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1、项目五 软件实现 项目五 软件实现 任务一 软件编码 任务二 软件测试 项目五 软件实现 任务一 软 件 编 码什么是程序？程序是用程序设计语言表示的计算机解题算法或计算机解题任务。什么是程序设计呢？程序设计是将 解题任务转变成程序的过程。Nell Dale等人则指出：程序就是要求计算机执行的指令序列，程序设计就是如何计划、安排计算机必须遵循的操作步骤顺序的过程。编码就是把软件设计结果翻译成用某种程序设计语言书写的程序。编码是对设计的进一步具体化。编码过程中所选用的程序设计语言的特点及编码风格，将对程序的可靠性、可读性、可测试性和可维护性产生深远的影响。项目五 软件实现 软件测试是在软件投入生
2、产性运行之前，运用科学的方法尽可能多地发现软件中存在的错误。它是保证软件质量的关键步骤，它是对软件规格说明、设计和编码的最后复审。而通过测试发现错误并不是最终目的，还必须诊断并改正错误，这就是调试。调试是测试阶段最困难的工作。统计资料 表明，软件测试的工作量往往占软件开发总工作量的40%以上，在极端情况下，可能更多。因此，必须高度重视软件测试工作，绝不要以为写出程序之后软件开发工作就接近完成了。通常把编码和测试统称为实现。项目五 软件实现 在计算机科学与技术学科中，程序设计语言是每一位希望步入这门信息科学最主要的基础学科光辉殿堂的学生首先要学习的课程之一。伴随着计算机的产生和发展，程序设计 语
3、言也历经约半个世纪的沧桑岁月。自从1957年FORTRAN语言问世以来，人类已经创造了数以百计的各种各样的程序设计语言，它们又被笼统地称为计算机语言或者高级语言。在这些程序设计语言中，有些昙花一现，有些流传至今，如 FORTRAN、COBOL、BASIC、Pascal、C、Ada、C+、Java、ML等至今仍然被人们用于科学计算、商业服务、教学研究、网络应用等各个领域。项目五 软件实现 了解什么是程序设计语言，了解程序设计语言的各个发展阶段以及这些阶段又有哪些代表性的程序设计语言，了解这些特定的程序设计语言的产生、发展历史和演变状况，这些对于学习程序设计语言来讲是非常必要的。严格说来，计算机语
4、言包括机器语言、汇编语言和高级语言这三类语言。如果不涉及汇编语言，程序设计语言往往就是指高级语言。从某种意义上讲，计算机语言从机器语言发展到汇编语言，标志着人类与计算机首次有了基于符号的 共同语言，即这种语言(汇编语言)是人类(借助助记符)和计算机(借助汇编程序)都能够理解的语言，它也是人类将符号引入程序设计的开始。由于汇编语言与机器的指令系统直接相关，不同指令系统的计算机有着不同的汇编语言，因此，项目五 软件实现 在汇编语言中数据类型和数据结构具有典型的面向机器的特 点，如：用DB、DW、DD等分别定义字节、字和双字，用标号来定义符号地址。汇编语言缺乏类似数学语言那样面向问题的数据类型，使得
5、编程者要具备比较好的计算机硬件基础才能进行汇编语言程序设计，这无疑限制了计算机的广泛使用和发展。高级语言从产生之日起，就将面向问题的数据类型的概念引入程序设计，通过将数据分类成为字符型、整型、浮点型等不同的类型，来刻画、描述不同类型的数据。从某种意义上讲，从汇编语言到高级语言的发展过程，是人类在程序设计方面从面向机器的数据类型向面向问题的数据 类型或从没有面向问题的数据类型向有面向问题的数据类项目五 软件实现 型的一次飞跃。而高级语言的产生、发展、演变，及各种各样高级语言的兴起，实质上就是高级语言数据类型的不断完善、不断扩充、不断复杂化和多样化以及对客观实体描述能力不断增强的一个过程。机器语言
