數據驅動高級軟件工程 張璿 朱銳 于倩等 9787030800701 【台灣高等教育出版社】

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書名：數據驅動高級軟件工程
ISBN：9787030800701
出版社：科學
著編譯者：張璿 朱銳 于倩等
頁數：318
所在地：中國大陸 *此為代購商品
書號：1696804
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內容簡介
軟件工程相關數據快速增長且廣泛分佈，從對封閉數據的檢索轉向對大規模開放數據的獲取，數據的充分利用成為大數據背景下軟件工程的一個重要新方向。《數據驅動高級軟件工程》面向大數據時代特徵，介紹面向軟件工程的數據科學關鍵概念、方法和技術，內容以承前啟後方式，*先介紹軟件科學與工程、數據科學與工程，在此基礎上介紹利用數據科學支持軟件工程的方法和技術，包括數據驅動的軟件過程挖掘、數據驅動的可信軟件工程，以及數據驅動的需求變更分析；之後面向軟件工程項目，介紹基於數據科學的實證軟件工程分析方法，以及在軟件工程中的第1系統和面向區塊鏈的軟件工程。《數據驅動高級軟件工程》重點介紹大數據時代下，軟件工程領域的一些進展和研究方向，並採用豐富的案例分析對相關概念、知識、方法和技術進行拓展，可為軟件工業界瞭解本領域相關方法、技術和實踐提供參考。

目錄

目錄

第1章 軟件科學與工程1
1 1軟件科學與工程的內涵1
1 1 1軟件的概念1
1 1 2軟件的重要性2
1 1 3軟件科學與工程的概念3
1 1 4軟件科學與工程的發展4
1 1 5軟件科學與工程的拓展5
1 2軟件科學與工程的新理解6
1 2 1複雜系統觀下的軟件科學與工程6
1 2 2泛在應用下的軟件科學與工程8
1 2 3價值觀下的軟件科學與工程9
1 2 4生態觀下的軟件科學與工程10
1 3軟件科學11
1 3 1新型計算模型及其算法與程序理論12
1 3 2信息物理融合系統的建模與分析13
1 3 3人-機-物融合系統的建模分析與驗證14
1 3 4智能軟件系統分析與驗證15
1 3 5面向軟件分析和驗證的自動推理與約束求解15
1 4軟件工程16
1 4 1軟件危機與軟件工程16
1 4 2軟件工程面臨的挑戰18
1 4 3軟件工程主要研究內容23
1 5小結26
練習題27
參考文獻27
第2章 數據科學與工程28
2 1數據科學概念與數據工程技術28
2 1 1數據科學的概念28
2 1 2數據科學方法論30
2 1 3數據工程技術31
2 2多模態數據科學與工程49
2 2 1多模態研究方向50
2 2 2多模態表示學習53
2 2 3多模態應用55
2 2 4多模態案例分析57
2 3分布式數據科學與工程61
2 3 1分布式數據的隱私保護61
2 3 2分布式數據與聯邦學習62
2 3 3分布式數據的應用67
2 3 4分布式數據案例分析69
2 4小結72
練習題72
參考文獻72
第3章 數據驅動軟件過程挖掘76
3 1軟件過程挖掘概述77
3 1 1軟件過程挖掘與軟件過程建模間的關係78
3 1 2軟件過程挖掘與業務過程挖掘間的關係79
3 2基本表述81
3 2 1軟件過程模型81
3 2 2軟件過程數據82
3 2 3軟件過程日誌83
3 3雙層次軟件過程挖掘方法86
3 3 1活動層挖掘87
3 3 2過程層挖掘92
3 4案例97
3 4 1原型系統SPMining97
3 4 2挖掘JD數據集100
