ch09-程序开发和结构化程序设计.ppt

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1、第九章第九章 程序开发和结构化程序设计程序开发和结构化程序设计ngoto和标号和标号n空语句空语句n结构化程序设计原则结构化程序设计原则n程序风格程序风格n程序的正确性程序的正确性n可移植性可移植性n文档文档n自顶向下逐步求精的自顶向下逐步求精的程序设计技术程序设计技术n受限排列组合受限排列组合穷举法与试探法穷举法与试探法n本章小结本章小结goto和标号和标号ngoto 语句是强制改变程序正常执行顺序的手段。但语句是强制改变程序正常执行顺序的手段。但是我们事先声明是我们事先声明频繁使用频繁使用goto语句不是好的程序设计习惯，不符合结构语句不是好的程序设计习惯，不符合结构化程序设计原则化程序设

2、计原则除有特殊需要外，尽量不要使用除有特殊需要外，尽量不要使用goto语句和标号语句和标号n标号的语句标号的语句标号标号:语句语句label1:statement;ngoto 语句语句goto 标号标号 goto label1;l标号就是带标号语句中用的标号，是一个标识符；标号就是带标号语句中用的标号，是一个标识符；lgoto 是保留字，表示转向。是保留字，表示转向。goto 语句的意义是中断正常的程序执行顺序，转语句的意义是中断正常的程序执行顺序，转到本函数内标号标出的语句处，并从其开始继续向到本函数内标号标出的语句处，并从其开始继续向下执行下执行goto 语句与带标号语句配合使用，达到改变

3、程序语句与带标号语句配合使用，达到改变程序正常执行顺序的目的。正常执行顺序的目的。【例例9-1】前述第前述第5章例章例5-8中迭代法求解方程根的问题中迭代法求解方程根的问题,不改造流程图不改造流程图,可以用如下右端的程序片段表示可以用如下右端的程序片段表示 开始开始X0=初值初值X1=f(X0)X0X1结束结束x0=x1TF x0=0.9;/*1*/r1:x1=f(x0);/*2*/if(abs(x1-x0)1e-5)/*3*/goto r2;/*4*/x0=x1;/*5*/goto r1;/*6*/r2:;/*7*/n虽然虽然C允许使用允许使用 goto 语句转向语句转向本函数本函数内任何语

4、句，但内任何语句，但是下述转向是极其不好的程序设计习惯。它使程序逻辑是下述转向是极其不好的程序设计习惯。它使程序逻辑混乱，同时也给编译优化带来麻烦。混乱，同时也给编译优化带来麻烦。从从if语句外转入语句外转入if语句的语句的“then”或或“else”子句之子句之中；中；在在if语句的语句的“then”或或“else”子句之间转向；子句之间转向；从从switch语句之外转入语句之外转入switch语句之内；语句之内；从循环语句之外转入循环语句之内；从循环语句之外转入循环语句之内；从复合语句之外转入复合语句之内。从复合语句之外转入复合语句之内。空语句空语句n空语句（空语句（empty-state

5、ment）只由一个分号）只由一个分号“；”组成，表记没有任何操作动作。其语法是：组成，表记没有任何操作动作。其语法是：空语句空语句 ；空语句也是一种语句。只不过在程序正文上看空语句也是一种语句。只不过在程序正文上看它只有一个分号。在语义上看它没有任何操作动作，它只有一个分号。在语义上看它没有任何操作动作，其作用只是占据一个语句的位置。其作用只是占据一个语句的位置。空语句有时起很大作用空语句有时起很大作用,例例:for(.).goto r0;.r0:;结构化程序设计原则结构化程序设计原则n由于计算机硬件技术的不断发展，以及计算机的广泛应由于计算机硬件技术的不断发展，以及计算机的广泛应用，计算机软

6、件系统也日益发展用，计算机软件系统也日益发展n软件在计算机系统中所占比重也越来越大软件在计算机系统中所占比重也越来越大n使得作为软件主要组成部分的程序系统越来越庞大，复使得作为软件主要组成部分的程序系统越来越庞大，复杂度越来越高，造价也越来越昂贵，同时出错率也不断杂度越来越高，造价也越来越昂贵，同时出错率也不断增加，系统的可靠性越来越难以保证，维护也越来越困增加，系统的可靠性越来越难以保证，维护也越来越困难。难。n最后终于在最后终于在20世纪世纪60年代中期引起了一场所谓的软件年代中期引起了一场所谓的软件危机。在该背景下，危机。在该背景下，1968 年年 Dijkstra 提出了结构化提出了结

