計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)方法
計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)方法【1】
【摘要】：隨著信息化時(shí)代的到來, 計(jì)算機(jī)已廣泛應(yīng)用于社會(huì)各領(lǐng)域, 發(fā)揮著無與倫比的作用，而計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)與完善極大地提高了計(jì)算機(jī)的使用效益,又促進(jìn)了計(jì)算機(jī)硬件的更新?lián)Q代, 因此計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)方法的發(fā)展已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。
本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外在軟件工程方面的最新理論及成果, 以及在項(xiàng)目開發(fā)中實(shí)行軟件工程化探索的經(jīng)驗(yàn)，探討了計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的幾種常用方法，以期會(huì)給軟件開發(fā)者提供有益的啟迪。
【關(guān)鍵詞】：軟件 設(shè)計(jì) 方法
開發(fā)一個(gè)軟件首先要給出功能說明,然后確定解題方案或算法,設(shè)計(jì)流程圖,最后編寫代碼。
為此，根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需求，分別針對(duì)具體情況選擇采用不同的軟件設(shè)計(jì)方法，可以充分發(fā)揮軟件設(shè)計(jì)各種方法的優(yōu)勢(shì)。
1.問題的提出
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，軟件開發(fā)供不應(yīng)求的局面日益加速，應(yīng)用滯后已達(dá)數(shù)年，軟件設(shè)計(jì)人員已成為一種貧乏資源，形成新的 軟件危機(jī)”。
(軟件危機(jī)是指在計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)和維護(hù)過程中所遇到的一系列嚴(yán)重問題。
)主要包括三個(gè)方面的問題：一是如何開發(fā)軟件，怎樣滿足對(duì)軟件增長(zhǎng)的需求;二是如何維護(hù)數(shù)量不斷膨脹的已有軟件;三是如何大幅度提高軟件生產(chǎn)率已成為軟件界的眾矢之的和當(dāng)務(wù)之急，為此，探索計(jì)算機(jī)的軟件設(shè)計(jì)方法有助予人們更好地開發(fā)軟件。
2.幾種典型的軟件設(shè)計(jì)方法
2.1模塊化設(shè)計(jì)法
模塊化設(shè)計(jì)的基本概念是：
(1)每個(gè)模塊完成一個(gè)單一和相對(duì)獨(dú)立的功能;
(2)每個(gè)模塊應(yīng)只有一個(gè)入口和一個(gè)出口, 每個(gè)模塊應(yīng)盡可能小;
(3)上層模塊只調(diào)用下層模塊;
(4)整個(gè)系統(tǒng)由模塊構(gòu)成。
為降低軟件系統(tǒng)的復(fù)雜性, 模塊化沒計(jì)采用分而治之的思想, 將問題分解為若干子問題, 對(duì)子問題再作進(jìn)一步分解。
直至能用模塊實(shí)現(xiàn)為止, 這樣自頂向下逐級(jí)分解, 形成一個(gè)層次的模塊結(jié)構(gòu)。
模塊可見部分是它的接口, 而其內(nèi)部的數(shù)據(jù)和操作細(xì)節(jié)則對(duì)外部是隱藏的。
模塊可以由多人同時(shí)編程、單獨(dú)測(cè)試和最后集成。
模塊化設(shè)計(jì)提高了程序的可讀性和可修改性。
在模塊化設(shè)計(jì)中，按什么思想準(zhǔn)則和方法來分解系統(tǒng)和劃分模塊，就產(chǎn)生不同的設(shè)計(jì)方法。
2.2結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)方法(SA/SD)
結(jié)構(gòu)化分析與設(shè)計(jì)方法的基本思想是自頂向下按功能的不同劃分不同的子系統(tǒng)，然后對(duì)每個(gè)子系統(tǒng)按照逐步求精的方法求得問題解，將軟件開發(fā)過程看作是軟件生命周期，建立的是瀑布模型。
其基本步驟為：分析一設(shè)計(jì)一編碼一測(cè)試一運(yùn)行/維護(hù)。
這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)、簡(jiǎn)單、直觀、易于接受，并且已有了一定的應(yīng)用基礎(chǔ)并開辟了應(yīng)用市場(chǎng)。
局限性主要在于功能經(jīng)常變化，難于適應(yīng)變化要求;后期發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤維護(hù)代價(jià)太高;不支持功能復(fù)用，造成大量的代碼冗余。
2.3數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)法
數(shù)據(jù)流沒計(jì)法在設(shè)計(jì)過程中是面向數(shù)據(jù)流信息的。
