第一章面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)

1、 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)(chn x sh j)長(zhǎng)春(chn chn)理工大學(xué)計(jì)算科學(xué)技術(shù)學(xué)院共三十六頁(yè)學(xué)習(xí)這門(mén)課程(kchng)的目的 信息時(shí)代的要求新的時(shí)代要求我們自覺(jué)地、主動(dòng)地學(xué)習(xí)和掌握計(jì)算機(jī)的基本知識(shí)和基本技能，并把它作為自己應(yīng)該具備的基本素質(zhì)。 對(duì)于大學(xué)生的要求對(duì)于大學(xué)生而言，掌握一門(mén)高級(jí)語(yǔ)言及其基本的編程技能是必需的。大學(xué)學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言可以培養(yǎng)科學(xué)精神、鍛煉思維方法、養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)(ynjn)踏實(shí)的科研作風(fēng)，訓(xùn)練分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，這些都是你們?nèi)蘸蠊ぷ鞯幕A(chǔ)。共三十六頁(yè)學(xué)習(xí)(xux)方法1. 課上認(rèn)真聽(tīng)講。2. 課后勤(huqn)思考，多實(shí)踐。3. 注意總結(jié)。共三十六頁(yè)考試成績(jī)平時(shí)成績(jī)，上

2、機(jī)程序，期末考試(q m ko sh)成績(jī)?？荚?kosh)方式 平時(shí)出勤情況和課堂測(cè)驗(yàn)情況，上機(jī)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況，期末考試。 共三十六頁(yè)第1章 概述(i sh)（Introduction）本章主要內(nèi)容(nirng)面向?qū)ο蟪绦蛘Q生的原因面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的特征C+和C基礎(chǔ)知識(shí)統(tǒng)一建模語(yǔ)言（UML）共三十六頁(yè)1.1 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)誕生(dnshng)的原因語(yǔ)言是人類(lèi)創(chuàng)造的工具，它用來(lái)表達(dá)意思(y s)，交流思想。程序設(shè)計(jì)（編程）語(yǔ)言（programming language）是人類(lèi)與計(jì)算機(jī)交流的工具。人們用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言描述需要解決的問(wèn)題，用“語(yǔ)言翻譯/編譯器”加工以使計(jì)算機(jī)理解其描述，爾后就能使

3、計(jì)算機(jī)代替人們工作了。共三十六頁(yè)1.1.1 面向(min xin)過(guò)程語(yǔ)言tc pasic basic 等是面向過(guò)程的變成工具，所謂過(guò)程就是程序段了，也可以是一個(gè)函數(shù)，講究(jing jiu)的是自頂向下，逐步求精的編程理念 。共三十六頁(yè)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的發(fā)展(fzhn)階段機(jī)器語(yǔ)言（用二進(jìn)制代碼表示）匯編語(yǔ)言（用符號(hào)表示）高級(jí)(goj)語(yǔ)言（類(lèi)似自然語(yǔ)言）共三十六頁(yè)一串串由“0”和“1”組成的指令序列交由計(jì)算機(jī)執(zhí)行，這種語(yǔ)言，就是機(jī)器語(yǔ)言。 特點(diǎn)：可讀性差修改困難(kn nn)重用性差執(zhí)行效率高1. 機(jī)器語(yǔ)言(j q y yn)共三十六頁(yè)2. 匯編語(yǔ)言(hu bin y yn)用一些簡(jiǎn)潔的英文字母

4、、符號(hào)串來(lái)替代一個(gè)特定的指令的二進(jìn)制串，這種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(yyn)就稱為匯編語(yǔ)言(yyn)特點(diǎn)：可讀性較好修改比較困難重用性比較差執(zhí)行效率較高共三十六頁(yè)3. 高級(jí)(goj)語(yǔ)言接近于數(shù)學(xué)語(yǔ)言或人的自然語(yǔ)言，同時(shí)又不依賴于計(jì)算機(jī)硬件，編出的程序能在所有(suyu)機(jī)器上通用，這樣的語(yǔ)言叫作高級(jí)語(yǔ)言。1954年，第一個(gè)完全脫離機(jī)器硬件的高級(jí)語(yǔ)言FORTRAN問(wèn)世了共三十六頁(yè)1.2 C+前史1970年，AT&T的Bell實(shí)驗(yàn)室的D.Ritchie和K.Thompson共同發(fā)明了C語(yǔ)言1979年，Bjarne Stroustrup到了Bell實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)始從事將C改良為帶類(lèi)的C（C with class

