1、2022-3-8第六章第六章 程序編碼程序編碼 編碼的目的 是使用選定的程序設計語言，把模塊的過程性描述翻譯為用該語言書寫的源程序（源代碼）模塊的過程性描述 (不可執(zhí)行的) 源程序(可執(zhí)行的)編碼6.1 編碼的目的2022-3-8清晰性效率開發(fā)時間程序輸出內(nèi)存數(shù)語句數(shù)程序可讀性最佳輸出可讀性最佳占內(nèi)存最小語句數(shù)最少開發(fā)時間最短1-21-245321433351243521442-352-31編碼要求結果 名次評判 項目Winberg 的程序?qū)嶒灲Y果2022-3-8 結構化程序設計是一種設計程序的技術，它采用自頂向下逐步細化的設計方法和單入口(Single entry)單出口（Single ex

2、it）的控制結構。 這種控制結構包括有： 順序、選擇和循環(huán)。 6.2 結構化程序設計 （Structured Programming）2022-3-8 for(a=1,b=1;a=20) break; if (b%3=1) b+=3; continue; b-=5; a=20b%3=1 b+=3 a+ b-=5TFFT a=0,b=1單入口 M1單出口2022-3-8ABA,B,CBCAC打印BFTFTTF打印C打印A If (A.LT.B) goto 120 If (B.LT.C) goto 110100 write(6,*) C goto 140 110 write(6,*) B goto

3、 140 120 If(A.LT.C) goto 130 goto 100 130 write(6,*) A 140 continue - 單入口多出口結構 M22022-3-8無節(jié)制地使用了GOTO語句所產(chǎn)生的程序流程 M 2022-3-8 一、結構化程序設計的原則1 1、使用語言中的順序、選擇、重復等有限的基本控制結構表示程序2、選用的控制結構只準許有一個入口和一個出口 3、程序語句組成容易識別的塊（Block）,每塊只有一個入口和一個 出口4、復雜結構應該用基本控制結構進行組合嵌套來實現(xiàn) 5、嚴格控制GOTO語句2022-3-8 F0=F(a); F1=F(b); if(F0*F1=0)

4、 X0=a; X1=b; for(i=1;i=n;i+) Xm=(X0+X1)/2; Fm=F(Xm); if(abs(Fm)eps|abs(X1-X0)0) X0=Xm; F0=Fm; else X1=Xm; finish: printf(“%dn”,Xm); 2022-3-8Begin(F0*F1)0 X0=Xm X1=Xm F0=Fm TTXmFTFF F0=F(a) F1=F(b)11End22 i=n Q=abs(Fm)eps|abs(X1-X0)eps)2022-3-8 F0=F(a); F1=F(b); if(F0*F1=0) X0=a; X1=b; for(i=1;i=n;i+

5、) Xm=(X0+X1)/2; Fm=F(Xm); if(abs(Fm)eps|abs(X1-X0)0) X0=Xm; F0=Fm; else X1=Xm; printf(“%dn”,Xm); 2022-3-8 F0=F(a); F1=F(b); if(F0*F1=0) X0=a; X1=b; i=1; finish=0; while(i=n & finish=0) Xm=(X0+X1)/2; Fm=F(Xm); if(abs(Fm)eps|abs(X1-X0)0) X0=Xm; F0=Fm; else X1=Xm; i+; printf(“%dn”,Xm); 2022-3-8二、程序

6、設計自頂向下，逐步求精1、程序設計是一個由粗到細的 “漸進” 的過程 2、程序設計不僅包括對控制結構的設計，也包括對數(shù)據(jù)結構的設計。 二者都要一步一步地細化。 采用逐步細化方法設計程序的步驟列出問題的初步解分解主要問題繼續(xù)細化利用圖形工具或偽代碼描述程序的詳細邏輯2022-3-8用逐步細化方法設計一個程序，其功能為“從一組數(shù)中找出最大的數(shù) ” 第一步：列出問題的初步解1：輸入一組數(shù)2：找出其中最大的數(shù)3：輸出最大的數(shù)2022-3-8第二步：分解主要問題2.1：首先讀入一個數(shù)并設其為最大的數(shù)2.2：將該數(shù)逐次與其它數(shù)進行比較2.3：若有大于該數(shù)的則將其保存2022-3-8第三步：確定數(shù)據(jù)結構3.