7、构化程序设计思想。这种思想的基点是：程序设计思想。这种思想的基点是：“清晰，易懂地书写程序逻辑，使程序结构表现得简单、清晰，易懂地书写程序逻辑，使程序结构表现得简单、明快明快”n从这点出发，人们经过艰苦实践，总结出了从这点出发，人们经过艰苦实践，总结出了一套结构化程序设计原则。这套原则要求程一套结构化程序设计原则。这套原则要求程序员写出的程序应该是结构良好的，即序员写出的程序应该是结构良好的，即:易于保证和验证程序的正确性易于保证和验证程序的正确性易于阅读、维护和调试。易于阅读、维护和调试。n这种良好结构的程序具体体现在：对任意程这种良好结构的程序具体体现在：对任意程序段来讲序段来讲仅有一个入

8、口，一个出口仅有一个入口，一个出口没有死循环没有死循环没有死码区。没有死码区。n为了达到上述目的，强调程序员在写程序时为了达到上述目的，强调程序员在写程序时应该应该:利用自顶向下、逐步求精的技术设计程序利用自顶向下、逐步求精的技术设计程序具有良好的程序设计风格具有良好的程序设计风格尽量利用标准的顺序、分支、重复控制结构。尽量利用标准的顺序、分支、重复控制结构。保证程序仅有一个入口、一个出口。保证程序仅有一个入口、一个出口。限制使用限制使用 GOTO 语句。可能一个坏程序的缺点语句。可能一个坏程序的缺点都是由都是由 GOTO 语句引起的。语句引起的。n结构化程序设计的发展，使程序设计从技艺走结构

9、化程序设计的发展，使程序设计从技艺走向工程，为软件工程学发展奠定了有力基础。向工程，为软件工程学发展奠定了有力基础。使软件生产由个体作坊式的艺术创作方式发展使软件生产由个体作坊式的艺术创作方式发展成为千千万万人参加的工程方式，达到了成为千千万万人参加的工程方式，达到了“系系列化、产品化列化、产品化、工程化、工程化、标准化、标准化”。“软件软件工程工程”也从这一时期开始逐步发展起来。也从这一时期开始逐步发展起来。n能够反映结构化程序设计要求，便于书写结构能够反映结构化程序设计要求，便于书写结构化程序的程序设计语言，称结构化程序设计语化程序的程序设计语言，称结构化程序设计语言。可以认为言。可以认为

10、C是结构化程序设计语言。是结构化程序设计语言。n结构化程序设计方法是结构化程序设计方法是20世纪世纪60年代末年代末70年代初年代初逐渐发展起来的，目前程序设计领域的热点是逐渐发展起来的，目前程序设计领域的热点是“面面向对象程序设计向对象程序设计”和和“基于构件的程序设计基于构件的程序设计”等。等。但是它们的主要特长在于程序的组织、信息封装、但是它们的主要特长在于程序的组织、信息封装、软件重用等，而最终对于足够小程序模块的编码，软件重用等，而最终对于足够小程序模块的编码，它们没有给人们带来益处。它们没有给人们带来益处。n 结构化程序设计方法针对每个小模块的设计起着结构化程序设计方法针对每个小模

11、块的设计起着十分关键的作用。所以尽管目前面向对象程序设计十分关键的作用。所以尽管目前面向对象程序设计技术和基于构件的程序开发技术受到人们广泛关注技术和基于构件的程序开发技术受到人们广泛关注与重视，但是结构化程序设计技术仍然是十分重要与重视，但是结构化程序设计技术仍然是十分重要和不可缺少的。可以说结构化程序设计是一切程序和不可缺少的。可以说结构化程序设计是一切程序设计技术的基础，是任何软件工作者必须掌握的技设计技术的基础，是任何软件工作者必须掌握的技术。术。程序风格程序风格n程序风格是指程序的书写格式等与易读性、清晰程序风格是指程序的书写格式等与易读性、清晰性、互相交流有关的，而与程序执行无关或

12、关系性、互相交流有关的，而与程序执行无关或关系不大的一些的问题。不大的一些的问题。n写程序不仅仅是为了与计算机进行交流，而且也写程序不仅仅是为了与计算机进行交流，而且也是为了与人进行交流，进一步还为了给自己或别是为了与人进行交流，进一步还为了给自己或别人阅读，同时程序员自己也需要不断地查阅自己人阅读，同时程序员自己也需要不断地查阅自己编出的程序，更何况程序的维护很可能由别人来编出的程序，更何况程序的维护很可能由别人来做。做。n在写程序时要考虑到：程序既是为了在计算机上在写程序时要考虑到：程序既是为了在计算机上运行，也是为了今后的交流和阅读，同时还是为运行，也是为了今后的交流和阅读，同时还是为了

