計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)概述

計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)概述

1.1計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)涉及的內(nèi)容

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用是非常廣泛的，包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研、教育、

商業(yè)、國(guó)防、行政管理，直至家庭和個(gè)人等各個(gè)領(lǐng)域。

一般又分為科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、過(guò)程控制和人工智能幾大

類。為了把計(jì)算機(jī)用于解決某類具體問(wèn)題，

軟件部分著重研究的是在機(jī)器一級(jí)的程序及有關(guān)數(shù)據(jù)的表示

方法、控制程序執(zhí)行的方案，以及對(duì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言進(jìn)行處理和管理

計(jì)算機(jī)資源與操作過(guò)程的各種程序及實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

這些研究包括：

①程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；②編譯技術(shù)；③操作系統(tǒng)及實(shí)用程序；④數(shù)據(jù)

庫(kù)技術(shù)；⑤軟件工具及實(shí)現(xiàn)技術(shù)等方面。

對(duì)應(yīng)用問(wèn)題的求解，首先必須解決的問(wèn)題

是清晰地描述問(wèn)題。

在現(xiàn)代的軟件開發(fā)中采用了逐步求精等程序設(shè)計(jì)方

法，提出軟件工程的概念，即以工程的手段、技術(shù)和方法

來(lái)開發(fā)與維護(hù)軟件。

確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，它們涉及程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和控

制結(jié)構(gòu)。

如果對(duì)應(yīng)用問(wèn)題能細(xì)化到這一步，則就可以用某種程

序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)編寫程序了。

所以，在軟件開發(fā)方法和技術(shù)方面包括

綜上所述，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)應(yīng)涉及以下內(nèi)容:

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

編譯技術(shù)

［軟件及實(shí)現(xiàn)技術(shù)《操作系統(tǒng)及實(shí)用程序

Ij數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，I軟件工具及實(shí)現(xiàn)技術(shù)

,軟件工程

軟件開發(fā)方法與技術(shù)《程序設(shè)計(jì)方法

、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法

計(jì)算機(jī)軟件及軟件開發(fā)方法與技術(shù)涉及的內(nèi)容是非常豐富的,

它的每一個(gè)方面都是計(jì)算機(jī)科學(xué)中的重要分支。

1.2計(jì)算機(jī)軟件概述

計(jì)算機(jī)由硬件和軟件兩大部分組成。

硬件主要研究機(jī)器的組成和邏輯設(shè)計(jì)。它包括中央處

理機(jī)、主存貯器、外部設(shè)備等部件。

軟件是程序、數(shù)據(jù)及有關(guān)文檔資料的集合。例如，操

作系統(tǒng)、匯編程序、編譯程序、診斷程序、專用程序包、

嘉神勵(lì)I(lǐng)麟居系統(tǒng)、各種維護(hù)使用手冊(cè)、程序

計(jì)算機(jī)軟件自20世紀(jì)50年代到目前的發(fā)展過(guò)程中在以下四大領(lǐng)域中有重大的

進(jìn)展：

1.程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言及語(yǔ)言處理；

2.操作系統(tǒng)；

3.數(shù)據(jù)設(shè)置與處理；

4,軟件工具；

5.技術(shù)和規(guī)定。

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用戶用來(lái)編寫輸入到計(jì)算機(jī)的程序所

使用的語(yǔ)言。當(dāng)問(wèn)題能清晰地描述時(shí)，就可以用程序設(shè)計(jì)

語(yǔ)言來(lái)編寫程序了。但從便于用戶書寫的語(yǔ)言形式到計(jì)算

機(jī)能夠理解的機(jī)器語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換還需要語(yǔ)言翻譯（編譯）系統(tǒng)。

在研制編譯系統(tǒng)時(shí)，重點(diǎn)是提供快速翻譯和產(chǎn)生高效

目標(biāo)代碼的技術(shù)。

操作系統(tǒng)是控制計(jì)算機(jī)工作流程和管理計(jì)算機(jī)軟件、

硬件資源的系統(tǒng)程序。它能使計(jì)算機(jī)以順序或并行的方式

處理用戶提交的算題任務(wù)；或以交互式或聯(lián)機(jī)方式進(jìn)行處

理，并提供極為方便的手段讓用戶使用計(jì)算機(jī)。

操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)涉及多道程序設(shè)計(jì)技術(shù)、

分時(shí)技術(shù)、資源的分配與調(diào)度等極為豐富的內(nèi)容。

數(shù)據(jù)設(shè)置與處理是指用來(lái)處理大量數(shù)據(jù)的工具與技

術(shù)。它涉及描述文件與單個(gè)記錄的工具與技術(shù)，對(duì)