它以分析階段使用結(jié)構(gòu)化分析產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流圖(DFD)為基礎(chǔ)，檢查DFD中信息流的特征，確定信息流是變換型還是事物型，然后采用變換分析或事物分析來導(dǎo)出相應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)。
數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)法提出了兩個(gè)定性準(zhǔn)則來評(píng)價(jià)軟件結(jié)構(gòu)中模塊的獨(dú)立性，即內(nèi)聚和藕合，發(fā)展了模塊的概念。
模塊的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)是高內(nèi)聚和低偶合，實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo)的軟件設(shè)計(jì)就是成功的設(shè)計(jì)。
2.4原型法
原型法分為兩種，漸增型和示例型。
漸增型是設(shè)計(jì)的每一步都是最終產(chǎn)品的一部分。
而示例型則是快速開發(fā)出的運(yùn)行系統(tǒng)只是一個(gè)示例而已。
原型法的基本思想是借助程序自動(dòng)生成環(huán)境或軟件工程支持環(huán)境，構(gòu)造一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)簡(jiǎn)化的模型，供開發(fā)人員和用戶交流，使設(shè)計(jì)具有靈活性，其要點(diǎn)是，第一要快，否則便失去意義;第二原型要能運(yùn)轉(zhuǎn)起來，用戶可以觀察到效果，提供修改意見。
開發(fā)的基本步驟是首先簡(jiǎn)化系統(tǒng)，其次實(shí)現(xiàn)原型，然后經(jīng)過反復(fù)修改，最終真正實(shí)現(xiàn)。
2.5面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)法
面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)法是基于對(duì)象的概念將系統(tǒng)進(jìn)行分解的。
面向?qū)ο蟮臎]計(jì)法從定義問題開始, 用自然語言對(duì)問題進(jìn)行非形式化的陳述，利用一些簡(jiǎn)單規(guī)則，可以識(shí)別和確定出我們感興趣的那些對(duì)象、對(duì)象的屬性及其上的操作，得到一個(gè)用對(duì)象表示的現(xiàn)實(shí)世界模型。
然后, 對(duì)這個(gè)模型進(jìn)行簡(jiǎn)單映射，即一個(gè)模塊對(duì)應(yīng)于模型中的一個(gè)對(duì)象或?qū)ο箢�，這樣就得到了問題的軟件設(shè)計(jì)解。
3、軟件設(shè)計(jì)方法應(yīng)遵循的原則
(1)選取適宜開發(fā)范型。
該原則與軟件設(shè)計(jì)有關(guān)，在軟件設(shè)計(jì)中，軟件需求、硬件需求以及其他因素之間是相互制約、相互影響的，經(jīng)常需要權(quán)衡。
因此，必須認(rèn)識(shí)需求定義的易變性，采用適宜的開發(fā)范型予以控制，以保證軟件產(chǎn)品滿足用戶的要求。
(2)采用合適的軟件設(shè)計(jì)方法。
在軟件設(shè)計(jì)中，通常要考慮軟件的模塊化、抽象與信息隱蔽、局部化、一致性以及適應(yīng)性等特征，合適的設(shè)計(jì)方法有助于這些特征的實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到軟件工程的目標(biāo)。
(3)提供高質(zhì)量的軟件設(shè)計(jì)方法支持。
“工欲善其事，必先利其器”。
在軟件設(shè)計(jì)方法中，軟件工具與環(huán)境對(duì)軟件設(shè)計(jì)過程的支持頗為重要，軟件設(shè)計(jì)方法的質(zhì)量與開銷直接取決于對(duì)軟件設(shè)計(jì)所提供的支撐質(zhì)量和效用。
(4)重視軟件設(shè)計(jì)過程的管理。
軟件設(shè)計(jì)的管理，直接影響可用資源的有效利用，生產(chǎn)滿足目標(biāo)的軟件產(chǎn)品，提高軟件組織的生產(chǎn)能力等問題，因此，當(dāng)軟件設(shè)計(jì)過程得以有效管理時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)有效的軟件設(shè)計(jì)方法。
4、方法是軟件設(shè)計(jì)的思路，不是一層不變的定律
(1)方法是使后人分享前人的成功，避開前人的失敗，把注意力集中在尚未開拓領(lǐng)域的創(chuàng)造性勞動(dòng)上，所以方法和軟件設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性是沒有沖突的。
(2)沒有放之四海而皆準(zhǔn)的方法，任何方法都有其局限性，所以軟件設(shè)計(jì)人員大不必拘泥于某種特定的方法。
5、結(jié)束語
軟件工程的目標(biāo)是以最小的代價(jià)開發(fā)出滿足用戶需求的軟件，軟件設(shè)計(jì)方法是開發(fā)軟件所使用的技術(shù)和手段，它既推動(dòng)了計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用, 又能開發(fā)出大量功能完善、界面友好、操作便利的系統(tǒng)與應(yīng)用軟件。
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計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)【2】
