軟件工程-程序編碼

2023/2/1第六章程序編碼編碼的目的:是使用選定的程序設(shè)計語言，把模塊的過程性描述翻譯為用該語言書寫的源程序（源代碼）模塊的過程性描述(不可執(zhí)行的)源程序(可執(zhí)行的)編碼6.1編碼的目的2023/2/1清晰性效率開發(fā)時間程序輸出內(nèi)存數(shù)語句數(shù)程序可讀性最佳輸出可讀性最佳占內(nèi)存最小語句數(shù)最少開發(fā)時間最短1-21-245321433351243521442-352-31編碼要求結(jié)果名次評判項目Winberg

的程序?qū)嶒灲Y(jié)果2023/2/1結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計是一種設(shè)計程序的技術(shù)，它采用自頂向下逐步細化的設(shè)計方法和單入口(Singleentry)單出口（Singleexit）的控制結(jié)構(gòu)。這種控制結(jié)構(gòu)包括有：

順序、選擇和循環(huán)。

6.2結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計（StructuredProgramming）2023/2/1……for(a=1,b=1;a<=100,a++){if(b>=20)break;if(b%3==1){b+=3;continue;}b-=5;}……a<=100FTb>=20b%3==1b+=3a++b-=5TFFTa=0,b=1單入口

M1單出口2023/2/1A<BA,B,CB<CA<C打印BFTFTTF打印C打印A……If(A.LT.B)goto120If(B.LT.C)goto110100write(6,*)C

goto140

110write(6,*)B

goto140

120If(A.LT.C)goto130

goto100

130write(6,*)A140continue-----單入口多出口結(jié)構(gòu)

M22023/2/1無節(jié)制地使用了GOTO語句所產(chǎn)生的程序流程

M2023/2/1一、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的原則1、使用語言中的順序、選擇、重復(fù)等有限的基本控制結(jié)構(gòu)表示程序2、選用的控制結(jié)構(gòu)只準許有一個入口和一個出口3、程序語句組成容易識別的塊（Block）,每塊只有一個入口和一個出口4、復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)該用基本控制結(jié)構(gòu)進行組合嵌套來實現(xiàn)5、嚴格控制GOTO語句2023/2/1……F0=F(a);F1=F(b);if(F0*F1<=0){X0=a;X1=b;for(i=1;i<=n;i++)

{

Xm=(X0+X1)/2;Fm=F(Xm);if(abs(Fm)<eps||abs(X1-X0)<eps)

gotofinish;if(F0*Fm>0){X0=Xm;F0=Fm;}elseX1=Xm;

}finish:printf(“%d\n”,Xm);}2023/2/1Begin(F0*F1)<=0

X0=aX1=bi=1

Xm=(X0+X1)/2Fm=F(m)Q(F0*Fm)>0

X0=Xm

X1=Xm

F0=FmTTXmFTFF

F0=F(a)F1=F(b)11End22

i<=n

i

Q=abs((Fm)<eps||abs(X1-X0)<eps)2023/2/1……F0=F(a);F1=F(b);if(F0*F1<=0){X0=a;X1=b;for(i=1;i<=n;i++)

{

Xm=(X0+X1)/2;Fm=F(Xm);if(abs(Fm)<eps||abs(X1-X0)<eps)

break;if(F0*Fm>0){X0=Xm;F0=Fm;}elseX1=Xm;

}

printf(“%d\n”,Xm);}2023/2/1……F0=F(a);F1=F(b);if(F0*F1<=0){X0=a;X1=b;i=1;finish=0;

while(i<=n&&finish==0)

{

Xm=(X0+X1)/2;Fm=F(Xm);if(abs(Fm)<eps||abs(X1-X0)<eps)finish=1;

if(finish==0);if(F0*Fm>0){X0=Xm;F0=Fm;}elseX1=Xm;i++;

}

printf(“%d\n”,Xm);}2023/2/1二、程序設(shè)計自頂向下，逐步求精1、程序設(shè)計是一個由粗到細的“漸進”的過程

2、程序設(shè)計不僅包括對控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計，也包括對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計。二者都要一步一步地細化。采用逐步細化方法設(shè)計程序的步驟列出問題的初步解分解主要問題

繼續(xù)細化利用圖形工具或偽代碼描述程序的詳細邏輯2023/2/1用逐步細化方法設(shè)計一個程序，其功能為“從一組數(shù)中找出最大的數(shù)”