5、es）的工作(gngzu)。1983年該語(yǔ)言被正式命名為C+。共三十六頁(yè)1.3 C+C語(yǔ)言以它高度的靈巧性和實(shí)現(xiàn)上的高效性比擅長(zhǎng)于科學(xué)計(jì)算的FORTRAN更勝一籌C語(yǔ)言以它的簡(jiǎn)捷和高效比嚴(yán)謹(jǐn)?shù)腜ascal更具工業(yè)化的意義(yy)。程序中需要處理大量復(fù)雜結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，C程序員雖然經(jīng)過(guò)艱苦的努力，設(shè)計(jì)出許多精巧的程序，但是在理解上卻越來(lái)越困難，運(yùn)行問(wèn)題也越來(lái)越多。程序需要“保修（可維護(hù)性要求）”，需要“擴(kuò)充（可擴(kuò)展性要求）”，需要“加固（安全性要求）”。然而，這些精巧的程序由于內(nèi)在結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法盤(pán)根錯(cuò)節(jié)，無(wú)法被可逆地拆解，很難分析“險(xiǎn)情”和重新使用。1.3.1 褒貶(bobin)C 共三十

6、六頁(yè)1.3.2 C繼承者1、C+是在C的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，是帶類(lèi)的C語(yǔ)言。2、C+對(duì)C的繼承是青出于藍(lán)而勝于藍(lán)。3、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的思想：功能分解(fnji)，并逐步求精。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的本質(zhì)：把數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)的過(guò)程看成一個(gè)整體對(duì)象。 共三十六頁(yè)1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)C+標(biāo)準(zhǔn)化帶給人們的好處： 1）語(yǔ)言的設(shè)計(jì)，是以某種標(biāo)準(zhǔn)作為藍(lán)本的，標(biāo)準(zhǔn)C+語(yǔ)言當(dāng)然是描述標(biāo)準(zhǔn)C+的藍(lán)本；2）因?yàn)橛辛薈+標(biāo)準(zhǔn)，專家們?cè)陂_(kāi)發(fā)C+編譯器時(shí)，可以避免大量的研究無(wú)序性和重復(fù)勞動(dòng)，并且(bngqi)也為組織大規(guī)模的編譯軟件開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了前提條件；共三十六頁(yè)3）有了C+標(biāo)準(zhǔn)文檔，語(yǔ)言設(shè)計(jì)者、程序員和用戶三者就可以有一

7、致的語(yǔ)言來(lái)互通；C+標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)了程序員資源的合理利用，人們找到了共同遵循的準(zhǔn)則，在程序員社區(qū)可以暢通地交流，編寫(xiě)的程序變得更有效，更通用，更易懂。4）有了C+標(biāo)準(zhǔn)，程序員所開(kāi)發(fā)的軟件產(chǎn)品具有更高的系統(tǒng)(xtng)可移植性；標(biāo)準(zhǔn)化還大幅度地提高了程序質(zhì)量，直接讓用戶受益；5）C+標(biāo)準(zhǔn)還在防止技術(shù)封鎖、促進(jìn)軟件技術(shù)的交流、提高軟件競(jìng)爭(zhēng)力等方面起到了很好的作用；共三十六頁(yè)1.4 C+編程流程(lichng)1.4.1 編程過(guò)程(guchng) 翻譯的方式一般有兩種，一種是解釋型，也就是邊讀程序邊翻譯，翻譯成機(jī)器代碼后就執(zhí)行。另一種是編譯型，它是先整篇翻譯成機(jī)器代碼，保存在可執(zhí)行程序文件中，然后啟動(dòng)該程

8、序文件，運(yùn)行獲得結(jié)果。共三十六頁(yè)一般的編程操作流程為：編輯（edit）編譯（compile）鏈接（link或make或build）調(diào)試（debug），該過(guò)程循環(huán)往復(fù)(xn hun wng f)，直至完成共三十六頁(yè)1.4.2 最小樣板(yngbn)程序#includeint main() std:couthello World.n; 共三十六頁(yè)1.4.3 編程風(fēng)格(fngg)1、注釋(zhsh)（1）定義：為增加程序的可讀性而在程序中附加的說(shuō)明性文字。（2）形式: 以符號(hào)/打頭，只占一行。C+特有的注釋形式。 包含在符號(hào)/與/之間，可占多行。繼承C的注釋形式。使用空行顯示模塊充分而合理地使用程序

