程序设计语言和编码.ppt

程序设计语言和编码编码阶段的任段的任务是根据是根据详细设计说明明书编写程序写程序程序程序设计语言的特性和程序言的特性和程序设计风格会格会深刻地影响深刻地影响软件的件的质量和可量和可维护性性为了保了保证程序程序编码的的质量，程序量，程序员必必须深刻理解、熟深刻理解、熟练掌握并正确地运用程序掌握并正确地运用程序设计语言的特性言的特性此外，此外，还要求源程序具有良好的要求源程序具有良好的结构性构性和良好的程序和良好的程序设计风格格2内内容容摘摘要要程序程序设计语言言程序程序设计风格格3内内容容摘摘要要程序程序设计语言言程序程序设计风格格4基基本本概概念念程序程序设计语言是指用于言是指用于书写写计算机程序的算机程序的语言，它是一种言，它是一种实现性的性的软件件语言言语法（法（syntax）用来表示构成）用来表示构成语言的各个言的各个记号之号之间的的组合合规则，它是构成，它是构成语言言结构构正确成分所需遵循的正确成分所需遵循的规则集合集合如C语言中for语句的构成规则是：for（表达式1；表达式2；表达式3）语句语法中不涉及到这些记号的含义，也不涉及使用者5语义（semantic）用来表示按照各种表示方式所表）用来表示按照各种表示方式所表示的各个示的各个记号的特定含号的特定含义，但它不涉及到使用者。，但它不涉及到使用者。如上述如上述for语句中：表达式句中：表达式1表示循表示循环初初值；表达表达式式2表示循表示循环条件；表达式条件；表达式3表示循表示循环的增量；的增量；语句句为循循环体。整个体。整个语句的句的语义是：是：（1）计算表达式算表达式1（2）计算表达式算表达式2，若，若计算算结果果为0，则终止循止循环；否否则转（3）（3）执行循行循环体体（4）计算表达式算表达式3（5）转向（向（2）6语用用（pragmatic）用来表示构成）用来表示构成语言的各个言的各个记号和使用者的关系。号和使用者的关系。如：如：语言是否允言是否允许递归？是否要？是否要规定定递归层数的上界？数的上界？这种上界如何确定？种上界如何确定？这些都属些都属于于语用上的用上的问题。7程程序序设计语言言的的基基本本成成分分程序程序设计语言基本成份可言基本成份可归纳为四种：数四种：数据成分、运算成分、控制成分、据成分、运算成分、控制成分、传输成分成分 数据成分：它指明该语言能接受的数据，用来描述程序中的数据。如各种类型的变量、数组、指针、记录等。作为程序操作的对象，具有名称、类型和作用域等特征。使用前要对数据的这些特征加以说明。数据名称由用户通过标识符命名，类型说明数据需占用存储单元的多少和存放形式，作用域说明数据可以使用的范围。8以以 C语言言为例，其数据构造方式可分例，其数据构造方式可分为基本基本类型和派生型和派生类型型 9运算成分：运算成分：它指明它指明该语言允言允许执行的运行的运算，用来描述程序中所需算，用来描述程序中所需进行的运算。行的运算。如如+、-、*、/等。等。控制成分：控制成分：它指明它指明该语言允言允许的控制的控制结构，人构，人们可利用可利用这些控制成分来构造程些控制成分来构造程序中的控制序中的控制逻辑。基本的控制成分包括：。基本的控制成分包括：顺序序结构、条件构、条件选择结构和重复构和重复结构构。如下如下页图10基本程序控制结构基本程序控制结构11传输成分：成分：它指明它指明该语言允言允许的数据的数据传输方式，在程序中可用它方式，在程序中可用它进行数据行数据传输。例如：例如：Turbo C语言言标准准库提供了两个提供了两个控制台格式化控制台格式化输入、入、输出函数出函数printf()和和scanf()，这两个函数可以在两个函数可以在标准准输入入输出出设备上以各种不同的格式上以各种不同的格式读写数写数据。据。Printf()函数用来向函数用来向标准准输出出设备(屏幕屏幕)写数据写数据，scanf()函数用来函数用来从从标准准输入入设备(键盘)上上读数据。数据。