第7章 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和編碼

第7章程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和編碼教學(xué)目標(biāo)與要求理解編碼階段的主要任務(wù)掌握程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的類別掌握結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的主要原則掌握注釋的兩種類型了解程序設(shè)計(jì)風(fēng)格第7章程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和編碼教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)理解編碼階段的主要任務(wù)掌握結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的主要原則了解程序設(shè)計(jì)風(fēng)格第7章程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和編碼做為軟件工程過(guò)程的一個(gè)階段，程序編碼是設(shè)計(jì)的繼續(xù)。編碼是在詳細(xì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其主要任務(wù)是將軟件的詳細(xì)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的程序代碼，也就是根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段給出的程序邏輯結(jié)構(gòu)的描述，選擇某種計(jì)算機(jī)能夠接受的程序語(yǔ)言，按照編程規(guī)范，編寫(xiě)出高質(zhì)量的、具有一致性、可移植性、可維護(hù)性和高效率的程序代碼。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的性能和設(shè)計(jì)風(fēng)格對(duì)于程序設(shè)計(jì)的效能和質(zhì)量有著直接的關(guān)系。7.1程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

7.1.1語(yǔ)言類別

1．機(jī)器語(yǔ)言——第一代語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)能夠識(shí)別、執(zhí)行的一組指令。用這種語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，都是二進(jìn)制代碼的形式，且所有的地址分配都是以絕對(duì)地址的形式處理。存儲(chǔ)空間的安排，寄存器、變址的使用都由程序員計(jì)劃。對(duì)于不同的機(jī)器就有相應(yīng)的一套機(jī)器語(yǔ)言。優(yōu)點(diǎn)：執(zhí)行效率高，速度快；缺點(diǎn)：不易編制、不易理解，出錯(cuò)率高。b6b5b401234567b3b2b1b000000101001110010111011100000NULDLESP0@P、p10001SOHDC1!1AQaq20010STXDC2“2BRbr30011ETXDC3#3CScs40100EOTDC4$4DTdt50101ENQNAK%5EUeu60110ACKSYN&6FVfv70111BELETB‘7GWgw81000BSCAN（8HXhx91001HTEM）9IYiyA1010LFSUB*:JZjzB1011VTESC+;K[k{C1100FFFS，〈L\l|D1101CRGS-=M]m}E1110SORS·〉N↑n~F1111SIUS/？O↓oDELASCII碼表

7.1.1語(yǔ)言類別

2．匯編語(yǔ)言——第二代語(yǔ)言匯編語(yǔ)言是用助記符來(lái)代替操作碼，用地址符號(hào)來(lái)代替地址碼的語(yǔ)言。存儲(chǔ)空間的安排可由機(jī)器解決，減少了程序員的工作量，也減少了出錯(cuò)率。匯編程序是把匯編語(yǔ)言程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言程序的程序，翻譯的過(guò)程成為匯編。匯編語(yǔ)言因使用的機(jī)器不同而不同。優(yōu)點(diǎn)：執(zhí)行效率高，速度快，易于理解和記憶。缺點(diǎn)：不同指令集的處理器系統(tǒng)就有自己相應(yīng)的匯編語(yǔ)言。舉例：匯編語(yǔ)言計(jì)算1---10的累加和

MVDR1,0；

MVDR2,0A；

MVDR3,0；2066:INCR3；

ADDR1，R3；

CMPR3，R2；

JNZ2066；

RET；

7.1.1語(yǔ)言類別

3.高級(jí)語(yǔ)言——第三代語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言不依賴于實(shí)現(xiàn)這種語(yǔ)言的計(jì)算機(jī)。一條語(yǔ)句往往對(duì)應(yīng)多條機(jī)器指令，因而用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)程序使工作量大為減少。翻譯方法：編譯：先翻譯，后執(zhí)行解釋：逐條翻譯，逐條執(zhí)行分類：通用語(yǔ)言：適用性強(qiáng)，應(yīng)用面廣，可移植性強(qiáng)專用語(yǔ)言：面向特定的應(yīng)用領(lǐng)域舉例:C語(yǔ)言計(jì)算1---10的累加和

