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1、 第5章 程 序 设 计5.1 开发工具的选择5.2 程序设计风格5.3 实 验 四5.1 开发工具的选择5.1.1 常用开发工具简介目前市场上可供选择的开发工具很多，不同的开发工具有各自的特点，适合开发不同的应用系统。下面简单介绍一些 常见的软件开发工具。1. 传统的程序设计语言比较传统的开发工具是一般的程序设计语言。常用的程序设计语言有汇编语言和高级语言。汇编语言面向特定的计算机，可移植性差；与机器指令一一对应，程序编写工作量很大，十分繁琐。但是汇编语言编 写的程序一般效率较高，而且可以直接对计算机底层设备进行 操作，在一些对效率要求较高或工业控制的开发项目中经常会 用到。管理信息系统中一
2、般较少使用。 高级语言在20世纪60年代投入使用，是使用最广泛的程序设计语言，不同的高级语言适用的领域也不尽相同。例如， 早期的高级语言FORTRAN，主要用于科学计算；有些高级语言为商业数据处理而设计，例如COBOL语言。高级语言与汇编语言不同，它不依赖于特定的计算机，使用高级语言编写的程序可以在不同类型的计算机上使用，只要这种类型的计算机有该语言的编译程序，因此高级语言具有较好的可移植性。使用高级语言编写的程序，一条语句往往对应多条机器指令，因此编程工作量大为减少。高级语言形式上更接近自然语言，与汇编语言相比，程序的可读性和可理解性也更好。 高级语言又可以从应用特点进一步加以分类：(1)
3、基础语言。其特点是历史悠久，使用广泛，有大量的软件库为人们所熟知。这类语言有BASIC、FORTRAN、COBOL、ALGOL等。(2) 结构化语言。其特点是提供结构化的控制结构，有很强的过程处理能力和丰富的数据结构类型，如常见的PASCAL、C语言等。(3) 专用语言。除了上面两类通用语言之外，还有一些专用的程序设计语言，其特点是为某种专门应用设计的具有独特 语法形式的语言，应用范围比较狭窄。例如，APL语言是为数组和向量运算而设计的。高级语言按照其工作方式可分为编译型和解释型。 编译型语言由编译器将源程序翻译为二进制的机器指令，开发出的软件独立执行，不再需要编译器。常见的高级语言如C、PA
4、SCAL等都是编译型语言。解释型语言由程序语言解释器读入源程序解释执行，开发出的软件不能脱离解释程序独立执行，软件发行时必须包含语言解释器。典型的解释型语言如BASIC语言。下面介绍一下目前使用较多的几种高级语言的特点。BASIC语言：是一种解释型的程序设计语言，简单易学，有很多版本，与编译型的程序设计语言相比，执行速度较慢，可用于一般的数值计算与事务处理。它的早期版本不支持结构化程序设计，不区分数据类型，不适用于较大规模软件的开发。1985年，BASIC语言的创始人在美国国家BASIC标准的基础上，研制了新版本True Basic，保留了BASIC语言简单易学的特点，完全支持结构化程序设计，
5、增加或增强了绘图、窗口、矩阵运算等功能。COBOL：编译型语言。它是商务处理中应用较广的高级语言，广泛支持与事务处理有关的各种过程技术，使用接近于自然语言的语句，虽然程序不够紧凑，但易于理解。其主要不足是计算功能弱，编译速度也比较慢。PASCAL语言：编译型语言。它是第一个系统体现结构化程序设计概念的高级语言，控制结构完备，有丰富的数据结构和数据类型，语言表达能力强，移植容易，在科学计算、数据处理以及系统软件开发中都有较广泛的应用。C语言：这是一种使用广泛、影响很大的编译型语言。它提供了丰富的控制结构以支持结构化程序设计，有丰富的运算符和数据类型。C语言最初是在Unix操作系统下研制的，现已成
