程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和編碼課件

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和編碼第一節(jié)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的演變第一代語(yǔ)言：與機(jī)器緊密相關(guān)的機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言，與硬件操作一一對(duì)應(yīng)。第二代語(yǔ)言：20世紀(jì)50年代初先后出現(xiàn)，應(yīng)用面廣。FORTRAN,COBOL,ALGOL60和BASIC等。第一節(jié)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言第三代語(yǔ)言：結(jié)構(gòu)化程序語(yǔ)言。直接支持結(jié)構(gòu)化構(gòu)件，并具有很強(qiáng)的過(guò)程能力和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能力。本身又分為三類：通用高級(jí)語(yǔ)言：最早的有Algol60,以它為基礎(chǔ)衍生出PL/1,Pascal,Modula-2,C和Ada等。這些語(yǔ)言被廣泛地用于各種應(yīng)用領(lǐng)域。面向?qū)ο蟪绦蛘Z(yǔ)言（OOPL）直接支持類定義、繼承、封裝、和消息傳遞等概念，能自然地實(shí)現(xiàn)由OOA/OOD給出的分析/設(shè)計(jì)模型。最有生命力的有：C++,Objective-c,Smalltalk,Eiffel和Java等。專用語(yǔ)言：應(yīng)用面窄，語(yǔ)法形式獨(dú)特。它針對(duì)特殊用途設(shè)計(jì)，翻譯過(guò)程簡(jiǎn)便、高效，但可以執(zhí)行和可維護(hù)性較差。如：應(yīng)用于人工智能領(lǐng)域：LISP,Prolog應(yīng)用于數(shù)組和向量運(yùn)算：APL應(yīng)用于開發(fā)微處理機(jī)軟件：Forth第四代語(yǔ)言（4GL）抽象層次更高，不再涉及太多的算法性細(xì)節(jié)。目前使用最廣的是數(shù)據(jù)庫(kù)查詢語(yǔ)言。第一節(jié)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言特性工程特性可移植性：支持重用開發(fā)工具的可利用性：減少源代碼的開發(fā)時(shí)間和提高質(zhì)量軟件的可重用性：加快開發(fā)速度，提高軟件生產(chǎn)率和軟件質(zhì)量?？删S護(hù)性：應(yīng)便于將設(shè)計(jì)翻譯成代碼，語(yǔ)言本身的自說(shuō)明性可促進(jìn)軟件的可維護(hù)性第一節(jié)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言技術(shù)特性:根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)選擇相應(yīng)的語(yǔ)言，影響到概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，對(duì)軟件的維護(hù)也有一定的影響。將設(shè)計(jì)翻譯為代碼的便利程度：支持結(jié)構(gòu)化構(gòu)件，復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，特殊I/O處理，OO配套的開發(fā)工具：CASE工具第一節(jié)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言心理特性二義性：x=x1/x2*x3,引起程序員對(duì)程序理解的混亂緊致性：程序員需要記憶的信息的總量局部性：一種聯(lián)想機(jī)制，直接支持結(jié)構(gòu)化構(gòu)件一致性：采用標(biāo)記法協(xié)調(diào)一致的程度；線性：語(yǔ)言的線性與維持功能域的概念緊密相連第一節(jié)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言第一節(jié)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的選擇項(xiàng)目的應(yīng)用領(lǐng)域軟件開發(fā)方法軟件開發(fā)運(yùn)行環(huán)境算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性軟件開發(fā)人員的知識(shí)用戶關(guān)于性能的需求

第二節(jié)程序設(shè)計(jì)過(guò)程面向?qū)ο笳Z(yǔ)言對(duì)OOD的支持（C++）面向?qū)ο笳Z(yǔ)言對(duì)OOD的支持面向?qū)ο笳Z(yǔ)言對(duì)OOD的支持面向?qū)ο笳Z(yǔ)言對(duì)OOD的支持面向?qū)ο笳Z(yǔ)言對(duì)OOD的支持面向?qū)ο笳Z(yǔ)言對(duì)OOD的支持基于對(duì)象語(yǔ)言對(duì)OOD的支持（Ada）基于對(duì)象語(yǔ)言對(duì)OOD的支持（Ada）基于對(duì)象語(yǔ)言對(duì)OOD的支持（Ada）基于對(duì)象語(yǔ)言對(duì)OOD的支持（Ada）基于對(duì)象語(yǔ)言對(duì)OOD的支持（Ada）過(guò)程是語(yǔ)言對(duì)OOD的支持

