1、程序設(shè)計(jì)語言和編碼第1頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五編碼階段的任務(wù)是根據(jù)詳細(xì)設(shè)計(jì)說明書編寫程序程序設(shè)計(jì)語言的特性和程序設(shè)計(jì)風(fēng)格會深刻地影響軟件的質(zhì)量和可維護(hù)性為了保證程序編碼的質(zhì)量，程序員必須深刻理解、熟練掌握并正確地運(yùn)用程序設(shè)計(jì)語言的特性此外，還要求源程序具有良好的結(jié)構(gòu)性和良好的程序設(shè)計(jì)風(fēng)格2第2頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五內(nèi)容摘要程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)風(fēng)格3第3頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五內(nèi)容摘要程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)風(fēng)格4第4頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五基本概念程序設(shè)計(jì)語言是

2、指用于書寫計(jì)算機(jī)程序的語言，它是一種實(shí)現(xiàn)性的軟件語言語法（syntax）用來表示構(gòu)成語言的各個記號之間的組合規(guī)則，它是構(gòu)成語言結(jié)構(gòu)正確成分所需遵循的規(guī)則集合如C語言中for語句的構(gòu)成規(guī)則是：for（表達(dá)式1；表達(dá)式2；表達(dá)式3）語句語法中不涉及到這些記號的含義，也不涉及使用者5第5頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五語義（semantic）用來表示按照各種表示方式所表示的各個記號的特定含義，但它不涉及到使用者。 如上述for語句中：表達(dá)式1表示循環(huán)初值；表達(dá)式2表示循環(huán)條件；表達(dá)式3表示循環(huán)的增量；語句為循環(huán)體。整個語句的語義是：（1）計(jì)算表達(dá)式1（2）計(jì)算表達(dá)式2，若計(jì)

3、算結(jié)果為0，則終止循環(huán)；否則轉(zhuǎn)（3）（3）執(zhí)行循環(huán)體（4）計(jì)算表達(dá)式3（5）轉(zhuǎn)向（2）6第6頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五語用（pragmatic）用來表示構(gòu)成語言的各個記號和使用者的關(guān)系。 如：語言是否允許遞歸？是否要規(guī)定遞歸層數(shù)的上界？這種上界如何確定？這些都屬于語用上的問題。7第7頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五程序設(shè)計(jì)語言的基本成分程序設(shè)計(jì)語言基本成份可歸納為四種：數(shù)據(jù)成分、運(yùn)算成分、控制成分、傳輸成分 數(shù)據(jù)成分：它指明該語言能接受的數(shù)據(jù)，用來描述程序中的數(shù)據(jù)。如各種類型的變量、數(shù)組、指針、記錄等。作為程序操作的對象，具有名稱、類型

4、和作用域等特征。使用前要對數(shù)據(jù)的這些特征加以說明。數(shù)據(jù)名稱由用戶通過標(biāo)識符命名，類型說明數(shù)據(jù)需占用存儲單元的多少和存放形式，作用域說明數(shù)據(jù)可以使用的范圍。 8第8頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五以 C語言為例，其數(shù)據(jù)構(gòu)造方式可分為基本類型和派生類型 9第9頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五運(yùn)算成分：它指明該語言允許執(zhí)行的運(yùn)算，用來描述程序中所需進(jìn)行的運(yùn)算。如 + 、- 、* 、/ 等。控制成分：它指明該語言允許的控制結(jié)構(gòu)，人們可利用這些控制成分來構(gòu)造程序中的控制邏輯。基本的控制成分包括：順序結(jié)構(gòu)、條件選擇結(jié)構(gòu)和重復(fù)結(jié)構(gòu)。如下頁圖10第10頁，共

5、58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五基本程序控制結(jié)構(gòu)11第11頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五傳輸成分：它指明該語言允許的數(shù)據(jù)傳輸方式，在程序中可用它進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。 例如：Turbo C語言標(biāo)準(zhǔn)庫提供了兩個控制臺格式化輸入、輸出函數(shù)printf ( )和scanf ( )，這兩個函數(shù)可以在標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出設(shè)備上以各種不同的格式讀寫數(shù)據(jù)。 Printf ( )函數(shù)用來向標(biāo)準(zhǔn)輸出設(shè)備(屏幕)寫數(shù)據(jù) ，scanf ( ) 函數(shù)用來從標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備(鍵盤)上讀數(shù)據(jù)。 12第12頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五程序設(shè)計(jì)語言的特性心理特性從設(shè)計(jì)

