程序设计基础与算法课件

1、本章主要内容 2.1 程序设计方法与风格 2.2 结构化程序设计 2.3 面向对象的程序设计程序设计基础等级考试大纲要求 1. 程序设计方法与风格。 2. 结构化程序设计。 3. 面向对象的程序设计方法，对象，方法，属性及继承与多态性。参考书：程序设计基础：石峰编著 2003.11面向对象程序设计基础 赵雷 朱晓旭 2003.6第1页，共45页。2.1 程序设计方法与风格P8程序与程序设计方法 程序是具有特定功能的可执行的指令的集合，计算机能够存储并执行各种程序，来完成不同的任务。 程序设计方法是指在设计程序过程中所采取的系统的研究观点和方法。 程序设计方法分类 面向过程的结构化程序设计（如c

2、）面向对象的程序设计 （如VB、c+)第2页，共45页。2.1 程序设计方法与风格2. 程序设计风格: 编写程序时所表现出的特点、习惯和逻辑思路形成良好的程序设计风格，应考虑以下因素： 1）源程序的文档化 2）数据说明方法 3）语句的结构 4）输入和输出主导的程序设计风格（考点）清晰第一效率第二第3页，共45页。2.1 程序设计方法与风格p82. 程序设计风格:1）源程序的文档化符号名的命名: 既要符合语法,又要有实际含义,以便理解程序功能。视觉组织: 在程序中利用空格、空行、 缩进技巧使程序层次清晰。正确的程序注释: 序言性注释和功能性注释序言性注释: 一般位于程序的开头部分，它包括程序标题

3、、程序功能说明、主要算法 、接口说明、程序位置、开发简历、程序设计者 、复审者、复审日期及修改日期等. 功能性注释: 一般嵌在源程序体中,用于描述其后的语句或程序的主要功能.第4页，共45页。2.1 程序设计方法与风格2. 程序设计风格:2）数据说明方法:见名知义数据说明的次序规范化 各种不同种类的数据说明的次序，最好固定下来，易于查找数据属性。说明语句中变量安排有序化 一个语句中需要声明多个变量，应按字母顺序排列。使用注释来说明复杂数据的结构第5页，共45页。2.1 程序设计方法与风格2. 程序设计风格:3）语句的结构一行内只写一个语句数据结构要有利于程序的简化,程序要模块化 程序编写要做到

4、清晰第一,效率第二尽量使用库函数避免不必要的转移,避免采用复杂的条件语句不要修补不好的程序,要重新编写第6页，共45页。2.1 程序设计方法与风格2. 程序设计风格:4）输入/输出对输入数据要检查数据的合法性交互式输入数据时应有必要的提示信息应允许缺省值，提高输入数据的效率若用户输入某些数据后可能产生严重后果，应给用户输出必要的提示并要求用户确认（容错处理）输入格式要简单，使得输入的步骤和操作尽可能简单当程序设计语言对输入格式有严格要求时,应保持输入格式与输入语句的一致性输出数据的格式应清晰，美观；输出数据时要加上必要的提示信息第7页，共45页。 程序设计方法发展的历程 面向过程的程序设计 面

5、向过程的结构化程序设计 面向对象的程序设计 第8页，共45页。程序设计方法的发展历程 面向过程的程序设计方法设计语言：高级语言（过程式语言）（ Basic语言等）程序构成：数据结构+算法程序目的：用于数学计算主要工作：对解题过程进行详细描述，每一步的 操作用户要亲自编写缺点：对于庞大、复杂的程序难以开发和维护例 设al，b2，用Basic编程计算c=a+b dim a as integer, b as integer a=1 b=2 c=a+b数据结构部分算法：解决问题的操作步骤第9页，共45页。程序设计方法的发展历程 面向过程的结构化程序设计方法AB顺序结构PAB真假选择结构PA假真AP真假

6、当型循环直到型循环结构化程序设计的基本结构第10页，共45页。结构化程序设计的原则自顶向下: 先总体,后细节,先全局,后局部逐步求精: 对复杂问题,应设计一些子目标 做过渡,逐步细化。模块化: 采用模块分解与功能抽象限制使用goto语句程序设计方法的发展历程 面向过程的结构化程序设计方法第11页，共45页。结构化程序结构特点 1. 按功能划分为若干个基本模块，形成一个树状结构。 2. 各模块间的关系尽可能简单，功能上相对独立；每一模块内部均是由顺序、选择和循环三种基本结构组成。 3. 其模块化实现的具体方法是使用子程序（或过程）。程序设计方法的发展历程 面向过程的结构化程序设计方法第12页，共

