高级程序设计语言概述
《高级程序设计语言》课件
技能和解决实际问题的能力。
学习目标
掌握多种高级程序设计语 言的基本语法、数据类型 、控制结构等基础知识。
熟悉面向对象编程思想， 了解类、对象、继承、多 态等概念及其在各种高级 语言中的实现。
掌握常用数据结构和算法 ，能够编写高效的程序。
提高分析问题、解决问题 的能力，培养良好的编程 习惯和团队协作精神。
06 并发和并行程序设计
并发和并行程序设计的基本概念
01
并发程序设计
指在单个处理器上实现多个任务同 时执行的一种程序设计方法。
任务划分
将一个大的任务划分为多个小的任 务，每个任务可以独立执行。
03
02
并行程序设计
指利用多个处理器同时执行多个任 务的一种程序设计方法。
任务调度
根据系统资源和任务优先级，合理 安排任务的执行顺序。
04
Spark：一种基于大数据处理的并行计算框架，用于处理大规模数据 集。
并行编程的挑战和解决方案
数据依赖性
并行程序中任务之间的数据依赖关系可能导致死锁或竞争条件。解 决方案包括使用同步原语（如锁、信号量）或避免数据依赖性。
负载均衡
并行程序中任务执行时间的不均衡可能导致资源利用率低下。解决 方案包括任务划分和调度优化。
继承
子类继承父类的属性 和方法，实现代码复 用。
多态
同一消息发送给不同 的对象，产生不同的 行为。
类和对象
类是对象的模板，定 义了对象的属性和方 法。
类和对象的关系是抽 象和具体的关系。
对象是类的实例，具 有类所定义的属性和 方法。
继承和多态
继承
子类继承父类的属性和方法，可 以添加或覆盖父类的方法。
编译期类型擦除
fortran编程语言概述
fortran编程语言概述Fortran编程语言概述【引言】Fortran（Formula Translation，公式翻译）是一种高级程序设计语言，最初为科学和工程计算而设计。
自20世纪50年代问世以来，Fortran已成为一种广泛使用的编程语言，为数值计算和科学计算提供了强大的功能和效率。
本文将深入探讨Fortran编程语言的多个方面，包括历史背景、语法特性、应用领域和优缺点等。
【历史背景】Fortran的发展可以追溯到20世纪50年代，当时计算机主要用于数值计算和科学研究。
最早的Fortran编译器于1957年发布，它为科学家和工程师提供了一种简单而强大的编程工具。
随着计算机技术的进步和计算需求的不断增长，Fortran逐渐演化为各种版本，包括Fortran 77、Fortran 90、Fortran 95、Fortran 2003和Fortran 2018等。
【语法特性】Fortran具有一套独特的语法规则和特性，使其适用于科学和工程计算。
首先，Fortran使用固定格式的源代码布局，即每行代码的前六个字符用于行标签，接着是区分符号，然后是代码语句。
其次，Fortran允许使用自然语言类似的语法，使得代码易于阅读和理解。
此外，Fortran 提供了丰富的数学和科学函数，以及数组和矩阵操作，用于处理复杂的数值计算。
【应用领域】由于其优秀的数值计算性能和丰富的科学计算库，Fortran被广泛应用于各个领域。
首先，天文学和物理学领域利用Fortran进行天体力学模拟和物理过程建模。
其次，气象学和气候研究使用Fortran编写气候模型和天气预测程序。
此外，工程学、生物学、化学、经济学等领域也从Fortran的数值计算能力中受益匪浅。
【优点】Fortran具有以下几个明显的优点。
首先，Fortran在数值计算和科学计算方面具有出色的性能，其编译器能够针对各种硬件架构进行优化。
其次，Fortran带有一套丰富的科学计算库，提供了许多常用的数学和科学函数，方便开发人员进行复杂的计算。
高级语言程序设计一
高级语言程序设计一高级语言程序设计是一门研究如何使用高级编程语言来设计和实现软件的学科。
它涉及到程序设计的基础理论、方法和技术，以及如何运用这些知识来解决实际问题。
以下是对高级语言程序设计的一些基本介绍。
1. 高级语言概述高级语言是一种接近自然语言的编程语言，它使得编程人员能够以更接近人类思维的方式来编写程序。
与低级语言（如汇编语言）相比，高级语言更加抽象，隐藏了底层硬件的细节，使得编程更加简便。
2. 程序设计基础程序设计基础包括数据类型、变量、运算符、控制结构（如条件语句和循环语句）、函数（或方法）和模块化设计等概念。
这些是构成任何程序的基本元素。
3. 常用高级编程语言常见的高级编程语言有Java、C++、Python、JavaScript等。