6、到編碼的轉(zhuǎn)換基本上是人的活動，因此，語言的性能對程序員的心理影響將對轉(zhuǎn)換產(chǎn)生重大影響在維持現(xiàn)有機(jī)器的效率、容量和其它硬件限制條件的前提下，程序員總希望選擇簡單易學(xué)、使用方便的語言，以減少程序出錯率，提高軟件可靠性，從而提高用戶對軟件質(zhì)量的可信度13第13頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五 影響程序員心理的語言特性有：一致性：指語言采用的標(biāo)記法（使用的符號）協(xié)調(diào)一致的程度。如，一符多用的標(biāo)記法容易導(dǎo)致錯誤。二義性：對語句不同理解所產(chǎn)生的二義性將導(dǎo)致程序員對程序理解的混亂。如， if then if then else x := a * b * c14第14頁，共58頁，2

7、022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五緊致性（compactness）：指程序員必須記憶的與編碼有關(guān)的信息總量?？坍嬀o致性的指標(biāo)有：對結(jié)構(gòu)化部件的支持程度，可用關(guān)鍵字和縮寫的種類，算術(shù)及邏輯操作符的數(shù)目，預(yù)定義函數(shù)的個數(shù)等。局部性：程序由模塊組成，應(yīng)采用高內(nèi)聚低耦合、模塊獨(dú)立、局部化等原則。線性：人們習(xí)慣于按邏輯上線性的次序理解程序，程序中大量的分支和循環(huán)、隨意的GOTO語句會破壞程序的線性，提倡結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)。15第15頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五傳統(tǒng)性：傳統(tǒng)性容易影響人們學(xué)習(xí)新語種的積極性 16第16頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期

8、五工程特性程序設(shè)計(jì)語言的特性影響人們思考程序的方式，從而也限制了人們與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信的方式。為滿足軟件工程的需要，程序設(shè)計(jì)語言還應(yīng)該考慮：將設(shè)計(jì)翻譯成代碼的便利程度、編譯器的效率、源代碼的可移植性、配套的開發(fā)工具、軟件的可復(fù)用性和可維護(hù)性。 17第17頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五將設(shè)計(jì)翻譯成代碼的便利程度：語言若直接支持結(jié)構(gòu)化部件、復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、特殊I/O處理、按位操作和OO方法，則便于將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換成代碼。編譯器的效率：編譯器應(yīng)生成效率高的代碼源代碼的可移植性：語言的標(biāo)準(zhǔn)化有助于提高程序代碼的可移植性，源程序中應(yīng)盡量不用標(biāo)準(zhǔn)文本以外的語句。18第18頁，共58頁，

9、2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五配套的開發(fā)工具：CASE工具可減少編碼時(shí)間，提高代碼質(zhì)量。盡可能使用工具和程序設(shè)計(jì)支撐環(huán)境?？蓮?fù)用性：指編程語言能否提供可復(fù)用的軟件成分，復(fù)用時(shí)需要修改調(diào)整的內(nèi)容多少 可維護(hù)性：包括可理解性、可測試性、可修改性。源程序的可讀性和文檔化特性是影響可維護(hù)性的重要因素。19第19頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五應(yīng)用特性不同的程序設(shè)計(jì)語言滿足不同的技術(shù)特性，可以對應(yīng)于不同的應(yīng)用。例如Prolog語言適用于人工智能領(lǐng)域、SQL語言適用于關(guān)系數(shù)據(jù)庫。語言的技術(shù)特性對軟件工程各階段有一定的影響，特別是確定了軟件需求之后，程序設(shè)計(jì)語言的特性