摘 要：計(jì)算機(jī)在現(xiàn)在的工作與生活中的作用越來越重要，應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)技術(shù)以后將會(huì)朝高速、小型、超智能化的方向發(fā)展，而計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的優(yōu)化發(fā)展是實(shí)現(xiàn)這種發(fā)展趨勢(shì)的保證。
越來越多的計(jì)算機(jī)軟件的推出為計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展做出了重大的貢獻(xiàn)。
基于各種門類的計(jì)算機(jī)軟件的不斷出現(xiàn)，本文主要探討計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀、計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)所要遵循的原則和軟件設(shè)計(jì)的主要方法。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);軟件設(shè)計(jì);原則
計(jì)算機(jī)作為一向高端技術(shù)，從當(dāng)初被研發(fā)出來之后便緊密的與人們的生活時(shí)刻聯(lián)系在一起。
特別是隨著信息時(shí)代的到來，計(jì)算機(jī)為我們提供方便的重要原因是眾多的計(jì)算機(jī)軟件的出現(xiàn)，計(jì)算機(jī)軟件提高了計(jì)算機(jī)的使用效率，大大滿足了人們的各種需求，因此，計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)越來越受到人們的關(guān)注。
1 計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀
1.1 計(jì)算機(jī)軟件的分類。
計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)主要是對(duì)軟件進(jìn)行操作的一項(xiàng)技術(shù)。
主要研究?jī)?nèi)容分為兩個(gè)方面：一是怎樣優(yōu)化相應(yīng)支撐體系;二是對(duì)相應(yīng)的方法手段進(jìn)行開發(fā)探索。
計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)是可運(yùn)營(yíng)的一種系統(tǒng)，已經(jīng)形成了層次分明的模型體系，主要可以分為以下三類：應(yīng)用軟件;支撐軟件;系統(tǒng)軟件。
1.2 計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的規(guī)劃。
在當(dāng)代，各個(gè)國(guó)家對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)都特別重視。
很多國(guó)家投入大量的人力物力，并出臺(tái)一系列軟件設(shè)計(jì)政策進(jìn)行鼓勵(lì)計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)開發(fā)。
大部分國(guó)家主要將開發(fā)重點(diǎn)放在計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)方法上，我國(guó)對(duì)發(fā)展軟件業(yè)給予了重視，被行業(yè)在信息產(chǎn)業(yè)綱要里放在了最重要的位置，可見，國(guó)家對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)與研發(fā)的重視。
1.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件的研發(fā)現(xiàn)狀。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件是更具硬件特征的軟件系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件分為不同的種類，以后分別具體分析各種不同種類的系統(tǒng)軟件現(xiàn)狀。
1.3.1 操作系統(tǒng)的研發(fā)現(xiàn)狀。
計(jì)算機(jī)靠操作系統(tǒng)發(fā)揮基本功能，對(duì)計(jì)算機(jī)最為重要。
操作系統(tǒng)不僅管理各種硬件，如顯示器、打印機(jī)等等;同時(shí)，也起到對(duì)軟件的運(yùn)營(yíng)進(jìn)行統(tǒng)籌管理的功能，對(duì)軟件的運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)進(jìn)行操作;可以作為支撐軟件支撐相應(yīng)應(yīng)用軟件，使人機(jī)界面更加的先進(jìn)。
操作系統(tǒng)也對(duì)用戶能夠開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)提供保障，是一種基礎(chǔ)設(shè)施。
近年來，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在不斷發(fā)展，未來的操作系統(tǒng)會(huì)朝著更加智能化，網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展。