舉例第一步：列出問題的初步解1：輸入一組數(shù)2：找出其中最大的數(shù)3：輸出最大的數(shù)2023/2/1第二步：分解主要問題2.1：首先讀入一個數(shù)并設(shè)其為最大的數(shù)2.2：將該數(shù)逐次與其它數(shù)進行比較2.3：若有大于該數(shù)的則將其保存2023/2/1第三步：確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.1：定義一數(shù)組A3.2：max=A(1)3.3：從A(2)至A(n)開始比較3.4：若當前數(shù)大于max,則令：max=A(i)2023/2/1第四步：用PDL描述InputarrayASetMax=A(1)DOfori=2toNIFMax<A(i)SetMax=A(i)ENDIFENDDOPrintMax2023/2/1練習請用逐步細化方法設(shè)計一由下列描述的程序結(jié)構(gòu)讀入一段任意長度的英語課文，將其分解為單字，然后輸出一張單詞表(listofwords),并指出每種單詞在課文中的出現(xiàn)次數(shù)。2023/2/1三、程序復(fù)雜性的度量程序復(fù)雜性主要是指模塊內(nèi)部程序的復(fù)雜性。它直接關(guān)系到軟件開發(fā)費用的多少，開發(fā)周期的長短和軟件和軟件內(nèi)部潛伏錯誤的多少。同時它也是軟件可理解性的另一種度量。2023/2/1它可以用來計算任何一個程序的復(fù)雜性；對于不合理的程序，例如對于長度動態(tài)增長的程序，或者對于原則上無法排錯的程序，不應(yīng)當使用它進行復(fù)雜性計算；為了度量程序復(fù)雜性，要求復(fù)雜性度量應(yīng)滿足以下假設(shè)：2023/2/1如果設(shè)每行代碼的出錯率為每100行源程序中可能的錯誤數(shù)目。例如，每行代碼的出錯率為1%，也就是說，每100行源程序中就可能有一個錯誤。1、代碼行度量法：統(tǒng)計程序中的源代碼的行數(shù)較小的程序---1.3%～1.8%/行較大的程序---2.7%～3.2%/行2023/2/1該方法是利用程序模塊的程序圖中環(huán)路的個數(shù)，來計算程序的復(fù)雜性的。為此，該方法也稱為環(huán)路復(fù)雜度計算法。2、McCabe度量法利用程序的控制流來度量程序的復(fù)雜性

它是一種退化了的程序流程圖。即:把程序流程圖中每個處理符號都退化成一個結(jié)點，而原來流程圖中的流程線，則變成連接不同結(jié)點的有向弧。2023/2/1(1)程序圖符號2023/2/12023/2/1TC1C2CABED(2)從流程圖導(dǎo)出程序圖A開始C1BCED結(jié)束C2TF2023/2/1(3)環(huán)路復(fù)雜性的計算方法

V(G)=m-n+2p說明：V(G)是有向圖G中環(huán)路數(shù)；

m:為圖G中弧數(shù)；

n:為圖G中節(jié)點數(shù)；

p:為圖G中強連通分量個數(shù)；

A

B

C

D

E

F

G

H

K

L

I

V(G)=13-11+2=4McCabe的環(huán)路復(fù)雜性度量值為42023/2/1練習請將右側(cè)給出的程序流程圖轉(zhuǎn)換為程序圖并計算其環(huán)路值。a<=100FTb>=20b%3==1b+=3a++b-=5TFFTa=0,b=12023/2/1程序的環(huán)路復(fù)雜度則取決于程序控制流的復(fù)雜度，也就是取決于程序結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。當程序內(nèi)分支或循環(huán)個數(shù)增加時，則相應(yīng)地環(huán)域復(fù)雜度也隨之增加。因此，它是對測試難度的一種定量度量，也能對軟件最終的可靠性給出某種預(yù)測。(4)、環(huán)路復(fù)雜度的用途V(G)<=102023/2/1練習請用程序流程圖描述下列問題的算法，再將其轉(zhuǎn)換為程序圖并計算其環(huán)路值。請定義一個數(shù)組a，要求找出數(shù)組中最大數(shù)和最小數(shù)，并把最大數(shù)和a[0]

中的數(shù)對調(diào)、最小數(shù)和a[1]