6、是机器指令的集合。机器指令指计算机的CPU能够识别并处理的二进制代码，由这些二进制代码组成的二 进制代码串称为机器程序。以把立即数5传送到累加器的操作为例，在以80X86为CPU的计算机中的二进制代码是B80005，在以Z80为CPU的计算机中的二进制代码是3E05。项目五 软件实现 汇编语言是一种使用助记符的语言。助记符是一些缩写的英文单词，这些缩写的英文单词都有特定的操作含义，如 MOV或LD表示传送，ADD表示加法运算等。因此，汇编语言是一种面向机器的计算机语言。用汇编语言编写的程序称为汇编语言程序或源程序。将汇编语言程序翻译成机器语言 程序(也称为目标程序)的程序称为汇编程序。仍以把立
7、即数5传送到累加器的操作为例，在以80X86 为CPU的计算机中的汇编语言程序是：MOV AX，5。而在以Z80为CPU的计算机中的汇编语言程序是：LD A，5。项目五 软件实现 如果认为高级语言就是我们所要讨论的程序设计语言，那么，什么是程序设计语言？正如将物体向不同平面投影可以得到不同的平面图形一样，不同的人从不同的角度对程序设计语言有不同的理解：计算机的使用者认为程序设计语言是操纵计算机的工具，程序员则认为它是程序员之间的相互通信和交流的方法，喜欢数学和算法的人则认为它是算法的 符号表示。按照Ravi Sethi的观点，一门通用的程序设计语言应该是能够为各种各样的用户提供服务的语言。尽管
8、对程序设计语言的理解和定义多种多样，但是按照一般比较流行的观点，可以认为：程序设计语言是由一些符号所构成，这些符号被用于定义、组织并完成各种各样的计算任务。项目五 软件实现 操作一 程序设计语言概述人类所使用的语言称为自然语言，它是以语音为物质外壳、以词汇为建筑材料、以语法为结构规律而构成的体系。与此类似，程序设计语言是以具有特定语义的符号为基本构成单位，以语法为程序构成规律，专门用于定义、组织并完成各种各样的计算任务而形成的体系。程序设计语言是程序设计的基础，了解程序设计语言的特点、分类、选择原则，对于学习程序设计是非常必要的。项目五 软件实现 1程序设计语言的组成程序设计语言的基本成分包含
9、数据成分、运算成分、控制成分、函数。数据成分是程序语言的数据类型。数据是程序操作的对象，包括常量和变量、全局量和局部量。数据类型有基本类 型(如整型、字符型等)、特殊类型(如空类型)、构造类型(如数组、结构、联合)、指针类型等。 运算成分指明允许使用的运算符号及运算规则，一般包 括算术运算、关系运算、逻辑运算。 控制成分指明语言允许表述的控制结构，包括顺序结构 、选择结构和循环结构。参见教材中讲述的C(C+)提供的控制语句。项目五 软件实现 函数是程序模块的主要成分，是一段具有独立功能的程 序。函数的使用涉及3个概念：函数定义、函数声明和函数调用。函数调用时实参与形参之间交换信息的方法有传值调
10、 用和引用调用两种。 2程序设计语言的分类程序设计语言是指用来书写计算机程序的语言，是人与计算机进行信息通讯的工具。程序设计语言目前多达上千种，常用的也有几十种。众多的程序设计语言如何进行分类，目前众说纷纭，多数人认为程序设计语言分为四大类：面向机器的语言、面向过程的语言、面向对象的语言和面向问题的语言。项目五 软件实现 1) 面向机器的语言面向机器的语言是针对特定的计算机而设计的语言，是不能独立于机器的语言。如机器语言和汇编语言。机器语言也称为低级语言，是用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令的集合。它是计算机的设计者通过计算机的硬件结构赋予计算机操作功能的一种语言。机器语言
11、具有灵活、直接执行和速度快等特点。用机器语言编写程序，编程人员首先要熟记所用计算机的全部指令代码和代码的涵义。手编程序时，程序员得自己处理每条指令和每一数据的存储分配和输入输出，还得记住编程过程中每步所使用的工作单元处在何种状态。这是一件十分繁琐的项目五 软件实现 工作。编写程序花费的时间往往是实际运行时间的几十倍或 几百倍，而且，编出的程序全是些0和1的指令代码，直观性差，还容易出错。除了计算机生产厂家的专业人员外，绝大多数的程序员已经不再去学习机器语言了。为了摆脱机器语言编程的困难，20世纪50年代初期，基于助记符的程序设计语言汇编语言问世。程序员可以通过诸如MOV、ADD、SUB等以缩写