12程程序序设计语言言的的特特性性心理特性心理特性从设计到编码的转换基本上是人的活动，因此，语言的性能对程序员的心理影响将对转换产生重大影响在维持现有机器的效率、容量和其它硬件限制条件的前提下，程序员总希望选择简单易学、使用方便的语言，以减少程序出错率，提高软件可靠性，从而提高用户对软件质量的可信度13 影响程序影响程序员心理的心理的语言特性有：言特性有：一致性：指语言采用的标记法（使用的符号）协调一致的程度。如，一符多用的标记法容易导致错误。二义性：对语句不同理解所产生的二义性将导致程序员对程序理解的混乱。如，if then if then else x:=a*b*c14紧致性（compactness）：指程序员必须记忆的与编码有关的信息总量。刻画紧致性的指标有：对结构化部件的支持程度，可用关键字和缩写的种类，算术及逻辑操作符的数目，预定义函数的个数等。局部性：程序由模块组成，应采用高内聚低耦合、模块独立、局部化等原则。线性：人们习惯于按逻辑上线性的次序理解程序，程序中大量的分支和循环随意的GOTO语句会破坏程序的线性，提倡结构化程序设计。15传统性：传统性容易影响人们学习新语种的积极性 16工程特性工程特性程序程序设计语言的特性影响人言的特性影响人们思考程序的方思考程序的方式，从而也限制了人式，从而也限制了人们与与计算机算机进行通信的行通信的方式。方式。为满足足软件工程的需要，程序件工程的需要，程序设计语言言还应该考考虑：将：将设计翻翻译成代成代码的便利程的便利程度、度、编译器的效率、源代器的效率、源代码的可移植性、配的可移植性、配套的开套的开发工具、工具、软件的可复用性和可件的可复用性和可维护性。性。17将设计翻译成代码的便利程度：语言若直接支持结构化部件、复杂的数据结构、特殊I/O处理、按位操作和OO方法，则便于将设计转换成代码。编译器的效率：编译器应生成效率高的代码源代码的可移植性：语言的标准化有助于提高程序代码的可移植性，源程序中应尽量不用标准文本以外的语句。18配套的开发工具：CASE工具可减少编码时间，提高代码质量。尽可能使用工具和程序设计支撑环境。可复用性：指编程语言能否提供可复用的软件成分，复用时需要修改调整的内容多少 可维护性：包括可理解性、可测试性、可修改性。源程序的可读性和文档化特性是影响可维护性的重要因素。19应用特性用特性不同的程序不同的程序设计语言言满足不同的技足不同的技术特性，特性，可以可以对应于不同的于不同的应用。例如用。例如Prolog语言适言适用于人工智能用于人工智能领域、域、SQL语言适用于关系数言适用于关系数据据库。语言的技言的技术特性特性对软件工程各件工程各阶段有段有一定的影响，特一定的影响，特别是确定了是确定了软件需求之后，件需求之后，程序程序设计语言的特性就很重要了，要根据不言的特性就很重要了，要根据不同同项目的特性目的特性选择相相应特性的特性的语言。言。20程序程序设计语言的言的发展和分展和分类程序程序设计语言的分言的分类按语言级别：低级语言和高级语言；按应用范围：通用语言和专用语言；按用户要求：过程式语言和非过程式语言；按语言所含的成分：顺序语言、并发语言和分布式语言 21程序设计语言的发展史第一代语言：机器语言和汇编语言第二代语言：早期的高级语言，如BASIC，FORTRAN，COBOL等第三代语言：具有很强的数据结构和过程描述能力，支持结构化编程，如Pascal，Modula，C，Ada等第四代语言（4GL）：这类语言出现于七十年代，其目的是为了提高程序开发速度，以及让非专业用户能直接编制计算机程序22第四代语言的特点：对用户友善，一般用类自然语言、图形或表格等描述方式，普通用户很容易掌握多数与数据库系统相结合，可直接对数据库进行操作对许多应用功能均有默认的假设，用户不必详细说明每一件事情的做法程序码长度及获得结果的时间与使用COBOL语言相比约少一个数量级支持结构化编程，易于理解和维护23 目前，第四代语言的种类繁多，尚无标准，在语法和能力上有很大差异，其中一些支持非过程式编程，更多的是既含有非过程语句，也含有过程语句。