計(jì)算思維導(dǎo)論課件第4章

1、第四章 程序設(shè)計(jì)語言,4-2/24,一、程序設(shè)計(jì)的概念 程序：計(jì)算機(jī)的一組指令，經(jīng)過編譯和執(zhí)行才能最終完成程序的功能。 程序設(shè)計(jì)：計(jì)算機(jī)解決問題的全過程。,4.1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),程序設(shè)計(jì)的基本過程： 分析問題，明確任務(wù)； 建立數(shù)學(xué)模型，選擇合適的解決方案； 確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法； 編寫程序； 調(diào)試程序； 整理文檔，交付使用。,4-3/24,二、程序設(shè)計(jì)方法 1.結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 基本思想：順序結(jié)構(gòu) 選擇結(jié)構(gòu) 循環(huán)結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)原則：自頂向下 逐步求精 模塊化,4.1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),4-4/24,2.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì) 對(duì)象：用來描述客觀事物的實(shí)體，反映系統(tǒng)為之保存信息和與之交互的能力。每個(gè)對(duì)象有各自的內(nèi)

2、部屬性和操作方法。,4.1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),屬性： 頻道 顏色 音量,方法： 調(diào)節(jié)頻道 調(diào)節(jié)顏色 調(diào)節(jié)音量,電視機(jī),電視機(jī)對(duì)象,整個(gè)程序是由一系列相互作用的對(duì)象構(gòu)成的，對(duì)象之間的交互通過發(fā)送消息來實(shí)現(xiàn)。,4-5/24,類：具有相同的屬性和操作方法，并遵守相同規(guī)則的對(duì)象的集合。 類是對(duì)象集合的抽象，規(guī)定了這些對(duì)象的公共屬性(即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))和方法(操作數(shù)據(jù)的函數(shù))。對(duì)象是類的一個(gè)實(shí)例。,4.1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),例如：一個(gè)面向?qū)ο蟮膱D形程序，在屏幕的左下角顯示一個(gè)半徑為2cm的紅色圓，在屏幕的中部顯示一個(gè)半徑為3cm的黃色圓，在屏幕的右下角顯示一個(gè)半徑為4cm的藍(lán)色圓。這三個(gè)圓的圓心位置、半徑大小和顏色均

3、不相同，是三個(gè)不同的對(duì)象。但是它們有相同的屬性(圓心坐標(biāo)、半徑、顏色)和相同的操作(顯示圖形、移動(dòng)、縮放等)，因此它們是同一類事物，可以用“Circle類”來定義。,OOP特點(diǎn)：封裝、繼承、多態(tài)性,4-6/24,4.1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),三、程序設(shè)計(jì)語言,計(jì)算機(jī)語言：計(jì)算機(jī)所能夠識(shí)別的語言,程序設(shè)計(jì)語言計(jì)算機(jī)語言,4-7/24,1.語言的分類,4.1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),4-8/24,機(jī)器語言 從本質(zhì)上說，計(jì)算機(jī)只能識(shí)別0和1兩個(gè)數(shù)字，因此，計(jì)算機(jī)能夠直接識(shí)別的指令是由一連串的0和1組合起來的二進(jìn)制編碼。 機(jī)器指令操作碼操作數(shù) 機(jī)器語言：指計(jì)算機(jī)能夠直接識(shí)別的指令的集合。即以二進(jìn)制代碼表示的機(jī)器指令集合

4、，它是計(jì)算機(jī)能夠直接識(shí)別和執(zhí)行的語言。,4.1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),4-9/24,優(yōu)點(diǎn)：占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快； 缺點(diǎn)：面向機(jī)器語言，通用性差，不易閱讀和記憶，編程工作量大，難以維護(hù)。,4.1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),例題用Intel 8086指令系統(tǒng)來編寫機(jī)器語言程序，要求完成 9+8=？,4-10/24,優(yōu)點(diǎn)：比機(jī)器語言程序容易閱讀和修改 缺點(diǎn)：面向機(jī)器語言，通用性差。,4.1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),匯編語言 匯編語言：用符號(hào)代替機(jī)器指令所產(chǎn)生的語言。例如，8086匯編語言對(duì)9+8=?編程,4-11/24,源程序：用匯編語言編寫的程序。 匯編程序：負(fù)責(zé)翻譯的軟件。 主要作用源程序轉(zhuǎn)換成用二進(jìn)制代碼表示的目標(biāo)程序。