7、1：定義一數(shù)組 A3.2：max=A(1)3.3：從A(2)至A(n)開始比較3.4：若當前數(shù)大于max, 則令：max=A(i)2022-3-8第四步：用PDL描述Input array ASet Max=A(1)DO for i=2 to N IF MaxA(i) Set Max=A(i) ENDIFENDDOPrint Max2022-3-8 請用逐步細化方法設計一由下列描述的程序結構 讀入一段任意長度的英語課文，將其分解為單字，然后輸出一張單詞表(list of words),并指出每種單詞在課文中的出現(xiàn)次數(shù)。2022-3-8三、程序復雜性的度量 程序復雜性主要是指模塊內(nèi)部程序的復雜性

8、。它 直接關系到軟件開發(fā)費用的多少，開發(fā)周期的長短和 軟件和軟件內(nèi)部潛伏錯誤的多少。同時它也是軟件可 理解性的另一種度量。2022-3-8 它可以用來計算任何一個程序的復雜性； 對于不合理的程序，例如對于長度動態(tài)增長的程序， 或者對于原則上無法排錯的程序，不應當使用它進行 復雜性計算；為了度量程序復雜性，要求復雜性度量應滿足以下假設：2022-3-8 如果設每行代碼的出錯率為每100行源程序中可能的錯誤數(shù)目。例如，每行代碼的出錯率為 1%，也就是說，每 100 行源程序中就可能有一個錯誤。 1、代碼行度量法 ：統(tǒng)計程序中的源代碼的行數(shù)較小的程序 -1.3%1.8%/行較大的程序 -2.7%3.

9、2%/行2022-3-8 該方法是利用程序模塊的程序圖中環(huán)路的個數(shù)，來計算程序的復雜性的。為此，該方法也稱為環(huán)路復雜度計算法。 2、McCabe 度量法利用程序的控制流來度量程序的復雜性 它是一種退化了的程序流程圖。即:把程序流程圖中每個處理符號都退化成一個結點，而原來流程圖中的流程線，則變成連接不同結點的有向弧。2022-3-8(1)程序圖符號2022-3-82022-3-8TC1C2CABED(2)從流程圖導出程序圖 A開始C1BCED結束C2TF2022-3-8(3)環(huán)路復雜性的計算方法 V(G)=m-n+2p 說明： V(G) 是有向圖G中環(huán)路數(shù)； m: 為圖G中弧數(shù)； n: 為圖G中

10、節(jié)點數(shù)； p: 為圖G中強連通分量個數(shù)； A B C D E F G H K L I McCabe 的環(huán)路復雜性度量值為 42022-3-8請將右側給出的程序流程圖轉(zhuǎn)換為程序圖并計算其環(huán)路值。a=20b%3=1 b+=3 a+ b-=5TFFT a=0,b=12022-3-8 程序的環(huán)路復雜度則取決于程序控制流的復雜度，也就 是取決于程序結構的復雜程度。當程序內(nèi)分支或循環(huán)個數(shù)增 加時，則相應地環(huán)域復雜度也隨之增加。因此，它是對測試 難度的一種定量度量，也能對軟件最終的可靠性給出某種預 測。(4)、環(huán)路復雜度的用途2022-3-8 請用程序流程圖描述下列問題的算法，再將其轉(zhuǎn)換為程序圖并計算其環(huán)路

11、值。 請定義一個數(shù)組 ，要求找出數(shù)組中最大數(shù)和最小 數(shù)，并把最大數(shù)和 中的數(shù)對調(diào)、最小數(shù)和 中的數(shù)對調(diào)。 2022-3-8 請畫出下列偽代碼程序的流程圖、程序圖并計算它的環(huán)路復雜度。 LOOP : Do While Z0 A=A+1 IF A10 THEN X=A ELSE Y=Z END IF IF Y0 THEN PRINT G E LSE PRINT K END IF STOP 2022-3-8四、程序效率 程序效率是指程序的執(zhí)行速度及程序占用的存儲空間。程序編碼是最后提高運行速度和節(jié)省存儲機會，因此在此階段不能不考慮程序的效率。2022-3-81、算法對效率的影響源程序的效率與詳細設計

12、階段確定的算法的效率有著直接的關系。當我們把詳細設計翻譯并轉(zhuǎn)換成源代碼之后，那么算法效率就會反映為程序的執(zhí)行速度和存儲容量的要求2022-3-8（1）在編程序前，盡可能化簡有關的算術表達式和邏輯表達式（2）仔細檢查算法中的嵌套的循環(huán)，盡可能將某些語句或表達 式移到循環(huán)外面（3）盡量避免使用多維數(shù)組（4）盡量避免使用指針和復雜的表（5）不要混淆數(shù)據(jù)類型，避免在表達式中出現(xiàn)類型混雜（6）盡量采用整數(shù)算術表達式和布爾表達式（7）選用等效的高效率算法轉(zhuǎn)換過程中的指導原則是：2022-3-8請設計求解下列問題的算法2022-3-8 (i+1) (j+2) 20 3 i=1 j=1 內(nèi)循環(huán)次數(shù) 20*4=