數(shù)據(jù)進(jìn)行排序、分類、查詢、計(jì)算并產(chǎn)生各種報(bào)表

目前，這方面有較為成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)。

第四個(gè)領(lǐng)域是軟件工具。研制軟件工具的目的

是使軟件開發(fā)過(guò)程“自動(dòng)化”。軟件工具按功能可

劃分為：說(shuō)明工具系統(tǒng)、設(shè)計(jì)工具系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)工具

系統(tǒng)、維護(hù)工具系統(tǒng)、管理工具系統(tǒng)。例如：結(jié)構(gòu)

化編輯器、源程序調(diào)試器都是軟件工具。另外，編

譯程序也是一種翻譯工具。這些軟件工具與操作系

統(tǒng)及實(shí)用程序一起組成了軟件開發(fā)環(huán)境。

軟件開發(fā)方法與技術(shù)

軟件研制過(guò)程與軟件工程概述

（一）軟件研制過(guò)程中的問(wèn)題

在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)今時(shí)代，有大量的科

學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理和各種應(yīng)用領(lǐng)域中的實(shí)際問(wèn)題需

要求解。為此，首先必須提出問(wèn)題，弄清楚要研究

的對(duì)象；然后給出對(duì)問(wèn)題的形式化定義和求解方法

的形式描述。

O做到這一步

就可以利用計(jì)算機(jī)求解問(wèn)題了。

例如，要解決輪船最少航行費(fèi)用問(wèn)題。假設(shè)以勻速V航行的輪船,

每小時(shí)燃料費(fèi)用為C元，每小時(shí)管理費(fèi)用為M元，經(jīng)過(guò)航程為L(zhǎng),欲

使總航行費(fèi)用最少，航行速度v應(yīng)取何值？

這是一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。為了能使航行費(fèi)用最少，需要找出該問(wèn)題的

形式化描述。經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，可以得出，勻速航行的輪船，其每

小時(shí)的燃料費(fèi)與速度的立方成正比。即有：

C=kv3(k為比例系數(shù))

航行總費(fèi)用x由下式?jīng)Q定(t為總航時(shí))

x=t(C+M)=L/v(kv3+M)

欲使X為最小值，求其對(duì)V的導(dǎo)數(shù)，并使之等于零。此即為最少航

行費(fèi)用的數(shù)學(xué)模型。

dx/dv=(2KL/vA2)(vA3-M/2k)=0

上式在V=(M/2k)人1/3時(shí)成立。這樣可以得到為使

總航行費(fèi)用最少時(shí)所應(yīng)取的航行速度V。

所以，用計(jì)算機(jī)解題時(shí)，首先是提出問(wèn)題，然后建立數(shù)學(xué)模型,

確定算法。確定算法后就可以編程、上機(jī)調(diào)試、運(yùn)行，最后得到結(jié)

果，再經(jīng)分析整理后存檔。這一解題過(guò)程可用圖表示。

計(jì)算機(jī)解題過(guò)程

計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后的相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，人們?cè)诰幹瞥?/p>

序或開發(fā)軟件系統(tǒng)時(shí)，往往一個(gè)人或幾個(gè)人按各自的習(xí)慣

和經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行，這實(shí)際上是一種手工作坊式的生產(chǎn)方式。

以這種方式研制的軟件，其周期長(zhǎng)、費(fèi)用高，而且質(zhì)量低

下、可靠性得不到保證。

到60年代中期，計(jì)算機(jī)進(jìn)入到集成電路時(shí)代，大批功

能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)進(jìn)入市場(chǎng)，高級(jí)語(yǔ)言蓬勃興起。計(jì)算機(jī)應(yīng)