13、留下有用的参考文件。了留下有用的参考文件。n为此，程序必须是宜于阅读的，也就是必须是结构良为此，程序必须是宜于阅读的，也就是必须是结构良好或风格优美的。好或风格优美的。n程序设计风格不好不利于产生正确、高效、易读、易程序设计风格不好不利于产生正确、高效、易读、易维护的程序。风格不好的程序会使程序维护费用与时维护的程序。风格不好的程序会使程序维护费用与时间增加，甚至导致整个编程过程失败。间增加，甚至导致整个编程过程失败。n程序设计风格是程序员必须的修养。良好的程序设计程序设计风格是程序员必须的修养。良好的程序设计风格是程序员在长期的编程实践中逐步发展，积累和风格是程序员在长期的编程实践中逐步发展

14、，积累和提炼出来的。它是产生正确、高效、易读、易维护程提炼出来的。它是产生正确、高效、易读、易维护程序的一种重要的手段。序的一种重要的手段。n程序风格主要涉及程序的行文格式、注释和空白的合程序风格主要涉及程序的行文格式、注释和空白的合适用法、尽量使用合适的助记名来命名标识符、明白适用法、尽量使用合适的助记名来命名标识符、明白地表示出程序结构和数据结构等。地表示出程序结构和数据结构等。良好的行文格式良好的行文格式n程序的行文格式不好直接影响程序的可读程序的行文格式不好直接影响程序的可读性、清晰性和外观。如下完全相同的程序性、清晰性和外观。如下完全相同的程序写成写成 A 和和 B 的格式显然都没有

15、写成的格式显然都没有写成 C 的格的格式好。因为式好。因为C的格式层次分明，格式清晰，的格式层次分明，格式清晰，意义明确。意义明确。/*A*/#include stdio.h int i;main()i=25+38;printf(“25+38=%d”,i);/*B*/#include stdio.h int i;main()i=25+38;printf(“25+38=%d”,i );/*C*/#include stdio.h int i;/*声明整型变量声明整型变量i*/int main(void)/*主函数主函数*/i=25+38;/*求和运算求和运算*/printf(“25+38=%d”,

16、i);/*打印打印*/n下面给出下面给出“适当使用空行、空格适当使用空行、空格”一般方法的一般方法的建议建议:在在#编译预处理命令、编译预处理命令、typedef类型定义、变量声类型定义、变量声明之前加一个空行，并把这些部分分别集中写在一明之前加一个空行，并把这些部分分别集中写在一起；起；在运算符的两边、赋值运算符在运算符的两边、赋值运算符“=”的两边，可以的两边，可以各加一个空格。各加一个空格。在函数定义之前加两个或更多的空行。在函数定义之前加两个或更多的空行。每个常量定义占一行。每个常量定义占一行。每个类型声明均另起一新行。每个类型声明均另起一新行。每个变量声明均另起一新行。并注意一个变量

17、每个变量声明均另起一新行。并注意一个变量声明中的每个变量说明符之间的排列。声明中的每个变量说明符之间的排列。在结构和联合声明中，各成员声明向右缩进几在结构和联合声明中，各成员声明向右缩进几列。列。复合语句的复合语句的左花括号左花括号“”放在函数定义说明符、放在函数定义说明符、if、else、switch、while、for、do、struct、union的起始的起始行末尾行末尾；右花括号右花括号“”与相应语句或声明引导词的第一个字与相应语句或声明引导词的第一个字符对齐，并以注释标明，例：符对齐，并以注释标明，例：“/*if*/”；各成分语句或声明向右缩进几列并对齐各成分语句或声明向右缩进几列并

18、对齐函数定义中，函数定义说明符另起一行，函数体部分各个函数定义中，函数定义说明符另起一行，函数体部分各个语句和声明向右缩进几列。呈图语句和声明向右缩进几列。呈图1格式。格式。IF语句把语句把if、else对齐，并且内含的子语句向右缩进几列。对齐，并且内含的子语句向右缩进几列。呈图呈图2格式。格式。SWITCH语句内部各个语句内部各个case标号分别占一行，标号分别占一行，“:”互相互相对齐，并比对齐，并比switch缩进几列；缩进几列；“:”后的语句开始符对齐。后的语句开始符对齐。呈图呈图3格式。格式。if if（b b）S S1 1 else else S S2 2 switch(switc

19、h(exprexpr)case a case a1 1:S;:S;case a case a2 2:S:S2 2 .case a case an n:s sn n /*switch*/*switch*/图图1 1 函数定义函数定义 图图2 IF2 IF语句语句 图图3 SWITCH3 SWITCH语句语句 intint main(main(vidovido)DS DS DS DS ./*main*/*main*/WHILE语句把语句把while、条件、条件b写在一行上，而把循环写在一行上，而把循环体体S另起一行并相对于另起一行并相对于while 缩进几列。呈图缩进几列。呈图4格式。格式。FOR