10、就很重要了，要根據(jù)不同項(xiàng)目的特性選擇相應(yīng)特性的語言。 20第20頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展和分類程序設(shè)計(jì)語言的分類按語言級別：低級語言和高級語言；按應(yīng)用范圍：通用語言和專用語言；按用戶要求：過程式語言和非過程式語言；按語言所含的成分：順序語言、并發(fā)語言和分布式語言 21第21頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展史第一代語言：機(jī)器語言和匯編語言第二代語言：早期的高級語言，如BASIC，F(xiàn)ORTRAN，COBOL等第三代語言：具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和過程描述能力，支持結(jié)構(gòu)化編程，如Pascal，Modula，C，

11、Ada等第四代語言（4GL）：這類語言出現(xiàn)于七十年代，其目的是為了提高程序開發(fā)速度，以及讓非專業(yè)用戶能直接編制計(jì)算機(jī)程序22第22頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五第四代語言的特點(diǎn)：對用戶友善，一般用類自然語言、圖形或表格等描述方式，普通用戶很容易掌握多數(shù)與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相結(jié)合，可直接對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作對許多應(yīng)用功能均有默認(rèn)的假設(shè)，用戶不必詳細(xì)說明每一件事情的做法程序碼長度及獲得結(jié)果的時(shí)間與使用COBOL語言相比約少一個數(shù)量級支持結(jié)構(gòu)化編程，易于理解和維護(hù)23第23頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五 目前，第四代語言的種類繁多，尚無標(biāo)準(zhǔn)，在語法和能力上

12、有很大差異，其中一些支持非過程式編程，更多的是既含有非過程語句，也含有過程語句。 典型的4GL有：數(shù)據(jù)庫查詢語言、報(bào)表生成程序、應(yīng)用生成程序、電子表格、圖形語言等。 多數(shù)4GL是面向領(lǐng)域的，很少是通用的。24第24頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五 自然語言 最理想的是可以使用自然語言（如英語、法語或漢語），使計(jì)算機(jī)能理解并立即執(zhí)行請求。但迄今為止，自然語言理解仍然是計(jì)算機(jī)科學(xué)研究中的一個難點(diǎn)，盡管在實(shí)驗(yàn)室的研究中取得了一定的成果，但在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用仍然是相當(dāng)有限的。 25第25頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五程序設(shè)計(jì)語言的選擇為一個特定的開發(fā)項(xiàng)

13、目選擇編程語言時(shí)，通常要考慮如下因素：應(yīng)用領(lǐng)域算法和計(jì)算復(fù)雜性軟件運(yùn)行環(huán)境用戶需求，特別是性能需求數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性軟件開發(fā)人員的知識水平可用的編譯器與交叉編譯器26第26頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五項(xiàng)目所屬的應(yīng)用領(lǐng)域常常是首要的標(biāo)準(zhǔn)COBOL適用于商業(yè)領(lǐng)域FORTRAN適用于工程和科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域Prolog、Lisp適用于人工智能領(lǐng)域Smalltalk、C+適用于OO系統(tǒng)的開發(fā)有些語言適用于多個應(yīng)用領(lǐng)域，如C若有多種語言都適合于某項(xiàng)目的開發(fā)時(shí)，也可考慮選擇開發(fā)人員比較熟悉的語言27第27頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五選擇高級語言還是低級語

14、言優(yōu)先選擇高級語言 開發(fā)和維護(hù)高級語言程序比開發(fā)和維護(hù)低級語言程序容易得多必要時(shí)使用低級語言 高級語言程序經(jīng)編譯后所產(chǎn)生的目標(biāo)程序的功效要比完成相同功能的低級語言程序低得多，所以在有些情況下會部分或全部使用低級語言28第28頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五 使用低級語言的情況：對運(yùn)行時(shí)間和存儲空間有過高要求的項(xiàng)目，如電子筆記本中的軟件在某些不能提供高級語言編譯程序的計(jì)算機(jī)上開發(fā)程序，如單片機(jī)上的軟件大型系統(tǒng)中對系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)間起關(guān)鍵作用的模塊29第29頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五內(nèi)容摘要程序設(shè)計(jì)語言程序設(shè)計(jì)風(fēng)格30第30頁，共58頁，2022

