程序设计语言和编码.PPT

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1、程序设计语言和编码5第第 五五 章章软件的详细设计，完成了软件的过程性的描述，软件的详细设计，完成了软件的过程性的描述，软件的详细设计，完成了软件的过程性的描述，软件的详细设计，完成了软件的过程性的描述，接下来进入程序编码阶段。接下来进入程序编码阶段。接下来进入程序编码阶段。接下来进入程序编码阶段。编码（编码（编码（编码（CodingCoding）阶段的任务）阶段的任务）阶段的任务）阶段的任务,是为每个模块编写是为每个模块编写是为每个模块编写是为每个模块编写程序。即是将详细设计的结果转换为源程序代码。程序。即是将详细设计的结果转换为源程序代码。程序。即是将详细设计的结果转换为源程序代码。程序。

2、即是将详细设计的结果转换为源程序代码。本章从如何提高软件的质量和可维护性的角度，本章从如何提高软件的质量和可维护性的角度，本章从如何提高软件的质量和可维护性的角度，本章从如何提高软件的质量和可维护性的角度，讨论在编码阶段所要解决的主要问题：讨论在编码阶段所要解决的主要问题：讨论在编码阶段所要解决的主要问题：讨论在编码阶段所要解决的主要问题：程序设计语言的特性及选择的原则程序设计语言的特性及选择的原则程序设计语言的特性及选择的原则程序设计语言的特性及选择的原则 程序设计风格程序设计风格程序设计风格程序设计风格 软件代码审查软件代码审查软件代码审查软件代码审查 按照语言级别可以分为两大类：按照语言

3、级别可以分为两大类：低级语言低级语言 包括机器语言和汇编语言。包括机器语言和汇编语言。低级语言低级语言表示成二进制形式的机器基本指令集表示成二进制形式的机器基本指令集表示成二进制形式的机器基本指令集表示成二进制形式的机器基本指令集,或者是操作码经过符号化的基本指令集，由于其或者是操作码经过符号化的基本指令集，由于其或者是操作码经过符号化的基本指令集，由于其或者是操作码经过符号化的基本指令集，由于其依依赖于特定的机器，其使用复杂、繁琐、费时、易出赖于特定的机器，其使用复杂、繁琐、费时、易出差错，因而程序编写也有一定的难度。差错，因而程序编写也有一定的难度。高级语言高级语言高级语言高级语言 高级语

4、言的表示方法要比低级语言更接近于待高级语言的表示方法要比低级语言更接近于待高级语言的表示方法要比低级语言更接近于待高级语言的表示方法要比低级语言更接近于待解的问题，其特点是在一定程度上与具体机器无关解的问题，其特点是在一定程度上与具体机器无关解的问题，其特点是在一定程度上与具体机器无关解的问题，其特点是在一定程度上与具体机器无关,易学、易用、易维护。高级语言的实现极大的提高易学、易用、易维护。高级语言的实现极大的提高易学、易用、易维护。高级语言的实现极大的提高易学、易用、易维护。高级语言的实现极大的提高了软件的生产效率。了软件的生产效率。了软件的生产效率。了软件的生产效率。5.1 5.1 程序

5、设计语言的选择一、程序设计语言的分类一、程序设计语言的分类 1.按应用范围按应用范围分：分：通用语言有：通用语言有：通用语言有：通用语言有：PASCALPASCAL、C C、C+C+、JavaJava等等等等 专用语言有：专用语言有：专用语言有：专用语言有：APTAPT等等等等 三、三、三、三、高级语言的分类高级语言的分类高级语言的分类高级语言的分类 2.按用户的要求分为：按用户的要求分为：过程式语言和非过程式语言；过程式语言和非过程式语言；3.按使用方式分：按使用方式分：交互式语言和非交互式语言；交互式语言和非交互式语言；4.按语言的内在特点分：按语言的内在特点分：系统实现语言系统实现语言