20、 语句把循环描述部分的语句把循环描述部分的for表达式写在一行上，表达式写在一行上，而把循环体而把循环体S另起一行另起一行,并相对于并相对于 for缩进几列。呈图缩进几列。呈图5格式。格式。DO语句把语句把do和和while对齐，循环体中的各个成分语对齐，循环体中的各个成分语句向右缩进几列并对齐。呈图句向右缩进几列并对齐。呈图6格式。格式。dodo S S while(b)while(b)for(expr1;expr2;expe3)for(expr1;expr2;expe3)S S/*for*/*for*/while(b)while(b)S S /*while*/*while*/图图4 WHI

21、LE4 WHILE语句语句 图图5 FOR5 FOR语句语句 图图6 DO6 DO语句语句用合适的助记名来命名标识符用合适的助记名来命名标识符n标识符是程序员给自己引进的常量、类型、变量、标识符是程序员给自己引进的常量、类型、变量、函数等起的名字。程序设计语言对如何命名标识符函数等起的名字。程序设计语言对如何命名标识符没有限制，标识符也没有固定的含义。没有限制，标识符也没有固定的含义。n但是从使用角度看，标识符表记的每个对象都有具但是从使用角度看，标识符表记的每个对象都有具体的含义。为了提高可读性和有助于记忆，应该使体的含义。为了提高可读性和有助于记忆，应该使标识符在拼写上尽量和它所标记对象的

22、物理、数学标识符在拼写上尽量和它所标记对象的物理、数学等含义相一致，并且要避免与系统预定义的标准标等含义相一致，并且要避免与系统预定义的标准标识符重名。识符重名。n例如，例如，表示圆周率表示圆周率用用 pai 就比用一个一般的就比用一个一般的 a 要好要好表示面积用表示面积用 area 就比用就比用 s 要好要好表示长度用表示长度用 length 就比用就比用 l 要好要好表示某一角度表示某一角度 a 的正弦值用的正弦值用 sin_of_a 就比用就比用 sin 要好要好 .注释注释n注释是间隔符的一种，在程序中的作用相注释是间隔符的一种，在程序中的作用相当于一个空格。注释的存在不影响程序的当

23、于一个空格。注释的存在不影响程序的意义，但是它有助于人们阅读和理解程序意义，但是它有助于人们阅读和理解程序,使原来模糊的、意义不清的部分变得清晰使原来模糊的、意义不清的部分变得清晰明了。明了。n在程序中适当加入注释是一个好的程序设在程序中适当加入注释是一个好的程序设计习惯。但是也不要在不需要加注释、意计习惯。但是也不要在不需要加注释、意义十分明显的地方加注释。通常义十分明显的地方加注释。通常:n所有程序都应该从注释开始，该注释至少应所有程序都应该从注释开始，该注释至少应该包含如下一些信息：该包含如下一些信息：程序的名称程序的名称编写和调试人员的姓名编写和调试人员的姓名版本编号版本编号完成时间或

24、最后一次修改时间完成时间或最后一次修改时间程序所做工作描述程序所做工作描述使用注意事项使用注意事项要求的输入数据及其数据格式要求的输入数据及其数据格式产生的输出数据及其格式产生的输出数据及其格式.n所有函数都从注释开始，该注释至少应该包所有函数都从注释开始，该注释至少应该包含如下一些信息：含如下一些信息：函数的名称函数的名称每个形式参数的名称、作用、特性、及其对实每个形式参数的名称、作用、特性、及其对实在参数的要求在参数的要求编写和调试人员的姓名编写和调试人员的姓名版本编号版本编号完成时间或最后一次修改时间完成时间或最后一次修改时间该函数功能，用到的主要算法该函数功能，用到的主要算法该函数产生

25、的结果、及该结果对主程序的影响该函数产生的结果、及该结果对主程序的影响使用注意事项使用注意事项.n可以对一个程序段、一个语句、一个声明等可以对一个程序段、一个语句、一个声明等加注释，以注明某程序段的功能、一个语句加注释，以注明某程序段的功能、一个语句的作用、一个常量或变量的意义等。的作用、一个常量或变量的意义等。n当修改有注释的程序时，当修改有注释的程序时，若程序内容被修改，若程序内容被修改，则相应的注释也必须作修改则相应的注释也必须作修改。错误的注释往。错误的注释往往比没有注释效果更坏。往比没有注释效果更坏。对程序说明的建议对程序说明的建议n程序中使用的全部程序中使用的全部常量常量都要引进一

26、个常量标都要引进一个常量标识符，在程序中不应该出现除了识符，在程序中不应该出现除了0、1等极等极其简单的常量以外的其它字面常量。并且常其简单的常量以外的其它字面常量。并且常量应该是全程的。在程序一开始用宏定义把量应该是全程的。在程序一开始用宏定义把本程序中用的全部常量定义，并加注释标明本程序中用的全部常量定义，并加注释标明每个常量的意义、使用位置等。而在每个函每个常量的意义、使用位置等。而在每个函数中一般不应该再包含常量定义。数中一般不应该再包含常量定义。n大多数情况下，大多数情况下，类型名类型名也应该是全程的。但是，也应该是全程的。但是，对类型的要求要比对常量宽，也可以把类型说对类型的要求要