典型的4GL有：数据库查询语言、报表生成程序、应用生成程序、电子表格、图形语言等。多数4GL是面向领域的，很少是通用的。24 自然自然语言言 最理想的是可以使用自然最理想的是可以使用自然语言（如英言（如英语、法法语或或汉语），使），使计算机能理解并立即算机能理解并立即执行行请求。但迄今求。但迄今为止，自然止，自然语言理解言理解仍然是仍然是计算机科学研究中的一个算机科学研究中的一个难点，点，尽管在尽管在实验室的研究中取得了一定的成室的研究中取得了一定的成果，但在果，但在现实中的中的应用仍然是相当有限用仍然是相当有限的。的。25程序程序设计语言的言的选择为一个特定的开一个特定的开发项目目选择编程程语言言时，通常要考通常要考虑如下因素：如下因素：应用领域算法和计算复杂性软件运行环境用户需求，特别是性能需求数据结构的复杂性软件开发人员的知识水平可用的编译器与交叉编译器26项目所属的目所属的应用用领域常常是首要的域常常是首要的标准准COBOL适用于商业领域FORTRAN适用于工程和科学计算领域Prolog、Lisp适用于人工智能领域Smalltalk、C+适用于OO系统的开发有些语言适用于多个应用领域，如C若有多种若有多种语言都适合于某言都适合于某项目的开目的开发时，也可考也可考虑选择开开发人人员比比较熟悉的熟悉的语言言27选择高级语言还是低级语言优先选择高级语言 开发和维护高级语言程序比开发和维护低级语言程序容易得多必要时使用低级语言 高级语言程序经编译后所产生的目标程序的功效要比完成相同功能的低级语言程序低得多，所以在有些情况下会部分或全部使用低级语言28 使用低使用低级语言的情况：言的情况：对运行运行时间和存和存储空空间有有过高要求的高要求的项目，如目，如电子笔子笔记本中的本中的软件件在某些不能提供高在某些不能提供高级语言言编译程序的程序的计算机上开算机上开发程序，如程序，如单片机上的片机上的软件件大型系大型系统中中对系系统执行行时间起关起关键作用作用的模的模块29内内容容摘摘要要程序程序设计语言言程序程序设计风格格30程程序序设计风格格编程的依据是程的依据是详细设计的的结果，因此程序果，因此程序的的质量主要取决于量主要取决于设计，但，但编程的程的质量也量也在很大程度上影响着程序的在很大程度上影响着程序的质量量编程程风格主要包括：格主要包括：源程序中的内部文档数据说明语句构造输入输出31源程序文档化源程序文档化 在源程序中可包含一些内部文档，在源程序中可包含一些内部文档，以帮助以帮助阅读和理解源程序和理解源程序在源程序中的内部文档主要包括：在源程序中的内部文档主要包括：标识符的命名注解程序的视觉组织32标识符的命名符的命名选择含含义明确的名字，使其能正确提示明确的名字，使其能正确提示标识符所代表的符所代表的实体体例如，表示总量的变量名用Total，表示平均值的用Average等名字不要太名字不要太长，太，太长会增加打字量，且易会增加打字量，且易出出错。必要。必要时可使用可使用缩写写不用相似的名字，相似的名字容易混淆，不用相似的名字，相似的名字容易混淆，不易不易发现错误如cm,cn,cmn,cnm,cnn,cmm33不用关不用关键字作字作标识符符同一个名字不要有多个含同一个名字不要有多个含义名字中避免使用易混淆的字符。名字中避免使用易混淆的字符。如数字如数字0与字母与字母O；数字数字1与字母与字母I或或l；数字数字2与字母与字母z等等34程程序序的的注注释程序中的注解用来帮助人程序中的注解用来帮助人们理解程序，理解程序，决不是可有可无的决不是可有可无的一些正一些正规的程序文本中，注解行的数的程序文本中，注解行的数量量约占整个源程序的占整个源程序的13到到12，甚至更多甚至更多注解分注解分为序言性注解和功能性注解序言性注解和功能性注解35通常置于每个程序模块的开头部分，主要描述：模块的功能模块的接口：包括调用格式、参数的解释、该模块需要调用的其它子模块名重要的局部变量：包括用途、约束和限制条件开发历史：包括模块的设计者、评审者、评审日期、修改日期以及对修改的描述序言性注序言性注释36通常嵌在源程序体内主要描述程序段的功能。