6、功地移植到多种微型机与小型机上，因此C语言程序可移植性极好。另外，C语言程序编译质量高，效率高于其它高级语言。C语言适用于各种领域，既适于编写系统软件，也可以编写出高效率的应用软件。传统的程序设计语言虽然功能强大，但其数据库操作能力很弱，直接使用高级语言实现数据库管理功能工作量很大。开发管理信息系统可以使用一些第三方数据库软件包。 2. 第四代语言高级语言通常被称为第三代程序设计语言，是一种过程化的语言。编写程序时需要详细描述问题求解的过程，告诉计算 机每一步应该“怎么做”。为了把程序员从繁重的编码中解放出来，出现了第四代程序设计语言4GL。4GL一般是非过程化的，具有以下一些特征：(1) 具
7、有强大的数据管理能力，能对数据库进行有效的存取、查询和其它相关操作。(2) 能提供一组高效的、非过程化的命令，组成语言的基本语句。编程时用户只需用这些命令说明“做什么”，不必描述实现的细节。 (3) 能满足多功能、一体化的要求。为此，语言中除了必须含有控制程序逻辑与实现数据库操作的语句外，还应包含生成与处理报表、图形，以及实现数据运算和分析统计功能的各种语句，共同构成一个一体化的语言，以适应多种应用开发的需要。最早的第四代语言是关系数据库的结构化查询语言SQL，它是ORACLE、DB2等数据库系统实现的基本语言，具有较强的数据操作能力。SQL语言在系统开发中一般不独立使用，而是嵌入在其它语言的
8、程序中使用，帮助完成数据库的操作。目前常用的一些开发工具如Visual FoxPro、Power Builder等都具有第四代语言的很多特点。另一类与第四代语言相似的开发工具，如Visual C+、Visual Basic、Delphi等，虽然使用的传统的程序设计语言，但是它们提供了帮助用户生成各种程序框架的能力，可快速生成数据库应用程序。 3. 面向对象的程序设计语言面向对象的程序设计语言可以分为两大类：一类是在传统的面向过程的高级语言基础上加入面向对象的语言成分而形成的，如C+语言、Object Pascal（Inprise公司的Delphi开发工具使用该语言）等；另一类是完全的面向对象的
9、程序设计语言，如SmallTalk、Java等。面向对象的程序设计语言是一类很有潜力的开发工具，支持面向对象的程序设计思想。 4. 数据库软件工具管理信息系统开发常使用的另一类开发工具是数据库软件工具产品。目前常见的数据库软件产品有两类，一类是以微机关系数据库为基础的XBASE系统，另一类是大型数据库系统。 XBASE系统工具是指以微机为基础所形成的关系数据库机器开发语言，目前主要有dBASE-、dBASE-、dBASE-和FoxBASE 2.0、FoxBASE 2.1以及FoxPro各种版本。这种系统的特点是以微机和关系数据库系统为基础，并提供了一系列围绕数据库的各种操作、数据处理和程序设计
10、的命令集，简单易学，方便实用。这一类开发工具在DOS操作系统环境下使用较为广泛，大部分只支持XBASE类数据库文件的操作，不支持异种数据库的操作，对网络环境的支持较差，不适宜开发客户/服务器模式的系统。dBASE和FoxPro的Windows环境的版本在这些方面有一定程度的改进。大型数据库系统工具是指规模较大、功能较齐全的大型数据系统。目前较典型的系统有ORACLE、SYBASE、INGRES、INFOMIX、DB2等。这类系统功能齐全，容量巨大，适合于大型综合类数据库系统的开发。一般配有专门的接口语言，可以允许各类常用的程序设计语言（称为宿主语言）如C语言等访问数据库内的数据。 5. 客户/
11、服务器与浏览器/Web服务器应用开发工具根据开发工具所支持的应用程序运行模式的不同，可以将开发工具分为传统开发工具类、客户/服务器工具类、浏览器/Web服务器类等。当前大部分开发工具均支持客户/服务器应用系统的开发，例如微软Visual Studio系列开发工具、Inprise公司的Delphi、C+ Builder等，可以根据需要选择。这一类开发工具大部分不仅仅是程序设计语言的编译器，而且是一个完整的开发平台。特别 是目前常用的Windows环境下的开发工具，提供了良好的可视化开发环境，可以方便地构造图形用户界面、连接各种类型的数据库，减少应用系统开发的工作量。不过当前这一类开发工具大部分与