27、比对常量宽，也可以把类型说明成局部的。明成局部的。n应该按照作用和用途来选择应该按照作用和用途来选择变量变量的说明位置，的说明位置，并且应该尽量把变量说明成局部的。并且应该尽量把变量说明成局部的。n函数函数一般应该只访问它的形式参数和局部量。一般应该只访问它的形式参数和局部量。如果必须访问全局量，应该加必要的注释。如果必须访问全局量，应该加必要的注释。程序的正确性程序的正确性n编程序的目的是把需要计算机解决的问题描编程序的目的是把需要计算机解决的问题描述出来，交给计算机，使计算机能按要求解述出来，交给计算机，使计算机能按要求解决问题或完成运算。这就要求程序能正确的决问题或完成运算。这就要求程序

28、能正确的表达问题表达问题程序正确。但人不是神，免不程序正确。但人不是神，免不了经常犯错误。一个程序不能产生正确的结了经常犯错误。一个程序不能产生正确的结果，原因是多方面的，比如：果，原因是多方面的，比如：问题说明的不正确；问题说明的不正确；所选的算法不是问题的真正解；所选的算法不是问题的真正解；程序没有精确的实现算法；程序没有精确的实现算法；用了错误的数据去执行。用了错误的数据去执行。错误种类错误种类n一个程序没有产生正确的结果，可能存在有各式各一个程序没有产生正确的结果，可能存在有各式各样的原因。这些错误可大致分成如下三类样的原因。这些错误可大致分成如下三类:语法错误语法错误写出的程序不符合

29、写出的程序不符合C语言的语法，称有语法错语言的语法，称有语法错误。比如标识符未说明、语句结构不对、标误。比如标识符未说明、语句结构不对、标识符重复说明、识符重复说明、.等等。等等。避免这类错误的一个根本办法是精确掌握避免这类错误的一个根本办法是精确掌握C语语言的严格语法定义（言的严格语法定义（BNF表示式），严格的表示式），严格的按语法写程序按语法写程序n语义错误语义错误解释程序语义时发现的错误称语义错误。比如：解释程序语义时发现的错误称语义错误。比如：以零作除数、运算分量类型不匹配、死循环、形以零作除数、运算分量类型不匹配、死循环、形式参数与实在参数不匹配、变量没赋值之前就使式参数与实在参数

30、不匹配、变量没赋值之前就使用其值用其值.等等。等等。这类错误中的一部分可由编译程序查出来，有一这类错误中的一部分可由编译程序查出来，有一部分错误编译程序检查不出来。部分错误编译程序检查不出来。n逻辑错误逻辑错误逻辑错误是程序没有真实反映算法、或算法本身逻辑错误是程序没有真实反映算法、或算法本身就有错误没有反映所求的问题。例如：错误的运就有错误没有反映所求的问题。例如：错误的运用全局量、错写运算符、用全局量、错写运算符、.等等。等等。这类错误是最大量出现也是最难对服的。程序的这类错误是最大量出现也是最难对服的。程序的调试和查错主要是查这调试和查错主要是查这程序测试和验证程序测试和验证n语义错误的

31、一部分以及逻辑错误都要靠本节介绍的方语义错误的一部分以及逻辑错误都要靠本节介绍的方法来排除。计算机程序在投入使用之前，一定要保证法来排除。计算机程序在投入使用之前，一定要保证它正确。看程序是否正确有两条途径：它正确。看程序是否正确有两条途径：n 证明证明 若能证明一个程序正确，是最理想的。目若能证明一个程序正确，是最理想的。目前在软件领域内有一个研究分支前在软件领域内有一个研究分支“程序正确性证明程序正确性证明”，专门研究程序正确性证明的理论和方法。不过这已，专门研究程序正确性证明的理论和方法。不过这已超出本课的范围，我们不涉及它。超出本课的范围，我们不涉及它。n测试测试 给定一切可能的数据运

32、行程序，看结果是否给定一切可能的数据运行程序，看结果是否正确，若结果正确，则说明相应程序是正确的正确，若结果正确，则说明相应程序是正确的 n给出一切可能的数据运行程序，事实上是不可能的。给出一切可能的数据运行程序，事实上是不可能的。有效并实用的方法是：选取若干组有代表性的数据有效并实用的方法是：选取若干组有代表性的数据进行测试。这些数据的组合，能代表整个数据的全进行测试。这些数据的组合，能代表整个数据的全貌。貌。n所谓有代表性的若干组数据，大致应考虑如下情况所谓有代表性的若干组数据，大致应考虑如下情况:正确的数据，应能得到正确的结果；正确的数据，应能得到正确的结果；错误的数据，应能报告数据出错