中的數(shù)對調(diào)。2023/2/1練習請畫出下列偽代碼程序的流程圖、程序圖并計算它的環(huán)路復(fù)雜度。

LOOP:DoWhileZ>0A=A+1IFA>10THENX=AELSEY=ZENDIFIFY<5THENPRINTX,YELSEIFY=2THENGOTOLOOPELSEC=3ENDIFENDIFG=H+RENDDOIFF>0THENPRINTGELSEPRINTKENDIFSTOP2023/2/1四、程序效率程序效率是指程序的執(zhí)行速度及程序占用的存儲空間。程序編碼是最后提高運行速度和節(jié)省存儲機會，因此在此階段不能不考慮程序的效率。2023/2/11、算法對效率的影響源程序的效率與詳細設(shè)計階段確定的算法的效率有著直接的關(guān)系。當我們把詳細設(shè)計翻譯并轉(zhuǎn)換成源代碼之后，那么算法效率就會反映為程序的執(zhí)行速度和存儲容量的要求2023/2/1（1）在編程序前，盡可能化簡有關(guān)的算術(shù)表達式和邏輯表達式（2）仔細檢查算法中的嵌套的循環(huán)，盡可能將某些語句或表達式移到循環(huán)外面（3）盡量避免使用多維數(shù)組（4）盡量避免使用指針和復(fù)雜的表（5）不要混淆數(shù)據(jù)類型，避免在表達式中出現(xiàn)類型混雜（6）盡量采用整數(shù)算術(shù)表達式和布爾表達式（7）選用等效的高效率算法轉(zhuǎn)換過程中的指導(dǎo)原則是：2023/2/1

∑∑(i+1)2(j+2)203

i=1j=1舉例請設(shè)計求解下列問題的算法2023/2/1main(){inti,j;floatsum;sum=0.0;for(i=1;i<=20;i++)for(j=1;j<=3;j++)sum=sum+(i+1)*(i+1)*(j+2);printf(“sum=%d\n”,sum);}

∑∑(i+1)2(j+2)203i=1j=1內(nèi)循環(huán)次數(shù)20*4=80外循環(huán)次數(shù)21總循環(huán)次數(shù)101

2023/2/1main(){inti,j;floatsum;sum=0.0;for(j=1;j<=3;j++)for(i=1;i<=20;i++)sum=sum+(i+1)*(i+1)*(j+2);printf(“sum=%d\n”,sum);}應(yīng)把變化范圍大的循環(huán)變量放在內(nèi)層。內(nèi)循環(huán)次數(shù)3*21=63外循環(huán)次數(shù)4總循環(huán)次數(shù)672023/2/1main(){inti,j;floatsum;sum=0.0;for(j=1;j<=3;j++)for(i=1;i<=20;i++)sum=sum+(i+1)*(i+1)*(j+2);printf(“sum=%d\n”,sum);}

j+2

共計執(zhí)行了

3*20=60次

重復(fù)執(zhí)行57次2023/2/1main(){inti,j;floatsum;sum=0.0;for(j=1;j<=3;j++){k=j+2;for(i=1;i<=20;i++)sum=sum+(i+1)*(i+1)*k;}printf(“sum=%d\n”,sum);}

j+2

共計執(zhí)行了

3次

減少了57次應(yīng)盡量把與循環(huán)變量無關(guān)的運算移到循環(huán)外去。2023/2/1main(){inti,j;floatsum;sum=0.0;for(j=1;j<=3;j++){k=j+2;for(i=1;i<=20;i++)sum=sum+(i+1)*(i+1)*k;printf(“sum=%d\n”,sum);}

i+1

共計執(zhí)行了

60+60=120次

2023/2/1main(){inti,j;floatsum;sum=0.0;for(j=1;j<=3;j++){k=j+2;for(i=1;i<=20;i++){m=i+1;sum=sum+m*m*k;}printf(“sum=%d\n”,sum);}

i+1

共計執(zhí)行了

60次

2023/2/1練習從鍵盤輸入10個整數(shù)，要求按有小到大的順序?qū)⑺鼈冚敵觥Ｕ埐捎帽容^交換法和選擇法對上述10條數(shù)據(jù)進行排序，然后分別對這兩種方法進行比較，并從程序的運行了效率的角度對兩個程序進行比較。2023/2/1

main(){inta[10],i,j,t;for(i=0;i<10;i++)scanf(“%d”,&a[i]);for(i=0;i<9;i++)for(j=i+1;j<10;j++)if(a[j]<a[i]){t=a[j];a[j]=a[i];a[i]=t;}for(i=0;i<10;i++)printf(“%2d”,a[i]);}2023/2/1