每种语言都有其特定的语法规则和特点，适用于不同的应用场景。
4. 面向对象程序设计面向对象程序设计（OOP）是一种编程范式，它使用“对象”来设计软件，对象可以包含数据和方法。
OOP的主要概念包括类、继承、封装和多态。
5. 算法与数据结构算法是解决问题的一系列步骤，而数据结构是组织和存储数据的方式。
程序设计中，选择合适的算法和数据结构对提高程序效率至关重要。
6. 软件工程原理软件工程是应用工程原则来软件开发的学科。
它包括需求分析、设计、编码、测试和维护等阶段。
高级语言程序设计课程通常会介绍软件生命周期和开发方法论。
7. 程序调试与测试调试是找出并修复程序中错误的过程，而测试则是验证程序是否满足预定要求的过程。
掌握调试和测试技巧对于开发高质量的软件至关重要。
8. 高级主题随着学习的深入，高级语言程序设计课程可能会包括更高级的主题，如并发编程、网络编程、数据库接口、图形用户界面设计等。
9. 实践与项目实践是巩固理论知识的重要手段。
通过实际编程项目，学生可以将所学的概念和技术应用到解决具体问题中，从而加深理解。
10. 编程风格与最佳实践良好的编程风格和遵循最佳实践可以帮助提高代码的可读性、可维护性和可扩展性。
常见的高级程序设计语言
常见的高级程序设计语言程序设计语言是计算机程序员用来编写和开发软件应用程序的工具。
随着计算机技术的不断发展，出现了许多种高级程序设计语言，这些语言在编程效率、代码可读性和灵活性方面都有所不同。
本文将介绍几种常见的高级程序设计语言。
一、C语言C语言是一种广泛应用的高级编程语言，它具有简洁、高效和可移植性的特点。
C语言最初由贝尔实验室的丹尼斯·里奇在1972年开发，目的是用于开发UNIX操作系统。
C语言被广泛应用于系统软件开发、嵌入式系统、游戏开发等领域。
C语言具有丰富的库函数和强大的指针操作能力，可以直接访问底层硬件，因此它在性能要求较高的项目中得到广泛应用。
二、Java语言Java语言是一种跨平台的高级编程语言，由Sun Microsystems（现为Oracle）公司于1995年推出。
Java语言具有简单、面向对象和可移植的特点。
Java程序可以在不同的操作系统上运行，这得益于Java虚拟机（JVM）的存在。
Java语言广泛用于企业级应用开发、手机应用程序开发和Web应用程序开发。
Java具有丰富的类库和强大的异常处理机制，使得开发人员能够更加高效地编写可靠的软件。
三、Python语言Python语言是一种简单、易学且功能强大的高级编程语言。
Guido van Rossum于1989年开始设计Python，并在1991年发布了第一个版本。
Python语言具有清晰、优雅的语法风格，被广泛应用于Web开发、数据科学和人工智能等领域。
Python拥有大量的第三方库和工具，使得开发人员可以快速构建各种应用程序。
Python语言还支持面向对象编程、函数式编程和模块化编程，具有良好的代码可读性和可维护性。
四、C++语言C++语言是一种扩展的C语言，由比雅尼·斯特劳斯特鲁普于1983年首次提出。
C++语言融合了面向对象编程和通用编程，并在C语言的基础上增加了许多新特性。
C++语言被广泛应用于游戏开发、图形界面开发和高性能应用程序开发。
高级语言程序设计 课程简介
高级语言程序设计课程简介
《高级语言程序设计》课程是计算机科学、软件工程等专业的核心课程，旨在教授学生如何使用高级编程语言（如Python、Java、C++等）进行软件设计和开发。
该课程涉及编程基础、数据结构、算法和面向对象编程等核心概念，旨在培养学生解决实际问题的能力，为后续的专业课程和实际项目打下坚实的基础。
一、主要内容
1.编程基础：包括变量、数据类型、控制结构（如条件语句和循环语句）、函数等基本概念。
2.数据结构：介绍常见的数据结构（如数组、链表、栈、队列、树等）及其操作。
3.算法：涉及基本算法（如排序、搜索等）和算法分析，培养学生的问题解决能力。
4.面向对象编程：教授对象、类、继承、多态等核心概念，使学生能够利用面向对象的方法设计软件。
5.软件工程：简要介绍软件工程的基本概念，如需求分析、设计模式、测试等，帮助学生理解软件开发的全过程。
二、学习方法
1.实践为主：学生应通过大量编程实践掌握课程内容，培养编程思维和技能。
2.参与项目：结合实际项目进行学习，提高解决实际问题的能力。
3.小组讨论：积极参与课堂和课后的小组讨论，通过交流学习促进知识的深度理解和吸收。
4.持续学习：关注技术的发展动态，不断学习新的编程技术和工具。