书写功能性注解时应注意的问题：注解要正确，错误的注解比没有注解更坏；为程序段作注解，而不是为每一个语句作注解；用缩进和空行，使程序与注释容易区分；注解应提供一些从程序本身难以得到的信息，而不是语句的重复。功能性注功能性注释37例如，下面的模块级注释描述了公共的和私有的过程（在类模块中称为“方法”）、属性及其数据类型，以及如何将该类作为对象来使用的有关信息：公共方法：MailAddRecipient(strName As String,Optional fType As Boolean)strName:/要加入到邮件中的收件人名称。fType:Outlook MailItem Type/属性设置。SendMail(Optional blnShowMailFirst As Boolean)blnShowMailFirst:/发送前是否显示 Outlook邮件信息。如果不能解析收件人的地址，让代码将它设置为 True。私有方法：InitializeOutlook()CreateMail()公共属性：MailSubject:(Write only,String)MailMessage:(Write only,String)MailAttachments:(Write only,String)38通通过在程序中添加一些空格、空在程序中添加一些空格、空行和行和缩进等技巧帮助人等技巧，帮助人们从从视觉上看清程序的上看清程序的结构构例如，通例如，通过缩进技巧可清晰地技巧可清晰地观察到程序的嵌套察到程序的嵌套层次，同次，同时还容容易易发现诸如如“遗漏漏end”那那样的的错误视觉组织39 IF（）THEN IF（）THEN ELSE ENDIF ELSE ENDIF40自然的程序段之间可用空行隔开可通过添加空格使语句成分清晰，如(A17)ANDNOT(B49)ORC可写成(A17)AND NOT(B49)OR C也可以通过添加括号突出运算的优先级，避免发生运算的错误，如 a*(b*c)41放置大括号一般首一般首选的方法是的方法是K&R方法：把左括号放在行尾，右括号放在行首。如：方法：把左括号放在行尾，右括号放在行首。如：if(X)Y定定义函数函数时应当把左右括号都放在行首，如：当把左右括号都放在行首，如：intF(intx)/注意，右括号所在的行不注意，右括号所在的行不应当有其它当有其它语句，除非跟随着一个条件判断。也就是句，除非跟随着一个条件判断。也就是do-while语句中的句中的“while”和和if-else语句中的句中的“else”。例如：。例如：dobodyofdo-loopwhile(condition);if(x=y)elseif(xy).else42数数据据说明明为了使程序中数据说明更易于理解和维护，可采用以下风格：数据说明的次序应当规范化说明语句中变量安排有序化使用注解说明复杂数据结构43数数据据说明明的的次次序序应当当规范范化化数据数据说明次序明次序规范化，使数据属性容范化，使数据属性容易易查找，也有利于找，也有利于测试，排，排错和和维护原原则上，数据上，数据说明的次序与明的次序与语法无关，法无关，其次序是任意的。但出于其次序是任意的。但出于阅读、理解、理解和和维护的需要，最好使其的需要，最好使其规范化，使范化，使说明的先后次序固定明的先后次序固定44说明明语句句中中变量量安安排排有有序序化化当多个当多个变量名在一个量名在一个说明明语句中句中说明明时，可以将，可以将这些些变量按字母的量按字母的顺序排序排列，以便于列，以便于查找找45使使用用注注释说明明复复杂数数据据结构构如果如果设计了一个复了一个复杂的数据的数据结构，构，应当使用注当使用注释来来说明在程序明在程序实现时这个个数据数据结构的固有特点构的固有特点例如用户自定义的数据类型，应当在注释中做必要的补充说明46语句句构构造造编码阶段的主要任段的主要任务就是就是书写程序写程序语句。句。