傳統(tǒng)語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)抽象、封裝等概念的支持較基于對(duì)象的語(yǔ)言（如：Ada）更弱。類與對(duì)象在C語(yǔ)言中，只好用結(jié)構(gòu)表示。同樣對(duì)于上面所提到的例子的C語(yǔ)言描述如下：過(guò)程式語(yǔ)言對(duì)OOD的支持（C）過(guò)程是語(yǔ)言對(duì)OOD的支持（C）過(guò)程是語(yǔ)言對(duì)OOD的支持（C）第三節(jié)程序設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)程序的清晰、緊湊、高效等特性在編碼時(shí)往往互相矛盾。程序的編碼一般應(yīng)考慮下列原則：編制易于修改和維護(hù)的代碼：在模塊化和面向?qū)ο笤敿?xì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步按屬性劃分程序。編制易于測(cè)試的代碼：運(yùn)用條件編譯語(yǔ)句盡早設(shè)計(jì)出測(cè)試用例，采用統(tǒng)一的命名規(guī)則管理這些測(cè)試用例并適時(shí)地進(jìn)行回歸測(cè)試等一系列措施。第三節(jié)程序設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)必須將編程與編文檔的工作統(tǒng)一起來(lái)：這樣既有利于整個(gè)項(xiàng)目按期完成，又能保證文檔與程序協(xié)調(diào)一致。一個(gè)程序段的文檔包括：代碼的功能；代碼的完成者；代碼在整個(gè)軟件系統(tǒng)中的位置；代碼編制、復(fù)審的時(shí)間；保留代碼的原因；代碼中如何使用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。第三節(jié)程序設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)編程中采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和約定，降低程序復(fù)雜性：用統(tǒng)一的版本命名規(guī)則進(jìn)行版本控制、注釋、取消Goto語(yǔ)句、慎用嵌套等限定每一層的副作用，減少耦合程度：主要技術(shù)是分解。盡可能地重用

第四節(jié)程序設(shè)計(jì)風(fēng)格程序?qū)嶋H上也是一種供人閱讀的文章，有一個(gè)文章的風(fēng)格問(wèn)題。應(yīng)該使程序具有良好的風(fēng)格。

源程序文檔化

數(shù)據(jù)說(shuō)明

語(yǔ)句結(jié)構(gòu)

輸入／輸出方法程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：源程序文檔化標(biāo)識(shí)符的命名符號(hào)名即標(biāo)識(shí)符，包括模塊名、變量名、常量名、標(biāo)號(hào)名、子程序名、、數(shù)據(jù)區(qū)名以及緩沖區(qū)名等。這些名字應(yīng)能反映它所代表的實(shí)際東西，應(yīng)有一定實(shí)際意義。例如，表示次數(shù)的量用Times，表示總量的用Total，表示平均值的用Average，表示和的量用Sum等。名字不是越長(zhǎng)越好，應(yīng)當(dāng)選擇精煉的意義明確的名字。必要時(shí)可使用縮寫名字，但這時(shí)要注意縮寫規(guī)則要一致，并且要給每一個(gè)名字加注釋。同時(shí)，在一個(gè)程序中，一個(gè)變量只應(yīng)用于一種用途。

程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：源程序文檔化安排注釋程序的注釋夾在程序中的注釋是程序員與日后的程序讀者之間通信的重要手段。注釋決不是可有可無(wú)的。一些正規(guī)的程序文本中，注釋行的數(shù)量占到整個(gè)源程序的1／3到1／2，甚至更多。注釋分為序言性注釋和功能性注釋。程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：源程序文檔化序言性注釋通常置于每個(gè)程序模塊的開頭部分，它應(yīng)當(dāng)給出程序的整體說(shuō)明，對(duì)于理解程序本身具有引導(dǎo)作用。有些軟件開發(fā)部門對(duì)序言性注釋做了明確而嚴(yán)格的規(guī)定，要求程序編制者逐項(xiàng)列出。有關(guān)項(xiàng)目包括：

