软件工程期末总结：开发程序的体会

软件工程在优化模型项目中的应用反思

本文总结了我在开发优化模型的项目过程中，对于软件工程相关原理的应用和体会。

1. 可行性研究

在项目开发过程的一开始，我先对项目的可行性进行了研究，主要从技术可行性的方面进行了可行性分析。在可行性分析的过程中，我通过阅读相关的资料和论文，确定了该项目的制作难度，并且预估可以在规定的时间内完成这一项目。同时，在这一阶段，我也确定了使用C++用于后续的开发和设计。

2. 需求分析

在需求分析阶段，我明确了软件需要支持的优化问题类型（如线性规划和TSP问题）、解决方法（如Simplex算法、LKH算法）。同时，考虑到设计一个含有GUI的界面对用户而言更加友好，因此在这一步骤中，我也选定了使用Qt6配合C++进行开发。

3. 总体设计

总体设计阶段，我遵循了模块化和信息隐藏的原则。比如，包括SimplexAlgorithm类在内的每一个负责求解的算法类都与问题类相对独立，保证了这两个模块可以独立更新，互不影响。设计时注重了低耦合和高内聚，确保每个类都有明确的职责，同时类之间尽量只使用数据耦合。

设计原则

• 模块化：每个优化模型被封装成独立的类，职责清晰。
• 数据流：设计保证了数据在系统中流动清晰，特别是在GUI和算法组件之间。

4. 详细设计

在详细设计阶段，我重点定义了各个算法的具体实现，为每个算法设计了对应的流程图。

例如，SimplexAlgorithm类详细描述了线性规划问题的求解步骤，包括单纯性表的建立和基变量的入基/出基等操作。

使用的工具

• 程序流程图：用于描述算法流程，特别是在Simplex法和TSP算法中。

5. 实现

实现阶段，重点将设计转化为可运行的代码。Simplex法和TSP求解器的实现使用了高效的数据结构，如矩阵（std::vector<std::vector<int>>）来表示线性规划中的约束条件。GUI界面部分，我使用Qt6开发，使得用户能够更方便地与系统进行交互。

测试

• 单元测试：对每个类（如LpProblem、SimplexAlgorithm）进行了单元测试，确保功能正常。
• 集成测试：测试了优化模型与GUI之间的集成，确保数据传递顺畅。

6. 维护

未来，项目需要进行定期维护，特别是我们需要经常新增优化问题或者优化方法。项目的模块化设计使得维护变得相对简单，因为新的功能可以在不影响现有功能的情况下进行添加。

维护类型

• 纠错性维护：修复在测试过程中发现的bug。
• 适应性维护：根据新的优化方法更新系统。
• 完善性维护：提高系统的效率、用户体验，并增加新功能（如添加更多求解器）。

7. 面向对象方法学

面向对象的方法学在项目开发中起到了至关重要的作用。通过将不同的优化模型（如线性规划、TSP）封装成独立的类，我确保了系统的模块化和可维护性。面向对象的核心概念，如封装、继承和多态，在项目中得到了有效的应用。同时，在面向对象的设计中，我们为所有的类画出了对应的用例图、顺序图和类图，将所有的图都附在了文档中。

结论

这个优化模型项目的开发过程是一次非常有价值的软件工程实践。通过需求分析、设计、实现到测试的完整流程，我深刻体会到软件工程原则（如模块化设计、面向对象编程和可维护性）对项目的重要性，并从中获取了大量的经验，可以用于下一次的开发和维护。