9、注釋 給函數(shù)和全局?jǐn)?shù)據(jù)加注釋。不要注釋不好的代碼，應(yīng)該重寫(xiě)。不要與代碼矛盾。 共三十六頁(yè)2、命名（為常量(chngling)、變量、函數(shù)取名）（1）名字必須符合標(biāo)識(shí)符的規(guī)范。（2）標(biāo)識(shí)符：由字母、數(shù)字、下劃線組成，而且只能以字母、下劃線打頭。（3）名字不能是保留字（系統(tǒng)有固定用途的標(biāo)識(shí)符）。（4）字母的大小寫(xiě)有區(qū)別。（5）名字最好能表達(dá)一定的含義。全局變量用具有描述意義的名字，局部變量用短名字。函數(shù)采用動(dòng)作性的名字。共三十六頁(yè)3、在編程中，應(yīng)仔細(xì)研究編譯程序給出的錯(cuò)誤信息和警告信息，弄清楚每條信息的確切根源并予以解決。4、用最規(guī)范的、最清晰的、最容易理解的方式寫(xiě)程序(chngx)。5、隨時(shí)注意

10、表達(dá)式計(jì)算過(guò)程和類(lèi)型6、友好的程序界面，程序界面的方便性及有效性。共三十六頁(yè)兩條原則：1、簡(jiǎn)單性原則（1）可以用一句話說(shuō)清楚的，不要用一頁(yè)紙去說(shuō)明，可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的語(yǔ)句完成(wn chng)的功能，不要用許多語(yǔ)句來(lái)完成(wn chng)。（2）不要寫(xiě)太長(zhǎng)的函數(shù)，可以用函數(shù)調(diào)用來(lái)縮短函數(shù)的定義。（3）不要寫(xiě)太長(zhǎng)的語(yǔ)句，可以用多條語(yǔ)句來(lái)代替一條語(yǔ)句。共三十六頁(yè)（4）如果文件太長(zhǎng)，將它分成幾個(gè)小文件。（5）不要用太多的嵌套，可以考用switch語(yǔ)句或者引入新的函數(shù)來(lái)解決問(wèn)題。（6）定義(dngy)類(lèi)時(shí)，一個(gè)文件放一個(gè)類(lèi)的定義(dngy)。 2、一致性原則保持一致性?？s進(jìn)形式顯示程序結(jié)構(gòu)，使用一致的縮

11、行和加括號(hào)風(fēng)格。共三十六頁(yè)1.5 程序(chngx)與算法 1.5.1 程序(chngx)1、程序：數(shù)據(jù)+操作計(jì)算機(jī)程序或者軟件程序（通常簡(jiǎn)稱程序）是指一組指示計(jì)算機(jī)每一步動(dòng)作的指令，通常用某種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫(xiě)，運(yùn)行于某種目標(biāo)體系結(jié)構(gòu)上。 共三十六頁(yè)1.5.2 算法(sun f)算法是求解特定問(wèn)題(wnt)的一組有限的操作序列。1、算法的特性算法的特性包括： 確定性。 能行性。 輸入。 輸出。 有窮性。滿足前四個(gè)特性的一組規(guī)則不能稱為算法，只能稱為計(jì)算過(guò)程，操作系統(tǒng)是計(jì)算過(guò)程的一個(gè)例子，操作系統(tǒng)用來(lái)管理計(jì)算機(jī)資源，控制作業(yè)的運(yùn)行，沒(méi)有作業(yè)運(yùn)行時(shí)，計(jì)算過(guò)程并不停止，而是處于等待狀態(tài)。 共三十六頁(yè)

12、1.5.3 編程與結(jié)構(gòu)(jigu)算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)=程序從動(dòng)態(tài)性上說(shuō)，程序仍然是計(jì)算機(jī)中的過(guò)程運(yùn)行(ynxng)體，即操作系統(tǒng)中的進(jìn)程。從靜態(tài)上說(shuō)，程序不再是單純的過(guò)程體（操作序列）了，不再是單純的算法了，而是算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的有機(jī)組織。程序含有更多的數(shù)據(jù)組織描述，而數(shù)據(jù)組織描述又包含有一系列的操作。 共三十六頁(yè)1.6 過(guò)程(guchng)化程序設(shè)計(jì)1.6.1基于(jy)過(guò)程的程序設(shè)計(jì) 將復(fù)雜的過(guò)程簡(jiǎn)單地按功能分層從而達(dá)到解決問(wèn)題的目的，這種思想就是過(guò)程化程序設(shè)計(jì)的思想。 例 有一些日期數(shù)據(jù)，放在數(shù)據(jù)文件abc.txt中，這些日期的年，月，日數(shù)值加起來(lái)若等于15，則收集，然后按日期從小到大的順序打