程序標(biāo)題；程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：源程序文檔化有關(guān)本模塊功能和目的的說(shuō)明；

主要算法；

接口說(shuō)明：包括調(diào)用形式，參數(shù)描述，子程序清單；

有關(guān)數(shù)據(jù)描述：重要的變量及其用途，約束或限制條件，以及其它有關(guān)信息；

模塊位置：在哪一個(gè)源文件中，或隸屬于哪一個(gè)軟件包；

開發(fā)簡(jiǎn)歷：模塊設(shè)計(jì)者，復(fù)審者，復(fù)審日期，修改日期及有關(guān)說(shuō)明等。程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：源程序文檔化功能性注釋功能性注釋嵌在源程序體中，用以描述其后的語(yǔ)句或程序段是在做什么工作，或是執(zhí)行了下面的語(yǔ)句會(huì)怎么樣。而不要解釋下面怎么做。例如，

/*ADDAMOUNTTOTOTAL*/

TOTAL=AMOUNT＋TOTAL

不好。

程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：源程序文檔化如果注明把月銷售額計(jì)入年度總額，便使讀者理解了下面語(yǔ)句的意圖：

/*ADDMONTHLY-SALESTOANNUAL-TOTAL*/

TOTAL=AMOUNT＋TOTAL要點(diǎn)描述一段程序，而不是每一個(gè)語(yǔ)句；用縮進(jìn)和空行，使程序與注釋容易區(qū)別；注釋要正確。程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：源程序文檔化程序的視覺組織恰當(dāng)?shù)乩每崭?，可以突出運(yùn)算的優(yōu)先性，避免發(fā)生運(yùn)算的錯(cuò)誤。例如，將表達(dá)式

(A＜－17)ANDNOT(B＜＝49)ORC

寫成

(A＜－17)ANDNOT(B＜＝49)ORC自然的程序段之間可用空行隔開；程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：源程序文檔化移行也叫做向右縮格。它是指程序中的各行不必都在左端對(duì)齊，都從第一格起排列。這樣做使程序完全分不清層次關(guān)系。對(duì)于選擇語(yǔ)句和循環(huán)語(yǔ)句，把其中的程序段語(yǔ)句向右做階梯式移行。使程序的邏輯結(jié)構(gòu)更加清晰。例如，兩重選擇結(jié)構(gòu)嵌套，寫成下面的移行形式，層次就清楚得多。

程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：源程序文檔化IF（…）

THEN

IF（…）

THEN

……

ELSE

……

ENDIF

……ELSE……ENDIF程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：數(shù)據(jù)說(shuō)明在設(shè)計(jì)階段已經(jīng)確定了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的組織及其復(fù)雜性。在編寫程序時(shí)，則需要注意數(shù)據(jù)說(shuō)明的風(fēng)格。為了使程序中數(shù)據(jù)說(shuō)明更易于理解和維護(hù)，必須注意以下幾點(diǎn)。

1.數(shù)據(jù)說(shuō)明的次序應(yīng)當(dāng)規(guī)范化

程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：數(shù)據(jù)說(shuō)明例如，在FORTRAN程序中數(shù)據(jù)說(shuō)明次序

①常量說(shuō)明

②簡(jiǎn)單變量類型說(shuō)明

③數(shù)組說(shuō)明

④公用數(shù)據(jù)塊說(shuō)明

⑤所有的文件說(shuō)明在類型說(shuō)明中還可進(jìn)一步要求。例如，可按如下順序排列：

①整型量說(shuō)明

②實(shí)型量說(shuō)明

③字符量說(shuō)明

④邏輯量說(shuō)明程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：數(shù)據(jù)說(shuō)明2.說(shuō)明語(yǔ)句中變量安排有序化當(dāng)多個(gè)變量名在一個(gè)說(shuō)明語(yǔ)句中說(shuō)明時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)這些變量按字母的順序排列。帶標(biāo)號(hào)的全程數(shù)據(jù)(如FORTRAN的公用塊)也應(yīng)當(dāng)按字母的順序排列。例如，把