6、静态高级语言静态高级语言 高级语言高级语言 块结构高级语言；块结构高级语言；5.1 5.1 程序设计语言的选择选择程序设计语言的一般准则：选择程序设计语言的一般准则：1.项目的应用领域。项目的应用领域。应尽量选取适合某个应用领域的应尽量选取适合某个应用领域的语言。语言。2.算法和计算复杂性。算法和计算复杂性。3.3.软件的执行环境。软件的执行环境。软件的执行环境。软件的执行环境。要选取机器上能运行且具有相应要选取机器上能运行且具有相应要选取机器上能运行且具有相应要选取机器上能运行且具有相应支持软件的语言。支持软件的语言。支持软件的语言。支持软件的语言。4.4.性能因素。性能因素。性能因素。性能

7、因素。应结合工程具体性能来考虑。应结合工程具体性能来考虑。应结合工程具体性能来考虑。应结合工程具体性能来考虑。5.5.数据结构的复杂性。数据结构的复杂性。数据结构的复杂性。数据结构的复杂性。要根据不同语言构造数据结构要根据不同语言构造数据结构要根据不同语言构造数据结构要根据不同语言构造数据结构类型的能力选取类型的能力选取类型的能力选取类型的能力选取 。6.6.软件开发人员的知识水平以及心理因素。软件开发人员的知识水平以及心理因素。软件开发人员的知识水平以及心理因素。软件开发人员的知识水平以及心理因素。要特别注要特别注要特别注要特别注意选择语言时，尽量避免受外界的影响，盲目追求意选择语言时，尽量

8、避免受外界的影响，盲目追求意选择语言时，尽量避免受外界的影响，盲目追求意选择语言时，尽量避免受外界的影响，盲目追求高、新的语言。高、新的语言。高、新的语言。高、新的语言。四、程序设计语言选择准则 五、五、高级语言的内在特性高级语言的内在特性高级语言的内在特性高级语言的内在特性1.传统的高级语言传统的高级语言 具有代表性有：具有代表性有：BASI、FORTRAN、ALOGOL 2.2.通用的结构化程序设计语言通用的结构化程序设计语言通用的结构化程序设计语言通用的结构化程序设计语言 具有代表性的有：具有代表性的有：具有代表性的有：具有代表性的有：PASCALPASCAL、PL/1PL/1、C C、

9、Ada Ada 等等等等它们都是从它们都是从它们都是从它们都是从 ALOGOL ALOGOL 语言派生出来的。语言派生出来的。语言派生出来的。语言派生出来的。PL/1PL/1是第一个真正广泛适用于多种不同的应用领是第一个真正广泛适用于多种不同的应用领是第一个真正广泛适用于多种不同的应用领是第一个真正广泛适用于多种不同的应用领域的语言，故又称大型公共汽车语言。支持多任域的语言，故又称大型公共汽车语言。支持多任域的语言，故又称大型公共汽车语言。支持多任域的语言，故又称大型公共汽车语言。支持多任务处理和复杂的务处理和复杂的务处理和复杂的务处理和复杂的I/OI/O功能，表处理等。功能，表处理等。功能，

10、表处理等。功能，表处理等。AdaAda语言一种用于嵌入式实时计算机设计的标准语言一种用于嵌入式实时计算机设计的标准语言一种用于嵌入式实时计算机设计的标准语言一种用于嵌入式实时计算机设计的标准语言。提供了一组丰富的实时特性，包括多任务语言。提供了一组丰富的实时特性，包括多任务语言。提供了一组丰富的实时特性，包括多任务语言。提供了一组丰富的实时特性，包括多任务处理处理处理处理,中断处理任务间的同步通信等。提供了中断处理任务间的同步通信等。提供了中断处理任务间的同步通信等。提供了中断处理任务间的同步通信等。提供了AdaAda程序包及辅助软件开发的环境。程序包及辅助软件开发的环境。程序包及辅助软件开发

11、的环境。程序包及辅助软件开发的环境。3.3.面向对象的程序设计语言（面向对象的程序设计语言（面向对象的程序设计语言（面向对象的程序设计语言（Object-OrientedObject-Oriented）其中具有代表性的有：其中具有代表性的有：其中具有代表性的有：其中具有代表性的有：SmalltalkSmalltalk语言语言语言语言，最先实现真正的面向对象的，最先实现真正的面向对象的，最先实现真正的面向对象的，最先实现真正的面向对象的程序设计语言，支持程序部件的程序设计语言，支持程序部件的程序设计语言，支持程序部件的程序设计语言，支持程序部件的“可复用性可复用性可复用性可复用性”。C+C+程程