Main(){

intsum=0;

for(inti=1;i<=10;i++)sum=sum+i;printf(“1-10的累加和是：”)+sum;}舉例:JAVA語(yǔ)言計(jì)算1---10的累加和publicclassForPrime

{

publicstaticvoidmain(String[]args){

intsum=0;

for(inti=1;i<=10;i++)sum=sum+i;

System.out.println("Thesumis:"+sum);

}}

7.1.2語(yǔ)言的選擇為什么要選擇編碼語(yǔ)言

“程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言不是引起軟件問(wèn)題的原因，也不是用它來(lái)解決軟件問(wèn)題，但是由于語(yǔ)言在一切軟件活動(dòng)中所處的中心位置，它們能使現(xiàn)存的問(wèn)題變得較易解決或更加嚴(yán)重”。這段話揭示了語(yǔ)言在軟件開(kāi)發(fā)中的作用，提醒我們重視在編碼前選好適當(dāng)?shù)恼Z(yǔ)言。

7.1.2語(yǔ)言的選擇當(dāng)衡量某一語(yǔ)言是否可選作編碼語(yǔ)言時(shí)，通常要考慮的因素有：1.項(xiàng)目的應(yīng)用領(lǐng)域2.算法和計(jì)算復(fù)雜性3.軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境4.性能因素5.軟件開(kāi)發(fā)人員的水平1.項(xiàng)目的應(yīng)用領(lǐng)域——關(guān)鍵因素各種語(yǔ)言都有自己的適用領(lǐng)域2.算法和計(jì)算復(fù)雜性

FORTRAN及現(xiàn)代語(yǔ)言都支持較復(fù)雜計(jì)算和算法。要根據(jù)各個(gè)語(yǔ)言的特點(diǎn)，選取能夠適應(yīng)軟件項(xiàng)目算法和計(jì)算復(fù)雜性的語(yǔ)言。3.軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境良好的編程環(huán)境不但有效提高軟件生產(chǎn)率，同時(shí)能減少錯(cuò)誤，有效提高軟件質(zhì)量?？梢暬能浖砷_(kāi)發(fā)環(huán)境，提供了強(qiáng)有力的調(diào)試工具，可以快速生成高質(zhì)量的軟件，降低軟件開(kāi)發(fā)和維護(hù)的成本。軟件可移植性要求。如果目標(biāo)系統(tǒng)將在幾臺(tái)不同的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，那么應(yīng)選用可移植性好的語(yǔ)言。4.性能因素有些實(shí)時(shí)應(yīng)用要求具有快速的響應(yīng)速度，此時(shí)可選用匯編語(yǔ)言或Ada語(yǔ)言。有時(shí)為提高效率，一部分程序用匯編語(yǔ)言書(shū)寫(xiě)，其余大部分仍用高級(jí)語(yǔ)言來(lái)書(shū)寫(xiě)。5.軟件開(kāi)發(fā)人員的水平新的更強(qiáng)有力的語(yǔ)言，雖然對(duì)于應(yīng)用有很強(qiáng)的吸引力，但是因?yàn)橐延械恼Z(yǔ)言已經(jīng)積累了大量的久經(jīng)使用的程序，具有完整的資料、支撐軟件和軟件開(kāi)發(fā)工具，程序設(shè)計(jì)人員比較熟悉，而且有過(guò)類似項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)和成功的先例。由于心理因素，人們往往寧愿選用原有的語(yǔ)種，所以應(yīng)徹底地分析、評(píng)價(jià)，介紹新的語(yǔ)言，以便從原有語(yǔ)言過(guò)渡到新的語(yǔ)言。如果條件允許，應(yīng)盡量選用程序員所熟悉的語(yǔ)言。7.2SP方法與編程結(jié)構(gòu)化程序的三個(gè)要點(diǎn)：自頂向下和逐步細(xì)化順序、選擇、循環(huán)等基本結(jié)構(gòu)對(duì)三種基本結(jié)構(gòu)可以組合嵌套結(jié)構(gòu)化程序的特點(diǎn)單入口，單出口不用GOTO語(yǔ)句層次分明，易于理解；易于驗(yàn)證、易于測(cè)試、易于維護(hù)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的主要原則使用語(yǔ)言中的順序、選擇、循環(huán)等有限的基本控制結(jié)構(gòu)表示程序邏輯。選用的控制結(jié)構(gòu)只準(zhǔn)許有一個(gè)入口和一個(gè)出口。程序語(yǔ)句組成容易識(shí)別的塊，每塊只有一個(gè)入口和一個(gè)出口。復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)該用基本控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合嵌套來(lái)實(shí)現(xiàn)。例1打印A,B,C三數(shù)中最小者的程序if(A

