計算思維導論 第4章課件

第四章1一、程序設計的概念

程序：計算機的一組指令，經過編譯和執(zhí)行才能最終完成程序的功能。

程序設計：計算機解決問題的全過程。4.1程序設計基礎程序設計的基本過程：①分析問題，明確任務；②建立數(shù)學模型，選擇合適的解決方案；③確定數(shù)據結構和算法；④編寫程序；⑤調試程序；⑥整理文檔，交付使用。2二、程序設計方法

1.結構化程序設計

基本思想：順序結構選擇結構循環(huán)結構

設計原則：自頂向下逐步求精模塊化4.1程序設計基礎程序模塊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.面向對象程序設計

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部屬性和操作方法。4.1程序設計基礎屬性：頻道顏色音量方法：調節(jié)頻道調節(jié)顏色調節(jié)音量電視機電視機對象整個程序是由一系列相互作用的對象構成的，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)據結構)和方法(操作數(shù)據的函數(shù))。對象是類的一個實例。4.1程序設計基礎例如：一個面向對象的圖形程序，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、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.語言的分類應用范圍通用語言、專用語言系統(tǒng)程序設計語言、科學計算語言事務處理語言、實時控制語言程序設計方法結構化語言模塊化語言面向對象語言與硬件的聯(lián)系程度機器語言匯編語言高級語言→與計算機硬件基本無關依賴于計算機硬件(低級語言)4.1程序設計基礎7

⑴機器語言從本質上說，計算機只能識別0和1兩個數(shù)字，因此，計算機能夠直接識別的指令是由一連串的0和1組合起來的二進制編碼。機器指令＝操作碼＋操作數(shù)

機器語言：指計算機能夠直接識別的指令的集合。即以二進制代碼表示的機器指令集合，它是計算機能夠直接識別和執(zhí)行的語言。4.1程序設計基礎8

優(yōu)點：比機器語言程序容易閱讀和修改

缺點：面向機器語言，通用性差。4.1程序設計基礎

⑵匯編語言

匯編語言：用符號代替機器指令所產生的語言。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：負責翻譯的軟件。主要作用→源程序轉換成用二進制代碼表示的目標程序。

連接程序：將目標程序與庫文件或其他目標程序連接起來形成可執(zhí)行程序。4.1程序設計基礎匯編語言源程序目標程序可執(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)學語言的語法、符號描述基本操作的程序設計語言

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程序設計基礎12高級語言源程序執(zhí)行結果解釋程序解釋方式4.1程序設計基礎編譯方式可執(zhí)行程序高級語言源程序編譯程序目標程序連接程序14

2.程序設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任務需要：選擇的語言能否實現(xiàn)任務的全部功能？能跨平臺嗎？有數(shù)據庫接口功能嗎？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程序設計基礎15三、范型發(fā)展階段(1968-1978)4.2程序設計語言的發(fā)展Pascal：廣泛使用的結構化程序設計語言C：使用最普遍的系統(tǒng)級程序設計語言Smalltalk:第一個面向對象程序設計語言Prolog：邏輯式程序設計語言SQL：數(shù)據應用領域的標準語言四、鞏固提高階段(1979-1989)C++：面向對象和系統(tǒng)級程序設計結合Ada：美國政府的標準化系統(tǒng)開發(fā)語言Perl：著名腳本語言17五、互聯(lián)網時代(1990-1999)4.2程序設計語言的發(fā)展Haskell：函數(shù)式程序設計語言Python：著名腳本語言VisualBasic：流行RAD語言HTML：網頁語言Java：跨平臺通用高級語言Delphi：基于Pascal的RAD語言六、進一步發(fā)展的新世紀(2000-至今).NET：微軟公司的編程平臺C#：面向對象的運行于.NET上的高級語言184.3命令式程序設計語言

命令式程序設計語言：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。結構化程序設計語言：FORTRAN、BASIC

Pascal、COBOL

ALGOL、C面向對象程序設計語言：VisualBasic

C++、Java、Delphi

C#、Python194.4函數(shù)式程序設計語言

函數(shù)式程序設計語言：用于函數(shù)式程序設計的語言。其中函數(shù)是構造程序的基本成分，并提供一些設施用于構造更為復雜的函數(shù)。程序人員根據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)式程序設計語言：LISP、Erlang

Ruby、Haskell

Scala、ML204.5邏輯式程序設計語言

邏輯程序設計語言：用于邏輯程序設計的語言，包括：①順序邏輯程序設計語言；②并行邏輯程序設計語言；③約束邏輯程序設計語言。邏輯程序設計語言的思路：將邏輯直接作為程序設計的語言，并將計算作為受控推理。它通過依賴于設定某種特定的建立在事實上的規(guī)則來解決問題，而不是通過設定特定的步驟來解決問題。如：Prolog。21