33、，或得到错误结果；错误的数据，应能报告数据出错，或得到错误结果；边界上的数据，也能按数据特性，取得合理的结果。边界上的数据，也能按数据特性，取得合理的结果。n若从程序逻辑上看，选取的数据组应能遍历程序的若从程序逻辑上看，选取的数据组应能遍历程序的一切分支和循环。应能达到一切分支和循环。应能达到PAD图最右端的一切可图最右端的一切可执行框。执行框。n不论验证还是测试，只能发现错误，不能证明或说不论验证还是测试，只能发现错误，不能证明或说明程序正确没有错误。明程序正确没有错误。测试方法测试方法n测试是为了找出程序中的语义、逻辑错误并修改测试是为了找出程序中的语义、逻辑错误并修改之，有两种途径：之，

34、有两种途径：自顶向下自顶向下自底向上自底向上n自底向上的方法是先从程序的最底层的基本模块自底向上的方法是先从程序的最底层的基本模块开始调试，给出适当数据进行测试，得到正确的开始调试，给出适当数据进行测试，得到正确的模块（保证达到对本模块的要求）；然后向上，模块（保证达到对本模块的要求）；然后向上，调试高一层次的模块；正确后，再向上，如此等调试高一层次的模块；正确后，再向上，如此等等等.；直到最顶层。；直到最顶层。n自顶向下的方法是从程序的最顶层开始，先假设底自顶向下的方法是从程序的最顶层开始，先假设底层模块正确，调试顶层的整体逻辑，使之正确；然层模块正确，调试顶层的整体逻辑，使之正确；然后下到

35、低一层次的各模块，再假设更低层次中的模后下到低一层次的各模块，再假设更低层次中的模块正确，调试本层各模块，每一模块保证达到其上块正确，调试本层各模块，每一模块保证达到其上层的要求；然再调试更底一层的模块；层的要求；然再调试更底一层的模块；.如此等如此等等。直到最底层的每个模块都调试正确为止。等。直到最底层的每个模块都调试正确为止。n自顶向下方法可以有效的定位错误，不致因为底层自顶向下方法可以有效的定位错误，不致因为底层错误而影响整个程序逻辑，比较合理。而且这种方错误而影响整个程序逻辑，比较合理。而且这种方法与算法分析及程序设计时采用的自顶向下、逐步法与算法分析及程序设计时采用的自顶向下、逐步求

36、精技术有紧密的对应关系。所以应该使用这种方求精技术有紧密的对应关系。所以应该使用这种方法来调试程序。法来调试程序。n当然这不是绝对的，事实上经常使用的也比较有效当然这不是绝对的，事实上经常使用的也比较有效的手段是两种方法互相结合。的手段是两种方法互相结合。可移植性可移植性n n 如果一个程序在任何计算机上以及在任何编译系如果一个程序在任何计算机上以及在任何编译系统中都能运行，则说这个程序是可移植的。统中都能运行，则说这个程序是可移植的。n如果有可能应该尽量使用不依赖于具体计算机和具如果有可能应该尽量使用不依赖于具体计算机和具体编译系统的方式写程序。体编译系统的方式写程序。n不幸的是标准不幸的是

37、标准C中有若干处中有若干处“由实现定义的由实现定义的”和和“依赖于实现的依赖于实现的”地方；地方；各个编译系统也在不同程度上对各个编译系统也在不同程度上对C进行了扩充；进行了扩充；有些编译系统又在不同程度上对标准有些编译系统又在不同程度上对标准C进行了一进行了一些限制。些限制。n为了使程序具有可移植性，建议编程序时注意以为了使程序具有可移植性，建议编程序时注意以下诸点（但它们并不能完全保证可移植性）下诸点（但它们并不能完全保证可移植性）:尽量避免尽量避免“依赖于实现的依赖于实现的”和和“由实现定义的由实现定义的”部分部分造成的影响造成的影响;不要依赖字符集合的各种性质不要依赖字符集合的各种性质

38、,可靠的特性只有可靠的特性只有ab z 和和 01 9;不论何时输出整数和浮点类型值时不论何时输出整数和浮点类型值时,一定包括宽度和一定包括宽度和精度参数；精度参数；不要为浮点类型计算假设不现实的精度不要为浮点类型计算假设不现实的精度;尽量不使用具体编译系统对标准尽量不使用具体编译系统对标准C进行的扩充部分；进行的扩充部分；同样尽量不使用那些可能被某编译系统限制的部分同样尽量不使用那些可能被某编译系统限制的部分;用文件仔细说明程序中可能依赖于机器的部分。用文件仔细说明程序中可能依赖于机器的部分。文档文档n程序文档详细记录程序的一切资料。安照我国国程序文档详细记录程序的一切资料。安照我国国家标准

