第8章 第4節(jié) 程序設(shè)計語言和程序設(shè)計方法

1、同濟大學(xué)同濟大學(xué) 第第8.4 8.4 程序設(shè)計語言程序設(shè)計語言 和程序設(shè)計方法和程序設(shè)計方法 1 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 目的目的 2 n 程序設(shè)計語言發(fā)展程序設(shè)計語言發(fā)展 n 語言處理程序語言處理程序 n 程序設(shè)計一般過程程序設(shè)計一般過程 n 程序設(shè)計方法程序設(shè)計方法 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 8.4.1 程序設(shè)計語言概述程序設(shè)計語言概述 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 系統(tǒng)軟件 4 操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)語言處理程序語言處理程序?qū)嵱贸绦驅(qū)嵱贸绦?翻譯工具翻譯工具 作用：將源程序翻譯成計算作用：將源程序翻譯成計算 機能識別的機器語言程序。機能識別的機器語言程序。 程序設(shè)計語言：程序設(shè)計語言： 機器語言機器語言 匯編語言匯編語

2、言 高級語言高級語言 典型的程序設(shè)計語言有：典型的程序設(shè)計語言有： FORTRAN、Pascal、C 與與C+、BASIC、Java、 C#等。等。 匯 編 程 序 編 譯 程 序 解 釋 程 序 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 5 1.1.機器語言機器語言 由由“0”、“1”二進制代碼按一定規(guī)則組成的、能被機器直二進制代碼按一定規(guī)則組成的、能被機器直 接理解、執(zhí)行的指令集合。接理解、執(zhí)行的指令集合。 缺點：缺點：編程工作量大，難學(xué)、難記、難修改；編程工作量大，難學(xué)、難記、難修改； 不同不同計算機的計算機的指令系統(tǒng)不同，機器語言通用性差指令系統(tǒng)不同，機器語言通用性差 優(yōu)點優(yōu)點：代碼不需要翻譯，所占空間少，執(zhí)

3、行速度快。代碼不需要翻譯，所占空間少，執(zhí)行速度快。 例如，計算例如，計算A=15+10 A=15+10 的機器語言程序如下：的機器語言程序如下： 10110000 0000111110110000 00001111： 把把1515放入累加器放入累加器A A中中 00101100 0000101000101100 00001010： 1010與累加器與累加器A A的值相加，結(jié)的值相加，結(jié) 果仍放入果仍放入A A中中 1111010011110100： 結(jié)束，停機結(jié)束，停機 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 6 2.2.匯編語言匯編語言 使用反映機器指令功能的助記符代替機器語言的符號語言。使用反映機器指令功能的助

4、記符代替機器語言的符號語言。 例如用例如用ADDADD表示加、表示加、SUBSUB表示減、表示減、JMPJMP表示程序跳轉(zhuǎn)等等。表示程序跳轉(zhuǎn)等等。 優(yōu)點：優(yōu)點：克服了機器語言難讀等缺點，保持了其編程質(zhì)量高、占克服了機器語言難讀等缺點，保持了其編程質(zhì)量高、占 存儲空間少，執(zhí)行速度快的優(yōu)點。存儲空間少，執(zhí)行速度快的優(yōu)點。 缺點：缺點：仍然依賴于機器，通用性差。仍然依賴于機器，通用性差。 特點：特點：源程序源程序必須通過匯編程序翻譯成機器語言。必須通過匯編程序翻譯成機器語言。常用于過程常用于過程 控制等編程?？刂频染幊獭?例如，計算例如，計算 A=15+10 A=15+10 的匯編語言程序：的匯編語

5、言程序： MOVMOV A A，1515：把：把1515放入累加器放入累加器A A中中 ADDADD A A，1010：1010與累加器與累加器A A相加，結(jié)果存入相加，結(jié)果存入A A中中 HLTHLT：結(jié)束，停機：結(jié)束，停機 類比：類比： IP地址地址 46 機器語言機器語言 域名域名 匯編語言匯編語言 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 7 3.3.高級語言高級語言 接近于自然語言和數(shù)學(xué)公式的程序設(shè)計語言。接近于自然語言和數(shù)學(xué)公式的程序設(shè)計語言。 優(yōu)點：優(yōu)點：接近算法語言，易學(xué)、易掌握，接近算法語言，易學(xué)、易掌握， 可讀性好，可維護性強，可靠性高；可讀性好，可維護性強，可靠性高；

6、可移植性好，重用率高可移植性好，重用率高 自動化程度自動化程度高，編程效率高。高，編程效率高。 缺點：缺點：源程序要通過翻譯程序翻譯成機器語言，代碼不源程序要通過翻譯程序翻譯成機器語言，代碼不 最優(yōu)。最優(yōu)。 例如，計算例如，計算 A=15+10 A=15+10 的的BASICBASIC語言程序如下：語言程序如下： A=15+10A=15+10 15 15與與1010相加的結(jié)果放入相加的結(jié)果放入A A中中 PRINT APRINT A 輸出輸出A A ENDEND 程序結(jié)束程序結(jié)束 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 8.4.2 8.4.2 語言處理程序語言處理程序 8 機器語言機器語言 源程序源程序 匯編語言匯

7、編語言 源程序源程序 機器語言程序機器語言程序 （目標(biāo)程序）（目標(biāo)程序） 匯編程序匯編程序 翻譯翻譯 低級語言處理程序低級語言處理程序 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 高級語言翻譯程序高級語言翻譯程序 9 高級語言高級語言 源程序源程序 計算結(jié)果計算結(jié)果 解釋程序解釋程序 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 高級語言高級語言 源程序源程序計算結(jié)果計算結(jié)果 連接程序連接程序 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 目標(biāo)目標(biāo) 程序程序 可執(zhí)行可執(zhí)行 程序程序 編譯程序編譯程序 解釋方式解釋方式 編譯方式編譯方式 Basic C+ 程序庫程序庫 可脫離編譯程序和源程可脫離編譯程序和源程 序獨立存在并反復(fù)使用序獨立存在并反復(fù)使用 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 8 8.4.3 .4.

