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第11章程序設計基礎2024/4/2第11章程序設計基礎第11章程序設計基礎2024/4/1第11章程序設計基礎1 通過本章的教學，使學生理解軟件開發(fā)的整體流程，了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的意義?；疽蠹敖虒W目的第11章程序設計基礎基本要求及教學目的第11章程序設計基礎2教學要點 本門課程的學習方法、指定本課程的課外閱讀書籍及閱讀成果的表現(xiàn)形式、考核方法，1學時；程序的思想、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法2學時。第11章程序設計基礎教學要點 本門課程的學習方法、指定本課程的課外閱讀書籍及3重點及難點重點： 軟件設計的總體流程、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及算法的理解。難點： 編寫程序，設計算法。

第11章程序設計基礎重點及難點重點：第11章程序設計基礎411.1程序設計概述11.1.1程序設計語言的分類

按照語言級別可以分為低級語言和高級語言。按照用戶的要求有過程式語言和非過程式語言之分。按照應用范圍，有通用語言與專用語言之分按照使用方式，有交互式語言和非交互式語言之分。按照成分性質(zhì)，有順序語言、并發(fā)語言和分布語言之分。第11章程序設計基礎11.1程序設計概述11.1.1程序設計語言的分類第511.1.2程序設計的基本過程

程序設計包括分析問題、畫出程序的基本輪廓和實現(xiàn)該程序這三個基本步驟。1．分析問題3．實現(xiàn)程序2．形成程序的基本輪廓第11章程序設計基礎11.1.2程序設計的基本過程第11章程序設計基礎611.2軟件工程軟件工程是一門研究用工程化方法構(gòu)建和維護有效的、實用的和高質(zhì)量的軟件的學科。它涉及到程序設計語言、數(shù)據(jù)庫、軟件開發(fā)工具、系統(tǒng)平臺、標準、設計模式等方面。第11章程序設計基礎11.2軟件工程軟件工程是一711.2.1軟件工程的基本概念1．軟件軟件是計算機系統(tǒng)必不可少的組成部分，是程序、數(shù)據(jù)和相關(guān)文檔的集合。其中程序是軟件開發(fā)人員根據(jù)用戶需求開發(fā)的、用程序設計語言描述的、適合計算機執(zhí)行的指令序列；數(shù)據(jù)是使程序正常操縱信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；文檔是與程序開發(fā)、維護和使用相關(guān)的各種圖文資料。第11章程序設計基礎11.2.1軟件工程的基本概念第11章程序設計基礎82．軟件危機隨著計算機應用的日益普及，軟件需求量急劇增大在軟件發(fā)展的初期許多程序員沒有接受過正規(guī)的教育，他們邊學習邊開發(fā)；在組織方面，解決問題的方法就是增加更多的程序員到項目中去。結(jié)果，軟件通常時難以按時交付，程序也不能像用戶期望的那樣工作，程序很少能適應變化的環(huán)境，而且在軟件交付給用戶之后又會發(fā)現(xiàn)很多錯誤。更嚴重的是，許多程序的個體化特征使得它們最終成為不可維護的軟件，這就是“軟件危機”。第11章程序設計基礎2．軟件危機第11章程序設計基礎93．軟件工程

為了更有效地開發(fā)和維護軟件，逐漸形成了一門新的工程學科，即計算機軟件工程學，簡稱為軟件工程。第11章程序設計基礎3．軟件工程第11章程序設計基礎1011.2.2軟件開發(fā)方法軟件工程中的開發(fā)方法主要有3種：面向過程的方法面向?qū)ο蟮姆椒嫦驍?shù)據(jù)的方法

第11章程序設計基礎11.2.2軟件開發(fā)方法第11章程序設計基礎111．面向過程的方法面向過程的方法又稱為結(jié)構(gòu)化方法。它包括面向過程需求分析、面向過程設計、面向過程編程、面向過程測試、面向過程維護和面向過程管理，習慣上稱為結(jié)構(gòu)化分析、結(jié)構(gòu)化設計、結(jié)構(gòu)化編程、結(jié)構(gòu)化測試和結(jié)構(gòu)化維護。第11章程序設計基礎1．面向過程的方法第11章程序設計基礎122．面向?qū)ο蟮姆椒?/p>