15、年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五程序設(shè)計(jì)風(fēng)格編程的依據(jù)是詳細(xì)設(shè)計(jì)的結(jié)果，因此程序的質(zhì)量主要取決于設(shè)計(jì)，但編程的質(zhì)量也在很大程度上影響著程序的質(zhì)量編程風(fēng)格主要包括：源程序中的內(nèi)部文檔數(shù)據(jù)說明語句構(gòu)造輸入輸出31第31頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五源程序文檔化 在源程序中可包含一些內(nèi)部文檔，以幫助閱讀和理解源程序在源程序中的內(nèi)部文檔主要包括：標(biāo)識符的命名注解程序的視覺組織32第32頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五標(biāo)識符的命名選擇含義明確的名字，使其能正確提示標(biāo)識符所代表的實(shí)體例如，表示總量的變量名用Total，表示平均值的用Average等

16、名字不要太長，太長會增加打字量，且易出錯。必要時(shí)可使用縮寫不用相似的名字，相似的名字容易混淆，不易發(fā)現(xiàn)錯誤如cm,cn,cmn,cnm,cnn,cmm33第33頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五不用關(guān)鍵字作標(biāo)識符同一個名字不要有多個含義名字中避免使用易混淆的字符。如數(shù)字0與字母O； 數(shù)字1與字母I或l； 數(shù)字2與字母z等34第34頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五程序的注釋程序中的注解用來幫助人們理解程序，決不是可有可無的一些正規(guī)的程序文本中，注解行的數(shù)量約占整個源程序的13到12，甚至更多注解分為序言性注解和功能性注解35第35頁，共58頁，2

17、022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五通常置于每個程序模塊的開頭部分，主要描述：模塊的功能模塊的接口：包括調(diào)用格式、參數(shù)的解釋、該模塊需要調(diào)用的其它子模塊名重要的局部變量：包括用途、約束和限制條件開發(fā)歷史：包括模塊的設(shè)計(jì)者、評審者、評審日期、修改日期以及對修改的描述序言性注釋36第36頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五通常嵌在源程序體內(nèi)，主要描述程序段的功能。書寫功能性注解時(shí)應(yīng)注意的問題：注解要正確，錯誤的注解比沒有注解更壞；為程序段作注解，而不是為每一個語句作注解；用縮進(jìn)和空行，使程序與注釋容易區(qū)分；注解應(yīng)提供一些從程序本身難以得到的信息，而不是語句的重復(fù)。功能性

18、注釋37第37頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五例如，下面的模塊級注釋描述了公共的和私有的過程（在類模塊中稱為“方法”）、屬性及其數(shù)據(jù)類型，以及如何將該類作為對象來使用的有關(guān)信息：公共方法： MailAddRecipient(strName As String, Optional fType As Boolean) strName: /要加入到郵件中的收件人名稱。 fType: Outlook MailItem Type /屬性設(shè)置。 SendMail(Optional blnShowMailFirst As Boolean) blnShowMailFirst: /發(fā)送

19、前是否顯示 Outlook郵件信息。如果不能解析收件人的地址，讓代碼將它設(shè)置為 True。私有方法： InitializeOutlook() CreateMail() 公共屬性： MailSubject:(Write only, String) MailMessage:(Write only, String) MailAttachments:(Write only, String)38第38頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五通過在程序中添加一些空格、空行和縮進(jìn)等技巧，幫助人們從視覺上看清程序的結(jié)構(gòu)例如，通過縮進(jìn)技巧可清晰地觀察到程序的嵌套層次，同時(shí)還容易發(fā)現(xiàn)諸如“遺漏e

20、nd”那樣的錯誤視覺組織39第39頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五 IF（） THEN IF（） THEN ELSE ENDIF ELSE ENDIF40第40頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五自然的程序段之間可用空行隔開可通過添加空格使語句成分清晰，如(A17)ANDNOT(B49)ORC可寫成(A17) AND NOT (B49) OR C也可以通過添加括號突出運(yùn)算的優(yōu)先級，避免發(fā)生運(yùn)算的錯誤，如 a*( b*c )41第41頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五放置大括號一般首選的方法是K&R方法：把左括號放在行尾，右

