C面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)張冰1.ppt

1,第一章,程序設(shè)計(jì)與C+語言,2,面向過程的程序設(shè)計(jì),結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)基本思想 自頂向下 逐步求精 模塊化設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)化編碼,3,結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)舉例,問題:驗(yàn)證哥德巴赫猜想任意一個(gè)大于2的偶數(shù)都可以分解成兩個(gè)素?cái)?shù)之和。 自頂向下、逐步求精 1. 首先將問題分解成判斷每個(gè)大于2的偶數(shù)n能否分解成兩個(gè)素?cái)?shù)之和 2. 對(duì)上述問題進(jìn)一步求精，問題的求解方法變成為選一個(gè)小于n的素?cái)?shù)x，判斷n-x是否為素?cái)?shù) 3. 問題簡化為怎樣判斷一個(gè)數(shù)是素?cái)?shù) 4. 問題進(jìn)一步簡化為怎樣判斷一個(gè)數(shù)是否為另一個(gè)數(shù)所整除 5. 到此，問題的求解過程已經(jīng)完全清楚 模塊化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)化編碼 步驟1和步驟2可以用一個(gè)函數(shù)模塊proveGoldbach實(shí)現(xiàn)，模塊中采用雙重循環(huán)結(jié)構(gòu)，外層循環(huán)n從4開始，每次加2。內(nèi)層循環(huán)x從2開始，每次加1直到n/2。函數(shù)模塊的功能是判斷x和n-x是否都是素?cái)?shù)。 步驟3用函數(shù)模塊isPrime實(shí)現(xiàn)，模塊內(nèi)用循環(huán)結(jié)構(gòu) 步驟4用函數(shù)模塊isDividable實(shí)現(xiàn)，模塊內(nèi)用選擇結(jié)構(gòu) 主函數(shù)模塊main直接調(diào)用proveGoldbach模塊，proveGoldbach模塊調(diào)用isPrime模塊，isPrime模塊調(diào)用isDividable模塊,main,proveGoldbach,isPrime,isDividable,4,內(nèi)聚與耦合,衡量結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的好壞有兩個(gè)指標(biāo)： 1.內(nèi)聚度：指同一個(gè)模塊中各個(gè)步驟之間的關(guān)聯(lián)程度 2.耦合度：表示被調(diào)用函數(shù)與調(diào)用函數(shù)之間的接口復(fù)雜程度 質(zhì)量高的程序應(yīng)該內(nèi)聚度要高,耦合度要低,#include /篩法求素?cái)?shù) #define MAX_NUM 1000 void main() unsigned char sieveMAX_NUM+1; long i, j, k=0; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) /將全部數(shù)放進(jìn)篩子 sievei = 1; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) if (sievei = 1) /如果i在篩子里，也即i是素?cái)?shù) k+; printf(“%ld, “, i); if (k % 15 = 0) printf(“n”); k = 0; for (j=i*i; j = MAX_NUM; j += i) /將素?cái)?shù)i的倍數(shù)從篩子中取出 sievej = 0; printf(“n”); ,存在的問題: 信息隱藏性不好.主函數(shù)既包括問題的具體解決過程,叉涉及具體的數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的算法 解決方法: 用函數(shù)封裝具體的數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)處理的方法,5,內(nèi)聚與耦合(續(xù)),#include #define MAX_NUM 1000 void findPrimeAndPrint() unsigned char sieveMAX_NUM+1; long i, j, k=0; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) sievei = 1; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) if (sievei = 1) k+; printf(“%ld, “, i); if (k % 15 = 0) printf(“n”); k = 0; for (j=i*i; j = MAX_NUM; j += i) sievej = 0; printf(“n”); void main() findPrimeAndPrint(); ,改進(jìn)一: 缺點(diǎn): findPrimeAndPrint()函數(shù)內(nèi)聚度較低。既包含求素?cái)?shù)的功能,又要打印素?cái)?shù),#include #define MAX_NUM 1000 unsigned char sieveMAX_NUM+1; void findPrime() long i, j; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) sievei = 1; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) if (sievei = 1) for (j=i*i; j = MAX_NUM; j += i) sievej = 0; void printPrime() long i, k=0; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) if (sievei = 1) k+; printf(“%ld, “, i); if (k % 15 = 0) printf(“n”); k = 0; printf(“n”); void main() findPrime(); printPrime(); ,改進(jìn)二: findPrimeAndPrint()函數(shù)分解成findPrime()和printPrime()兩個(gè)高內(nèi)聚的函數(shù)，但由于sieve數(shù)組成為全局變量，這兩個(gè)函數(shù)的耦合度增強(qiáng)了,6,結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的缺點(diǎn),程序設(shè)計(jì)以功能為中心(而不是以數(shù)據(jù)為中心)、按步驟來進(jìn)行。