用迅速地滲透到各個(gè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。同時(shí)，程序的規(guī)模和

復(fù)雜程度也急劇地增長(zhǎng)。然而程序設(shè)計(jì)仍停留在個(gè)體手工

方式上。

到70年代初，形成了所謂的“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(guò)程中所遇

到的一系列嚴(yán)重的問(wèn)題，其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

⑴對(duì)軟件開發(fā)成本和進(jìn)度的估計(jì)很不準(zhǔn)確，個(gè)

體手工生產(chǎn)方式的軟件生產(chǎn)率很低，軟件常常不能

如期交貨。

(2)用戶對(duì)“已完成”的軟件系統(tǒng)不滿意的現(xiàn)象

經(jīng)常發(fā)生。

(3)軟件產(chǎn)品的質(zhì)量不可靠，在那個(gè)時(shí)期，可以

說(shuō)“沒(méi)有不出現(xiàn)錯(cuò)誤的軟件”。

(4)軟件常常是不可維護(hù)的。

⑸軟件通常沒(méi)有適當(dāng)?shù)奈臋n資料。

后來(lái)，當(dāng)研制的軟件規(guī)模日趨龐大時(shí)，使問(wèn)題

變得越來(lái)越復(fù)雜。

（二）軟件工程概述

軟件工程是指導(dǎo)計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)和維護(hù)的工程

科學(xué)，采用工程的概念、原理、技術(shù)和方法來(lái)開發(fā)

與維護(hù)軟件。

軟件工程強(qiáng)調(diào)使用軟件生命周期方法學(xué)和各種

結(jié)構(gòu)分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)。

所謂軟件生命期是指一個(gè)軟件從定義、開發(fā)、

使用和維護(hù)，直到最終被廢棄所經(jīng)歷的一段漫長(zhǎng)的

時(shí)期。

軟件生命期分為三個(gè)時(shí)期，每個(gè)時(shí)期又進(jìn)一步分成若干個(gè)階段。

軟件生命期模型可由表說(shuō)明，其中：

軟件生命期模型

時(shí)期階段

軟件定義軟件計(jì)劃

軟件需求分析

軟件開發(fā)總體設(shè)計(jì)

詳細(xì)設(shè)計(jì)

軟件編碼

單元測(cè)試

綜合測(cè)試

軟件維護(hù)

■;在設(shè)計(jì)任務(wù)確立前，首先要進(jìn)行調(diào)研和可

行性研究，理解工作范圍和所花費(fèi)的代價(jià)，然后作出軟件

并如O

■:對(duì)用戶要求具體進(jìn)行分析，確定用戶

要求軟件系統(tǒng)做什么，并用軟件需求規(guī)格說(shuō)明書表達(dá)出來(lái),

作為用戶和軟件人員之間共同的約定。

■:根據(jù)需求說(shuō)明建立軟件系統(tǒng)的“結(jié)構(gòu)”，

包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和模塊結(jié)構(gòu)。它又分為總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)

兩個(gè)階段。其中：總體設(shè)計(jì)決定系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)，給出模

塊的相互調(diào)用關(guān)系，產(chǎn)生軟件概要說(shuō)明書；詳細(xì)設(shè)計(jì)給出

模塊內(nèi)部的細(xì)節(jié)及功能說(shuō)明，產(chǎn)生詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書。

■:按軟件設(shè)計(jì)的要求為每個(gè)模塊編寫程序。

■:發(fā)現(xiàn)和排除程序中留存的錯(cuò)誤，經(jīng)過(guò)測(cè)試

排錯(cuò)，得到可交付運(yùn)行的軟件。軟件測(cè)試又分為單元測(cè)試

和綜合測(cè)試兩個(gè)階段。

軟件生命期各階段的任務(wù)、應(yīng)完成的工作:

軟件生命期各階段的任務(wù)