21、括號放在行首。如：if(X) Y定義函數(shù)時(shí)應(yīng)當(dāng)把左右括號都放在行首，如： intF(intx) / 注意，右括號所在的行不應(yīng)當(dāng)有其它語句，除非跟隨著一個條件判斷。也就是do-while語句中的“while”和if-else語句中的“else”。例如： do bodyofdo-loop while(condition);if(x=y) elseif(xy) . else 42第42頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五數(shù)據(jù)說明為了使程序中數(shù)據(jù)說明更易于理解和維護(hù)，可采用以下風(fēng)格：數(shù)據(jù)說明的次序應(yīng)當(dāng)規(guī)范化說明語句中變量安排有序化使用注解說明復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)43第43頁，共58頁，2

22、022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五數(shù)據(jù)說明的次序應(yīng)當(dāng)規(guī)范化數(shù)據(jù)說明次序規(guī)范化，使數(shù)據(jù)屬性容易查找，也有利于測試，排錯和維護(hù)原則上，數(shù)據(jù)說明的次序與語法無關(guān)，其次序是任意的。但出于閱讀、理解和維護(hù)的需要，最好使其規(guī)范化，使說明的先后次序固定44第44頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五說明語句中變量安排有序化當(dāng)多個變量名在一個說明語句中說明時(shí)，可以將這些變量按字母的順序排列，以便于查找45第45頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五使用注釋說明復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如果設(shè)計(jì)了一個復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)使用注釋來說明在程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的固有特點(diǎn)例如用戶自

23、定義的數(shù)據(jù)類型，應(yīng)當(dāng)在注釋中做必要的補(bǔ)充說明46第46頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五語句構(gòu)造編碼階段的主要任務(wù)就是書寫程序語句。有關(guān)書寫語句的原則有幾十種，總起來說，希望每條語句盡可能簡單明了，能直截了當(dāng)?shù)胤从吵绦騿T的意圖，不能為了片面追求效率而使語句復(fù)雜化。常用的規(guī)則如下：47第47頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五1. 在一行內(nèi)只寫一條語句在一行內(nèi)只寫一條語句，并且采取適當(dāng)添加空格的辦法，使程序的邏輯和功能變得更加明確。許多程序設(shè)計(jì)語言允許在一行內(nèi)寫多個語句。但這種方式會使程序可讀性變差。因而不可取。48第48頁，共58頁，2022年，5

24、月20日，11點(diǎn)58分，星期五2.程序編寫首先應(yīng)當(dāng)考慮清晰性程序編寫首先應(yīng)當(dāng)考慮清晰性，不要刻意追求技巧性，使程序編寫得過于緊湊。例如，有一個用 C 語句寫出的程序段： AI = AIAT； AT = AIAT； AI = AIAT；49第49頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五 此段程序可能不易看懂，有時(shí)還需用實(shí)際數(shù)據(jù)試驗(yàn)一下。實(shí)際上，這段程序的功能就是交換AI和AT中的內(nèi)容。目的是為了節(jié)省一個工作單元。如果改一下： WORK = AT； AT = AI； AI = WORK；就能讓讀者一目了然了。50第50頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五3.

25、程序要能直截了當(dāng)?shù)卣f明程序員的用意。程序編寫得要簡單，寫清楚，直截了當(dāng)?shù)卣f明程序員的用意。例如， for ( i = 1; i = n; i+ ) for ( j = 1; j = n; j+ ) Vij ( ij ) * ( ji )除法運(yùn)算（）在除數(shù)和被除數(shù)都是整型量時(shí)，其結(jié)果只取整數(shù)部分，而得到整型量。51第51頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五 當(dāng) ij 時(shí), i / j = 0 當(dāng) ji 時(shí), j / i = 0 得到的數(shù)組 當(dāng)ij時(shí) Vij = ( ij ) * ( ji ) = 0 當(dāng)ij時(shí) Vij = ( ij ) * ( ji ) = 1這樣得到的結(jié)果 V 是一個單位矩陣。52第52頁，共58頁，2022年，5月20日，11點(diǎn)58分，星期五寫成以下的形式，就能讓讀者直接了解程序編寫者的意圖。 for ( i1; i = n; i+ ) for ( j1; j = n; j+ ) if ( i = j ) Vij 1.0; ELSE Vij 0.0;53第53頁，共58頁，2022年，5月20日，11