3 4 3挖掘AD數據集102
3 4 4軟件過程庫104
3 5小結106
練習題107
參考文獻107
第4章 可信軟件需求建模與推理110
4 1可信軟件需求概述110
4 2可信軟件分領域需求112
4 3可信軟件需求定義與獲取118
4 3 1可信軟件需求定義118
4 3 2非功能需求評估數據描述與獲取122
4 3 3非功能需求評估與協商125
4 3 4可信需求獲取127
4 4可信軟件需求建模128
4 5可信軟件需求推理132
4 6案例研究139
4 7小結146
練習題147
參考文獻147
第5章 軟件需求變更工程150
5 1軟件需求變更與軟件工程150
5 1 1軟件需求變更概念151
5 1 2基於過程改進的變更管理154
5 1 3軟件需求變更的影響157
5 2軟件需求變更分析158
5 2 1軟件需求變更過程158
5 2 2需求變更分析及預測163
5 2 3關聯需求變更請求重要性分析166
5 2 4案例研究172
5 3基於技術債務的軟件需求變更影響分析176
5 3 1軟件技術債務177
5 3 2軟件需求變更技術債務179
5 3 3案例研究184
5 4小結194
練習題195
參考文獻196
第6章 數據驅動實證軟件工程200
6 1實證研究策略201
6 1 1實驗201
6 1 2案例研究201
6 1 3調查201
6 2研究方法202
6 2 1明確研究動機202
6 2 2研究問題設計203
6 2 3開展實驗206
6 2 4實驗結果展示207
6 2 5有效性評價208
6 2 6總結209
6 3常用技術210
6 3 1數理統計描述方法210
6 3 2數據可視化211
6 3 3統計學方法214
6 3 4複雜網絡方法216
6 3 5其他方法220
6 4案例研究222
6 4 1Maven生態系統案例222
6 4 2Maven生態系統問題分析225
6 4 3Maven生態系統實驗過程231
6 4 4Maven生態系統實驗結果分析234
6 4 5案例有效性威脅分析246
6 5小結247
練習題247
參考文獻248
第7章 軟件工程中的第1250
7 1面向軟件工程的第1系統250
7 2面向軟件工程的第1研究現狀252
7 3軟件工程中的第1技術254
7 3 1軟件需求階段第1技術254
7 3 2軟件開發階段第1技術255
7 3 3軟件測試階段第1技術256
7 3 4軟件維護和演化階段第1技術256
7 4案例研究257
7 4 1數據預處理259
7 4 2第三方庫第1KG2Lib模型262
7 4 3長尾第三方庫第1探索264
7 4 4實驗設置269
7 4 5評價指標270
7 4 6第三方庫第1實驗結果271
7 4 7長尾第三方庫第1實驗結果277
7 5小結282
練習題282
參考文獻283
第8章 面向區塊鏈的軟件工程286
8 1區塊鏈軟件286
8 1 1區塊鏈軟件發展歷程287
8 1 2區塊鏈軟件開發應用領域289
8 2智能合約設計與開發290
8 2 1智能合約開發工具介紹290
8 2 2智能合約編寫示例290
8 3區塊鏈上的隱私保護294
8 3 1隱私保護介紹294
8 3 2案例涉及的隱私技術295
8 3 3案例介紹295
8 3 4案例實驗分析302
8 4區塊鏈上的數據追溯306
8 4 1數據追溯介紹306
8 4 2案例涉及的其他技術306
8 4 3案例介紹307
8 4 4案例實驗分析314
練習題317
參考文獻318