7、45页。程序设计方法的发展历程 面向过程的结构化程序设计方法优点： 有效地将一个较复杂的程序系统设计任务分解成许多易于控制和处理的子任务，便于开发和维护。第13页，共45页。程序设计方法的发展历程 面向过程的结构化程序设计方法缺点：可重用性差、数据安全性差、难以开 发大型软件和图形界面的应用软件把数据和处理数据的过程分离为相互独立的实体。当数据结构改变时，所有相关的处理过程都要进行相应的修改。每一种相对于老问题的新方法都要带来额外的开销。图形用户界面的应用程序，很难用过程来描述和实现，开发和维护也都很困难。第14页，共45页。2.3 面向对象的程序设计面向对象的程序设计思想: 主张从客观世界固

8、有的事物(对象)出发来构造系统，提倡用人类在现实生活中常用的思维方法来认识、理解和描述客观事物。 数据结构算法对象是一个包含数据结构与算法的集合以人为本好方便啊对象=数据结构+算法 程序=对象+对象+. 第15页，共45页。2.3 面向对象的程序设计面向对象的程序设计对象=数据结构+算法 程序=对象+对象+.特点：是高级语言，具有结构化程序设计特点。将客观事物看作具有属性和行为的对象。不再将问题分解为过程，而是将问题分解为对象，一个复杂对象由若干个简单对象构成。通过抽象找出同一类对象的共同属性和行为，形成类。通过消息实现对象之间的联系，构造复杂系统。通过类的继承与多态实现代码重用（*） 第16

9、页，共45页。2.3 面向对象的程序设计例：在VB中的工具箱中包含VB中的控件类：如文本框类，命令按钮类等。 设计系统时，用系统提供的类进行系统中对象的布局及对象属性和行为的设置，通过对象间的发送消息完成复杂系统的设计。第17页，共45页。2.3 面向对象的程序设计优点：使程序能够比较直接地反映问题域的本来面目，软件开发人员能够利用人类认识事物所采用的一般思维方法来进行软件开发。第18页，共45页。2.3.2面向对象方法的基本概念 对象一般意义上的对象：是现实世界中一个实际存在的事物。可以是有形的（比如一辆汽车），也可以是无形的（比如一项计划）。对象有如下特性： ：有一个名字以区别于其它对象

10、：有一个状态用来描述它的某些特征 ：有一组操作，每个操作决定了对象的一种功能或行为 ：对象的操作分为两类：自身承受的操作、施加于其它对象的操作是构成世界的一个独立单位，具有：静态特征：可以用某种数据来描述(汽车颜色、载重量）动态特征：对象表现的行为或具有的功能（刹车、启动第19页，共45页。有一个人名字叫胡哥，性别男，身高1.80m，体重68kg，可以修电器，可以教计算机课，描述该对象如下：对象的静态特征：性别：男身高：1.80m体重：68kg对象的动态特征：回答身高回答体重回答性别修理电器教计算机课第20页，共45页。面向对象方法中的对象：是系统中用来描述客观事物的一个实体，它是用来构成系统

11、的一个基本单位。对象由一组属性和一组行为构成。属性：用来描述对象静态特征的数据项。行为：用来描述对象动态特征的操作序列。2.3.2 面向对象方法的基本概念对象如：VB中对象有窗体、控件。窗体属性：Left,Top,Width,Height,Forecolor等窗体行为：移动、显示、隐藏和卸载等。第21页，共45页。分类人类通常的思维方法分类所依据的原则抽象忽略事物的非本质特征，只注意那些与当前目标有关的本质特征，从而找出事物的共性，把具有共同性质的事物划分为一类，得出一个抽象的概念。 例如，石头、树木、汽车、房屋等都是人们在长期的生产和生活实践中抽象出的概念。类与对象的关系： 犹如模具与铸件之

12、间的关系，即一般与特殊的关系，一个属于某类的对象称为该类的一个实例。2.3.2 面向对象方法的基本概念类如计算机是一个类，包括主机、键盘、显示器，而张三的计算机是一个实例： 奔腾，美国标准101键盘，液晶显示器第22页，共45页。2.3.2 面向对象方法的基本概念-类与实例举例:(1)Integer是一个整数类,任何整数都是整数类的对象。123是Integer的一个实例。(2) 三个不同对象(三个圆)，同一类事物，用Circle类定义。相同属性: 圆心、圆的颜色、圆的半径相同操作: 显示、放大、缩小及移动位置等。第23页，共45页。面向对象方法中的类具有相同属性和行为的一组对象的集合，如VB中