1.3.2 商業(yè)操作系統(tǒng)研開現(xiàn)狀。
操作系統(tǒng)嵌入技術(shù)是一種新興的技術(shù)。
嵌入技術(shù)是把計(jì)算機(jī)軟件與硬件與機(jī)電設(shè)備進(jìn)行結(jié)合，作為一個(gè)新的系統(tǒng)，使得這個(gè)新的系統(tǒng)具有很多原來的設(shè)備所不具有的優(yōu)點(diǎn)。
嵌入技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
現(xiàn)在，嵌入系統(tǒng)已經(jīng)產(chǎn)生很多產(chǎn)品并且投入運(yùn)用，取得了良好的成果。
以后，也會(huì)越來越引起廠商對(duì)這一領(lǐng)域進(jìn)行投資，促進(jìn)這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。
1.3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)操作系統(tǒng)研發(fā)現(xiàn)狀。
(1)網(wǎng)絡(luò)化。
數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的重要組成部分是可以支持網(wǎng)絡(luò)型的，是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的支柱。
對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)研發(fā)被各數(shù)據(jù)庫(kù)公司以及學(xué)術(shù)界放在首要位置，作為發(fā)展的中心。
比如，被微軟公司作為公司某項(xiàng)重要計(jì)劃核心部分的就是SQL Server;(2)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的安全及相應(yīng)技術(shù)。
在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)處于核心地位，人們把注意力越來越多的放在數(shù)據(jù)庫(kù)的安全上。
當(dāng)前世界上多數(shù)國(guó)家都出臺(tái)了一些數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的安全規(guī)定。
其中，美國(guó)制定的兩個(gè)規(guī)則起到主導(dǎo)作用，分別是《可信計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)》與《可信計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn);(3)嵌入式技術(shù)。
嵌入式技術(shù)已經(jīng)被國(guó)內(nèi)外專家們當(dāng)作重點(diǎn)進(jìn)行研究與開發(fā)，取得了很大的進(jìn)展。
已經(jīng)應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。
這一技術(shù)涉及了很多其他的數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域，比如移動(dòng)通信技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)等領(lǐng)域;(4)軟件工程環(huán)境研發(fā)現(xiàn)狀。
這項(xiàng)技術(shù)主要側(cè)重怎樣合理安排方法、工具、技術(shù)。
這個(gè)概念從推出到現(xiàn)在已經(jīng)延續(xù)了40多年之久。
軟件工程環(huán)境是在一起的軟件構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)工作活動(dòng)的自動(dòng)化支持。
從剛開始的整體的研發(fā)到后來的逐步分散化。
上世紀(jì)九十年代，CASE工具得到廣泛應(yīng)用，發(fā)展成CASE工具集成。
2 計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)當(dāng)遵循的原則
2.1 準(zhǔn)確抓住用戶的需求。
由于用戶對(duì)軟件的要求各不相同，軟件的設(shè)計(jì)時(shí)為了滿足用戶的需求，因此，計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)要在和客戶不斷溝通交流及對(duì)行業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行研究獲取用戶的需求，才能真正確定軟件設(shè)計(jì)的方向，更加適應(yīng)于用戶和市場(chǎng)要求。
2.2 應(yīng)當(dāng)不斷重構(gòu)。
計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)不是一個(gè)一步到位的過程，而是循序漸進(jìn)。
設(shè)計(jì)者對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷改進(jìn)、不斷完善的過程，不應(yīng)該擔(dān)心軟件設(shè)計(jì)之初有哪些不足，而是應(yīng)當(dāng)不斷重構(gòu)，最終使產(chǎn)品達(dá)到完美。