integersize,length,width,cost,price

寫成

integercost,length,price,size,width程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：數(shù)據(jù)說(shuō)明3.使用注釋說(shuō)明復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如果設(shè)計(jì)了一個(gè)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)使用注釋來(lái)說(shuō)明在程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的固有特點(diǎn)。例如,對(duì)PL/1的鏈表結(jié)構(gòu)和Pascal中用戶自定義的數(shù)據(jù)類型，都應(yīng)當(dāng)在注釋中做必要的補(bǔ)充說(shuō)明。程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：語(yǔ)句結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)階段確定了軟件的邏輯流結(jié)構(gòu)，但構(gòu)造單個(gè)語(yǔ)句則是編碼階段的任務(wù)。語(yǔ)句構(gòu)造力求簡(jiǎn)單，直接，不能為了片面追求效率而使語(yǔ)句復(fù)雜化。在一行內(nèi)只寫一條語(yǔ)句在一行內(nèi)只寫一條語(yǔ)句，并且采取適當(dāng)?shù)囊菩懈袷?，使程序的邏輯和功能變得更加明確。許多程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言允許在一行內(nèi)寫多個(gè)語(yǔ)句。但這種方式會(huì)使程序可讀性變差。因而不可取。程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：語(yǔ)句結(jié)構(gòu)例如，有一段排序程序

FORI:=1TON－1DOBEGINT:=I；FORJ:=I＋1TONDOIFA[J]＜A[T]THENT:=J；IFT≠ITHENBEGINWORK:=A[T]；A[T]:=A[I]；A[I]:=WORK；ENDEND；由于一行中包括了多個(gè)語(yǔ)句，掩蓋了程序的循環(huán)結(jié)構(gòu)和條件結(jié)構(gòu)，使其可讀性變得很差。這段程序可以改進(jìn)如下：程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：語(yǔ)句結(jié)構(gòu)FORI:=1TON-1DO//改進(jìn)布局

BEGIN

T:=I；

FORJ:=I＋1TONDO

IFA[J]＜A[T]THENT:=J；

IFT≠ITHEN

BEGIN

WORK:=A[T]；

A[T]:=A[I]；

A[I]:=WORK；

ENDEND；程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：語(yǔ)句結(jié)構(gòu)程序編寫首先應(yīng)當(dāng)考慮清晰性程序編寫首先應(yīng)當(dāng)考慮清晰性，不要刻意追求技巧性，使程序編寫得過(guò)于緊湊。例如，有一個(gè)用Pascal語(yǔ)句寫出的程序段：

A[I]:=A[I]＋A[T]；

A[T]:=A[I]－A[T]；

A[I]:=A[I]－A[T]；程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：語(yǔ)句結(jié)構(gòu)此段程序可能不易看懂，有時(shí)還需用實(shí)際數(shù)據(jù)試驗(yàn)一下。實(shí)際上，這段程序的功能就是交換A[I]和A[T]中的內(nèi)容。目的是為了節(jié)省一個(gè)工作單元。如果改一下：

WORK:=A[T]；

A[T]:=A[I]；

A[I]:=WORK；

就能讓讀者一目了然了。

程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：語(yǔ)句結(jié)構(gòu)程序要能直截了當(dāng)?shù)卣f(shuō)明程序員的用意。程序編寫得要簡(jiǎn)單，寫清楚，直截了當(dāng)?shù)卣f(shuō)明程序員的用意。例如，

DOI＝1,N

DOJ＝1,N

V(I,J)＝(I／J)*(J／I)

除法運(yùn)算（／）在除數(shù)和被除數(shù)都是整型量時(shí)，其結(jié)果只取整數(shù)部分，而得到整型量。程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：語(yǔ)句結(jié)構(gòu)當(dāng)I＜J時(shí),I/J=0

當(dāng)J＜I時(shí),J/I=0得到的數(shù)組當(dāng)I≠J時(shí)

V(I,J)=(I／J)*(J／I)=0

當(dāng)I＝J時(shí)

V(I,J)=(I／J)*(J／I)=1這樣得到的結(jié)果V是一個(gè)單位矩陣。程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：語(yǔ)句結(jié)構(gòu)寫成以下的形式，就能讓讀者直接了解程序編寫者的意圖。