12、操作系统关系密切，系统可移植性较差。6. 可视化开发技术可视化开发是90年代软件界最大的两个热点之一。随着图形用户界面的兴起，用户界面在软件系统中所占的比例也越来越大，有的甚至高达60%70%。产生这一问题的原因是图形界面元素的生成很不方便。为此Windows提供了应用程序设计接口API（Application Programming Interface），它包含了600多个函数，极大地方便了图形用户界面的开发。但是在这批函数中，大量的函数参数和数量更多的有关常量，使基于Windows API的开发变得相当困难。为此Borland C+推出了Object Windows编程，采用面向对象技术将
13、Windows API的各部分用对象类进行封装，大大减少了应用程序开发的工作量。但要掌握它们，对非专业人员来说仍是一个沉重的负担。为此人们利用Windows API或Borland C+的Object Windows开发了一批可视化开发工具。 可视化开发就是在可视化开发工具提供的图形用户界面上，通过操作界面元素，诸如菜单、按钮、对话框、编辑框、单选框、复选框、列表框和滚动条等，由可视化开发工具自动生成应用软件。这类应用软件的工作方式是事件驱动。对每一事件，由系统产生相应的消息，再传递给相应的消息响应函数。这些消息响应函数是由可视化开发工具在生成软件时自动装入的。 可视化开发工具可以帮助程序员生
14、成图形用户界面及相关的消息响应函数。通常的方法是先生成基本窗口，并在它的外面以图标形式列出所有其它的界面元素，让开发人员挑选后放入窗口指定位置。在逐一安排界面元素的同时，还可以用鼠标拖动，以使窗口的布局更趋合理。图5.1是Inprise公司的Delphi的可视化开发界面。由于要生成与各种应用相关的消息响应函数，因此，可视化开发只能用于相当成熟的应用领域，如目前流行的可视化开发工具基本上用于关系数据库的开发。对一般的应用，目前的可视化开发工具只能提供用户界面的可视化开发。至于消息响应函数（或称脚本），则仍需用通常的高级语言编写。只有在数据库领域才提供4GL，使消息响应函数的开发大大简化。可视化开
15、发是软件开发方式上的一场革命，它使软件开发从专业人员的手中解放出来，对缓解80年代中后期爆发的应用软件危机有重大作用。目前Windows操作系统下常见的开发工具如Visual Basic、Visual FoxPro、Visual C+、Delphi、C+Builder等都提供可视化的开发环境，另外，Inprise公司已开始将Delphi开发环境移植到Linux操作系统下。 图5.1 可视化开发工具5.1.2 选择开发工具的原则选择合适的开发工具首先应该考虑所选择的开发工具所适用的领域，除此之外一般还应该遵守下面的基本原则：(1) 最少工作量原则。使用最小代价让系统工作。(2) 最少技巧性原则。
16、最好无需培训或很少培训就能编制程序。(3) 最少错误原则。对常用的高级语言来说，要提供结构化控制结构、类型检查、数据结构描述、易于检验测试等机制。(4) 最少维护原则。对一般的高级语言来说，提供软件包结构和独立编译能力。独立编译意味着可分别编译各个程序单元，无需因为修改了一个程序单元而重新编译所有的程序。(5) 减少记忆原则。在系统开发时选择开发工具应具体考虑下面的几个因素：(1) 项目的应用领域。大部分信息系统需要进行大量的数据库操作，所以选择的开发工具应该具有强大的数据库操作能力。传统的高级语言如C、PASCAL等这方面能力较差，一般不宜选择。通常可选择一些数据库系统开发工具，如FoxBASE或一些大型的数据库系统工具如ORACLE、SYBASE等。目前Windows操作系统下一些可视化开发工具虽然使用的是一些传统的程序设计语言，但也提供了强大的数据库操作能力，如微软公司Visual Studio系列的Visual Basic和Visual C+以及Borland公司的Delphi和C+