12、程程序序序序设设设设计计计计语语语语言言言言，既既既既融融融融合合合合了了了了面面面面向向向向对对对对象象象象的的的的能能能能力力力力，又又又又与与与与C C兼兼兼兼容容容容，保保保保留留留留了了了了C C的的的的许许许许多多多多重重重重要要要要特特特特性性性性。维维维维护护护护了了了了大大大大量量量量已已已已开开开开发发发发的的的的C C库库库库、工工工工具具具具及及及及C C源源源源程程程程序序序序的的的的完完完完整整整整性性性性。具具具具有有有有代表性的编程环境有：代表性的编程环境有：代表性的编程环境有：代表性的编程环境有：Borland C+Borland C+；Microsoft V

13、isual C+Microsoft Visual C+等。等。等。等。JavaJava语言语言语言语言，是一种简单的面向对象的分布式的，是一种简单的面向对象的分布式的，是一种简单的面向对象的分布式的，是一种简单的面向对象的分布式的语言。功能强大、高效安全，与结构无关，易于语言。功能强大、高效安全，与结构无关，易于语言。功能强大、高效安全，与结构无关，易于语言。功能强大、高效安全，与结构无关，易于移植，是多线程的动态语言。增加了移植，是多线程的动态语言。增加了移植，是多线程的动态语言。增加了移植，是多线程的动态语言。增加了Objective CObjective C的扩充，提供更多的动态解决办法

14、的扩充，提供更多的动态解决办法的扩充，提供更多的动态解决办法的扩充，提供更多的动态解决办法 。具有网络支。具有网络支。具有网络支。具有网络支持、简单、安全。持、简单、安全。持、简单、安全。持、简单、安全。C#C#语言。具有语言。具有语言。具有语言。具有JavaJava的几乎所有特征，同时又增加的几乎所有特征，同时又增加的几乎所有特征，同时又增加的几乎所有特征，同时又增加了泛型了泛型了泛型了泛型(generics)(generics)、委托、委托、委托、委托(delegation)(delegation)代码、代码、代码、代码、表达式等表达式等表达式等表达式等现代高级语言的特性，使其表达能力非常

15、强。现代高级语言的特性，使其表达能力非常强。现代高级语言的特性，使其表达能力非常强。现代高级语言的特性，使其表达能力非常强。面向对象的可视化语言，即所见即所得，提供了面向对象的可视化语言，即所见即所得，提供了面向对象的可视化语言，即所见即所得，提供了面向对象的可视化语言，即所见即所得，提供了一个可视化的开发环境，具有图形设计工具，结构化一个可视化的开发环境，具有图形设计工具，结构化一个可视化的开发环境，具有图形设计工具，结构化一个可视化的开发环境，具有图形设计工具，结构化的事件驱动编程模式。具有代表性的有：的事件驱动编程模式。具有代表性的有：的事件驱动编程模式。具有代表性的有：的事件驱动编程模

16、式。具有代表性的有：Microsoft Microsoft Visual BasicVisual Basic、Borland DelphiBorland Delphi等。等。等。等。4.4.第四代语言（第四代语言（第四代语言（第四代语言（4GL4GL）称为称为称为称为4GL(The Forth Generation Language)4GL(The Forth Generation Language)。其。其。其。其特点是：不需要规定算法细节，在更高层次上用不同特点是：不需要规定算法细节，在更高层次上用不同特点是：不需要规定算法细节，在更高层次上用不同特点是：不需要规定算法细节，在更高层次上用