程序由一組相互協(xié)作的函數(shù)組成 數(shù)據(jù)與處理數(shù)據(jù)的函數(shù)之間是分離的 很難同時(shí)做到高內(nèi)聚低耦合 大型軟件的編寫比較復(fù)雜,軟件開發(fā)和維護(hù)的費(fèi)用比較高軟件危機(jī)問題,7,隨堂練習(xí),1. 不是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的控制結(jié)構(gòu)。 A. 順序 B. 內(nèi)聚和耦合 C. 循環(huán) D. 選擇 2. 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)最本質(zhì)的缺陷在于。 A. 程序設(shè)計(jì)以功能為中心 B. 內(nèi)聚度較低 C. 耦合度較高 D. 標(biāo)識(shí)符命名容易沖突,8,面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì),基本原理: 1.將數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作(輸入、訪問、修改、輸出等)的函數(shù)綁定封裝在一個(gè)稱為類的數(shù)據(jù)類型中。 2.程序設(shè)計(jì)以數(shù)據(jù)為中心，程序由一組相互協(xié)作的對(duì)象組成。 基本概念: 對(duì)象:客觀世界中任何一個(gè)事物都可以看成一個(gè)對(duì)象，對(duì)象可大可小，例如學(xué)校是一個(gè)對(duì)象，一個(gè)班級(jí)也是一個(gè)對(duì)象，一個(gè)學(xué)生也是一個(gè)對(duì)象。 任何一個(gè)對(duì)象都應(yīng)當(dāng)具有這兩個(gè)要素： 1. 屬性 2. 行為,對(duì)象,數(shù)據(jù),函數(shù),9,面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)舉例,優(yōu)點(diǎn): 1. 采用動(dòng)態(tài)數(shù)組實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的按需分配 2. 主函數(shù)不涉及問題具體的解決方法以及問題所涉及的數(shù)據(jù)的組織形式和處理算法 3. 數(shù)據(jù)及對(duì)數(shù)據(jù)處理的函數(shù)聚集在類這樣一個(gè)數(shù)據(jù)類型中，數(shù)據(jù)受到了保護(hù) 4. 用類較好地實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中高內(nèi)聚低耦合的思想,#include using namespace std; class CSieve private: char *p_sieve; unsigned long num; public: CSieve(unsigned long n); void findPrime(); void printPrime(); CSieve() delete p_sieve; ; void CSieve:findPrime() long i, j; for (i=2; i = num; i+) p_sievei = 1; for (i=2; i = num; i+) if (p_sievei = 1) for (j=i*i; j = num; j += i) p_sievej = 0; ,void CSieve:CSieve(unsigned long n) p_sieve = new charn+1; num = n; void CSieve:printPrime() long i, k=0; for (i=2; i = MAX_NUM; i+) if (sievei = 1) k+; cout i “, “; if (k % 15 = 0) cout endl; k = 0; cout endl; void main() CSieve number(1000); number.findPrime(); number.printPrime(); ,10,抽象性信息隱藏與數(shù)據(jù)封裝構(gòu)成了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 信息隱藏處理某個(gè)數(shù)據(jù)的所有相關(guān)函數(shù)都集中在一起。 數(shù)據(jù)封裝數(shù)據(jù)在類這個(gè)封裝體的外部不可能被訪問。 繼承性提供類復(fù)合的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，有助于實(shí)現(xiàn)代碼的重用。繼承性是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 多態(tài)性提供類對(duì)象接口與其具體實(shí)現(xiàn)相分離的手段多態(tài)性是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的補(bǔ)充。 函數(shù)重載用不同的接口訪問同名的函數(shù)。 運(yùn)算符重載擴(kuò)充運(yùn)算符的功能。 接口重用用同樣的接口訪問功能不同的函數(shù)。,面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)基本思想,11,每個(gè)部門有自己的數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的方法 人事檔案 財(cái)務(wù)報(bào)表 銷售數(shù)據(jù) 每個(gè)部門的數(shù)據(jù)不對(duì)外公開 部分之間通過發(fā)送消息獲取對(duì)方的數(shù)據(jù),抽象性舉例,12,繼承性體現(xiàn)在產(chǎn)品的更新?lián)Q代 多態(tài)性體現(xiàn)在不同類型的手機(jī)采用不同的界面來實(shí)現(xiàn)同一個(gè)功能,繼承性和多態(tài)性舉例,13,隨堂練習(xí),1. 