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1、四川大学计算机基础教学中心,2008年,第5章 程序设计基础,程序设计概述 程序设计的基本方法 算法与数据结构,5.1 程序设计概述,5.1.1 程序与软件 5.1.2 程序设计的一般步骤 5.1.3 程序设计语言 5.1.4 常见的程序设计语言,2,大学计算机基础（第5章）,5.1.1 程序与软件,1. 程序（P143）,为完成某一任务的若干条指令的有序集合。,2. 程序设计（P143）,用程序设计语言来描述问题的求解过程（算法）, 并对参与运算的数据进行合理地组织和安排。,程序 = 算法 + 数据结构,3,大学计算机基础（第5章）,5.1.1 程序与软件,3. 软件（P143）,数 据,程
2、 序,文 档,软件的主要组成部分和表现形式,程序处理的对象,对软件开发和维护过程的描述与记录,软件 = 程序 + 数据 + 文档,4,大学计算机基础（第5章）,5.1.2 程序设计的一般步骤,需求分析,算法设计,编写代码,调试运行,5,大学计算机基础（第5章）,5.1.2 程序设计的一般步骤,1. 需求分析（P144）,计算机解决问题的可行性研究。,什么问题 能否解决 数学模型 原始数据的组织 输出的项目及格式 软硬件环境 质量保证及验收标准 效益 ,做什么？,6,大学计算机基础（第5章）,5.1.1 程序与软件,x和y只能是正整数的子集 最大公约数的定义：能整除x、y，且是最大的除数 采用“
3、辗转相除法” x和y的数值通过键盘录入 在屏幕上显示两数的最大公约数 个人计算机环境 一个人在短时间内即可完成,【例】 计算x和y两数的最大公约数。,7,大学计算机基础（第5章）,5.1.1 程序与软件,用算法表示工具描述求解问题的方法和步骤。,步骤1: 任意输入两个数，放入x和y中 步骤2: 求出x/y的余数放入r中 步骤3: 如果 r=0，则执行步骤7,否则执行下一步 步骤4: 令x = y，y = r 步骤5: 计算 x 和y的余数放入r中 步骤6: 执行步骤3 步骤7: y 就是所求的结果,输出结果,如何做？,辗转相除法,2. 算法设计（P145）,8,大学计算机基础（第5章）,5.1
4、.1 程序与软件,开始,键盘输入x和y,显示输出y,结束,x/y的余数 r,r 0,y x,x/y的余数 r,T,F,r y,流程图,9,大学计算机基础（第5章）,5.1.1 程序与软件,3. 编码（P145）,#include main( ) int x, y, r ; scanf(“%d%d ”, ,10,大学计算机基础（第5章）,5.1.1 程序与软件,4. 程序调试（P146）,为发现错误而执行程序的过程。,输入,输出,11,大学计算机基础（第5章）,5.1.3 程序设计语言,1. 机器语言（P146）,采用二进制代码表示指令系统的语言 ，计算机可直接执行。,10110000 0000
5、0111 00000000,0000101 00001000 00000000,将7送到累加器AL中,AL中的数加8仍存入AL中,【例】 用机器语言实现7+8的计算。,12,大学计算机基础（第5章）,5.1.1 程序与软件,2. 汇编语言（P146）,采用英文助记符表示指令系统的语言 。,MOV AL,07H ADD AL,08H,汇编程序,编译器,10110000 00000111 0000000,0000101 00001000 00000000,目标程序,汇编源程序,汇编程序,结果,执行,13,大学计算机基础（第5章）,5.1.1 程序与软件,3. 高级语言（P147）,接近于人们自然语
6、言的程序设计语言。,编译程序,PRINT 7+8,二进制代码,编译器,目标程序,源程序,结果,执行,可执行程序,编译程序,连接程序,编译程序,14,大学计算机基础（第5章）,5.1.1 程序与软件,4. 面向问题语言（P149）,只需要告诉计算机做什么，更加面向问题。,5. 自然语言（P149）,使用人类语言为人和计算机提供更自然的连接。,15,大学计算机基础（第5章）,5.1.1 程序与软件,面向过程（过程化）,汇编语言,低级语言,高级语言,面向对象（非过程化）,机器语言,近似自然语言的英文（不能直接执行）,助记符号（不能直接执行）,二进制代码（可直接执行）,面向问题语言,自然语言,16,大
7、学计算机基础（第5章）,5.2 程序设计的基本方法,5.2.1 结构化程序设计方法 5.2.2 面向对象的程序设计方法,17,大学计算机基础（第5章）,5.2.1 结构化程序设计方法,1. 形成（P150）,从60年代末到70年代初，曾一度出现“软件危机” ，问题即在程序的基本结构，提出为程序设计建立必要的规范。,强调程序有“清晰”的结构，即规定几种具有良好特性的“基本结构”，以此作为程序设计中的基本单元，再由这些基本单元构成大的程序。,清晰第一 效率第二,18,大学计算机基础（第5章）,5.2.1 结构化程序设计方法,2. 结构化程序设计的基本思想（P151）,模块化设计 结构化编码,模块化