有关有关书写写语句的原句的原则有几十种，有几十种，总起来起来说，希望每条，希望每条语句尽可能句尽可能简单明了，能明了，能直截了当地反映程序直截了当地反映程序员的意的意图，不能，不能为了片面追求效率而使了片面追求效率而使语句复句复杂化。化。常用的常用的规则如下：如下：471.在一行内只写一条语句在一行内只写一条语句，并且采取适当添加空格的办法，使程序的逻辑和功能变得更加明确。许多程序设计语言允许在一行内写多个语句。但这种方式会使程序可读性变差。因而不可取。482.程序编写首先应当考虑清晰性程序编写首先应当考虑清晰性，不要刻意追求技巧性，使程序编写得过于紧凑。例如，有一个用 C 语句写出的程序段：AI=AIAT；AT=AIAT；AI=AIAT；49 此段程序可能不易看懂，有时还需用实际数据试验一下。实际上，这段程序的功能就是交换AI和AT中的内容。目的是为了节省一个工作单元。如果改一下：WORK=AT；AT=AI；AI=WORK；就能让读者一目了然了。503.程序要能直截了当地说明程序员的用意。程序编写得要简单，写清楚，直截了当地说明程序员的用意。例如，for(i=1;i=n;i+)for(j=1;j=n;j+)Vij (ij)*(ji)除法运算（）在除数和被除数都是整型量时，其结果只取整数部分，而得到整型量。51 当 ij 时,i/j=0 当 ji 时,j/i=0 得到的数组 当ij时 Vij=(ij)*(ji)=0 当ij时 Vij=(ij)*(ji)=1这样得到的结果 V 是一个单位矩阵。52写成以下的形式，就能让读者直接了解程序编写者的意图。for(i1;i=n;i+)for(j1;j=n;j+)if(i=j)Vij 1.0;ELSE Vij 00;534.其他常用规则让编译程序做简单的优化。尽可能使用库函数避免不必要的转移。尽量只采用三种基本的控制结构来编写程序。除顺序结构外，使用if-then-else来实现选择结构；使用do-until或do-while来实现循环结构。54输入入和和输出出输输入和入和输输出信息是与用出信息是与用户户的使用直接相关的使用直接相关的。的。输输入和入和输输出的方式和格式出的方式和格式应应当尽可能当尽可能方便用方便用户户的使用。一定要避免因的使用。一定要避免因设计设计不当不当给给用用户带户带来的麻来的麻烦烦因此，在因此，在软软件需求分析件需求分析阶阶段和段和设计阶设计阶段，段，就就应应基本确定基本确定输输入和入和输输出的出的风风格。系格。系统统能能否被用否被用户户接受，有接受，有时时就取决于就取决于输输入和入和输输出出的的风风格格55不论是批处理的输入输出方式，还是交互式的输入输出方式，在设计和编码时都应考虑下列原则：1.对所有的输入数据都要进行检验，识别错误的输入，以保证每个数据的有效性；2.检查输入项的各种重要组合的合理性，必要时报告输入状态信息；3.使得输入的步骤和操作尽可能简单，并保持简单的输入格式；56 4.输入数据时，应允许使用自由格式输入；5.应允许缺省值；6.输入一批数据时，最好使用输入结束标志，而不要由用户指定输入数据数目；7.在交互式输入输入时，要在屏幕上使用提示符明确提示交互输入的请求，指明可使用选择项的种类和取值范围。同时，在数据输入的过程中和输入结束时，也要在屏幕上给出状态信息；57 8.当程序设计语言对输入输出格式有严格要求时，应保持输入格式与输入语句的要求的一致性；9.给所有的输出加注解，并设计良好的输出报表。输入输出风格还受到许多其它因素的影响。如输入输出设备（例如终端的类型，图形设备，数字化转换设备等）、用户的熟练程度、以及通信环境等。58习题对对照本章内容，照本章内容，对对自己熟悉的一自己熟悉的一门门程序程序设计语设计语言，言，尝试尝试分析和分析和总结总结其基本成分其基本成分和技和技术术特点。并特点。并编编写包括写包括输输入入输输出，数出，数据运算，注据运算，注释释的程序，的程序，长长度不小于度不小于500行。行。对对照本章程序照本章程序设计风设计风格的内容，格的内容，尝试尝试修修改代改代码码。59谢谢观赏谢谢观赏