三、意义
《高级语言程序设计》课程是软件工程教育的核心，对于培养学生编程思维和技能、提高解决问题的能力具有重要意义。
通过该课程的学习，学生可以掌握现代软件开发的基本概念和技能，为后续专业课程和实际工作做好准备。
第二章 高级程序设计语言描述
周开来 西南林业大学计算机与信息科学系
内容简介：
本章概述程序设计语言的结构 和主 要的共同特征，并介绍程序设计语言主要 语句的文法描述与形式定义。
2.1 程序语言的定义
任何语言实现的基础是语言定义。 语言的定义决定了该语言 具有什么样 的语言功能、什么样的数据结构、 什么 样的程序结构、 以及具体的使用形式 等细节问题。
获得计算机图灵奖统计：
程序设计语言(10) Alan J. Perlis (1966) -- ALGOL Edsger Wybe Dijkstra (1972) -- ALGOL John W. Backus (1977) -- FORTRAN Kenneth Eugene Iverson (1979) -- APL程序语言 Niklaus Wirth (1984) -- PASCAL John Cocke (1987) -- RISC & 编译优化 Ole-Johan Dahl，Kristen Nygaard (2001) -- Simula语言和 面向对象概念 Alan Kay(2003) -- SmallTalk语言和面向对象程序设计 Peter Naur(2005) -- ALGOL60以及编译设计 形式语言, 程序语言语义 (4) Robert W. Floyd (1978) -- 编程语言语义，自动程序验证 C. Antony R. Hoare (1980) -- Hoare Logic, CSP Robin Milner (1991) -- LCF，ML，CCS，PI-calculus Amir Pnueli (1996) -- 时序逻辑和系统验证
二. 语义
语义：一组规则，用它可以定义一个程序 的意义。 描述方法：
高级语言程序设计报告
高级语言程序设计报告一、引言随着计算机科学与技术的飞速发展，高级语言程序设计已成为计算机专业学生必须掌握的基本技能之一。
高级语言以其接近自然语言的特点，易于学习和使用，广泛应用于软件开发、系统设计和数据分析等多个领域。
本报告旨在探讨高级语言程序设计的重要性、主要特点以及在实际应用中的优势和挑战。
二、高级语言程序设计概述高级语言程序设计是指使用高级编程语言进行软件开发的过程。
相较于汇编语言和机器语言，高级语言具有更强的抽象性和可读性，能够更直观地表达程序的逻辑结构和功能。
常见的高级语言包括Java、C++、Python、JavaScript等。
三、高级语言的特点1. 抽象性：高级语言通过抽象机制隐藏了底层硬件的细节，使得程序员能够专注于程序的逻辑结构和功能实现。
2. 可读性：高级语言的语法结构接近自然语言，易于理解和编写。
3. 跨平台性：许多高级语言编写的程序可以在不同的操作系统和硬件平台上运行，具有很好的移植性。
4. 丰富的库支持：高级语言通常拥有丰富的标准库和第三方库，可以方便地实现各种功能。
四、高级语言程序设计的优势1. 开发效率高：高级语言的语法简洁，编写相同功能的代码量远小于低级语言，提高了开发效率。
2. 易于学习和使用：高级语言的语法结构直观，降低了学习门槛，使得非专业程序员也能快速上手。
3. 易于维护和扩展：高级语言的代码结构清晰，便于阅读和修改，有利于程序的维护和功能扩展。
4. 社区支持强大：高级语言通常拥有庞大的开发者社区，可以方便地获取技术支持和资源。
五、高级语言程序设计的挑战1. 性能问题：由于高级语言的抽象层较高，其执行效率可能低于低级语言。
2. 资源消耗：高级语言程序在运行时可能占用更多的内存和CPU资源。
3. 学习曲线：虽然高级语言易于学习，但要精通并高效使用仍需要时间和实践。
4. 特定领域的局限性：某些特定领域的应用可能更适合使用特定类型的语言，高级语言可能不是最佳选择。
高级程序设计语言包括
高级程序设计语言包括高级程序设计语言是一种用于编写计算机程序的编程语言，它具有抽象层次较高、语法结构清晰、易于学习和使用的特点。
高级语言与底层的机器语言和汇编语言相比，更加接近自然语言，使得程序员能够更高效地编写程序，同时减少了对硬件细节的关注。
以下是一些常见的高级程序设计语言及其特点：1. C语言：C语言是一种通用的、过程式的编程语言，由丹尼斯·里奇在20世纪70年代初期开发。