航段基本任身產(chǎn)生文檔

軟件計(jì)劃理解工作范HI計(jì)劃任務(wù)書

病求分析定義用戶要求fll求規(guī)格說(shuō)明書

軟件微要設(shè)計(jì)說(shuō)明竹

軟件設(shè)計(jì)建立軟件結(jié)構(gòu)，

軟件詳城設(shè)計(jì)說(shuō)明書

?耳程序程序

■試發(fā)現(xiàn)和排除帽濕?可運(yùn)行的程序

攤護(hù)運(yùn)行和管理改進(jìn)的皋鍵

程序與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

（一）程序

是按某種順序排列的，使計(jì)算機(jī)能執(zhí)行某種

任務(wù)（例如解題、檢索數(shù)據(jù)或?qū)σ粋€(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制

等）的指令集合。

也可以這樣定義:程序是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中計(jì)算任

O

一個(gè)計(jì)算機(jī)程序總是用某種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言書

寫的。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是組成軟件的重要部分。

現(xiàn)在實(shí)際使用的語(yǔ)言是相當(dāng)豐富的，它們滿足

了各種不同的需要。

（二）程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是編寫計(jì)算機(jī)程序所用的語(yǔ)言。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言按

語(yǔ)言的級(jí)別來(lái)分可以分為低級(jí)語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言兩大類。

機(jī)器語(yǔ)言是計(jì)算機(jī)直接使用的程序語(yǔ)言或指令代碼。這些代碼

:需翻譯，可直接為機(jī)器所接受。機(jī)器語(yǔ)言使用絕對(duì)地址和絕對(duì)操

作碼。

而匯編語(yǔ)言又稱為面向計(jì)算機(jī)的語(yǔ)言，是圍繞特定的計(jì)算機(jī)或

其目的尾婚置懇慰虺試融細(xì)節(jié)

,，斗將制藪轉(zhuǎn)履I和存儲(chǔ)分配等），而

內(nèi)在聯(lián)系。匯編語(yǔ)言又稱符號(hào)機(jī)器rq

它的主要思想是用符號(hào)形式表示機(jī)器指令，用助記憶碼代表機(jī)器的

操作碼，用標(biāo)識(shí)符代一一O

常用的高級(jí)語(yǔ)言有PASCAL、

FORTRAN>C、C++、C#、VB語(yǔ)言等。

高級(jí)語(yǔ)言根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)又可分為通用語(yǔ)言和專

用語(yǔ)言。

通用語(yǔ)言是在商業(yè)、科學(xué)、工程計(jì)算等方面能

廣泛應(yīng)用的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。這些語(yǔ)言有大量的軟件

庫(kù)，并為大家所熟悉和接受。

專用語(yǔ)言是具有為某種特殊應(yīng)用而設(shè)計(jì)的獨(dú)特

的語(yǔ)法形式，其應(yīng)用面較窄，僅適用于某一類問(wèn)題

如API語(yǔ)言是為數(shù)組和向量運(yùn)算設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)潔而又功

能很強(qiáng)的語(yǔ)言，它幾乎不提供結(jié)構(gòu)化的控制結(jié)構(gòu)和

數(shù)據(jù)類型。針對(duì)某一類問(wèn)題采用專用語(yǔ)言編制的程

序，其執(zhí)行效率是很高的。

程序設(shè)計(jì)方法

程序設(shè)計(jì)是把復(fù)雜問(wèn)題的求解轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能

執(zhí)行的簡(jiǎn)單操作的過(guò)程，是一種處理復(fù)雜問(wèn)題的高

智力活動(dòng)。

為了將復(fù)雜的問(wèn)題分解簡(jiǎn)化，人們提出了逐步

求精的設(shè)計(jì)方法。同時(shí)，為了提高程序的可靠性和

可維護(hù)性，必須提高程序的可讀性，這就要求對(duì)程

序從結(jié)構(gòu)和風(fēng)格上加以必要的限制。

為此，人們提出了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)

和模塊化程序設(shè)計(jì)技術(shù)。

（一）逐步求精的設(shè)計(jì)方法

在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，要將一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題最終

變?yōu)橐粋€(gè)書寫正確的程序，最好的方式是逐步展開

而采用逐步展開的方式研制程序的策略應(yīng)是自頂向

下的策略。

把要解決的復(fù)雜問(wèn)題分解成若干個(gè)子問(wèn)題，然

后分別獨(dú)立解決這些子問(wèn)題，再將各個(gè)子問(wèn)題的解

以某種方式聯(lián)結(jié)起來(lái)，這就是原始問(wèn)題的正確解答

如果子問(wèn)題仍較復(fù)雜，則又可以把這些子問(wèn)題

看作新的要解決的問(wèn)題而對(duì)它們進(jìn)行分解。這樣不

斷地分解，最終使得子問(wèn)題簡(jiǎn)單得可用若干行程序

設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)表達(dá)，于是整個(gè)問(wèn)題便得到了解決。