……for(i=0;i<9;i++){k=i;for(j=i+1;j<10;j++)if(a[j]<a[k])k=j;if(k<>j){t=a[j];a[j]=a[k];a[k]=t;}}……2023/2/1五、程序設(shè)計風格Codingstyle1、保持控制流的直線性(1)、對多入口和多出口的控制結(jié)構(gòu)要作適當?shù)奶幚?/p>

……IfC1thenS110S2

20IfC2thenSngoto10

C1S1S2C2SnTT多入口循環(huán)結(jié)構(gòu)2023/2/1IfC1thenS1elseS2While(notC2)doS2SnC1S1C2SnTTS2S2改進后的循環(huán)結(jié)構(gòu)重復(fù)環(huán)節(jié)法2023/2/110if(notC1)thenS2if(notC2)thenSnS1goto10多出口循環(huán)結(jié)構(gòu)C1S2TTC2S1Sn2023/2/1while(C1andC2)doS1If(not(C1)thenS2Sn經(jīng)過處理后的單出口循環(huán)結(jié)構(gòu)C1andC2S2TC1S1SnT邏輯分析法2023/2/1while(C1)doBeginS1IfC2thengoto10elseS2End10Sn

EXIT:=false

while(C1and(notEXIT))doBeginS1IfC2thenEXIT:=trueelseS2End10Sn標志變量法標志變量breakExitdoExitfor2023/2/1SUM=0Doinputxifx=0thenexit

do

SUM=SUM+xloopuntilSUM>1000PrintSUM使用TureBasic

語言中的專用語句退出循環(huán)上面程序的功能是：從鍵盤輸入一個數(shù)，并累加到總和中。當總和超過1000或輸入為0時則停止輸入，并打印出總和。2023/2/1if(N>=0)then

if(N能被2整除）thenprint“正偶數(shù)”elseprint“負數(shù)”

導(dǎo)致二義性的then-if

結(jié)構(gòu)(2)、避免使用模糊或費解的結(jié)構(gòu)if(N<0)thenprint“負數(shù)”

elseif(N能被2整除）thenprint“正偶數(shù)”

2023/2/1WhileC1IfC2thenWhileC3IfC4thenRepeat

SUntilC5

Loop

Loop…….

費解的深層嵌套結(jié)構(gòu)嵌套層最好不要超過3層2023/2/1二、保持控制流的局部性

局部性是程序設(shè)計的一條準則。像應(yīng)用甚廣的模塊化設(shè)計，可看成是局部化原理在總體設(shè)計中的具體體現(xiàn)。其實，在編碼時也要遵守局部化的原則，這就是保持控制流的局部性，其目的不僅是為了提高程序的清晰度，也有利于防止錯誤的擴散，提高程序的可修改性。2023/2/11、GOTO

語句的使用準則向前不向后的規(guī)則……while(C1>0）{S1=S1+C1;if(S1>1000)gotolabel;……}……

label:S2=a+b;……2023/2/1goto的目的地最好在同一控制結(jié)構(gòu)內(nèi)部，或者離本結(jié)構(gòu)出口相近的地方。……

10IF(.NOT.C)GOTO20SGOTO10

20CONTINUE……

while(C1)doBeginS1ifC2thengoto10End

10Sn

122023/2/1C1C2C3TTTFe1e2e32、GOTO

語句的常見用法請將右側(cè)的具有多個循環(huán)出口的結(jié)構(gòu)改寫為單出口結(jié)構(gòu)2023/2/1C1C2C3TTTFe1e2e3(用GOTO語句提前退出循環(huán))方法一:EXIT2=false;EXIT3=false;while(C1)and(not(EXIT2)and(not(EXIT3)do

begin……ifC2thenEXIT2:=true;……ifC3thenEXIT3:=true;

……endif(EXIT2)thengoto20;if(EXIT3)thengoto30;goto40;

20:{C2為真時執(zhí)行的語句}gotot40;30:{C3為真時的語句}40:Sn{后續(xù)語句}標志變量2023/2/1whileC1dobegin……