvoll erscheinen, sind: + Funktionsbaum (berechne Seite, berechne Winkel, berechne Fläche, prüfe...) + Struktogramm / PAP (gut für mathematische Algorithmen) + Entscheidungstabelle / Regeln (wenn das, das und das gegeben, dann berechne die fehlenden Grössen so...) + Pseudocode (alle Fälle verbal formulieren) + Geschäftsprozess ( Geschäftsprozesse einfach modellieren) +/- objektorientierte Sicht / Klassenstrukturen (nur 1 Objekt eindreieck) - Regeln / Vorwärts-, Rückwärtsverkettung (unverhältnismässiger Aufwand) - Datenflussdiagramm (fast keine Daten zu verwalten) - datenorientierte Sicht / Entity-Relationship (fast keine Daten zu verwalten) - Zustandsautomaten / Petri-Netze / Aktivitätsdiagramm (keine Zustände im eigentlichen Sinn) - Kollaborationsdiagramm / Sequenzdiagramm (keine Szenarien im eigentlichen Sinn)

11 Lösungsvorschlag: Dreieckige Blumenbeete 3a) Definitionsphase (Fortsetzung): Daraus folgt für Systemanalyse des Problems: - SA / Strukturierte Analyse (Kombination von Datenflussdiagramm, Data Dictionary und Pseudocode) - OOA / Objektorientierte Analyse (nur eine Klasse Dreieck mit einem Objekt eindreieck) - SA/RT / Strukturierte Analyse Realtime (keine zeitkritischen Abhängigkeiten) Keine der 3 gängigen Systemanalysen direkt einsetzbar, da diese für viel grössere und komplexere Probleme entwickelt wurden. Einzelne Basiskonzepte so anwenden, wie es sinnvoll erscheint

12 Lösungsvorschlag: Dreieckige Blumenbeete 3a) Definitionsphase (Fortsetzung): Dokumentation für Programmierer beinhaltet Systemanalyse des Problems. Systemanalyse könnte etwa so aussehen (Kombination von Basiskonzepten: Funktionsbaum, Entscheidungstabelle, Struktogramm und Pseudocode) : Funktionsbaum aufstellen: berechne dreieckige Blumenbeete gebe Grössen ein /F10/ berechne Grössen /F20/ berechne alle fehlenden Grössen /F21/ überprüfe Zulässigkeit der Grössen /F30/ Mögliche Berechnungsformeln für ein allgemeines Dreieck zusammenstellen: gebe alle Grössen aus /F22/ Kosinussatz: c 2 = a 2 + b 2-2 * a * b * cos γ Sinussatz: a / sin α = b / sin β = c / sin γ Dreiecksinhalt: F = 0.5 * a * b * sin γ Winkelsumme: α + β + γ = 180 zyklisches Vertauschen von a, b, c, α, β, γ, F ergibt die fehlenden Grössen

13 Lösungsvorschlag: Dreieckige Blumenbeete 3a) Definitionsphase (Fortsetzung): Entscheidungstabelle zur Abdeckung aller möglichen Eingaben: Entscheidungstabelle anhand der Gleichheit aufeinander folgender Eingaben respektive Berechnungsschritte zusammenfassen: 3 Seiten 2 Seiten und anliegender Winkel ODER eingeschlossener Winkel ODER Fläche 2 Winkel und eingeschlossene Seite ODER anliegende Seite ODER Fläche 1 Seite und Fläche und anliegender Winkel ODER gegenüberliegender Winkel Fall 1 Fall 2 Fall 3 Fall 4 Fall 5... Fall Fall xyz Seite a x x x x x x Seite b x x x x x Seite c x Winkel alpha x x x Winkel beta x x x Winkel gamma x x Fläche F x nicht möglich Berechnungsschritte Kosinussatz: gamma Sinussatz: beta Winkelsumme: alpha Dreiecksinhalt: F Sinussatz: beta wie Fall 2 Winkelsumme: gamma Kosinussatz: c Dreiecksinhalt: F x

14 Lösungsvorschlag: Dreieckige Blumenbeete Struktogramm und Pseudocode: 3 Seiten 2 Seiten die 3 eingegebenen Grössen beinhalten 1 Seite und Fläche 2 Winkel 3 Winkel die 3.Grösse ist berechne nach ET Fall 1 anliegender Winkel Fall... eingeschlossener Winkel Fall... Fall... Fläche Fallunterscheidung Fallunterscheidung Bildschirmausgabe nicht lösbar Pseudocode am Beispiel Fall 1: gamma = berechnewinkelauskosinussatz(a,b,c) beta = berechnewinkelaussinussatz(b,c,gamma) alpha = berechnewinkelsumme(beta,gamma) flaeche = berechneflächeausdreiecksinhalt(a,b,gamma)

15 Lösungsvorschlag: Dreieckige Blumenbeete 3b) Definitionsphase: Lastenheft, siehe Anlage 4) Entwurfsphase: Bei der zu entwickelnden SW handelt es sich um eine Einzelplatzanwendung, lauffähig auf einem PC mit Windows-Betriebssystem (NT4, Win95/95, Win2000, WinXP...). Es ist keine Datenbank angebunden. Es werden keine weiteren SW-Komponenten, Web-Architekturen oder verteilte Anwendungen eingesetzt. Da die SW nur Java SDK2 (oder Excel97) oder höher benötigt, ist in der Entwurfsphase nicht Besonderes zu beachten. 5) Test: Beispielsweise vergleichendes Rechnen mit zwei verschiedenen Versionen und/oder Taschenrechner Sonderfälle überlegen: Negative Zahlen, falsche Eingaben, ungültige Dreiecke Überprüfen der Benutzeranforderungen... 6) Implementierungsphase: irgendwie geschehen