面向?qū)ο蟮姆椒ò嫦驅(qū)ο笮枨蠓治?、面向?qū)ο笤O計、面向?qū)ο缶幊獭⒚嫦驅(qū)ο鬁y試、面向?qū)ο缶S護和面向?qū)ο蠊芾怼５?1章程序設計基礎2．面向?qū)ο蟮姆椒ǖ?1章程序設計基礎133．面向數(shù)據(jù)的方法面向數(shù)據(jù)的方法也稱為面向元數(shù)據(jù)的方法。元數(shù)據(jù)是關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，組織數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。如數(shù)據(jù)庫概念設計中的實體名和屬性名、數(shù)據(jù)庫物理設計中的表名和字段名就是元數(shù)據(jù)。而一個具體的特定的實例就不是元數(shù)據(jù)，而叫做對象或記錄，是被元數(shù)據(jù)組織或統(tǒng)帥的數(shù)據(jù)。第11章程序設計基礎3．面向數(shù)據(jù)的方法第11章程序設計基礎1411.2.3軟件生命周期1．軟件生命周期軟件生命周期是指軟件產(chǎn)品從提出開始直到停止使用的全過程。概括地講，軟件生命周期是由軟件定義、軟件開發(fā)和軟件維護3個時期組成，每個時期又進一步劃分成若干個階段。第11章程序設計基礎11.2.3軟件生命周期第11章程序設計基礎152．軟件生命周期模型軟件生命周期模型表達的是軟件生命周期內(nèi)各種活動如何組織，以及各個階段應該如何銜接，它給出的是直觀的圖示表達。目前，提出的軟件生命周期模型主要有瀑布模型、螺旋模型、原型模型、噴泉模型和職能模型等。第11章程序設計基礎2．軟件生命周期模型第11章程序設計基礎1611.2.4軟件測試軟件測試和軟件質(zhì)量是密不可分的。測試是手段，質(zhì)量是目的，因此軟件分析與測試已成為現(xiàn)代軟件工程學研究和應用的熱點。軟件測試是軟件質(zhì)量保證的關(guān)鍵，是對計劃、設計和編碼的最終檢查，是發(fā)現(xiàn)軟件中錯誤和缺陷的主要手段。一般情況下，軟件測試過程與整個軟件開發(fā)過程基本上是平行進行的。第11章程序設計基礎11.2.4軟件測試第11章程序設計基礎171．軟件測試的目的2．軟件測試的原則3．軟件測試的方法4．軟件測試過程第11章程序設計基礎第11章程序設計基礎1811.2.5軟件維護軟件維護是指在軟件已經(jīng)交付使用之后（即運行維護階段），為了改正錯誤或滿足新的需要而修改軟件的過程。它是軟件開發(fā)周期的最后一個階段，處于系統(tǒng)投入生產(chǎn)性運行之后的時期。

第11章程序設計基礎11.2.5軟件維護第11章程序設計基礎1911.2.6軟件開發(fā)工具與軟件開發(fā)環(huán)境1．軟件開發(fā)工具軟件開發(fā)工具是一種軟件，是輔助和支持其他軟件研制和維護工作的工具?，F(xiàn)代軟件工程方法能得以實施，重要的保證是軟件開發(fā)工具和環(huán)境的保證，使軟件在效率和質(zhì)量等方面得到了改善。

2．軟件開發(fā)環(huán)境軟件開發(fā)環(huán)境（SDE）又稱為集成式項目支撐環(huán)境（IPSE），是一組相關(guān)的軟件工具的集合，將它們組織在一起，可以支持某種軟件開發(fā)方法。