5、 連接程序：將目標(biāo)程序與庫(kù)文件或其他目標(biāo)程序連接起來形成可執(zhí)行程序。,4.1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),4-12/24,高級(jí)語言 高級(jí)語言：用接近自然語言和數(shù)學(xué)語言的語法、符號(hào)描述基本操作的程序設(shè)計(jì)語言 BASIC、FORTRAN、Pascal、COBOL、C VB、VC+、Delphi、Java、C# 例如前面9+8=?，用C語言編程： main() int al; al=9+8; ,4.1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),4-13/24,優(yōu)點(diǎn)：符合人類習(xí)慣，簡(jiǎn)單易學(xué) 通用性強(qiáng)，便于維護(hù) 源程序：用高級(jí)語言編寫的程序。 翻譯程序：將源程序翻譯成用二進(jìn)制代碼表示的目標(biāo)程序。 翻譯程序的工作方式： 解釋方式：邊解釋邊執(zhí)行 編

6、譯方式：寫程序、編譯程序 運(yùn)行程序,4.1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),4-14/24,4.1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),4-15/24,2.程序設(shè)計(jì)語言的選擇 選擇編程語言涉及很多因素： 人的因素：編程小組精通這門語言嗎 任務(wù)需要：選擇的語言能否實(shí)現(xiàn)任務(wù)的全部功能？能跨平臺(tái)嗎？有數(shù)據(jù)庫(kù)接口功能嗎？能直接控制聲卡等硬件嗎？ 客戶指定，或要通過串行口控制一個(gè)外部設(shè)備，C匯編語言是最明智的選擇。,了解一些流行的語言，對(duì)于做出合理選擇會(huì)有幫助。,4.1 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ),4-16/24,4.2 程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展,一、程序語言的開端(1940-1950),Plankalul：第一個(gè)真正意義上的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言 ENIAC co

7、ding system：第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的編程語言,4-17/24,三、范型發(fā)展階段(1968-1978),4.2 程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展,Pascal：廣泛使用的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言 C： 使用最普遍的系統(tǒng)級(jí)程序設(shè)計(jì)語言 Smalltalk:第一個(gè)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言 Prolog： 邏輯式程序設(shè)計(jì)語言 SQL：數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)語言,4-18/24,五、互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代(1990-1999),4.2 程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展,Haskell：函數(shù)式程序設(shè)計(jì)語言 Python： 著名腳本語言 Visual Basic：流行RAD語言 HTML：網(wǎng)頁語言 Java：跨平臺(tái)通用高級(jí)語言 Delphi：基于Pasc

8、al的RAD語言,4-19/24,4.3 命令式程序設(shè)計(jì)語言,命令式程序設(shè)計(jì)語言：通過指明一列可執(zhí)行的運(yùn)算及運(yùn)算的次序來描述計(jì)算過程的語言。,結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言：FORTRAN、BASIC Pascal、COBOL ALGOL、C 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言：Visual Basic C+、Java、Delphi C#、Python,4-20/24,4.4 函數(shù)式程序設(shè)計(jì)語言,函數(shù)式程序設(shè)計(jì)語言：用于函數(shù)式程序設(shè)計(jì)的語言。其中函數(shù)是構(gòu)造程序的基本成分，并提供一些設(shè)施用于構(gòu)造更為復(fù)雜的函數(shù)。程序人員根據(jù)提出的問題去定義求解函數(shù)，其中可能包含一些輔助函數(shù)。,函數(shù)式程序設(shè)計(jì)語言：LISP、Erlang R

9、uby、Haskell Scala、ML,4-21/24,4.5 邏輯式程序設(shè)計(jì)語言,邏輯程序設(shè)計(jì)語言：用于邏輯程序設(shè)計(jì)的語言，包括：順序邏輯程序設(shè)計(jì)語言；并行邏輯程序設(shè)計(jì)語言；約束邏輯程序設(shè)計(jì)語言。,邏輯程序設(shè)計(jì)語言的思路：將邏輯直接作為程序設(shè)計(jì)的語言，并將計(jì)算作為受控推理。它通過依賴于設(shè)定某種特定的建立在事實(shí)上的規(guī)則來解決問題，而不是通過設(shè)定特定的步驟來解決問題。如：Prolog。,4-22/24,4.6 標(biāo)記語言和Web開發(fā)語言,一、標(biāo)記語言 SGML、HTML、XML 二、Web開發(fā)語言 CGI、ASP、PHP、JSP JavaScripe、AJAX,4-23/24,4.7 SQL語言,SQL語言：數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中專用的結(jié)構(gòu)化查詢語言。,SQL包含四部分： 數(shù)據(jù)查詢語言：SELECT 數(shù)據(jù)操縱語言：INSERT、UPDATE、DELETE 數(shù)據(jù)定義語言：CREATE、ALTER、DROP 數(shù)據(jù)控制語言：COMMIT WORK、ROLLBACK