前　言
背景和動(dòng)機(jī)
目前我國(guó)金融行業(yè)正處于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的前沿，證券、銀行等金融產(chǎn)業(yè)占據(jù)著越來(lái)越重要的地位，各種金融產(chǎn)品影響著每個(gè)人的生活。金融行業(yè)需要大量既懂軟件技術(shù)又掌握金融知識(shí)的專業(yè)軟件開發(fā)人員。因而，學(xué)科的交叉融合是當(dāng)前環(huán)境下的必然趨勢(shì)，其基本指導(dǎo)思想是寬基礎(chǔ)、重實(shí)踐、求復(fù)合、創(chuàng)模式，即融合兩個(gè)專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)，在有限的學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)奠定復(fù)合型人才的學(xué)科基礎(chǔ)，并將復(fù)合人才的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)落到實(shí)處，強(qiáng)調(diào)內(nèi)容重構(gòu)和教學(xué)手段創(chuàng)新，力爭(zhēng)形成既符合學(xué)科內(nèi)涵又體現(xiàn)學(xué)科交叉的融合培養(yǎng)新模式。
自2016年以來(lái)，針對(duì)學(xué)科交叉融合建設(shè)中軟件工程課程教學(xué)的需求，南京大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的教學(xué)改革，落實(shí)金融計(jì)算機(jī)人才培養(yǎng)方案，加強(qiáng)學(xué)生軟件工程能力培養(yǎng)，以適應(yīng)專業(yè)和產(chǎn)業(yè)交叉融合發(fā)展，從而滿足金融科技崗位需求。這次教學(xué)改革涉及面廣、幅度大、要求高，包括計(jì)算機(jī)學(xué)科和金融工程學(xué)科的交叉融合、知識(shí)結(jié)構(gòu)的重組優(yōu)化、教學(xué)方式方法的改進(jìn)、在線教學(xué)平臺(tái)的開發(fā)應(yīng)用、考核評(píng)價(jià)方法的適應(yīng)調(diào)整等。本書在此背景下應(yīng)運(yùn)而生。
軟件工程課程的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生借助工程化的手段綜合運(yùn)用多方面知識(shí)來(lái)解決復(fù)雜問(wèn)題和開展創(chuàng)新實(shí)踐的能力。目前軟件工程在一些行業(yè)、領(lǐng)域已普遍應(yīng)用（如MIS、GIS、ERP等），但軟件工程與金融領(lǐng)域交叉，其關(guān)鍵是數(shù)據(jù)處理和金融模型算法。開發(fā)維護(hù)這類軟件系統(tǒng)時(shí)，需要在內(nèi)容、流程和工具支撐上更有針對(duì)性，以融合軟件工程和金融工程之間的認(rèn)知差異。同時(shí)，通過(guò)針對(duì)性的軟件系統(tǒng)工程化開發(fā)實(shí)踐，學(xué)生可深入理解和掌握抽象的軟件工程知識(shí)，并學(xué)以致用，在開發(fā)、維護(hù)軟件系統(tǒng)的過(guò)程中克服困難、解決問(wèn)題，進(jìn)而積累經(jīng)驗(yàn)、提升能力。
另外，跨學(xué)科的計(jì)算機(jī)金融實(shí)驗(yàn)班面向全校不同專業(yè)招生，學(xué)生編程基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，缺乏軟件項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，需要開發(fā)維護(hù)的又是專門領(lǐng)域的軟件，對(duì)金融和計(jì)算機(jī)兩個(gè)專業(yè)的知識(shí)要求都很高。例如，金融軟件需要在大量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上結(jié)合科學(xué)計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、去重、規(guī)格化和針對(duì)性的分析，這涉及多個(gè)學(xué)科的多項(xiàng)專業(yè)技能。目前，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)蓬勃發(fā)展并有效助力軟件開發(fā)大環(huán)境的改善，各種開源軟件、社區(qū)日新月異�？傮w來(lái)看，挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存。
本書以軟件生命周期為序，分別介紹問(wèn)題定義和可行性分析、軟件需求分析、軟件設(shè)計(jì)、程序編碼、軟件測(cè)試、軟件的發(fā)布/維護(hù)/重構(gòu)等內(nèi)容，并在現(xiàn)有軟件工程技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合新興的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)，介紹了金融科技項(xiàng)目實(shí)踐，最后通過(guò)分析金融科技發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)，對(duì)其未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行展望。本書可作為計(jì)算機(jī)類和金融類專業(yè)本科軟件工程課程教學(xué)或?qū)嵺`課程教學(xué)的教材，也可作為金融領(lǐng)域金融科技工程師的參考用書。