使用自頂向下、逐步細(xì)化的設(shè)計(jì)方法符合人們

解決復(fù)雜問(wèn)題的一般規(guī)律，是人的智力能接受的方

法，可以顯著地提高程序設(shè)計(jì)的效率。

在這樣的設(shè)計(jì)方法指導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)了先全局后局

部，先整體后細(xì)節(jié)，先抽象后具體的逐步細(xì)化的過(guò)

程。這樣研制出來(lái)的程序具有結(jié)構(gòu)清晰的特點(diǎn)，有

很高的可讀性和可維護(hù)性。

(二)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)是按照一定的原則與原理，組織和編制正確且

易讀的程序的軟件技術(shù)。

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的主要特征有以下幾點(diǎn)：

⑴結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)要求把程序的結(jié)構(gòu)限制為順序、選擇和循環(huán)三

種基本結(jié)構(gòu)，即以三種基本結(jié)構(gòu)的組合來(lái)描述程序。

(2)有限制地使用got。語(yǔ)句，在非用不可的情況下，也要十分謹(jǐn)慎,

并且只限于在一個(gè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部跳轉(zhuǎn)，不允許從一個(gè)結(jié)構(gòu)跳到另一個(gè)結(jié)

構(gòu)。這樣可縮小程序的靜態(tài)結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)執(zhí)行過(guò)程之間的差異，使人

們能正確理解程序的功能。

(3)以控制結(jié)構(gòu)為單位，只有一個(gè)入口，一個(gè)出口，各單位之間接

口簡(jiǎn)單，每個(gè)單位也容易理解。

(4)采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)書寫結(jié)構(gòu)化程序，并采用一定的書

寫格式以提高程序結(jié)構(gòu)的清晰性和增進(jìn)程序的易讀性。

（三）模塊化程序設(shè)計(jì)

程序設(shè)計(jì)是把復(fù)雜問(wèn)題的求解轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能

執(zhí)行的簡(jiǎn)單操作的過(guò)程。

模塊化指的是把一個(gè)程序按功能分解成若干彼

此具有一定獨(dú)立性同時(shí)也具有一定聯(lián)系的組成部分

這些組成部分稱為模塊。每個(gè)程序由一個(gè)或多個(gè)模

塊組成。

采用模塊化程序設(shè)計(jì)時(shí)，一個(gè)系統(tǒng)被劃分為若干模塊。因此，

在結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法下，要求在設(shè)計(jì)程序系統(tǒng)時(shí)按層次結(jié)構(gòu)組織模塊。

其中，最上層的模塊是對(duì)系統(tǒng)的整體功能的抽象，它指出系統(tǒng)

應(yīng)該“做什么”，而不涉及“如何做”的細(xì)節(jié)；下層模塊是對(duì)上層

所分解的幾個(gè)“做什么”進(jìn)行進(jìn)一步的描述。

在最后一層模塊中，才對(duì)“如何做”進(jìn)行精確的描述。圖給出

了一個(gè)程序的模塊結(jié)構(gòu)。

程序的模塊結(jié)構(gòu)

程序結(jié)構(gòu)

程序設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)、編制和調(diào)試程序的過(guò)程。這

一過(guò)程首先要確定解題方式，設(shè)計(jì)程序流程圖，使

問(wèn)題內(nèi)容和解題計(jì)劃變?yōu)橛?jì)算機(jī)能夠接受的指令或

語(yǔ)句序列。

程序設(shè)計(jì)概括地說(shuō)應(yīng)包括四個(gè)方面的內(nèi)容：

O

算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)涉及的是程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和控

