第5章程序设计基础

大学计算机基础（第5章）
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需求分析和定义
• 对用户提出的要求进行分析并给出 详细的定义。建立数学模型。 • 编写软件需求说明书或系统功能说 明书及初步的系统用户手册 • 提交管理机构评审
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• 需求分析的任务就是借助于当前系 统的逻辑模型导出目标系统的逻辑 模型，解决目标系统的 “做什么” 的问题。
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• 软件设计是后续开发步骤及软件维护工 作的基础。如果没有设计，只能建立一 个不稳定的系统结构
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软件设计方法 程序结构
• 程序结构表明了程序各个部件(模块)的组织情况，是软件 的过程表示。
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自顶向下，逐步细化 • 将软件的体系结构按自顶向下方式，对各个 层次的过程细节和数据细节逐层细化，直到 用程序设计语言的语句能够实现为止，从而 最后确立整个的体系结构。
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5.1.2 程序设计的一般步骤
1. 需求分析（P144）
计算机解决问题的可行性研究。 做什么？
什么问题 能否解决 数学模型 原始数据的组织 输出的项目及格式 软硬件环境 质量保证及验收标准 效益 ……
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5.1.2 程序设计的一般步骤
2. 算法设计（P145）
5. 自然语言（P149）
使用人类语言为人和计算机提供更自然的连接。
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5.1.3 程序设计语言 低级语言 高级语言
机器语言
汇编语言
二进制代码（可直接执行） 助记符号（不能直接执行）
近似自然语言的英文（不能直接执行） 面向过程（过程化） 面向对象（非过程化）
面向问题语言 自然语言
文档 程序 数据
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程序设计概述
• 程序设计就是为在计算机上求解问题（实现某 一任务目标）而设计出程序产品的全过程。 • 程序设计的过程就是软件开发的过程。
数学模型 数据结构 算法 程序设计方法学 程序设计心理学
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计算机语言
5.1.2 程序设计的一般步骤
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运行／维护
• 改正性维护 运行中发现了软件中的错误需要修正。
• 适应性维护 为了适应变化了的软件工作环境，需做 适当变更。
• 完善性维护 为了增强软件的功能需做变更。
大学计算机基础（第5护在软件生 存期所占比例
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2. 汇编语言（P146）
采用英文助记符表示指令系统的语言 。
MOV AL,07H ADD AL,08H 10110000 00000111 0000000
编译器
0000101 00001000 00000000
汇编程序 汇编源程序 目标程序 结果
执行
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5.1.3 程序设计语言
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5.2 程序设计的基本方法
5.2.1 结构化程序设计方法 5.2.2 面向对象的程序设计方法
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5.2.1 结构化程序设计方法
1. 形成（P150）
从60年代末到70年代初，曾一度出现“软件危机”
，问题即在程序的基本结构，提出为程序设计建立必要
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过程4
述
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5.2.1 结构化程序设计方法
3. 三种基本结构（P152）
顺序结构 （ P152图5-7） 记 选择结构 （ P152图5-8 ） 循环结构 （ P153图5-9 ）
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5.2.1 结构化程序设计方法
顺序结构
执行A操作后，顺序的执行B操作。 a A B b 传统流程图
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5.1.2 程序设计的一般步骤
开始
流程图
键盘输入x和y
x/y的余数→ r
r≠0 T
F
y→x r→y x/y的余数→ r 显示输出y
结束
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5.1.2 程序设计的一般步骤
3. 编码（P145）
#include<stdio.h> main( ) { int x, y, r ; scanf(“%d%d ”,&x,&y) ; r = x%y; while( r != 0 ) { x= y ; y=r ; r = x%y;} printf( “%d\n”, y ); }
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A B
N-S 图
（ P157图5-12）
5.2.1 结构化程序设计方法
选择结构
T
双分支 A
a p
F
B
T
p
A B
F
b
a
单分支 T p F
N-S 图（ P157图5-12）
T
p
A
F
A
b
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5.2.1 结构化程序设计方法
循环结构
当型循环
a
T p
F
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软件设计(算法设计)
• 概要设计 — 把各项需求转换成软件的体系结构。
结构中每一组成部分都是意义明确的模块，每个 模块都和某些需求相对应
• 详细设计 — 对每个模块要完成的工作进行具体
的描述，为源程序编写打下基础
• 编写设计说明书，提交评审。
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开 窗 开 灯
操作码
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操作数
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指令、程序与软件
• 指令是要求计算机执行某种操作的命令。指令 是以二进制的形式表示的。
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指令、程序与软件
• 一条指令的内容由两部分构成
操作码 地址码
计算机执行何种操作
参加操作的数据在 内存贮器中的地址
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如何做？
用算法表示工具描述求解问题的方法和步骤。
步骤1: 任意输入两个数，放入x和y中 步骤2: 求出x/y的余数放入r中 辗转相除法
步骤3: 如果 r=0，则执行步骤7,否则执行下一步
步骤4: 令x = y，y = r 步骤5: 计算 x 和y的余数放入r中
步骤6: 执行步骤3
步骤7: y 就是所求的结果,输出结果
5.1 程序设计概述
5.1.1 程序设计概述
5.1.2 程序设计的一般步骤
5.1.3 程序设计语言
5.1.4 常见的程序设计语言
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存储程序工作原理(冯式)
控制器
cpu
运算器
输入设备
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存储器
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输出设备
计算机软件系统
计算机软件系统概述 软件：为运行、管理、维护、和开发而编制的各种 程序的总和。 指令与指令系统：指令是CPU发布的用来指挥和控 制计算机完成某种操作的命令。程序是由一列指令 序列组成，用以完成一个指定的完整任务。一组不 同指令的集合称为指令系统。 开 门 指令格式：
先判断后执行
A 当p成立 A
b a 直到型循环
A p F T
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先执行后判断
A 直到p成立
b
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N-S 图（ P157图52-12）
5.2.1 结构化程序设计方法
4. 结构化程序设计的原则（P153）
自顶向下、逐步细化
3. 高级语言（P147）
接近于人们自然语言的程序设计语言。 PRINT 7+8
编译程序 编译程序
编译器
连接程序
二进制代码
源程序
目标程序
可执行程序
执行
结果
编译程序
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编译方式 解释方式
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5.1.3 程序设计语言
4. 面向问题语言（P149）
只需要告诉计算机做什么，更加面向问题。
采用二进制代码表示指令系统的语言 ， 计算机可直接执行。 【例】 用机器语言实现7+8的计算。
10110000 00000111 00000000
0000101 00001000 00000000 将7送到累加器AL中 AL中的数加8仍存入AL中
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5.1.3 程序设计语言
第5章 程序设计基础(15%)
程序设计概述
程序设计的基本方法 算法与数据结构
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参考书目
【作者】(加）Scott W.Ambler 【出版社】机械工业出版社
【作者】严蔚敏 吴伟民 【出版社】清华大学出版社
【作者】（英）Ian Sommerville 【出版社】机械工业出版社
大学计算机基础（第5章） 2
模块化设计
结构化编码
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结构化程序设计的特点和基本结构
程 序
将实际问题分成数据和过程 过程1 面向过程 通过动态的程序 执行对静态的数 据进行操作
设
过程2
过程3
计 程序模块化 概
每个模块只有一个入口和出口 每个模块都能单独执行，无死循环 程序设计采用自顶向下、逐步求精的方法 无死块，即没有不被执行的模块
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5.1.2 程序设计的一般步骤
需求分析 算法设计
编写代码 调试运行
除去前期准备和后期维护
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