精彩書摘
第1章 軟件科學與工程
軟件是信息系統的靈魂，是世界數字化的直接產物、自動化的現代途徑、智能化的邏輯載體。時至今日，小到一個智能傳感器、一塊智能手錶，大到一座智慧城市、一張智能電網，無不依賴於軟件系統的驅動與駕馭，軟件已經成為信息化社會不可或缺的基礎設施。從人際交往到生產生活、國計民生等社會經濟的方方面面，軟件定義一切日益成為一種現實，高效地構建和運用高質量軟件系統的能力成為國家和社會發展的一種核心競爭力。
軟件是定義計算的邏輯製品，其實質是以計算為核心手段實現應用目標的解決方案。因此，軟件科學與工程本質上是具有高度綜合性的方法論學科。70餘年的發展歷史表明，軟件學科具有*特的發展規律，其內涵與外延隨著計算平臺與應用範圍的不斷拓展而迅速發展。當前隨著物聯網、雲計算、大數據和人工智能應用的進一步發展，軟件及軟件學科面臨著前所未有的系統複雜性和可信性的重大挑戰，也孕育著新的科學和技術變革的重大機遇。
1 1 軟件科學與工程的內涵
1 1 1 軟件的概念
軟件是指能夠完成預定功能和性能的可執行的計算機程序，同時包括程序正常執行所需要的數據以及有關程序操作和使用的文檔，即”軟件=程序+文檔+數據”。軟件顯示了計算機硬件的計算能力，提供了計算機控制、信息通信以及應用程序開發和控制的基礎平臺。
《計算機科學技術百科全書》對軟件一詞給出了三層含義：一為個體含義，即指計算機系統中的單個程序及其文檔；二為整體含義，即指在特定計算機系統中所有上述個體含義下的軟件的總體；三為學科含義，即指在研究、開發、維護以及使用前述含義下的軟件所涉及的理論、原則、方法、技術所構成的學科。
軟件是人工邏輯製品，以適應其所處環境的方式完成應用目標，是表達人腦思維形成的問題解決方案。《中國學科發展戰略：軟件科學與工程》一書將軟件定義為：以計算為核心手段實現應用目標的解決方案。將計算平臺集合看作平臺空間，可能的軟件集合看作解空間，將應用需求歸入問題空間，軟件就是借助計算平臺，同時又要滿足計算平臺的約束，將應用需求的問題空間映射為解空間。
軟件作為一種計算的邏輯製品，受邏輯正確性、圖靈可計算性和計算複雜性的剛性約束，同時通用圖靈機模型和存儲式計算機架構又給予軟件巨大的通用性和靈活性。軟件的高度靈活性使得軟件是萬物的數字化、信息化處理的工具。軟件是計算機系統的靈魂，其共性沉澱形成的系統軟件向下管理計算機系統的各類資源，向上滿足應用軟件對計算機系統的功能要求，軟件是融合人-機-物的”萬能集成器”，從規模上可以無限擴展。軟件成為人類所創造的*複雜的一類工具，對複雜性的駕馭是其開發和運維的核心挑戰。
軟件通常分為應用軟件、系統軟件和支撐軟件。應用軟件是指特定應用領域專用的軟件，面向用戶完成既定應用目標。系統軟件位於硬件層之上，為應用軟件提供服務，如Windows或Linux操作系統、各種數據庫管理系統、編譯程序和軟件中間件。支撐軟件是支撐各種軟件的開發和維護的軟件，如軟件開發工具及環境等。系統軟件和支撐軟件又稱為基礎軟件。
軟件從多個方面進行創新和發展。在計算平臺方面，軟件運行平臺從主機平臺、微機平臺到局域網平臺、互聯網平臺，再到萬物互聯平臺。系統軟件從批處理、交互式、網絡化發展到雲邊端融合等模式，支撐從少量集中到海量分佈異構的資源管理和利用。在應用方面，軟件應用的目標從*初以軍事為主的科學計算拓展到商業計算、個人計算、網絡計算、雲計算，再到如今泛在計算等領域的場景需求。軟件語言方面，從匯編語言到高級語言、領域特定語言，是描述軟件的基本方式。在此之上形成的軟件方法學，主要涉及指導軟件設計的原理和原則，以及基於這些原理、原則的方法和技術。狹義的軟件方法論是指某種特定的軟件設計指導原則和方法。軟件方法學從結構化方法、對象化方法、構件化方法，向服務化、智能化和網構化的方向發展。
1 1 2 軟件的重要性
軟件是信息技術之魂，是網絡安全甚至國家安全之盾，是國家社會經濟發展的基礎支撐。以雲計算、大數據、人工智能、物聯網為代表的新一代信息技術推動了其與經濟和世界萬物的融合發展，軟件定義成為信息化發展的新標誌、新特徵，軟件技術呈現出”網構化、泛在化、智能化”的新趨勢，並不斷催生新平臺、新模式和新思維，軟件技術的深度應用已經推動人類社會進步到一個新的發展階段。
軟件是人類社會的基礎設施。人-機-物融合的新計算模式——”計算泛在化”和”軟件定義一切”是軟件成為基礎設施的技術基礎。20世紀80年代，泛在計算之父M 維瑟(Mark Weiser)博士提出了泛在計算(又稱普適計算)，即建立一個充滿計算和通信能力的環境，同時使這個環境與人們逐漸融合在一起。清華大學教授徐光祐提出泛在計算是信息空間與物理空間的融合，在這個融合的空間中人們可以隨時隨地、透明地獲得數字化的服務。總之，泛在計算將成為人、環境和萬物互聯的數字化基礎設施，助力數字化新生態系統的形成。
軟件定義技術為”雲-邊-端”異構多態計算平臺解決人-機-物融合的軟件應用提供了可編程計算抽象。”軟件定義”是指軟件以平臺化的方式，向下管理各種資源，向上提供編程接口，其核心途徑是資源虛擬化以及功能可編程。軟件定義是一種技術手段，其關注點在於將底層基礎設施資源進行虛擬化並開放API(application programming interface，應用程序接口)。通過可編程的方式實現靈活可定制的資源管理，適應上層業務系統的需求和變化。”軟件定義一切”(software def

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