制結(jié)構(gòu)。

方法是研究如何將復(fù)雜問(wèn)題的求解轉(zhuǎn)換為計(jì)算

機(jī)能執(zhí)行的簡(jiǎn)單操作的方法。

而程序設(shè)計(jì)是在一定環(huán)境中進(jìn)行的，其中包括

了在程序設(shè)計(jì)過(guò)程中可能使用的軟件工具。

（一）程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

程序的執(zhí)行總要處理大量的數(shù)據(jù)信息，即任何

一個(gè)算法總是與某些特定的數(shù)據(jù)相聯(lián)的，這些數(shù)據(jù)

或作為輸入，或作為中間結(jié)果，或作為輸出。

信息不僅具有屬性，而且在大多數(shù)情況下互相

聯(lián)系，尤其是在非數(shù)值處理領(lǐng)域中更是如此。

在程序中，信息的特征被抽象為數(shù)據(jù)類型和值

而O

1.數(shù)據(jù)類型

不同的高級(jí)語(yǔ)言所提供的數(shù)據(jù)類型以及類型定

義的方式是不相同的。一般數(shù)據(jù)類型分為基本數(shù)據(jù)

類型(簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型)和構(gòu)造數(shù)據(jù)類型兩種。構(gòu)造類

型是由基本數(shù)據(jù)類型按某種方式組合而成的，如數(shù)

組(array)>指針(pointer)>結(jié)構(gòu)(struct)等。

O例

如，對(duì)類型為int的量只能進(jìn)行整型運(yùn)算。所以，

概括起來(lái)說(shuō)，量涉及名、值與類型三個(gè)方面，而類

型則涉及名、值集和運(yùn)算集三個(gè)方面。

2.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究的是數(shù)據(jù)的組織形式，它涉及三個(gè)方面

的電容匕抽象藪據(jù)結(jié)標(biāo)，內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上所施

加的運(yùn)算。

1）抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)又稱數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)，它是客體之間聯(lián)

系的抽象。

抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)。線性結(jié)構(gòu)

有串、棧、隊(duì)、表等，非線性結(jié)構(gòu)有樹、圖等。

2）內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)又稱數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)。它是數(shù)據(jù)邏輯結(jié)

構(gòu)的物理實(shí)現(xiàn)方式，是依賴于計(jì)算機(jī)的，即是數(shù)據(jù)的邏輯

結(jié)抱在正算機(jī)的存儲(chǔ)器中的排布方式。它一般有兩種方式:

順序萬(wàn)式和鏈接萬(wàn)式。

3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法

用計(jì)算機(jī)解題涉及解題方法和被處理對(duì)

象的表示，所以算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是人們用計(jì)

算機(jī)解題時(shí)所作的兩種抽象。

這兩種抽象互相依賴、互相補(bǔ)充、緊密相聯(lián)。進(jìn)行程

序設(shè)計(jì)時(shí)，建立合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、確定合理的算法是編制

高質(zhì)量程序的兩個(gè)重要方面。

（二）程序的控制結(jié)構(gòu)

程序的基本目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)算法和對(duì)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行

處理從而獲得所期望的效果。而算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程是由

一系列操作所組成的。

算法使用一些最基本的操作（加、減、乘、除、

“與”、“或”、“非”、傳送、比較），通過(guò)對(duì)

已知條件進(jìn)行一步一步的加工、變換，最終實(shí)現(xiàn)解

題目標(biāo)。這些操作的執(zhí)行實(shí)現(xiàn)了程序應(yīng)完成的功能

而操作之間的執(zhí)行次序就是控制結(jié)構(gòu)。有三種

最基本的控制結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、重復(fù)結(jié)

構(gòu)。

1966年Bohm和Jacopini證明了任何復(fù)雜的算法都

可以用順序、選擇、循環(huán)三種結(jié)構(gòu)組合而成。所以

這三種控制結(jié)構(gòu)稱為程序的三種基本控制結(jié)構(gòu)。

程序設(shè)計(jì)工具

為了提高程序設(shè)計(jì)的效率和保證軟件的質(zhì)量，

應(yīng)該選擇使用各種優(yōu)秀的軟件工具。軟件工具也是

一些計(jì)算機(jī)程序，它們用來(lái)輔助與支持其它軟件的

設(shè)計(jì)、編制和調(diào)試工作。

在程序設(shè)計(jì)的全過(guò)程中涉及的軟件工具有：

（一）程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的選用

在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)選用哪種語(yǔ)言，這與許多因

素有關(guān)，如應(yīng)用范圍、算法復(fù)雜程度、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的