8、3 程序設(shè)計的一般過程程序設(shè)計的一般過程 10 分析問題 確定數(shù)學(xué)模型 程序編寫、編輯、編譯和連接 算法設(shè)計 運行和測試 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 程序設(shè)計方法 n結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計 n面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計 11 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計思想 n最早由荷蘭科學(xué)家最早由荷蘭科學(xué)家E.W.DijkstraE.W.Dijkstra提出提出 p任何程序都基于任何程序都基于順序順序、選擇選擇、循環(huán)循環(huán)三種基本的三種基本的 控制結(jié)構(gòu)控制結(jié)構(gòu) p程序具有模塊化特征，每個程序模塊具有程序具有模塊化特征，每個程序模塊具有惟一惟一 的入口和出口的入口和出口 p取消取消GOTOGOTO語句語句

9、 n結(jié)構(gòu)化程序的結(jié)構(gòu)簡單清晰，可讀性好，模結(jié)構(gòu)化程序的結(jié)構(gòu)簡單清晰，可讀性好，模 塊化強塊化強。 12 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 結(jié)構(gòu)化編程主要包括兩個方面 提倡采用自頂向下、逐 步細化的模塊化程序設(shè) 計原則 每個模塊強調(diào)采用單入 口單出口的三種基本控 制結(jié)構(gòu)（順序、選擇、 循環(huán)），避免使用GOTO 語句 13 主程序 模塊2模塊3模塊1 模塊11模塊112 模塊31 模塊32 模塊111模塊311 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計 n8080年代初面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計年代初面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(Object (Object Oriented ProgrammingOriented Programmin

10、g，簡稱，簡稱OOP)OOP) n用面向?qū)ο蟮姆椒ń鉀Q問題，不再將問題分用面向?qū)ο蟮姆椒ń鉀Q問題，不再將問題分 解為過程，而是將問題解為過程，而是將問題分解為對象分解為對象。 p對象：屬性、方法和事件對象：屬性、方法和事件 n“對象消息對象消息”的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計模式的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計模式 有取代有取代“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法”的面向過程的程的面向過程的程 序設(shè)計模式的趨向。序設(shè)計模式的趨向。 14 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 兩者區(qū)別 n結(jié)構(gòu)化的分解突出結(jié)構(gòu)化的分解突出過程過程： p如何做如何做(How to do )(How to do )？它強調(diào)代碼的功能是如何得？它強調(diào)代碼的功能是如何得

11、以完成。以完成。 n面向?qū)ο蟮姆纸馔怀稣鎸嵤澜绾统橄蟮拿嫦驅(qū)ο蟮姆纸馔怀稣鎸嵤澜绾统橄蟮膶ο髮ο螅?p做什么做什么(What to do )(What to do )？它將大量的工作由相應(yīng)的對？它將大量的工作由相應(yīng)的對 象來完成，程序員在應(yīng)用程序中只需說明要求對象完象來完成，程序員在應(yīng)用程序中只需說明要求對象完 成的任務(wù)。成的任務(wù)。 15 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計益處 符合人們習(xí)慣的思維方法，便于分析復(fù)雜符合人們習(xí)慣的思維方法，便于分析復(fù)雜 而多變化的問題；而多變化的問題； 易于軟件的維護和功能的增減；易于軟件的維護和功能的增減； 可重用性好，能用繼承的方式減短程序開可重用性好，能用

12、繼承的方式減短程序開 發(fā)所花的時間；發(fā)所花的時間； 與可視化技術(shù)相結(jié)合，改善了工作界面和與可視化技術(shù)相結(jié)合，改善了工作界面和 便于與用戶交互。便于與用戶交互。 同濟大學(xué)同濟大學(xué) 17 常用高級語言常用高級語言 Fortran：1954年推出，適用于科學(xué)和工程計算。年推出，適用于科學(xué)和工程計算。 C、C+：1972年推出年推出C語言，語言，1983年加入面向?qū)ο蟮母拍?，年加入面向?qū)ο蟮母拍睿?改名為改名為C+。語言簡練、功能強，適用面廣。語言簡練、功能強，適用面廣。 BASIC：初學(xué)者語言，：初學(xué)者語言，1964年推出；年推出；1991年微軟推出可視化年微軟推出可視化 的、基于對象的的、基于對象的VisualBasic開發(fā)環(huán)境，發(fā)展到現(xiàn)在的開發(fā)環(huán)境，發(fā)展到現(xiàn)在的VB.NET 開發(fā)環(huán)境，則是完全面向?qū)ο?、功能更強大。開發(fā)環(huán)境，則是完全面向?qū)ο?、功能更強大?Java：1995年推出，是一種新型的跨平臺的面向?qū)ο笤O(shè)計語年推出，是一