17、不同文法来表示程序结构和数据结构。常见的有：查询语文法来表示程序结构和数据结构。常见的有：查询语文法来表示程序结构和数据结构。常见的有：查询语文法来表示程序结构和数据结构。常见的有：查询语言、程序生成器和其它言、程序生成器和其它言、程序生成器和其它言、程序生成器和其它4GL4GL语言，如：判断支持语言、语言，如：判断支持语言、语言，如：判断支持语言、语言，如：判断支持语言、原型语言、形式化规格说明语言等。原型语言、形式化规格说明语言等。原型语言、形式化规格说明语言等。原型语言、形式化规格说明语言等。结构程序设计的概念最早是由提出来的，结构程序设计的概念最早是由提出来的，结构化程序设计方法结构化

18、程序设计方法（Structured Program），即），即SP法是结构化开发方法的重要组成部分。法是结构化开发方法的重要组成部分。其其基基本本思思想想是是自自顶顶向向下下、逐逐步步求求精精。它它的的基基本本原原则是功能的分解与抽象。则是功能的分解与抽象。5.2 结构化程序设计 一、结构化程序设计特点一、结构化程序设计特点 1.自顶而下、逐步求精自顶而下、逐步求精 这种逐步求精的思想符合人类解决复杂问题的这种逐步求精的思想符合人类解决复杂问题的普遍规律，从而可以显著提高软件开发的效率。普遍规律，从而可以显著提高软件开发的效率。体现了先全局，后局部、先抽象后具体的方法体现了先全局，后局部、先抽

19、象后具体的方法,使开发的程序层次结构清晰，易读、易理解还易验使开发的程序层次结构清晰，易读、易理解还易验证，因而提高了程序的质量。证，因而提高了程序的质量。2.单入口和单出口的控制结构单入口和单出口的控制结构 结构化的程序是由且仅由顺序、选择、循环三结构化的程序是由且仅由顺序、选择、循环三种基本控制结构组成，既保证了程序结构清晰，又种基本控制结构组成，既保证了程序结构清晰，又提高了程序代码的可重用性。提高了程序代码的可重用性。二、结构化程序设计的步骤二、结构化程序设计的步骤 提出和分提出和分析问题析问题确定数确定数学模型学模型设计算法设计算法模块化模块化编程编程程序整个编程序整个编译、运行译、

20、运行结构化程序设计步骤 三、优化设计三、优化设计三、优化设计三、优化设计 优优优优化化化化设设设设计计计计有有有有多多多多方方方方面面面面的的的的内内内内容容容容，例例例例如如如如结结结结构构构构的的的的优优优优化化化化，功功功功能的优化，算法的优化和时间、效率的优化等等能的优化，算法的优化和时间、效率的优化等等能的优化，算法的优化和时间、效率的优化等等能的优化，算法的优化和时间、效率的优化等等.介绍对时间起决定性作用的软件的优化方法介绍对时间起决定性作用的软件的优化方法介绍对时间起决定性作用的软件的优化方法介绍对时间起决定性作用的软件的优化方法:不不不不考考考考虑虑虑虑时时时时间间间间因因因

21、因素素素素的的的的前前前前提提提提下下下下开开开开发发发发并并并并精精精精简简简简软软软软件件件件结结结结构。构。构。构。寻求软件设计结构中的寻求软件设计结构中的寻求软件设计结构中的寻求软件设计结构中的“关键路径关键路径关键路径关键路径”和和和和“关关关关键事件键事件键事件键事件”。仔细的设计该模块的实现算法。仔细的设计该模块的实现算法。仔细的设计该模块的实现算法。仔细的设计该模块的实现算法。选选选选择择择择合合合合适适适适的的的的高高高高级级级级编编编编程程程程语语语语言言言言，提提提提高高高高程程程程序序序序的的的的编编编编译译译译效率。效率。效率。效率。在效率和实现功能之间寻求平衡点。所

22、谓的在效率和实现功能之间寻求平衡点。所谓的在效率和实现功能之间寻求平衡点。所谓的在效率和实现功能之间寻求平衡点。所谓的平衡点指的是，不要求为了一些不必要的功能而耗平衡点指的是，不要求为了一些不必要的功能而耗平衡点指的是，不要求为了一些不必要的功能而耗平衡点指的是，不要求为了一些不必要的功能而耗费大量的时间，从而降低效率，以致得不偿失。费大量的时间，从而降低效率，以致得不偿失。费大量的时间，从而降低效率，以致得不偿失。费大量的时间，从而降低效率，以致得不偿失。5.3 程序设计风格程序设计风格1.1.代码文件代码文件代码文件代码文件 符号名的命名。尽量用与实际意义相同或接近的标符号名的命名。尽量用