復(fù)雜程度、與該語(yǔ)言相聯(lián)系的軟件工具是否豐富等

就計(jì)算機(jī)應(yīng)用范圍來(lái)說(shuō)，大致可以分為科學(xué)工

程計(jì)算、計(jì)算機(jī)模擬、數(shù)據(jù)處理、實(shí)時(shí)控制、

CAD和CAI、系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)、人工智能等領(lǐng)域。

各種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言都具有某一方面的優(yōu)勢(shì)。

（二）算法描述工具

在軟件設(shè)計(jì)和編制階段，為了能對(duì)算法的各個(gè)

實(shí)現(xiàn)步驟進(jìn)行清晰的描述，往往使用算法描述工具

來(lái)進(jìn)行。常用的算法描述工具有流程圖、NS圖（結(jié)

構(gòu)化流程圖）、PDL,語(yǔ)言等。

在這里，我們僅討論流程圖。流程圖能形象地

描述算法各階段所應(yīng)完成的工作及各階段之間的聯(lián)

系。

它是一個(gè)有向圖，圖中用矩形框代表一個(gè)或一

系列操作，箭頭指明各框執(zhí)行的先后次序。下面給

出一個(gè)算法框圖的例子。

例：計(jì)算兩個(gè)正整數(shù)m和n的最大公因子的算法如下：

第一^步：讀入兩個(gè)正整數(shù)m和n(設(shè)m>n)。

第二步：求m和n的余數(shù)r,即

r—mod(m,n)=m-[m/n]*n

式中：[m/n]表示小于或等于m/n的最大整數(shù)。

；

第三步：變換m和n值，即m=nn=ro

第四步：判斷r是否為零。如果r=0,則m為最大公因子,

轉(zhuǎn)第五步，否則轉(zhuǎn)第二步。

第五步：輸出m值，即為最大公因子。

第六步：結(jié)束。

這個(gè)算法實(shí)現(xiàn)時(shí)，從第一步開始，一步一步執(zhí)行，

直到『0,轉(zhuǎn)至第五步，輸出最大公因子，然后停止。

此算法的流程圖如圖所示。

/輸個(gè)0,n/

lr=mod(m?n)

m=n.n=r

/輸出m/

C結(jié)束）

求最大公因子流程圖

在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)后，要求算法的結(jié)構(gòu)限制在順序、選

擇、循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)及其組合上。在一般的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中，這

三種基本結(jié)構(gòu)共有五種形式，現(xiàn)具體描述如下：

1)順序結(jié)構(gòu)(SEQUENCE)

在順序結(jié)構(gòu)中，控制從A順序地流向B,如圖所示。

2)條件轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)(IFTHENELSE)

在條件轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)中，如果條件A成立，則處理B,

否則處理C。如果條件A不成立，則不執(zhí)行C。

3)當(dāng)循環(huán)結(jié)構(gòu)(DOWHILE)及

4)直到循環(huán)結(jié)構(gòu)(DOUNTIL)

在當(dāng)循環(huán)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)條件A成立時(shí)，處理B。B

執(zhí)行結(jié)束后，再次判斷條件A。如果條件A不成立,

則控制轉(zhuǎn)出該循環(huán)。

5)分情況結(jié)構(gòu)(CASE)

在分情況結(jié)構(gòu)中，根據(jù)第i種情況，選擇處理Pi。

（三）編輯工具

編輯工具用來(lái)產(chǎn)生和修改文件，用戶通過(guò)它們

對(duì)文件進(jìn)行增、冊(cè)h修改、剪接等處理工作。

（四）格式化工具

格式化工具是將格式不標(biāo)準(zhǔn)的文本按規(guī)定格式

重新進(jìn)行編排的程序。該軟件工具根據(jù)預(yù)定義的或

用戶定義的約定排列程序正文。

在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，為了使程序易讀、易理解

往往需要遵守某種特定的書寫格式（如行首

縮進(jìn)形式）。采用格式化工具可以使嵌