在真正知道客戶的需求之后，應(yīng)當(dāng)先進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)，先進(jìn)行初級(jí)設(shè)計(jì)，然后在不斷完善，逐漸滿足客戶的所有需求。
而不是先設(shè)計(jì)出一個(gè)完美的方案，然后進(jìn)行修改，這個(gè)方案比較急于求成，設(shè)計(jì)出來的軟件優(yōu)化空間很小。
新加功能與對(duì)軟件的改善應(yīng)當(dāng)輪流進(jìn)行，增加新功能的時(shí)候，充分保證現(xiàn)有代碼的正確性，同時(shí)對(duì)代碼進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷�，從而使所有的新功能測(cè)試都能通過。
而對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改善時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證用現(xiàn)有的測(cè)試用例能驗(yàn)證修改的正確性。
2.3 應(yīng)當(dāng)始終面向代碼。
所有的軟件設(shè)計(jì)在編寫代碼之前都是一個(gè)想法，是沒有現(xiàn)實(shí)意義的空想，編寫代碼是軟件設(shè)計(jì)最有價(jià)值的部分，也是將空想變成真實(shí)的一種手段。
很多完美的想法方案由于代碼的不完全實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致沒能達(dá)到預(yù)期效果。
所以，在軟件設(shè)計(jì)的過程中必須將代碼的編寫放在首要位置，將好的構(gòu)思，馬上用代碼表現(xiàn)出來，并且進(jìn)行對(duì)代碼的準(zhǔn)確性與系統(tǒng)相容性進(jìn)行檢測(cè)。
3 計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)的方法
計(jì)算機(jī)軟件是按照特定的規(guī)格進(jìn)行設(shè)計(jì)的，根據(jù)一些條件，主要有結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)、“由頂至下設(shè)計(jì)”法這三種軟件設(shè)計(jì)方法。
3.1 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)。
在計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)中，具有良好結(jié)構(gòu)的程序，在編碼、檢測(cè)和維護(hù)中都比較省力。
它的主要流程是先了解用戶的需求，以此為軟件設(shè)計(jì)的切入點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際功能將系統(tǒng)分成一些子系統(tǒng)，再根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能把子系統(tǒng)分割成模塊，針對(duì)模塊布置各個(gè)模塊的具體要求與說明，明確各個(gè)模塊是按怎樣的方法實(shí)現(xiàn)和程序中的其他部分對(duì)接。
3.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)。
面向?qū)ο缶褪怯蓪?shí)例入手，找到實(shí)際問題系統(tǒng)里面存在的實(shí)體，分析試題的屬性、特征等，以此構(gòu)成各對(duì)象類間的結(jié)構(gòu)層次，最后構(gòu)建出完整的軟件系統(tǒng)。
主要有封裝性、繼承性、多態(tài)性三個(gè)特點(diǎn)。
封裝性主要針對(duì)數(shù)據(jù)并且對(duì)數(shù)據(jù)的操作實(shí)現(xiàn)一體化;繼承性主要針對(duì)某類繼承它所屬代碼的屬性及操作;多態(tài)性則是類等級(jí)中各層共享同一函數(shù)的名字。
3.3 “由頂至下設(shè)計(jì)”法。
此方法處理分層問題最有效，將整個(gè)系統(tǒng)功能的最抽象表述作為最高層次，從這個(gè)層次出發(fā)設(shè)計(jì)子系統(tǒng)，然后依靠這些子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)較高層次的系統(tǒng)功能，再以子系統(tǒng)作為基礎(chǔ)是基礎(chǔ)更詳盡的子系統(tǒng)。
這個(gè)方法可以分清各種復(fù)雜的處理層次，并且多個(gè)要素間關(guān)系清晰。
4 結(jié)束語
組成計(jì)算機(jī)的硬件和軟件部分，其中以計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的設(shè)計(jì)研發(fā)推動(dòng)了計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用。
計(jì)算機(jī)軟件目前已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域中取得了優(yōu)異的成果。
計(jì)算機(jī)軟件設(shè)計(jì)在計(jì)算機(jī)的發(fā)展上有著極為重要的意義，在計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的開發(fā)中，一些操作方便，功能強(qiáng)大的軟件為人們的工作生活帶來了很大的方便。
參考文獻(xiàn)：
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