繼程序設(shè)計(jì)教材后，本書有助于提高學(xué)生的軟件開發(fā)能力。要求學(xué)生在學(xué)習(xí)本書前應(yīng)掌握信息管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)以及程序設(shè)計(jì)方法論等知識(shí)。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)本書將在項(xiàng)目開發(fā)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等方面奠定良好的基礎(chǔ)。
教材組織思路
本書的組織思路是以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式讓學(xué)生完整體驗(yàn)金融軟件產(chǎn)品上線的全過(guò)程。例如：建設(shè)一個(gè)在線銀行網(wǎng)站（存取款），從基本靜態(tài)頁(yè)面到動(dòng)態(tài)交互頁(yè)面、關(guān)聯(lián)到數(shù)據(jù)庫(kù)，再到考慮終端設(shè)備的多樣性等；結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，完成一個(gè)融合信息獲取、處理和表達(dá)等多方面設(shè)計(jì)的投顧系統(tǒng)；根據(jù)校園生活的衣、食、住、行各方面，實(shí)現(xiàn)App的開發(fā)和運(yùn)維。但更重要的是做真實(shí)的項(xiàng)目，即有真正用戶的軟件，這樣才能有真實(shí)的需求、場(chǎng)景和測(cè)試用例。
在需求分析階段，要明確所需開發(fā)軟件的需求（可采用思維導(dǎo)圖，事先確定好what、why、how、who、when等要素），采用一系列技術(shù)和措施來(lái)保障實(shí)施推進(jìn)工作的順利開展，并高度重視所實(shí)現(xiàn)軟件的質(zhì)量檢驗(yàn)。
在實(shí)施推進(jìn)階段，要求目標(biāo)明確、方法得當(dāng)、穩(wěn)步推進(jìn)�？梢酝ㄟ^(guò)草圖來(lái)細(xì)化軟件設(shè)計(jì)，并充分了解現(xiàn)有的技術(shù)，包括基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言、算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及各種流行的框架、包、API等。在項(xiàng)目管理方面，關(guān)注各種文檔的版本控制、需求變動(dòng)，強(qiáng)調(diào)流程的規(guī)范性目前流行的GitHub可以有效處理項(xiàng)目的托管。
在質(zhì)量檢驗(yàn)階段，可以設(shè)計(jì)功能、性能、可用性、安全性等方面的檢查列表（Checklist），并學(xué)習(xí)分析（靜態(tài) 動(dòng)態(tài)）及測(cè)試（黑盒 白盒）技術(shù)，在度量時(shí)考慮內(nèi)聚度 耦合度，維護(hù)時(shí)考慮需求變動(dòng) 重構(gòu)。
章節(jié)構(gòu)成
第1章從軟件工程的基本概念出發(fā)，介紹工程、軟件的概念，以及軟件的特點(diǎn)、軟件的類型和軟件危機(jī)；進(jìn)而介紹軟件工程的發(fā)展歷史，包括軟件開發(fā)歷程、軟件工程定義、軟件工程生命周期模型以及軟件工程的經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)；最后介紹金融軟件工程的產(chǎn)生背景及特點(diǎn)、內(nèi)容等。
第2章從計(jì)算機(jī)及軟件的發(fā)展歷程出發(fā)，介紹軟件開發(fā)計(jì)劃的制訂過(guò)程，包括問(wèn)題定義、可行性分析、可行性分析報(bào)告和系統(tǒng)的開發(fā)計(jì)劃，另外還介紹了個(gè)人軟件流程與團(tuán)隊(duì)軟件流程，以及敏捷過(guò)程、軟件生命周期、軟件體系結(jié)構(gòu)。
第3章從軟件需求入手，介紹了需求工程，重點(diǎn)是需求獲取以及需求分析與建模。需求分析是軟件定義時(shí)期的最后一個(gè)階段，基本任務(wù)是準(zhǔn)確回答系統(tǒng)必須做什么。另外還介紹了需求規(guī)格說(shuō)明書的撰寫以及需求驗(yàn)證。
第4章介紹有關(guān)軟件設(shè)計(jì)的基本概念、設(shè)計(jì)技術(shù)和設(shè)計(jì)方法，包括圖形建模、控制流、UML等，并介紹軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程、任務(wù)和步驟。