39、，软件产品文档应包括：家标准，软件产品文档应包括：可行性报告：一般应该在项目开始前，进行可可行性报告：一般应该在项目开始前，进行可行性论证时提出。行性论证时提出。开发计划：一般应该在项目开始实施前，做工开发计划：一般应该在项目开始实施前，做工作计划时提出。作计划时提出。需求说明书：一般应该在项目刚开始进行，做需求说明书：一般应该在项目刚开始进行，做需求分析后提出。需求分析后提出。数据要求说明书：给出本系统对数据的要求。数据要求说明书：给出本系统对数据的要求。概要设计说明书：给出本系统的总体设计。概要设计说明书：给出本系统的总体设计。详细设计说明书：给出本系统的详细设计说明，详细设计说明书：给出

40、本系统的详细设计说明，包括每个程序的功能、输入输出、算法、流程包括每个程序的功能、输入输出、算法、流程逻辑（流程图、逻辑（流程图、PAD 图等）、图等）、.等。等。数据设计说明：给出本系统使用的数据结构。数据设计说明：给出本系统使用的数据结构。用户手册：包括本系统的功能、支掌环境、支用户手册：包括本系统的功能、支掌环境、支持软件、安装及初始化、使用方法步骤、输入持软件、安装及初始化、使用方法步骤、输入输出数据说明、操作说明、出错处理、输出数据说明、操作说明、出错处理、.等。等。操作手册：包括本系统的运行说明、操作说明、操作手册：包括本系统的运行说明、操作说明、操作步骤等。操作步骤等。模块开发卷

41、宗：每个模块的标题、功能说明、设计模块开发卷宗：每个模块的标题、功能说明、设计说明、测试说明等。说明、测试说明等。测试计划：包括测试内容、测试条件、测试数据、测试计划：包括测试内容、测试条件、测试数据、应得结果等。应得结果等。测试分析报告：包括测试概要、测试结果、测试结测试分析报告：包括测试概要、测试结果、测试结论等。论等。总结报告。总结报告。n文档是操作人员的文档是操作人员的“指南指南”，维护人员的，维护人员的“参参考手册考手册”，必须严格正确，当修改程序时，必，必须严格正确，当修改程序时，必须随着修改相应文档。须随着修改相应文档。一个与程序不匹配的文一个与程序不匹配的文档比没有文档更坏。档

42、比没有文档更坏。n编程序并不难，只要有算法，会程序设计语言，任编程序并不难，只要有算法，会程序设计语言，任何人都可以编出程序，但是不同人编出的程序却大何人都可以编出程序，但是不同人编出的程序却大不相同。针对同一个问题不相同。针对同一个问题:有人编的程序风格好、易读、易维护、易重用、有人编的程序风格好、易读、易维护、易重用、可靠性高、运行得既快又节省存储空间；可靠性高、运行得既快又节省存储空间；有人编的程序风格差、晦涩难懂、难于维护、冗有人编的程序风格差、晦涩难懂、难于维护、冗长、正确性和可靠性极低、运行起来既慢又占用长、正确性和可靠性极低、运行起来既慢又占用空间。空间。编程序易，编好程序难编程

43、序易，编好程序难n要想编出一个风格优美、正确可靠、各方面均优秀要想编出一个风格优美、正确可靠、各方面均优秀的好程序，必须按照现代软件工程的规范进行的好程序，必须按照现代软件工程的规范进行n同时也必须遵循好的程序设计原则和使用好的程序同时也必须遵循好的程序设计原则和使用好的程序设计方法。设计方法。n本章介绍程序开发、结构化程序设计。本章介绍程序开发、结构化程序设计。自顶向下逐步求精的程序设计技术自顶向下逐步求精的程序设计技术n自顶向下、逐步求精自顶向下、逐步求精若想让计算机解题必须用清晰而无两义性的若想让计算机解题必须用清晰而无两义性的方式给它提供算法。要求：方式给它提供算法。要求：找出一个算法

44、，它能提供所解问题的从输入到输找出一个算法，它能提供所解问题的从输入到输出所需的映象。出所需的映象。选择一种程序语言写出程序，用计算机能接受的选择一种程序语言写出程序，用计算机能接受的方式表述算法。方式表述算法。关键是如何找出算法。因为写出程序，只是关键是如何找出算法。因为写出程序，只是表述算法，应该没有困难。表述算法，应该没有困难。n“自顶向下、逐步求精自顶向下、逐步求精”的程序设计技术是的程序设计技术是目前较为时髦的、合理的找出算法的一种思目前较为时髦的、合理的找出算法的一种思维方法。它的核心思想是维方法。它的核心思想是n对于某一个要解决的问题，在寻求它的解法对于某一个要解决的问题，在寻求