數(shù)據(jù)與處理數(shù)據(jù)的函數(shù)被封裝在一起,體現(xiàn)了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的。 A. 抽象性 B. 繼承性 C. 多態(tài)性 D.數(shù)據(jù)相關(guān)性 2. 新產(chǎn)品在老產(chǎn)品的基礎(chǔ)上的功能升級(jí)是特性的具體應(yīng)用。 A. 數(shù)據(jù)封裝 B. 信息隱藏 C. 繼承與派生 D.函數(shù)重載 3. 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的最根本不同之處在于。 A. 運(yùn)用了自頂向下,化抽象為具體的方法 B. 程序的編碼強(qiáng)調(diào)模塊化原則 C. 從描述問題所涉及的物體的屬性和行為著手 D. 從問題的解決過程著手,14,C語言的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： C語言簡潔、緊湊，使用方便、靈活 具有豐富的運(yùn)算符和數(shù)據(jù)類型 支持結(jié)構(gòu)化的塊結(jié)構(gòu)和流控制 提供了直接訪問內(nèi)存地址的機(jī)制，能進(jìn)行位操作 可移植性好 缺點(diǎn)： C語言數(shù)據(jù)類型檢查機(jī)制相對(duì)較弱 數(shù)組下標(biāo)越界問題 初始化問題 語言簡潔緊湊，但同時(shí)某些特定符號(hào)可因?yàn)樯舷挛牟煌謩e代表不同的含義，容易混淆 C語言沒有支持代碼重用的語言結(jié)構(gòu) 程序員很難控制用C語言編寫的程序的規(guī)模和復(fù)雜性 C語言不支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法,15,C+語言的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)： 增加了類這一復(fù)合數(shù)據(jù)類型。 數(shù)據(jù)被限定在類的范圍內(nèi)，使其在類的外部為不可見(不能訪問)。 類將關(guān)系密切的一組函數(shù)與其共同處理的數(shù)據(jù)聚集在一起，能夠顯示某個(gè)函數(shù)與其他函數(shù)之間的邏輯關(guān)系和緊密程度。 C+程序由對(duì)象組成。采用C+語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)便于描述現(xiàn)實(shí)世界各種對(duì)象的客觀規(guī)律，與人類習(xí)慣的思維方法相一致。 C+提供了類復(fù)合和類派生的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，使得程序員可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界中復(fù)雜的對(duì)象(由簡單對(duì)象組合而成)，以及便于軟件的重復(fù)利用。 C+通過構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)隱含地對(duì)對(duì)象進(jìn)行初始化和釋放對(duì)象占用的系統(tǒng)資源 C+支持函數(shù)的重載，運(yùn)算符重載。C+提供虛函數(shù)來實(shí)現(xiàn)接口重用。 C+采用模板，使程序設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化 缺點(diǎn)： C+語言比較復(fù)雜 C+語言必須與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法相結(jié)合，才能體現(xiàn)C+語言提供的面向?qū)ο蟮奶卣骱凸δ堋?16,一種編程風(fēng)格,一行代碼只寫一條語句。 盡可能在定義變量的同時(shí)對(duì)其初始化（就近原則）。 程序的分界符和應(yīng)獨(dú)占一行并且位于同一列，同時(shí)與引用它們的語句左對(duì)齊。 通過在程序的每一行開頭鍵入不同次數(shù)的TAB鍵進(jìn)行縮進(jìn)，以體現(xiàn)程序的層次結(jié)構(gòu)。 標(biāo)識(shí)符的命名盡量做到見其名知其義，且不同類型和不同屬性的標(biāo)識(shí)符遵循下述不同的命名法則: 局部變量名用小寫，變量名單詞之間用下劃線連接 如果局部變量為指針變量，則變量名以小寫p開頭 如果局部變量為引用變量，則變量名以小寫r開頭 全局變量名各單詞的第一個(gè)字母用大寫,變量名單詞之間用下劃線連接 如果全局變量為指針變量，則變量名以大寫P開頭 常量標(biāo)識(shí)符全部大寫 函數(shù)名第一個(gè)單詞小寫，之后各單詞的第一個(gè)字母大寫，單詞之間不用下劃線連接 結(jié)構(gòu)名以大寫S開頭，之后各單詞的第一個(gè)字母大寫，單詞之間不用下劃線連接 聯(lián)合名以大寫U開頭，之后各單詞的第一個(gè)字母大寫，單詞之間不用下劃線連接 枚舉名以大寫E開頭，之后各單詞的第一個(gè)字母大寫，單詞之間不用下劃線連接 類名以大寫C開頭，之后各單詞的第一個(gè)字母大寫，單詞之間不用下劃線連接,17,結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的C+程序框架,預(yù)處理程序命令 預(yù)處理程序命令以“#”開頭，供編譯程序的預(yù)處理器處理 預(yù)處理程序命令有三類: 宏定義命令 #define 文件包含命令#include 條件編譯命令#ifdef#endif 全局變量的定義和說明 在函數(shù)外部定義的變量 變量的定義指出變量的數(shù)據(jù)類型和存儲(chǔ)類型，并為該變量分配相應(yīng)的存儲(chǔ)空間 變量的說明是為了建立變量名與變量類型之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，變量在說明時(shí)并不分配內(nèi)存 變量的定義是唯一的，而變量的說明可以重復(fù)出現(xiàn)多次 用戶自定義函數(shù) 用戶自己編寫的實(shí)現(xiàn)特定應(yīng)用程序功能的函數(shù) 主函數(shù)main 程序的入口，是程序最抽象最高層的功能的具體實(shí)現(xiàn) 一個(gè)程序有且僅有一個(gè)主函數(shù),18,面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的C+程序框架,類的說明（.h文件） 類的實(shí)現(xiàn)（.cpp文件） 預(yù)處理程序命令 全局變量的定義和說明 類成員函數(shù)的定義 用戶自定義函數(shù) 主