第5章著重考慮怎樣實(shí)現(xiàn)軟件系統(tǒng)，即對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)模塊進(jìn)一步細(xì)化，分析各個(gè)模塊的子模塊，給出各子模塊的算法和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)等。該章介紹了各種過(guò)程設(shè)計(jì)工具以及數(shù)據(jù)庫(kù)選擇策略，并以ATM系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，展示了基于UML的分析設(shè)計(jì)過(guò)程。
第6章首先明確界面設(shè)計(jì)的概念，然后分析用戶界面設(shè)計(jì)，接著說(shuō)明界面設(shè)計(jì)的基本類型以及界面設(shè)計(jì)風(fēng)格，最后分別介紹數(shù)據(jù)輸入界面的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)輸出界面的設(shè)計(jì)。
第7章介紹程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的基本概念、基本成分、特性、發(fā)展和分類、選擇，并說(shuō)明什么是高質(zhì)量代碼，接著給出達(dá)到高質(zhì)量的建議，包括代碼復(fù)審和結(jié)對(duì)編程，另外還介紹了軟件配置管理的概念、方法、技術(shù)和工具Git。
第8章介紹了軟件測(cè)試的起源、概念和特點(diǎn)、流程和類別等基礎(chǔ)知識(shí)，并給出了一些軟件測(cè)試工具，解釋了針對(duì)軟件測(cè)試的一些誤解，另外還介紹了軟件測(cè)試設(shè)計(jì)的一些方法。
第9章著重介紹白盒和黑盒這兩類基礎(chǔ)的測(cè)試用例設(shè)計(jì)方法，比較了各種方法的特點(diǎn)和適用場(chǎng)景，另外還以ATM取款測(cè)試為例，說(shuō)明如何應(yīng)用這些用例設(shè)計(jì)方法。
第10章首先介紹程序錯(cuò)誤類型，然后介紹軟件測(cè)試的級(jí)別和類型，接著介紹軟件的糾錯(cuò)（調(diào)試），最后介紹面向?qū)ο鬁y(cè)試與敏捷測(cè)試；重點(diǎn)介紹了多模塊程序的測(cè)試策略和軟件調(diào)試技術(shù)。
第11章以Web應(yīng)用為例，具體介紹軟件測(cè)試的角度、內(nèi)容和過(guò)程，以及Web應(yīng)用自動(dòng)化測(cè)試。
第12章的內(nèi)容對(duì)形成可實(shí)際應(yīng)用的軟件非常重要。該章介紹軟件穩(wěn)定，以及和發(fā)布相關(guān)的詞、發(fā)布流程、發(fā)布方案、發(fā)布前后的注意事項(xiàng)，并介紹軟件維護(hù)和重構(gòu)的相關(guān)技術(shù)。這是軟件生命周期中耗時(shí)最長(zhǎng)的階段。
第13章從介紹金融科技四大新興技術(shù)入手，詳細(xì)說(shuō)明了云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈的概念、發(fā)展、技術(shù)要點(diǎn)和在金融領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景，結(jié)合金融科技產(chǎn)業(yè)生態(tài)以及發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)和趨勢(shì)，以量化投資、智能信貸、智能投顧為例，說(shuō)明如何按照軟件工程的原理和方法進(jìn)行金融軟件項(xiàng)目的實(shí)踐，最后給出了AiQuant人工智能量化平臺(tái)的案例分析。
致謝
筆者在編寫本書的過(guò)程中得到了南京大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系各位老師的幫助，這里特別感謝仲盛教授、陶先平教授、聶長(zhǎng)海教授等給予的鼓勵(lì)和支持。
感謝20172022年這6年來(lái)選修本課程的同學(xué)以及完成本科畢業(yè)論文的同學(xué)，他們?cè)诮鹑谲浖�工程的教學(xué)研討與實(shí)踐過(guò)程中提供了開闊的思路和豐富的素材，對(duì)最終形成本書起到了非常重要的作用。
本書在編寫過(guò)程中得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目基于程序分析的IDE編程輔助智能增強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研究（No.62272214）、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目面向安全攸關(guān)深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)的軟件測(cè)試技術(shù)（No.61832009）、南京大學(xué)軟件新技術(shù)、南京大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系、華為南京大學(xué)下一代程序設(shè)計(jì)創(chuàng)新、南京大學(xué)校級(jí)教改項(xiàng)目計(jì)算機(jī)與金融工程交叉復(fù)合人才培養(yǎng)改革子課題計(jì)算機(jī)與金融工程復(fù)合人才培養(yǎng)計(jì)算機(jī)課程群建設(shè)研究等單位和項(xiàng)目的支持。

編者
2023年2月10日
于南京大學(xué)仙林校區(qū)計(jì)算機(jī)樓