12、英文单词为助记符的方式来表示传送、加、减等的操作。直到1956年FORTRAN问世以前，汇编语言是唯一的一种程序设计语言。在这个阶段，建立了程序设计中子程序以及早期数据结构方面的基础概念。汇编语言的实质和机器语言是相同的，都是直接对硬件进行项目五 软件实现 操作，只不过指令采用了英文缩写的标识符，更容易识别和记忆。它同样需要编程者将每一步具体的操作用命令的形式写出来。汇编程序通常由三部分组成：指令、伪指令和宏指令。汇编程序的每一句指令只能对应实际操作过程中的一个很细微的动作，例如移动、自增，因此汇编源程序一般比较冗长、复杂、容易出错，而且使用汇编语言编程需要有更多的计算机专业知识。但汇编语言的
13、优点也是显而易见的，用汇编语言所能完成的操作不是一般高级语言所能够实现的，而且源程序经汇编生成的可执行文件不仅比较小，而且执行速度很快。项目五 软件实现 2) 面向过程的语言从1956年到1984年近30年间，面向过程的程序设计语言取得了巨大发展，它是当时程序设计的主要工具。面向过程的语言适用于各种计算机并能解决各种题目的语言，它是独立于机器的。使用面向过程的语言，用户不仅要告诉计算机 “做什么”，而且还要告诉计算机“如何做”，需要详细地描述解题过程，因此称为面向过程的语言，即为过程化语言，如 Pascal语言、C语言、ADA语言等。FORTRAN的全称是Formula Translation
14、，是一种编程语言。它是世界上最早出现的计算机高级程序设计语言，广泛 应用于科学和工程计算领域。FORTRAN语言接近数学公式的自然描述，在计算机里具有很高的执行效率，以其特有的功能在数值、科学和工程计算领域发挥着重要作用。项目五 软件实现 COBOL(Common Business Oriented Language)是数据处理领域应用最为广泛的程序设计语言，是第一个广泛使用的高级编程语言。在企业管理中，数值计算并不复杂，但数据 处理信息量却很大。为专门解决企业管理问题，1959年，由美国的一些计算机用户组织设计了专用于商务处理的计算机 语言COBOL，并于1961年由美国数据系统语言协会公布
15、。经不断修改、丰富完善和标准化，目前COBOL已发展为多种版本。Pascal是一种计算机通用的高级程序设计语言。它由瑞士Niklaus Wirth教授于60年代末设计并创立。以法国数学家命名的Pascal语言现已成为使用最广泛的基于DOS的语言之一，其主要特点有：严格的结构化形式，丰富完备的数据类型，运行效率高，查错能力强。项目五 软件实现 C语言是一种通用的、面向过程式的编程语言，广泛用于系统与应用软件的开发。于1969年至1973年间，为了移植与开发UNIX操作系统，由丹尼斯里奇与肯汤普逊，以B语言为基础，在贝尔实验室设计、开发出来的，因为具有高效、灵活、功能丰富、表达力强和较高的可移植性
16、等特点，在 程序员中备受青睐，2000年起成为使用最为广泛的编程语言。C语言是结构式语言，其显著特点是代码及数据的分隔化，即程序的各个部分除了必要的信息交流外彼此独立，这种结构化方式可使程序层次清晰，便于使用、维护以及调试。 C语言是以函数形式提供给用户的，这些函数可方便地调用，并具有多种循环、条件语句控制程序流向，从而使程序完 全结构化。C语言的适用范围广泛，适合于多种操作系统，如项目五 软件实现 Windows、DOS、UNIX等，也适用于多种机型。C语言对编写需要进行硬件操作的场合，优于其他高级语言，有一些大 型应用软件也是用C语言编写的。Ada是一种表现能力很强的通用程序设计语言，它是美国国防部为克服软件开发危机，耗费巨资，历时近20年研制成功的。它被誉为第四代计算机语言的成功代表。与其他流行的程序设计语言不同，它不仅体现了许多现代软件的开发 原理，而且将这些原理付诸实现。因此，Ada语言的使用可大大改善软件系统的清晰性、可靠性、有效性、可维护性。 Ada语言的重要特征就是其嵌入式风格、模块化设计、编译检查