13、80 外循環(huán)次數(shù) 21 總循環(huán)次數(shù) 101 2022-3-8應把變化范圍大的循環(huán)變量放在內(nèi)層。 內(nèi)循環(huán)次數(shù) 3*21=63 外循環(huán)次數(shù) 4 總循環(huán)次數(shù) 672022-3-8 j+2 共計執(zhí)行了 3*20=60次 重復執(zhí)行57次2022-3-8 j+2 共計執(zhí)行了 3次 減少了57次應盡量把與循環(huán)變量無關的運算移到循環(huán)外去。2022-3-8 i+1 共計執(zhí)行了 60+60=120次 2022-3-8 i+1 共計執(zhí)行了 60次 2022-3-8 從鍵盤輸入 10個整數(shù)，要求按有小到大的順序?qū)⑺鼈冚敵觥?請采用比較交換法和選擇法對上述10條數(shù)據(jù)進行排序，然后分別對這兩種方法進行比較，并從程序的運行

14、了效率的角度對兩個程序進行比較。2022-3-82022-3-82022-3-8五、程序設計風格 Coding style 1、保持控制流的直線性 (1)、對多入口和多出口的控制結構 要作適當?shù)奶幚硪鬟m當?shù)奶幚?C1S1S2C2SnTT多入口循環(huán)結構多入口循環(huán)結構2022-3-8C1S1C2SnTTS2S2改進后的循環(huán)結構改進后的循環(huán)結構重復環(huán)節(jié)法2022-3-8多出口循環(huán)結構多出口循環(huán)結構C1S2TTC2S12022-3-8經(jīng)過處理后的單出口循環(huán)結構C1 and C2S2TC1S1SnT邏輯分析法2022-3-8 while (C1) do Begin S1 If C2 then goto

15、 10 else S2End 10 Sn EXIT:=false while (C1 and (not EXIT) do Begin S1 If then EXIT:=true else S2 End 10 Sn 標志變量法標志變量2022-3-8使用 Ture Basic 語言中的專用語句退出循環(huán)上面程序的功能是：從鍵盤輸入一個數(shù)，并累加到總和中。當總和超過1000或輸入為 0時則停止輸入，并打印出總和。2022-3-8if (N=0) then if (N能被能被2整除）整除）then print “正偶數(shù)正偶數(shù)” else print “負數(shù)負數(shù)” 導致二義性的 then-if 結構(2

16、)、避免使用模糊或費解的結構 if (N0) then print “負數(shù)負數(shù)” else if (N能被能被2整除）整除） then print “正偶數(shù)正偶數(shù)” 2022-3-8 While C1 If C2 then While C3 If C4 then Repeat S Until C5 Loop Loop . 費解的 深層嵌套 結構嵌套層最好不要超過 層2022-3-8 二、保持控制流的局部性 局部性是程序設計的一條準則。像應用甚廣的 模塊化設計，可看成是局部化原理在總體設計中的 具體體現(xiàn)。其實，在編碼時也要遵守局部化的原則 ，這就是保持控制流的局部性，其目的不僅是為了 提高程序的

17、清晰度，也有利于防止錯誤的擴散，提 高程序的可修改性。 2022-3-8 1、GOTO 語句的使用準則 向前不向后的規(guī)則 2022-3-8 goto的目的地最好在同一控制結構內(nèi)部，或者離本結構出口相近的地方。2022-3-8TTTF 2、GOTO 語句的常見用法 請將右側的具有多個循環(huán)出口的結構改寫為單出口結構2022-3-8TTTF(用GOTO語句提前退出循環(huán)) 方法一:EXIT2=false; EXIT3=false; while(C1) and (not (EXIT2) and (not( EXIT3) do begin if C2 then EXIT2:=true; if C3 the

18、n EXIT3:=true; end if(EXIT2) then goto 20; if(EXIT3) then goto 30; goto 40; 20: C2為真時執(zhí)行的語句 gotot 40; 30: C3為真時的語句 40: Sn 后續(xù)語句標志變量2022-3-8 while C1 do begin if C2 then goto 20; if C3 then goto 30; end goto 40; 20: 從e2退出前執(zhí)行的語句 gotot 40; 30: e3 退出前執(zhí)行的語句 40: Sn 后續(xù)語句 (用GOTO語句提前退出循環(huán)) 方法二:2022-3-8IF (X .LT. Y) GOTO 30IF (Y .LT. Z) GOTO 50SMALL=Z GOTO 70 30 IF (X .LT. Z ) GOTO 60 SMALL=Z GOTO 70 50 SMALL=Y GOTO 70 60 SMALL=X 70 CONTINUE 請將右側用FORTRAN語言編寫的源程序改用C語言編寫,要求程序的清晰度要好small=x; if (ysmall) sma