45、它的解法过程中过程中:首先从问题的整体（最顶层）出发，将它首先从问题的整体（最顶层）出发，将它分解成独立而互不交叉的若干个子问题。分解成独立而互不交叉的若干个子问题。每个子问题解决整体问题的一部分或一种每个子问题解决整体问题的一部分或一种情况。这几个子问题若能正确解决，则它情况。这几个子问题若能正确解决，则它们的总和就是整体问题的解。们的总和就是整体问题的解。向下再一个个的具体考虑下一层的各个子向下再一个个的具体考虑下一层的各个子问题，针对每个子问题，仍采用对待整体问题，针对每个子问题，仍采用对待整体问题解的思路，继续对其进行分解（求精）问题解的思路，继续对其进行分解（求精），得到该子问题解法

46、的分解步骤，即更低，得到该子问题解法的分解步骤，即更低一层次的子问题。一层次的子问题。如此下去，直到最低层的每个子问题都能如此下去，直到最低层的每个子问题都能用计算机语言的一个语句表示出来或都能用计算机语言的一个语句表示出来或都能明显写出解法为止。便找到解决整体问题明显写出解法为止。便找到解决整体问题的解题算法了。的解题算法了。n上述的求精过程中的每一步，主要用到如上述的求精过程中的每一步，主要用到如下四种求精技术：下四种求精技术：顺序连接的求精顺序连接的求精分支、选择的求精分支、选择的求精循环的求精循环的求精递归的求精递归的求精n当问题的子解具有前后关系时，采用第一种当问题的子解具有前后关系

47、时，采用第一种顺序连接的求精技术，将问题分解成互不相顺序连接的求精技术，将问题分解成互不相交的几个子问题的顺序执行。交的几个子问题的顺序执行。n当问题是分别不同情况而应该进行不同处理当问题是分别不同情况而应该进行不同处理时，采用第二种分支、选择的求精技术，构时，采用第二种分支、选择的求精技术，构造分支。这时要注意分支的条件一定要正确造分支。这时要注意分支的条件一定要正确n当问题的子解具有特性：如果有向解的方向前进一当问题的子解具有特性：如果有向解的方向前进一步的方法，且不断重复该步骤，即能解决问题，最步的方法，且不断重复该步骤，即能解决问题，最终达到完全解。则应该采用循环的求精技术。这时终达到

48、完全解。则应该采用循环的求精技术。这时要弄清循环的初始条件、结束条件和有限进展的一要弄清循环的初始条件、结束条件和有限进展的一步都是什么。步都是什么。n当问题的某步解法与前边高层次的某步解法具有相当问题的某步解法与前边高层次的某步解法具有相同性质，只是某些参数不同时，可采用递归的求精同性质，只是某些参数不同时，可采用递归的求精技术。这时应注意递归的参数变化规律以及递归出技术。这时应注意递归的参数变化规律以及递归出口。口。所谓自顶向下，逐步求精的分析技术实质上是下图所谓自顶向下，逐步求精的分析技术实质上是下图所示过程的反复。所示过程的反复。求解一个问题求解一个问题粗略的解决方案粗略的解决方案细细

49、 化化第一步子问题第一步子问题第二步子问题第二步子问题第第n步子问题步子问题.前处理前处理 结束条件结束条件后处理后处理进进展展一一步步前处理前处理后处理后处理条条件件处理处理1处理处理2处理处理n.条件条件条件条件 条件条件前处理前处理后处理后处理递归递归条件条件递归递归顺序顺序 连接连接循环循环 分支分支 选择选择 递归递归n采用自顶向下、逐步求精方法构造程序有如下采用自顶向下、逐步求精方法构造程序有如下优点优点:程序的层次分明、结构清晰。程序的层次分明、结构清晰。便于集体开发程序。对于大型程序来讲，可以每组便于集体开发程序。对于大型程序来讲，可以每组负责一个模块（一个子部分），在一个组内

50、又可以负责一个模块（一个子部分），在一个组内又可以每个人负责一个子模块（更小的子部分）等等。而每个人负责一个子模块（更小的子部分）等等。而各个模块之间以及各个子模块之间相对独立，互相各个模块之间以及各个子模块之间相对独立，互相之间没有制约，各个模块的负责人员可以独立的进之间没有制约，各个模块的负责人员可以独立的进行程序设计。行程序设计。便于调试。若程序有错误，可以很容易的将错误局便于调试。若程序有错误，可以很容易的将错误局部于某一子部分，找出错误，同时每一部分的错误部于某一子部分，找出错误，同时每一部分的错误是独立的，也不至于影响其它的部分。是独立的，也不至于影响其它的部分。，求精过程的表示求