計算機輔助設計第二章

計算機輔助設計

第二章結構化程序設計方法河南科技大學機械設計及自動化專業(yè)結構與程序設計程序=算法+數(shù)據(jù)結構程序設計包括結構設計和程序編寫兩個過程，即程序的結構和程序編碼全過程程序設計=算法+數(shù)據(jù)結構+結構化設計方法+語言工具結構與程序設計程序設計是算法、數(shù)據(jù)結構和程序設計方法三者的統(tǒng)一。算法是程序的核心，采用計算機語言來描寫算法。數(shù)據(jù)結構是程序數(shù)據(jù)的組織和構造方法，它表達了數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)間的關系。結構化程序設計方法是程序設計的技術措施，是設計優(yōu)質(zhì)、高效程序的可靠保證。評價程序系統(tǒng)的標準早期（1970’）：一個占用內(nèi)存少，運行速度快的程序可以算得上一個好程序當前：一個好的程序應當是設計合理、價格便宜、易讀易維護、可靠性高的系統(tǒng)評價程序系統(tǒng)的標準程序正確性一個程序系統(tǒng)能在計算機上順利運行通過并取得正確的結果，這個系統(tǒng)才有真實的價值，因此系統(tǒng)的正確性是衡量程序質(zhì)量最重要的標準！程序正確性是通過算法的精心設計，結構層次化、精細化，程序的仔細調(diào)試、測試等反復的過程來實現(xiàn)的評價程序系統(tǒng)的標準程序結構清晰現(xiàn)已廣泛采用結構化程序設計方法和語言來設計程序，引進了結構化、模塊化的方法，設計出來的程序可以達到層次分明，結構清晰提示：程序的縮進格式評價程序系統(tǒng)的標準易讀、易維護性模塊化的結構程序設計具有易讀、易理解、易維護特性一個程序在編寫時應做到模塊結構分明指令編寫簡潔適當?shù)剡x擇變量并加上必要的注釋說明評價程序系統(tǒng)的標準程序的有效性和適應性程序應當做到適應性強，移植性好應用程序的有效性取決于該應用程序與其所在環(huán)境的適應性適應性：指應用程序在幫助用戶執(zhí)行其日常工作方面的使用、幫助合意義的程度數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)的可靠性、及時性、一致性、可用性人員：良好技能、相應培訓、悟性、興趣結構：提高技術、滿足需求的恰當?shù)拈_發(fā)方法規(guī)則：按照一定規(guī)程處理數(shù)據(jù)評價程序系統(tǒng)的標準程序的可靠性雖然要保證程序正確性很難，但程序設計人員應該努力提高程序的正確率程序的可靠性是程序系統(tǒng)的基本要求程序的可靠性是指程序系統(tǒng)的重復性好，關鍵程序運行時絕對不會出現(xiàn)意想不到的破壞性錯誤，保證程序系統(tǒng)的正確運行開發(fā)程序系統(tǒng)的全過程程序系統(tǒng)的分析階段程序系統(tǒng)的設計階段程序系統(tǒng)的編碼階段程序系統(tǒng)的調(diào)試、測試階段程序系統(tǒng)的驗收、運行和維護階段開發(fā)程序系統(tǒng)的全過程程序系統(tǒng)的分析階段深入細致地調(diào)查問題，研究問題，搞清問題的來龍去脈，進行詳細的可行性分析問題以什么形式提出，要解決什么問題，如何解決這些問題使用的計算機系統(tǒng)硬件、軟件資源情況開發(fā)程序系統(tǒng)的代價分析，包括系統(tǒng)開發(fā)所花的時間、經(jīng)費、系統(tǒng)實現(xiàn)后的社會效益、經(jīng)濟效益等分析今后客觀情況的變化，由于情況不斷變化，目標任務可能有所變動，功能要求不斷擴充，時間的推移，費用的增加，都是系統(tǒng)開始分析時應考慮的內(nèi)容完成初始階段分析之后，需要寫出一份完整而準確的功能規(guī)劃說明書或系統(tǒng)可行性分析報告開發(fā)程序系統(tǒng)的全過程程序系統(tǒng)的設計階段在功能規(guī)格說明的基礎上進行總體設計、模塊設計，建立程序的系統(tǒng)結構，包括數(shù)據(jù)結構和模塊結構傳統(tǒng)的設計方法是先畫粗框圖，再畫詳細的程序流程圖，最后用語言工具來編寫程序（結構化程序圖），著手寫出程序系統(tǒng)設計說明書系統(tǒng)軟硬件預算系統(tǒng)拓撲結構開發(fā)程序系統(tǒng)的全過程程序系統(tǒng)的編碼階段根據(jù)模塊說明和數(shù)據(jù)結構方法，按照一定的算法編寫程序程序設計語言的選定，程序風格的確定程序編寫規(guī)范設計程序編寫人員分工系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計程序編寫程序代碼編寫次要系統(tǒng)部分數(shù)據(jù)流圖系統(tǒng)部分實體關系圖開發(fā)程序系統(tǒng)的全過程程序系統(tǒng)的調(diào)試與測試階段調(diào)試與測試程序編寫出來了，上機不一定就能順利通過，上機雖然暫時通過了，程序中也不一定就沒有錯誤程序系統(tǒng)的調(diào)試與測試只能發(fā)現(xiàn)程序中的錯誤而不能保證系統(tǒng)沒有錯誤基本原則：程序永遠存在錯誤開發(fā)程序系統(tǒng)的全過程程序系統(tǒng)的驗收、運行和維護階段當程序系統(tǒng)故障已經(jīng)減少到系統(tǒng)能夠多次正常運轉(zhuǎn)，運轉(zhuǎn)過程中還沒有發(fā)現(xiàn)、發(fā)生故障和錯誤，運算結果經(jīng)分析也認為是可信的、正確的，這時就達到驗收要求了運行和維護：在程序運行過程中改正錯誤，修改規(guī)范設計和程序，對新的要求和目標增加新的程序功能寫出一份詳細的程序系統(tǒng)使用說明書結構化程序設計方法結構化程序設計（StructuredProgramming）結構化程序設計是一種先進的程序設計方法，它有順序、選擇、循環(huán)三種基本結構，并且程序只有一個入口和一個出口按照結構化程序設計方法編寫出來的程序?qū)哟畏置?、簡潔、易讀、易維護，程序便于調(diào)試與驗證結構化程序設計方法限制使用無條件轉(zhuǎn)移語句（Goto語句）若在程序中不加限制地使用goto語句，程序系統(tǒng)無規(guī)則地跳來跳去，會使程序難以閱讀和理解，易出錯，更難調(diào)試和查錯程序行結構化程序設計方法限制使用無條件轉(zhuǎn)移語句（Goto語句）不破壞程序良好結構的前提下，有控制地使用goto語句，可以提高程序效率只有控制轉(zhuǎn)移僅限于本塊結構范圍內(nèi)可使用goto語句，可保持程序簡潔，程序還是一個入口一個出口結構少用goto語句是結構化程序設計重要內(nèi)容之一結構化程序設計方法結構化程序設計的三種基本結構順序結構、選擇結構和循環(huán)結構結構化程序設計方法結構化程序設計的三種基本結構傳統(tǒng)流程圖可以直觀表示算法，易于理解，但是它對流程線即箭頭的使用沒有嚴格限制，很容易使流程圖變得復雜而沒有規(guī)律。與傳統(tǒng)流程圖相比，N-S流程圖更適合結構化設計結構化程序設計方法結構化程序設計的三種基本結構上個世紀70年代提出了一種新的流程圖：N-S流程圖。N-S流程圖去掉了所有箭頭，全部算法寫在一個矩形框內(nèi)，在該框內(nèi)還可以包含從屬于它的其它矩形框例：求5！，將算法分別用傳統(tǒng)流程圖和N-S流程圖表示出來結構化程序設計方法自頂向下，逐步求精結構化程序設計的核心是算法設計，基本思想是采用自頂向下和逐步細化的設計方法以及單入單出的控制結構即將一個復雜問題按照功能進行拆分，并逐層細化到便于理解和描述的程度，最終形成由多個小模塊組成的樹型結構。其中每個模塊都是單入單出的控制結構結構化程序設計方法自頂向下，逐步求精自頂向下，逐步細化模塊化設計算法完成（流程圖）結構化編碼在向下層展開之前應仔細檢查本層設計是否正確，只有上一層是正確的才能向下細化，由于每層向下細化時都不太復雜，因此容易保證整個算法的正確性例：某企業(yè)管理系統(tǒng)設計可再逐步細化至能應用軟件語言解決問題其它軟件設計方法面向?qū)ο螅∣bjectOriented，OO）方法學面向?qū)ο蠓治觯∣bjectOrientedAnalysis）映射現(xiàn)實世界中指定問題域的對象和實體，盡可能地接近現(xiàn)實世界，以最自然的方式表達實體，以構建與現(xiàn)實世界相對應的問題模型，并保持它們的結構、關系、行為模式類——對象