23、与实际意义相同或接近的标符号名的命名。尽量用与实际意义相同或接近的标符号名的命名。尽量用与实际意义相同或接近的标识符命名。识符命名。识符命名。识符命名。源程序中的注释源程序中的注释源程序中的注释源程序中的注释 注释可分为序言性注释和解释性注释。错误的注注释可分为序言性注释和解释性注释。错误的注注释可分为序言性注释和解释性注释。错误的注注释可分为序言性注释和解释性注释。错误的注释宁可不要。释宁可不要。释宁可不要。释宁可不要。注意源程序的书写格式注意源程序的书写格式注意源程序的书写格式注意源程序的书写格式 讨论程序设计风格讨论程序设计风格讨论程序设计风格讨论程序设计风格,是力图从编码原则的角度来探

24、是力图从编码原则的角度来探是力图从编码原则的角度来探是力图从编码原则的角度来探讨提高程序的可读性、改善程序质量的方法和途径。讨提高程序的可读性、改善程序质量的方法和途径。讨提高程序的可读性、改善程序质量的方法和途径。讨提高程序的可读性、改善程序质量的方法和途径。2.2.语句构造方法语句构造方法语句构造方法语句构造方法 语句构造，尤其是流程控制语句的构造技术，直语句构造，尤其是流程控制语句的构造技术，直语句构造，尤其是流程控制语句的构造技术，直语句构造，尤其是流程控制语句的构造技术，直接影响到程序的可读性及效率。应采用直接、清晰的接影响到程序的可读性及效率。应采用直接、清晰的接影响到程序的可读性

25、及效率。应采用直接、清晰的接影响到程序的可读性及效率。应采用直接、清晰的构造方式，而不要为了提高效率或者显示技巧而降低构造方式，而不要为了提高效率或者显示技巧而降低构造方式，而不要为了提高效率或者显示技巧而降低构造方式，而不要为了提高效率或者显示技巧而降低程序的清晰性和可读性。程序的清晰性和可读性。程序的清晰性和可读性。程序的清晰性和可读性。例例例例1 1 若有以下若有以下若有以下若有以下C C程序段，其功能是要建立一个程序段，其功能是要建立一个程序段，其功能是要建立一个程序段，其功能是要建立一个NNNN的单的单的单的单位矩阵位矩阵位矩阵位矩阵V V：for(i=0;i N;i+)for(i=

26、0;i N;i+)for(j=0;j N;j+)for(j=0;j N;j+)Vij=(i/j)*(j/i);Vij=(i/j)*(j/i);程序构思巧妙程序构思巧妙程序构思巧妙程序构思巧妙,但易读性差但易读性差但易读性差但易读性差.采用直截了当的描述方式：采用直截了当的描述方式：采用直截了当的描述方式：采用直截了当的描述方式：for(i=0;i N;i+)for(i=0;i N;i+)for(j=0;j N;j+)for(j=0;j N;j+)Vij=(i=j)?1:0;Vij=(i=j)?1:0;3.3.数据说明方法数据说明方法数据说明方法数据说明方法 为使程序中的数据说明更易于理解和维护

27、，数据为使程序中的数据说明更易于理解和维护，数据为使程序中的数据说明更易于理解和维护，数据为使程序中的数据说明更易于理解和维护，数据说明的次序应当规范化：说明的次序应当规范化：说明的次序应当规范化：说明的次序应当规范化：可按说明类型可按说明类型可按说明类型可按说明类型(常量常量常量常量,简单变量类型简单变量类型简单变量类型简单变量类型,复杂类型复杂类型复杂类型复杂类型 )一个语句说明多个变量时，按字母顺序排列。一个语句说明多个变量时，按字母顺序排列。一个语句说明多个变量时，按字母顺序排列。一个语句说明多个变量时，按字母顺序排列。复杂的数据结构，要加注释。复杂的数据结构，要加注释。复杂的数据结构