<B)and(A<C)thenwrite(A)

elseif(A

B)and(B

<C)then

write(B)

else

write(C)

endifendif7.3程序內(nèi)部文檔程序內(nèi)部帶有的說(shuō)明性材料就是程序的內(nèi)部文檔，它是直接寫(xiě)在代碼中的描述性材料。內(nèi)部文檔可用注釋語(yǔ)句書(shū)寫(xiě)。夾在程序中的注釋是程序員與日后的程序讀者之間通信的重要手段。注釋是不可執(zhí)行的。一些正規(guī)的程序文本中，注釋行的數(shù)量占到整個(gè)源程序的1／3到1／2，甚至更多。注釋分為序言性注釋和描述性注釋。序言性注釋序言性注釋通常放在每個(gè)程序模塊的開(kāi)頭部分，它應(yīng)當(dāng)給出程序模塊的整體說(shuō)明，對(duì)于理解程序模塊具有引導(dǎo)作用。描述：

①程序標(biāo)題：有關(guān)該模塊的功能和目的說(shuō)明；②接口說(shuō)明：包括調(diào)用形式，參數(shù)描述，子程序清單；③有關(guān)數(shù)據(jù)描述（重要的變量及其用途，約束或限制條件，以及其他有關(guān)信息）；④模塊位置（在哪一個(gè)源文件中，或隸屬于哪一個(gè)軟件包）；⑤開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)歷：模塊設(shè)計(jì)者，復(fù)審者，復(fù)審日期，修改日期及有關(guān)說(shuō)明等。描述性注釋描述性注釋嵌在源程序體中，用以描述其后的語(yǔ)句或程序段是在做什么工作，或是執(zhí)行了下面的語(yǔ)句會(huì)怎么樣。描述：

①用于描述一段程序，而不是每一個(gè)語(yǔ)句；②用縮進(jìn)或空行或其它顏色，使程序與注釋容易區(qū)別；③注釋要正確。7.4程序設(shè)計(jì)風(fēng)格程序設(shè)計(jì)風(fēng)格是指書(shū)寫(xiě)源程序的習(xí)慣、程序代碼的邏輯結(jié)構(gòu)與習(xí)慣的編程技術(shù)。程序設(shè)計(jì)風(fēng)格在很大程度上影響著程序的可讀性、可測(cè)試性和可維護(hù)性。7.4.1編碼原則要寫(xiě)清楚使用括號(hào)以避免二義性使用縮排格式顯示程序的邏輯結(jié)構(gòu)采用3種基本控制結(jié)構(gòu)模塊化，使用子程序使用有意義的變量名所有的變量在使用前應(yīng)初始化7.4.2編碼風(fēng)格1、符號(hào)名的選擇符號(hào)名即標(biāo)識(shí)符，包括模塊名、變量名、常量名、標(biāo)號(hào)名、子程序名、數(shù)據(jù)區(qū)名以及緩沖區(qū)名等。這些名字應(yīng)能反映它所代表的實(shí)際東西，應(yīng)有一定實(shí)際意義。顯示聲明一切變量。通常在一個(gè)程序中，一個(gè)變量只應(yīng)用于一種用途，即一個(gè)變量不能身兼幾種含義。名字不是越長(zhǎng)越好，應(yīng)當(dāng)選擇精煉的意義明確的名字。必要時(shí)可使用縮寫(xiě)名字，但這時(shí)要注意縮寫(xiě)規(guī)則要一致，并且要給每一個(gè)名字加注釋。2、程序的視覺(jué)組織恰當(dāng)?shù)乩每崭瘢梢酝怀鲞\(yùn)算的優(yōu)先性，避免發(fā)生運(yùn)算的錯(cuò)誤。例如，將表達(dá)式