DOI＝1，N

DOJ＝1，N

IF(I.EQ.J)THEN

V(I,J)＝1.0

ELSE

V(I,J)＝0.0

ENDIF

CONTINUE程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：語(yǔ)句結(jié)構(gòu)除非對(duì)效率有特殊的要求,程序編寫要做到清晰第一，效率第二。不要為了追求效率而喪失了清晰性。事實(shí)上，程序效率的提高主要應(yīng)通過(guò)選擇高效的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先要保證程序正確,然后才要求提高速度。反過(guò)來(lái)說(shuō)，在使程序高速運(yùn)行時(shí)，首先要保證它是正確的。

程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：語(yǔ)句結(jié)構(gòu)避免使用臨時(shí)變量而使可讀性下降。例如，有的程序員為了追求效率，往往喜歡把表達(dá)式

A[I]＋1／A[I];寫成AI＝A[I];X＝AI＋1／AI;這樣將一句分成兩句寫，會(huì)產(chǎn)生意想不到的問(wèn)題。程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：語(yǔ)句結(jié)構(gòu)讓編譯程序做簡(jiǎn)單的優(yōu)化。盡可能使用庫(kù)函數(shù)避免不必要的轉(zhuǎn)移。同時(shí)如果能保持程序可讀性，則不必用GOTO語(yǔ)句。盡量只采用三種基本的控制結(jié)構(gòu)來(lái)編寫程序。除順序結(jié)構(gòu)外，使用IF-THEN-ELSE來(lái)實(shí)現(xiàn)選擇結(jié)構(gòu)；使用DO-UNTIL或DO-WHILE來(lái)實(shí)現(xiàn)循環(huán)結(jié)構(gòu)。程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：語(yǔ)句結(jié)構(gòu)避免使用空的ELSE語(yǔ)句和IF…THENIF…的語(yǔ)句。這種結(jié)構(gòu)容易使讀者產(chǎn)生誤解。例如，

IF(CHAR＞＝'A’)THEN

IF(CHAR＜＝'Z’)THEN

PRINT“Thisisaletter?！?/p>

ELSE

PRINT“Thisisnotaletter?！笨赡墚a(chǎn)生二義性問(wèn)題。程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：語(yǔ)句結(jié)構(gòu)避免采用過(guò)于復(fù)雜的條件測(cè)試。盡量減少使用“否定”條件的條件語(yǔ)句。例如，如果在程序中出現(xiàn)

IFNOT((CHAR＜‘0’)OR(CHAR＞‘9’))THEN……

改成

IF(CHAR＞＝'0’)AND(CHAR＜＝'9’)THEN……

不要讓讀者繞彎子想。程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：語(yǔ)句結(jié)構(gòu)盡可能用通俗易懂的偽碼來(lái)描述程序的流程，然后再翻譯成必須使用的語(yǔ)言。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要有利于程序的簡(jiǎn)化。要模塊化，使模塊功能盡可能單一化，模塊間的耦合能夠清晰可見。利用信息隱蔽，確保每一個(gè)模塊的獨(dú)立性。程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：語(yǔ)句結(jié)構(gòu)從數(shù)據(jù)出發(fā)去構(gòu)造程序。不要修補(bǔ)不好的程序，要重新編寫。也不要一味地追求代碼的復(fù)用，要重新組織。對(duì)太大的程序，要分塊編寫、測(cè)試，然后再集成。對(duì)遞歸定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)盡量使用遞歸過(guò)程。程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：輸入／輸出方法輸入和輸出信息是與用戶的使用直接相關(guān)的。輸入和輸出的方式和格式應(yīng)當(dāng)盡可能方便用戶的使用。一定要避免因設(shè)計(jì)不當(dāng)給用戶帶來(lái)的麻煩。因此，在軟件需求分析階段和設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)基本確定輸入和輸出的風(fēng)格。系統(tǒng)能否被用戶接受，有時(shí)就取決于輸入和輸出的風(fēng)格。

程序設(shè)計(jì)風(fēng)格：輸入／輸出方法不論是批處理的輸入／輸出方式，還是交互式的輸入／輸出方式，在設(shè)計(jì)和程序編碼時(shí)都應(yīng)考慮下列原則：對(duì)所有的輸入