大学计算机基础(第三版)-第8章程序设计基础

大学计算机基础(第三版)-第8章程序设计基础汇报人：AA2024-01-12程序设计概述算法与数据结构程序设计方法学程序设计语言基础程序设计与软件开发程序设计实践与案例分析contents目录01程序设计概述程序设计定义程序设计是指设计、编制、调试程序的方法和过程，是目标明确的智力活动。程序设计目的程序设计的目的是通过分析问题、建立数学模型、设计算法、编写程序等一系列步骤，将现实世界中的问题转化为计算机可以处理的计算问题，并通过计算机程序实现问题的自动求解。程序设计的概念机器语言最初的程序设计语言是直接使用二进制代码编写的机器语言，这种语言对于人类来说非常难以理解和编写。汇编语言汇编语言使用助记符代替二进制代码，使得程序更加易于理解和编写，但仍然需要程序员对计算机硬件有深入的了解。高级语言高级语言的出现使得程序员可以更加专注于问题的解决，而不需要过多地考虑计算机硬件的细节。高级语言具有更加接近人类语言的语法和表达方式，使得程序更加易于编写、阅读和维护。程序设计语言的发展在程序设计之前，需要对问题进行深入的分析和理解，明确问题的输入、输出和处理要求。问题分析根据问题的分析，设计合适的算法，将问题转化为计算机可以处理的计算问题。算法设计使用选定的程序设计语言，将算法转化为计算机可以执行的程序代码。编码实现对编写的程序进行测试，发现并修正其中的错误和缺陷，确保程序的正确性和稳定性。测试与调试程序设计的基本过程02算法与数据结构算法的概念与特性算法定义算法是一组有穷的规则，它们规定了解决某一特定类型问题的一系列运算步骤。算法特性确定性、可行性、有穷性、输入项、输出项。冒泡排序、选择排序、插入排序、归并排序等。排序算法查找算法图论算法顺序查找、二分查找、哈希查找等。最短路径算法（Dijkstra算法、Floyd算法）、最小生成树算法（Prim算法、Kruskal算法）等。030201常见算法介绍数据结构定义数据结构是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。数据结构分类线性结构、树形结构、图形结构等。数据结构的基本概念由n个具有相同特性的数据元素构成的有限序列。包括顺序表和链表两种存储结构。线性表一种特殊的线性表，其插入和删除操作只能在表的一端进行，这一端称为栈顶，另一端称为栈底。栈中没有元素时称为空栈。栈也是一种特殊的线性表，其插入操作在表的一端进行，而删除操作在表的另一端进行。队列中没有元素时称为空队列。队列线性表、栈和队列等数据结构03程序设计方法学自顶向下设计从高层次开始设计，逐步细化到具体的实现细节。模块化设计将程序划分为若干个独立的模块，每个模块完成特定的功能。结构化编程使用三种基本控制结构（顺序、选择和循环）来构建程序。结构化程序设计方法对象是现实世界事物的抽象，类是一组具有相同属性和方法的对象的集合。对象和类将数据和操作封装在对象内部，隐藏内部实现细节，只对外提供必要的接口。封装通过继承实现代码重用，多态则允许以统一的方式处理不同类型的对象。继承和多态面向对象程序设计方法结构化方法注重功能和流程，面向对象方法注重对象和交互。结构化方法与面向对象方法的比较根据问题域、开发团队技能和项目需求等因素选择合适的程序设计方法。选择合适的程序设计方法程序设计方法的比较与选择04程序设计语言基础123高级语言更接近人类自然语言，易于理解和使用；低级语言更接近计算机硬件，执行效率高但编程复杂。高级语言与低级语言编译型语言需预先编译成机器代码，执行速度快；解释型语言边解释边执行，开发过程灵活。编译型语言与解释型语言面向对象语言以对象为中心，封装数据和操作；面向过程语言以过程为中心，注重算法和流程。面向对象语言与面向过程语言语言的分类与特点用于描述程序中所涉及的数据对象，如常量、变量、数组等。数据成分运算成分传输成分控制成分用于实现各种数据运算和操作，如算术运算、逻辑运算、位运算等。用于实现数据在程序中的传输和控制，如赋值语句、输入/输出语句等。用于控制程序的执行流程，如条件判断、循环控制、异常处理等。语言的基本成分控制结构与语句程序按照语句的先后顺序逐条执行。根据条件判断的结果选择不同的执行路径，如if-else语句、switch语句等。根据循环条件重复执行某段代码，如for循环、while循环等。在程序出现异常时进行处理，保证程序的稳定性和可靠性，如try-catch语句等。顺序结构选择结构循环结构异常处理结构基本数据类型整型、浮点型、字符型等，每种类型占据固定的内存空间。复合数据类型数组、结构体、类等，由基本数据类型或其他复合数据类型构成。变量用于存储数据的标识符，具有数据类型和名称。在程序中可以修改其值。数据类型与变量05程序设计与软件开发软件工程是一种工程化的方法，用于指导计算机软件开发和维护。软件工程定义通过系统化、规范化的方法，提高软件质量，降低开发成本，缩短开发周期。软件工程目标包括模块化、抽象、信息隐藏、复用等原则，用于指导软件开发过程。软件工程原则软件工程概述03敏捷开发模型强调快速响应需求变化，通过短周期迭代和持续集成来降低风险和提高质量。01瀑布模型按照需求分析、设计、编码、测试、维护等顺序进行开发，每个阶段都有明确的输入和输出。02螺旋模型在瀑布模型的基础上引入风险分析，采用迭代方式逐步开发和完善软件。软件开发过程模型程序设计是软件开发的核心环节01通过程序设计，将需求转化为可执行的代码，实现软件功能。程序设计决定软件质量02良好的程序设计可以提高软件的可维护性、可扩展性和可重用性。程序设计影响开发效率03合理的程序设计可以降低开发难度，提高开发效率。程序设计在软件开发中的地位和作用01软件测试是对程序设计的验证和审查，确保软件符合需求和设计要求。程序设计是软件测试的基础02通过软件测试，可以发现程序设计中的错误和缺陷，及时进行修复和改进。软件测试可以发现程序设计的缺陷03程序设计的改进可以提高软件测试的效率和质量，而软件测试的反馈可以促进程序设计的优化和改进。程序设计和软件测试相互促进程序设计与软件测试的关系06程序设计实践与案例分析提供代码编辑、编译、调试等一体化功能的编程环境，如VisualStudio、Eclipse等。集成开发环境（IDE）轻量级的代码编辑工具，如Notepad、SublimeText等，支持语法高亮和代码折叠等功能。文本编辑器将高级语言代码转换为机器语言代码的工具，如GCC、Java编译器等。编译器与解释器帮助程序员定位和修复代码中错误的工具，如GDB、VisualStudio的调试器等。调试工具编程环境与工具介绍通过实例讲解排序、查找、图论等经典算法的实现原理与代码实现。经典算法实现展示线性表、树、图等数据结构在实际问题中的应用，以及相应算法的实现。数据结构应用通过实例分析类与对象、继承与多态等面向对象概念在程序设计中的应用。面向对象程序设计分享代码优化、内存管理、异常处理等实用程序设计技巧和经验。实用程序设计技巧编程实例分析与讨论ABCD常见编程错误与调试技巧语法错误分析常见的语法错误类型，如拼