13、的窗体类、文本框类等。为属于该类的全部对象提供了抽象的描述，包括数据抽象（即属性抽象）和代码抽象（即行为抽象）两个主要部分。如： 窗体属性描述：Name、Left,Top, Forecolor等窗体行为描述： 移动（move)、显示(show)、隐藏(hide) 等。2.3.2 面向对象方法的基本概念类第24页，共45页。 类之间的关系通常有：一般与特殊：某个类实例同时是另一个类的对象，如动物类与人类，鸟类与丹顶鹤类 ）整体与局部： 一个实体的物理构成，空间上的包容及组织机构等。关联： 两个类的对象实例之间具有某种依赖关系，如某人为某个公司工作，教师指导学生论文，某人拥有汽车。 2.3.2 面

14、向对象方法的基本概念类 一个复杂系统的组成是通过相对稳定的各类中的实例经过不同的组合而构成的。第25页，共45页。封装是抽象的一种具体体现，把一组数据和与其有关的操作集合组装在一起，形成一个能动的实体。封装目的是增强安全性和简化操作。 使用者不必了解具体的实现细节，而只需要通过外部接口来使用类的成员。如：生活中的封装实体集成电路 面向对象中的封装实体对象2.3.2 面向对象方法的基本概念 封装第26页，共45页。2.3.2 面向对象方法的基本概念继承定义：保持已有类的特性而构造新类的过程称为继承 特殊类的对象拥有其一般类的全部属性与服 务，称作特殊类对一般类的继承。例如：如汽车与小汽车；丹顶鹤

15、与鸟类。继承作用：在原有事物的基础上，研究与之相关的其它事物，可以避免重复劳动，接近人的思维方式。对于软件复用有着重要意义，是面向对象技术能够提高软件开发效率的重要原因之一。第27页，共45页。2.3.2 面向对象方法的基本概念 继承继承关系：当一个类拥有另一个类的所有数据和操作时，就称这两个类之间存在着继承关系。父类：被继承的已有类称为父类。子类：继承了父类的所有数据和操作的类就为子类。第28页，共45页。单继承：一个类只有一个父类多继承：一个类允许有多个继承2.3.2 面向对象方法的基本概念继承第29页，共45页。2.3.2 面向对象方法的基本概念 派生在已有类的基础上新增自己的特性而产生

16、新类的过程称为派生。派生出的新类称为派生类。第30页，共45页。继承与派生的目的继承的目的：实现代码重用。派生的目的：当新的问题出现，原有程序无法解决（或不能完全解决）时，需要对原有程序进行改造。第31页，共45页。 2.3.2 面向对象方法的基本概念 -消息消息是对象之间建立联系的通信机制。提供服务的对象负责消息协议的格式和消息的接收，请求服务的对象提供输入信息，获取应答消息内容。消息的使用类似于函数调用。第32页，共45页。2.3.2 面向对象方法的基本概念-多态性定义： 是指在一般类中定义的属性或行为，被特殊类继承之后，可以具有不同的数据类型或表现出不同的行为。也可以理解为同样的消息被不

17、同的对象接受时所导致不同的行为。 例如，“动物”类有“叫”的行为，猫叫的行为是“喵喵”， 狗叫的行为可能是“汪汪”。这里动物“叫”的行为就是多态的。 多态意味着可以关联不同的实例对象，从而产生不同的行为，在面向对象的软件技术中,多态性也可以理解为不同的对象可以调用相同名称的函数，却能导致完全不同的行为的现象。 第33页，共45页。2.3.2 面向对象方法的基本概念-多态性优点： 增加了面向对象软件系统的灵活性，进一步减少了信息冗余，提高了软件的可重用性和可扩充性 。第34页，共45页。2.3.1面向对象方法特点P10与人类习惯的思维方法一致 面向对象的设计方法使用现实世界的概念思考问题从而自然

18、地解决问题。它强调模拟现实世界中的概念而不强调算法。稳定性好现实世界中的实体是相对稳定的，因此以对象为中心构造的软件系统也是比较稳定的。 面向对象软件系统的结构是根据问题领域的模型建立起来的，而不是根据系统应完成的功能的分解建立的。因此当系统功能需求变化时，不会引起软件结构的整体变化. 第35页，共45页。2.3.1面向对象方法特点p103 . 可重用性好 软件重用定义：软件重用是指在不同的软件开发过程中重复使用相同或相似软件元素的过程。 传统软件重用技术：利用标准函数库。但难以适应不同场合的不同需要，通常绝大多数函数都是新编的。 重用是提高软件生产率的最主要的方法易于开发大型软件产品: 软件

19、成本降低,整体质量提高可维护性好: 开发的软件容易理解，稳定性好，容易修改，自然可维护性好。 第36页，共45页。面向对象总结 对象就如同现实世界的各种实体，每个实体与别的实体既是分离的但又是可以相互作用和联系的，每个对象都有自己的内部状态和运动规律，当这些对象(实体)按一定的规律存在和相互作用时就构成了一个具有某种功能的系统。 面向对象程序设计方法要求语言必须具备抽象、封装、继承和多态性这几个关键要素。 面向对象技术以抽象数据类型、模块封装和内部信息隐蔽为主要特征。不把程序看成是工作在数据上的一系列过程和函数的集合，而是把程序看成是相互协作而又彼此独立的对象的集合。第37页，共45页。学习提

20、示作为应用软件开发者，一些必须的准备是：熟悉应用开发平台上的常用工具至少掌握一种程序设计语言注重分析、注意写文档养成严谨、认真的工作态度具备良好的团队合作精神 第38页，共45页。补充习题-选择题1. 下面描述中，符合结构化程序设计风格的是_。 A. 使用顺序、选择和重复（循环）三种基本控制结构表示程序的控制逻辑B. 模块只有一个入口，可以有多个出口C. 注重提高程序的执行效率D. 不使用goto语句2. 下面概念中，不属于面向对象方法的是_。A. 对象 B. 继承C. 类 D. 过程调用3. 结构化程序设计主要强调的是_。A. 程序的规模 B. 程序的易读性C. 程序的执行效率 D. 程序的

21、可移植性4. 对建立良好的程序设计风格，下面描述正确的是_。A. 程序应简单、清晰、可读性好B. 符号名的命名要符合语法C. 充分考虑程序的执行效率D. 程序的注释可有可无ADBA第39页，共45页。补充习题-选择题5. 下面对对象概念描述错误的是_。 A. 任何对象都必须有继承性B. 对象是属性和方法的封装体C. 对象间的通讯靠消息传递D. 操作是对象的动态性属性6. 算法一般都可以用哪几种控制结构组合而成_。 A. 循环、分支、递归B. 顺序、循环、嵌套C. 循环、递归、选择D. 顺序、选择、循环7. 在面向对象方法中，一个对象请求另一对象为其服务的方式是通过发送_。 A. 调用语句 B.

22、 命令 C. 口令 D. 消息第40页，共45页。补充习题-选择题8. 在设计程序时，应采纳的原则之一是_。 A. 程序结构应有助于读者理解B. 不限制goto语句的使用C. 减少或取消注解行D. 程序越短越好9. 面向对象的设计方法与传统的的面向过程的方法有本质不同，它的基本原理是_。 A. 模拟现实世界中不同事物之间的联系B. 强调模拟现实世界中的算法而不强调概念C. 使用现实世界的概念抽象地思考问题从而自然地解决问题D. 鼓励开发者在软件开发的绝大部分中都用实际领域的概念去思考10采用面向对象技术开发的应用系统的特点是_。 A 重用性更强B运行速度更快C占用存储量小D 维护更复杂答案:A

23、CA第41页，共45页。补充习题-填空题1结构化程序设计的三种基本逻辑结构为顺序、选择和（ ）2源程序文档化要求程序应加注释。注释一般分为序言性注释 和（ ）3在面向对象方法中，信息隐蔽是通过对象的（ ）性来实现的4类是一个支持集成的抽象数据类型，而对象是类的（ ）5在面向对象方法中，类之间共享属性和操作的机制称为（ 6. 结构化程序设计方法的主要原则可以概括为自顶向下、逐步求精、 （ ） 和限制使用goto语句。7. 面向对象的程序设计方法中涉及的对象是系统中用来描述客观事 物的一个（ ）。8. 一个类可以从直接或间接的祖先中继承所有属性和方法。采用这 个方法提高了软件的（ ）9. 面向对象的模型中，最基本的概念是对象和 （ ）。10.结构化程序设计是一种面向( )的设计方法. 1) 重复（或循环） 2) 功能性 3)