第11章程序設計基礎11.2.6軟件開發(fā)工具與軟件開發(fā)環(huán)境第11章程序設計基礎2011.3算法

11.3.1算法的概念算法是對解決某一特定問題的操作步驟地具體描述，或者說算法是解決一個問題而采取的方法和步驟。如上網(wǎng)的過程是：打開瀏覽器的窗口、輸入網(wǎng)址、在網(wǎng)頁上操作、關(guān)閉網(wǎng)頁，這就是“上網(wǎng)算法”。第11章程序設計基礎11.3算法11.3.1算法的概念第11章程2111.3.2算法的特征一個好的算法應該具有以下幾個特性：1．正確性2．可讀性3．準確性4．高效率和低存儲量第11章程序設計基礎11.3.2算法的特征第11章程序設計基礎2211.3.2算法的特征一個好的算法應該具有以下幾個特性：1．正確性2．可讀性3．準確性4．高效率和低存儲量第11章程序設計基礎11.3.2算法的特征第11章程序設計基礎2311.3.3算法的表示1．自然語言2．傳統(tǒng)流程圖3．N-S圖4．偽代碼5．計算機語言第11章程序設計基礎11.3.3算法的表示第11章程序設計基礎2411.3.4算法設計的基本方法1．列舉法2．歸納法3．遞推法4．遞歸法5．回溯法第11章程序設計基礎11.3.4算法設計的基本方法第11章程序設計基礎2511.3.5算法的復雜度算法的優(yōu)劣與它的復雜度有關(guān)，而算法的復雜度是算法效率的度量，是評價算法優(yōu)劣的重要依據(jù)。一個算法的復雜度的高低體現(xiàn)在運行該算法所需要的計算機資源的多少上面，算法所需的資源越多，其復雜度就越高；相反，算法所需的資源越低，其復雜性就越低。第11章程序設計基礎11.3.5算法的復雜度第11章程序設計基礎261．時間復雜度一個算法的運行時間不是固定的，而是受到了多種因素的影響，比如使用的語言不同、使用不同的編譯程序、運行環(huán)境的不同等。2．空間復雜度算法的空間復雜度，主要是考慮算法所占有系統(tǒng)資源的情況。第11章程序設計基礎1．時間復雜度第11章程序設計基礎2711.4數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要研究的問題是：（1）數(shù)據(jù)集合中各數(shù)據(jù)元素之間所固有的邏輯關(guān)系，即數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。（2）在對數(shù)據(jù)進行處理時，各數(shù)據(jù)元素在計算機中的存儲關(guān)系，即數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)。（3）對各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行的運算。第11章程序設計基礎11.4數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第11章程序設計基礎2811.4.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念1．數(shù)據(jù)（Data）2．數(shù)據(jù)元素（DataElement）3．數(shù)據(jù)對象（DataObject）4．數(shù)據(jù)類型（DataType）5．數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（DataStructure）第11章程序設計基礎11.4.1數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的概念第11章程序設計基礎2911.4.2線性表

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)。在線性結(jié)構(gòu)中有且僅有一個無前驅(qū)的結(jié)點和一個無后繼的結(jié)點，并且所有結(jié)點都最多只有一個前驅(qū)和一個后繼。典型的線性結(jié)構(gòu)有線性表、順序表。第11章程序設計基礎11.4.2線性表第11章程序設計基礎301．線性表的定義2．線性表的順序存儲表示3．線性表的運算4．線性表的鏈式存儲表示第11章程序設計基礎1．線性表的定義第11章程序設計基礎3111.4.3棧和隊列1．棧（Stack）棧是一種特殊的線性表，這種線性表上的插入和刪除運算限定在表的一端進行2．隊列（Queue）隊列是只允許在一端進行插入元素，而在另外一端進行刪除元素的線性表。

第11章程序設計基礎11.4.3棧和隊列第11章程序設計基礎3211.4.4樹和二叉樹樹型結(jié)構(gòu)是一類重要的非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其中以樹和二叉樹最為常用，直觀看來，樹是以分支關(guān)系定義的層次結(jié)構(gòu)。

第11章程序設計基礎11.4.4樹和二叉樹第11章程序設計基礎331．樹（Tree）樹是n（n≥0）個結(jié)點組成的有限集。在任意一棵非空樹中：（1）有且僅有一個特定的結(jié)點稱為根結(jié)點；（2）當n>1時，其余結(jié)點可分為m（m>0）個互不相交的有限集T1，T2，…，Tm，其中每一個集合本身又是一棵樹，并且稱為根的子樹（SubTree）。第11章程序設計基礎1．樹（Tree）第11章程序設計基礎342．二叉樹（BinaryTree）

二叉樹是另一種樹型結(jié)構(gòu)，它的特點是每個結(jié)點至多只有兩棵子樹（即二叉樹中不存在度大于2的結(jié)點），并且，二叉樹的子樹有左右之分，其次序不能任意顛倒。第11章程序設計基礎2．二叉樹（BinaryTree）第11章程序設計基礎3511.4.5圖

圖（Graph）：由兩個集合V(G)和E(G)所組成，記做G=(V,E)，其中V(G)是圖中頂點的非空有限集合，E(G)是邊的有限集合。第11章程序設計基礎11.4.5圖第11章程序設計基礎36