計算思維導(dǎo)論 第4章課件

第四章1一、程序設(shè)計的概念

程序：計算機(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：計算機(jī)解決問題的全過程。4.1程序設(shè)計基礎(chǔ)程序設(shè)計的基本過程：①分析問題，明確任務(wù)；②建立數(shù)學(xué)模型，選擇合適的解決方案；③確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法；④編寫程序；⑤調(diào)試程序；⑥整理文檔，交付使用。2二、程序設(shè)計方法

1.結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計

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)計原則：自頂向下逐步求精模塊化4.1程序設(shè)計基礎(chǔ)程序模塊1程序模塊2程序模塊2條件程序模塊1成立不成立條件程序模塊成立不成立3

2.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計

對象：用來描述客觀事物的實體，反映系統(tǒng)為之保存信息和與之交互的能力。每個對象有各自的內(nèi)部屬性和操作方法。4.1程序設(shè)計基礎(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)對象整個程序是由一系列相互作用的對象構(gòu)成的，對象之間的交互通過發(fā)送消息來實現(xiàn)。4

類：具有相同的屬性和操作方法，并遵守相同規(guī)則的對象的集合。類是對象集合的抽象，規(guī)定了這些對象的公共屬性(即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu))和方法(操作數(shù)據(jù)的函數(shù))。對象是類的一個實例。4.1程序設(shè)計基礎(chǔ)例如：一個面向?qū)ο蟮膱D形程序，在屏幕的左下角顯示一個半徑為2cm的紅色圓，在屏幕的中部顯示一個半徑為3cm的黃色圓，在屏幕的右下角顯示一個半徑為4cm的藍(lán)色圓。這三個圓的圓心位置、半徑大小和顏色均不相同，是三個不同的對象。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、縮放等)，因此它們是同一類事物，可以用“Circle類”來定義。OOP特點：封裝、繼承、多態(tài)性5

1.語言的分類應(yīng)用范圍通用語言、專用語言系統(tǒng)程序設(shè)計語言、科學(xué)計算語言事務(wù)處理語言、實時控制語言程序設(shè)計方法結(jié)構(gòu)化語言模塊化語言面向?qū)ο笳Z言與硬件的聯(lián)系程度機(jī)器語言匯編語言高級語言→與計算機(jī)硬件基本無關(guān)依賴于計算機(jī)硬件(低級語言)4.1程序設(shè)計基礎(chǔ)7

⑴機(jī)器語言從本質(zhì)上說，計算機(jī)只能識別0和1兩個數(shù)字，因此，計算機(jī)能夠直接識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：指計算機(jī)能夠直接識別的指令的集合。即以二進(jìn)制代碼表示的機(jī)器指令集合，它是計算機(jī)能夠直接識別和執(zhí)行的語言。4.1程序設(shè)計基礎(chǔ)8

優(yōu)點：比機(jī)器語言程序容易閱讀和修改

缺點：面向機(jī)器語言，通用性差。4.1程序設(shè)計基礎(chǔ)

⑵匯編語言

匯編語言：用符號代替機(jī)器指令所產(chǎn)生的語言。例如，8086匯編語言對9+8=?編程10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。

連接程序：將目標(biāo)程序與庫文件或其他目標(biāo)程序連接起來形成可執(zhí)行程序。4.1程序設(shè)計基礎(chǔ)匯編語言源程序目標(biāo)程序可執(zhí)行程序匯編程序連接程序11

⑶高級語言

高級語言：用接近自然語言和數(shù)學(xué)語言的語法、符號描述基本操作的程序設(shè)計語言

BASIC、FORTRAN、Pascal、COBOL、C

VB、VC++、Delphi、Java、C#例如前面9+8=?，用C語言編程：

main()

{intal;

al=9+8;}4.1程序設(shè)計基礎(chǔ)12高級語言源程序執(zhí)行結(jié)果解釋程序解釋方式4.1程序設(shè)計基礎(chǔ)編譯方式可執(zhí)行程序高級語言源程序編譯程序目標(biāo)程序連接程序14

2.程序設(shè)計語言的選擇選擇編程語言涉及很多因素：①人的因素：編程小組精通這門語言嗎②任務(wù)需要：選擇的語言能否實現(xiàn)任務(wù)的全部功能？能跨平臺嗎？有數(shù)據(jù)庫接口功能嗎？能直接控制聲卡等硬件嗎？③客戶指定，或要通過串行口控制一個外部設(shè)備，C＋匯編語言是最明智的選擇。了解一些流行的語言，對于做出合理選擇會有幫助。4.1程序設(shè)計基礎(chǔ)15三、范型發(fā)展階段(1968-1978)4.2程序設(shè)計語言的發(fā)展Pascal：廣泛使用的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言C：使用最普遍的系統(tǒng)級程序設(shè)計語言Smalltalk:第一個面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言Prolog：邏輯式程序設(shè)計語言SQL：數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)語言四、鞏固提高階段(1979-1989)C++：面向?qū)ο蠛拖到y(tǒng)級程序設(shè)計結(jié)合Ada：美國政府的標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)開發(fā)語言Perl：著名腳本語言17五、互聯(lián)網(wǎng)時代(1990-1999)4.2程序設(shè)計語言的發(fā)展Haskell：函數(shù)式程序設(shè)計語言Python：著名腳本語言VisualBasic：流行RAD語言HTML：網(wǎng)頁語言Java：跨平臺通用高級語言Delphi：基于Pascal的RAD語言六、進(jìn)一步發(fā)展的新世紀(jì)(2000-至今).NET：微軟公司的編程平臺C#：面向?qū)ο蟮倪\行于.NET上的高級語言184.3命令式程序設(shè)計語言

命令式程序設(shè)計語言：通過指明一列可執(zhí)行的運算及運算的次序來描述計算過程的語言。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言：FORTRAN、BASIC

Pascal、COBOL

ALGOL、C面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言：VisualBasic

C++、Java、Delphi

C#、Python194.4函數(shù)式程序設(shè)計語言

函數(shù)式程序設(shè)計語言：用于函數(shù)式程序設(shè)計的語言。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)計語言：LISP、Erlang

Ruby、Haskell

Scala、ML204.5邏輯式程序設(shè)計語言

邏輯程序設(shè)計語言：用于邏輯程序設(shè)計的語言，包括：①順序邏輯程序設(shè)計語言；②并行邏輯程序設(shè)計語言；③約束邏輯程序設(shè)計語言。邏輯程序設(shè)計語言的思路：將邏輯直接作為程序設(shè)計的語言，并將計算作為受控推理。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。21