13、印出來(lái)。共三十六頁(yè)1.6.2結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)(shj)3、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法主要體現(xiàn)在過(guò)程的功能劃分(hu fn)與過(guò)程內(nèi)部的編寫(xiě)規(guī)則上，因此它是一種規(guī)范的過(guò)程化程序設(shè)計(jì)思想。1、描述任何實(shí)體的操作序列只需用三種基本控制結(jié)構(gòu)。順序 選擇 循環(huán)2、程序設(shè)計(jì)中的各個(gè)過(guò)程體和組成部分應(yīng)以模塊表示高內(nèi)聚，低外聯(lián)共三十六頁(yè)1.7 對(duì)象化程序設(shè)計(jì)(chn x sh j) 1.7.1基于對(duì)象(duxing)的程序設(shè)計(jì)程序 算法 抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型共三十六頁(yè)1.7.2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)(chn x sh j)1、對(duì)象：對(duì)象是用來(lái)描述客觀世界中的客體的單位。面向?qū)ο笫且环N程序設(shè)計(jì)思想，就是在程序空間內(nèi)，利用數(shù)據(jù)抽象的

14、方法對(duì)客觀世界的實(shí)體進(jìn)行描述，即將一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法捆綁在一起(yq)，封裝在一個(gè)程序?qū)嶓w內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)封裝和信息隱藏。共三十六頁(yè)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法中的對(duì)象應(yīng)該具有(jyu)如下特性：自治性：指對(duì)象具有一定的獨(dú)立操作能力；封閉性：指對(duì)象具有信息隱蔽的能力；通信性：指對(duì)象具有與其他對(duì)象通信的能力；被動(dòng)行：指對(duì)象的狀態(tài)改變需要外部的激發(fā)；暫存性：指程序中的對(duì)象是動(dòng)態(tài)創(chuàng)建和消亡的。共三十六頁(yè)2、類(lèi)：是具有相同屬性特征的一組對(duì)象(duxing)的抽象描述。類(lèi)是面向?qū)ο蟪绦虻奈ㄒ粯?gòu)造單位，面向?qū)ο蟪绦蚩瓷先ゾ褪怯梢恍╊?lèi)組成的。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法對(duì)對(duì)象進(jìn)行分類(lèi)，按照共同的屬性和行為

15、特征把對(duì)象分組，這樣，每個(gè)組內(nèi)的對(duì)象就都具有改組的共同特性，把這些共同特性抽象出來(lái)，形成改組的代表并加以描述，就形成了類(lèi)。 類(lèi) 數(shù)據(jù)和操作的封裝共三十六頁(yè)3、繼承：類(lèi)的復(fù)用繼承是指一個(gè)對(duì)象直接使用另一對(duì)象的屬性和方法。4、封裝：就是把一個(gè)或者一些功能通過(guò)函數(shù)、類(lèi)的方式封裝起來(lái)，對(duì)外只提供一個(gè)簡(jiǎn)單的接口， 調(diào)用者不需要知道(zh do)函數(shù)內(nèi)部如何實(shí)現(xiàn)的，只需要知道這個(gè)函數(shù)或者類(lèi)提供什么功能。共三十六頁(yè)5、多態(tài)性：多態(tài)性的定義是：同一操作作用于不同的類(lèi)的實(shí)例，不同的類(lèi)將進(jìn)行不同的解釋，最后產(chǎn)生不同的執(zhí)行結(jié)果。 編譯時(shí)的多態(tài)性 編譯時(shí)的多態(tài)性是通過(guò)(tnggu)重載來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性 運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性就是指直到系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，才根據(jù)實(shí)際情況決定實(shí)現(xiàn)何種操作。運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性通過(guò)虛成員實(shí)現(xiàn)。 編譯時(shí)的多態(tài)性為我們提供了運(yùn)行速度快的特點(diǎn)，而運(yùn)行時(shí)的多態(tài)性則帶來(lái)了高度靈活和抽象的特點(diǎn)。共三十六頁(yè)內(nèi)容摘要面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)。對(duì)于大學(xué)生而言，掌握一門(mén)高級(jí)語(yǔ)言及其基本的編程技能是必需的。用一些簡(jiǎn)潔的英文字母、符號(hào)串來(lái)替代一個(gè)特定的指令的二進(jìn)制串，這種程序設(shè)