28、，要加注释。复杂的数据结构，要加注释。4.4.输入输出技术输入输出技术输入输出技术输入输出技术 输入和输出格式应尽可能统一。输入和输出格式应尽可能统一。输入和输出格式应尽可能统一。输入和输出格式应尽可能统一。输出信息中应该反映输入的数据。输出信息中应该反映输入的数据。输出信息中应该反映输入的数据。输出信息中应该反映输入的数据。输入和输出应尽可能集中安排。输入和输出应尽可能集中安排。输入和输出应尽可能集中安排。输入和输出应尽可能集中安排。5.4 5.4 算法与程序效率算法与程序效率 设计逻辑结构清晰、高效的算法，是提高程序效设计逻辑结构清晰、高效的算法，是提高程序效设计逻辑结构清晰、高效的算法，

29、是提高程序效设计逻辑结构清晰、高效的算法，是提高程序效率的关键。率的关键。率的关键。率的关键。例如：用例如：用例如：用例如：用C C代码编写了两种绘制直线的算法。代码编写了两种绘制直线的算法。代码编写了两种绘制直线的算法。代码编写了两种绘制直线的算法。在在在在DDADDA算算算算法法法法中中中中，一一一一共共共共要要要要进进进进行行行行4*dx4*dx次次次次浮浮浮浮点点点点加加加加法法法法和和和和2*dx2*dx次整型到浮点型的类型转换运算；次整型到浮点型的类型转换运算；次整型到浮点型的类型转换运算；次整型到浮点型的类型转换运算；在在在在BresenhamBresenham算法中，没有浮点运

30、算，共要进行算法中，没有浮点运算，共要进行算法中，没有浮点运算，共要进行算法中，没有浮点运算，共要进行dxdx次整数比较运算和最多次整数比较运算和最多次整数比较运算和最多次整数比较运算和最多3*dx3*dx次整数加法运算。次整数加法运算。次整数加法运算。次整数加法运算。显然，显然，显然，显然，BresenhamBresenham算法在各方面都比算法在各方面都比算法在各方面都比算法在各方面都比DDADDA算法优算法优算法优算法优越。越。越。越。1.算法对效率的影响算法对效率的影响如顺序表的查找算法，如顺序表的查找算法，假设顺序表的长度为假设顺序表的长度为假设顺序表的长度为假设顺序表的长度为N N

31、，很明显，顺序很明显，顺序很明显，顺序很明显，顺序查找查找法的时间复杂度为法的时间复杂度为法的时间复杂度为法的时间复杂度为O(N)O(N)，而二分法，而二分法，而二分法，而二分法的时间复杂度却只是的时间复杂度却只是的时间复杂度却只是的时间复杂度却只是O(log2N)O(log2N)。后者的效率明显高于前者后者的效率明显高于前者后者的效率明显高于前者后者的效率明显高于前者.2.2.存储效率存储效率存储效率存储效率操作系统的存储管理方式，直接影响到程序的存操作系统的存储管理方式，直接影响到程序的存操作系统的存储管理方式，直接影响到程序的存操作系统的存储管理方式，直接影响到程序的存储效率。储效率。储

32、效率。储效率。3.3.输入输出效率输入输出效率输入输出效率输入输出效率提高输入提高输入提高输入提高输入/输出速度，减少出错率。输出速度，减少出错率。输出速度，减少出错率。输出速度，减少出错率。一、影响程序效率的因素一、影响程序效率的因素5.5 5.5 软件代码审查软件代码审查 为保证代码开发的质量，在编码完成后，进行代为保证代码开发的质量，在编码完成后，进行代为保证代码开发的质量，在编码完成后，进行代为保证代码开发的质量，在编码完成后，进行代码审查或称码审查或称码审查或称码审查或称ReviewReview。审查内容：审查内容：审查内容：审查内容：1.1.程序的版式程序的版式程序的版式程序的版式 2.2.文件结构文件结构文件结构文件结构 3.3.命名规则命名规则命名规则命名规则 4.4.表达式与基本语句表达式与基本语句表达式与基本语句表达式与基本语句