(A＜－17)ANDNOT(B＜＝49)ORC

寫(xiě)成

(A＜－17)ANDNOT(B＜＝49)ORC自然的程序段之間可用空行隔開(kāi)；2、程序的視覺(jué)組織移行也叫做向右縮格。它是指程序中的各行不必都在左端對(duì)齊，都從第一格起排列。對(duì)于選擇語(yǔ)句和循環(huán)語(yǔ)句，把其中的程序段語(yǔ)句向右做階梯式移行。使程序的邏輯結(jié)構(gòu)更加清晰。階梯式移行示例IF（…）THENIF（…）THEN

……

ELSE

……

ENDIF

……ELSE

…ENDIF3、表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)（1）盡量少用中間變量（2）注意添加括號(hào)澄清計(jì)算意圖（3）注意浮點(diǎn)運(yùn)算的誤差（4）注意整數(shù)運(yùn)算的特點(diǎn)4、數(shù)據(jù)說(shuō)明

數(shù)據(jù)說(shuō)明的次序應(yīng)當(dāng)規(guī)范化。例如：常量說(shuō)明→簡(jiǎn)單變量類型說(shuō)明→數(shù)組說(shuō)明→公共數(shù)據(jù)塊說(shuō)明→所有的文件說(shuō)明。例如：整型量說(shuō)明→實(shí)型量說(shuō)明→字符量說(shuō)明→邏輯量說(shuō)明。當(dāng)多個(gè)變量名用一個(gè)語(yǔ)句說(shuō)明時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)這些變量按字母的順序排列。如果設(shè)計(jì)了一個(gè)復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)使用注釋說(shuō)明在程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。5、語(yǔ)句構(gòu)造在設(shè)計(jì)階段確定了軟件的邏輯結(jié)構(gòu)，但構(gòu)造單個(gè)語(yǔ)句則是編碼階段的任務(wù)。語(yǔ)句構(gòu)造力求簡(jiǎn)單，直接，不能為了片面追求效率而使語(yǔ)句復(fù)雜化。語(yǔ)句構(gòu)造的規(guī)則①在一行內(nèi)只寫(xiě)一條語(yǔ)句，并且采取適當(dāng)?shù)囊菩懈袷?，使程序的邏輯和功能變得更加明確。FORI:=1TON－1DOBEGINT:=I；FORJ:=I＋1TONDOIFA[J]＜A[T]THENT:=J；IFT≠ITHENBEGINWORK:=A[T]；A[T]:=A[I]；A[I]:=WORK；ENDEND；數(shù)組的排序示例FORI:=1TON-1DO//改進(jìn)布局

BEGIN

T:=I；

FORJ:=I＋1TONDO

IFA[J]＜A[T]THENT:=J；

IFT≠ITHEN

BEGIN

WORK:=A[T]；

A[T]:=A[I]；

A[I]:=WORK；

END

END；語(yǔ)句構(gòu)造的規(guī)則②盡量避免復(fù)雜的條件測(cè)試。③避免大量使用循環(huán)嵌套和條件嵌套。④利用括號(hào)使邏輯表達(dá)式或算術(shù)表達(dá)式的運(yùn)算次序清晰直觀。6、輸入/輸出輸入和輸出信息是與用戶的使用直接相關(guān)的。輸入和輸出的方式和格式應(yīng)當(dāng)盡可能方便用戶的使用。一定要避免因設(shè)計(jì)不當(dāng)給用戶帶來(lái)的麻煩。因此，在軟件需求分析階段和設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)基本確定輸入和輸出的風(fēng)格。系統(tǒng)能否被用戶接受，有時(shí)就取決于輸入和輸出的風(fēng)格。輸入/輸出風(fēng)格還受到許多其他因素的影響，如輸入/輸出設(shè)備、用戶的熟練程度