8、设计,自顶向下 逐步细化,逐步求精法,19,大学计算机基础（第5章）,5.2.1 结构化程序设计方法,3. 三种基本结构（P152）,（ P152图5-8 ）,（ P152图5-7）,（ P153图5-9 ）,记,顺序结构,循环结构,选择结构,20,大学计算机基础（第5章）,5.2.1 结构化程序设计方法,顺序结构,N-S 图 （ P157图5-12）,传统流程图,执行A操作后，顺序的执行B操作。,21,大学计算机基础（第5章）,5.2.1 结构化程序设计方法,选择结构,N-S 图（ P157图5-12）,双分支,单分支,22,大学计算机基础（第5章）,5.2.1 结构化程序设计方法,循环结构
9、,先执行后判断,当型循环,先判断后执行,N-S 图（ P157图52-12）,直到型循环,a,b,23,大学计算机基础（第5章）,5.2.1 结构化程序设计方法,自顶向下、逐步细化,4. 结构化程序设计的原则（P153）,三种基本结构,每个结构只有一个入口和一个出口,控制GOTO语句的使用,24,大学计算机基础（第5章）,5.2.2 面向对象程序设计方法,1. 基本思想（P153）,从问题域中客观存在的事物来构造软件系统，用对象作为对这些事物的抽象表示，并把对象作为系统的基本构成单位，即以对象为中心的开发方法。,25,大学计算机基础（第5章）,5.2.1 面向对象程序设计方法,2. 基本概念（
10、P153）,对 象,封 装,类,继 承,多态性,26,大学计算机基础（第5章）,5.2.1 结构化程序设计方法,【例】学生对象,属性：学号、姓名、性别、籍贯、出生年月等,行为：选修某几门课程、参加某项活动等,属性值只能由这个对象的行为存取,客观世界中的任何一个事物都可看成是对象。,对象的行为（用操作表示）,对象的属性（用数据表示）,对 象,静态特征,动态特征,27,大学计算机基础（第5章）,5.2.1 结构化程序设计方法,类,类是具有相同对象的集合，它为属于该类的全部对象提供了统一的抽象描述。,动物马类,白马,黑马,类是一个独立的程序单位（数据类型），其作用是定义对象。,对象实例,28,大学计
11、算机基础（第5章）,5.2.1 结构化程序设计方法,封装,将有关的数据和操作代码封装在一个对象中，使对象以外的部分不能随意存取对象的内部数据，从而尽可能地避免外部错误对它的“交叉感染”，使软件错误局部化，减少了查错和排错的难度。,29,大学计算机基础（第5章）,5.2.1 结构化程序设计方法,继承,继承是在已有的类基础上生成新类。这样可以重用已有软件中的一部分甚至大部分，大大节省了编程工作量。,由继承而产生的相关的不同类，其对象对同一消息会作出不同的响应。这一特征能增加程序的灵活性。,多态性,30,大学计算机基础（第5章）,5.3 算法与数据结构,5.3.1 算法 5.3.2 数据结构,31,
12、大学计算机基础（第5章）,5.3.1 算法,1. 算法的概念（P155）,解决问题的方法和步骤。,有穷性,确定性,有零个或多个输入,有输出,有效性,2. 算法的特征（P155）,32,大学计算机基础（第5章）,3. 算法的表示（P156）,（ P156）例5-5,（ P158）例5.6,PAD图,自然语言,流程图,伪代码,5.3.1 算法,33,大学计算机基础（第5章）,4. 简单算法举例（P158）,5.3.1 算法,【例1】对换a和b两变量中的值。,ac,输入a，b,ba,cb,34,大学计算机基础（第5章）,5.3.1 算法,【例2】求三个数a，b，c中的最大值。,设4个变量： a, b
13、, c , max,输入 a, b, c,a max,输出 max,35,大学计算机基础（第5章）,5.3.1 算法,【例3】采用累加算法，计算123100。,0S,1N,S+NS,N+1N,N 100,打印S,N加数（1、2 100），初值为 1,S 累加器，初值为 0,36,大学计算机基础（第5章）,5.3.1 算法,【例4】采用累乘算法，计算5！。,N 乘数（1、2 5），初值为 1,S 累乘器，初值为 1,37,大学计算机基础（第5章）,【例5】采用辗转相除法，求两数m和n的最大公约数 。,如果r0,1）计算余数r： x/y的余数r,2）,当r0,y为两数的最大公约数,5.3.1 算法,38,大学计算机基础（第5章）,5.3.2 数据结构,线性结构,非线性结构,顺序存储,链接存储,索引存储,散列存储,检索、插入、删除、排序、更新等,逻辑结构,存储结构,数据的操作,39,大学计算机基础（第5章）,1. 选择题,2. 判断题,(1) (2) (3) (4) (5),3. 填空题,Answer,面向问题,循环,文档,机器,编译,循环,程序=算法+数据结构,结构化程序设计,(1) B (2)B (3)A (4)B (5)B (6)C (7)A (8)A (9)C (10)C,机器指令,面向对象程序设计,40,大学计算机基础（第5章）,
