第1章-程序设计基础与算法课件

第,2,章 程序设计基础与算法,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,2003.6,2.1,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,）,面向对象的程序设计,（如,VB,、,c+),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,效率第二,2.1,程序设计方法与风格,p8,2.,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、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,.,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,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,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,程序设计方法发展的历程,面向过程的程序设计,面向过程的结构化程序设计,面向对象的程序设计,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,a,l,，,b,2,，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,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,A,B,顺序结构,P,A,B,真,假,选择结构,P,A,假,真,A,P,真,假,当,型循环,直到型循环,结构化程序设计的基本结构,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,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,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。,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。,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,+.,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（*）,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。,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。,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,：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,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,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。,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,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。,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,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。,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,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。,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。,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,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,产生新类,的过程称为,派生,。,派生出的新类称为,派生类,。,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。,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。,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。,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 。,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,.,2.3.1,面向对象方法特点,p10,3 .,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。,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。,学习提示,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,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,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.,命令,C.,口令,D.,消息,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,:ACA,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),封装,4),实例,5),继承,6),模块化,7),实体,8),可重用性,9),类,10.,过程,补充习题,-,填空题,11.,对象的基本特点包括标识唯一性、分类性、 多态性、（ ）和模块独立性,12.,采用结构化程序设计方法能够使程序易读、易理解,( ),和结构良好,.,13.,在面向对象分析和设计中,通常把对象所进行的操作称为,( ),14.,使用已经存在的类定义作为基础建立新的类定义,这样的技术称为,( ),15.,继承使得,相似的对象可以共享代码和数据结构,从而大大减少了程序中的冗余信息,提高软件的,( ),16.,对象和类的关系可以表示为,(,）和（）的关系,17.,重复使用一个对象类有两种方法，分别是（）和（）,答案,: 11.,封装性,12,易维护,13.,方法或服务,14.,继承,15.,可重用性,16.,具体抽象,17 .,创建该类的实例，从而直接使用它；,从它派生出一个满足当前需要的新类,补充习题,-,填空题,18.,结构化,程序设计的原则中, “,先考虑总体，后考虑细节；先考,虑全局目标，后考虑局部目标,”,称为,( ),。,19.,在程序设计语言中，重复结构对应两类循环语句，即先判断,后执行循环体的,( ),循环结构，和先执行循环体后判断,( ),循环结构。,20.,在消息传递中，对象根据所接受的消息而做出动作，同样的,消息被不同的对象接受时可导致完全不同的行动，该现象称,为,( ),。,答案,:,18),自顶向下,19),当型 直到型,20),多态性,1.,(06.4,月,),下列选项中不属于结构化程序设计方法的是,A,）自顶向下,B,),逐步求精,C),模块化,D,),可复用,2. (06.4,月,),在面向对象方法中，,【 】,描述的是具有相似属性与操作的一组对象。,3,. (05.4,月,),在面向对象方法中，类的实例称为,【,】,有关等级考试题,