C语言以其高效性、灵活性和对底层硬件的控制能力而闻名。
它广泛应用于系统编程、嵌入式系统和操作系统的开发。
2. C++：C++是C语言的一个扩展，由Bjarne Stroustrup在1985年开发。
C++引入了面向对象编程的概念，如类和对象，同时也支持过程式编程。
C++广泛应用于游戏开发、高性能服务器和桌面应用程序。
3. Java：Java是一种面向对象的编程语言，由James Gosling在1995年开发。
Java的一个显著特点是其“一次编写，到处运行”（Write Once, Run Anywhere）的能力，即Java程序可以在任何支持Java虚拟机（JVM）的平台上运行。
Java广泛应用于企业级应用、Android移动应用开发和大型系统的后端服务。
4. Python：Python是一种解释型的、高级的、面向对象的编程语言，由Guido van Rossum在1989年开发。
Python以其简洁的语法和强大的标准库而受到欢迎，广泛应用于科学计算、数据分析、人工智能、Web开发等领域。
5. JavaScript：JavaScript是一种轻量级的，解释型的编程语言，通常用于网页上实现客户端的脚本程序。
尽管名字中有“Java”，但它与Java语言并无直接关系。
JavaScript广泛应用于网页开发，实现动态的用户界面和交互功能。
6. Ruby：Ruby是一种面向对象的脚本语言，由Yukihiro Matsumoto在1995年开发。
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第一讲 高级语言程序设计概述
本讲主要内容
高级语言程序设计
C++
1
程序设计语言发展历程
2
C与C++集成环境
C与C++的程序组成 简单输入输出操作
3
4
2
0. 序言
教学对象 计算机科学与技术系
高级语言程序设计
C++
教学目标
程序设计的重要性 程序设计的基本概念与基本方法 编程解题的思路与典型方法 数学模型简介
11
高级语言程序设计
C++
1990年3月， 第一次ANSI X3J16技术会议在新泽西州召开． 5月， C++的又一个传世经典ARM诞生。
7月， 模板被加入。
11月，异常被加入。 6月， 第一次ISO WG21会议在瑞典召开。 10月，CFront Release 3.0发布。 7月， 名字空间在德国慕尼黑被加入。
标准C: K&R合著《The C Programming Language》
ANSI C: 1983年 87 ANSI C: 1987年
1990年国际标准的ANSI C
8
C++语言发展的历程
语言的优点逐步成为实用性很强的语言。
高级语言程序设计
C++
C++是在C语言的基础上发展和完善的，而C是吸收了其它
3.14159
cin
>>
3.14159
X的地址
提取输入流的示意图
35
注释及其重要性
高级语言程序设计
C++
注释(comments)是非常重要的一种机制。没有注释的程 序不能算作合格的程序。要建立这样的观念：程序是给人编 的，让人家看懂是第一位重要的事情。特别是将来你可能参 加一个团队，几十人甚至几百人一起合作编程，相互协同， 更需将注释写得清清楚楚、明明白白，因此，我们规定程序 中须有如下内容：
高级语言程序设计
C++
在C++ 中引入术语 stream（流），指的是来自设备或传给
cout表示输出流对象，它是输入输出流库的一部分。与cout
相关联的设备是显示器。在程序中有了关联字cout 就有了 将数据流传到显示器的条件，这时用插入操作符“<< ” 将 其后的数据插入到该流中去。比如下面的两条语句 cout<<“welcome to Jin”;
8. 数据的组织方式二：结构
5
高级语言程序设计
C++
9. 蒙特卡洛法 10.贪心法 11.动态规划 12. 数据的组织方式三：链表与树 13.数据的组织方式四：文件，数据的永久存储与 重复使用 14.面向对象程序设计
6
1. 程序设计语言发展历程
程序设计语言的轨迹
高级语言程序设计
C++
类
高级语言（面向对象）
（文本文件）
*.CPP
（二进制文件）
*.OBJ
（二进制文件）
*.EXE
F7
在Vitual C++系统中，可直接从源程序编译连接至可执行程序， 但依然要生成*.OBJ及*.EXE这两个文件。
16
经典例题
要求：用C和C++两种语言编写。
高级语言程序设计
C++
例题1. 在显示器上显示“ Hello, world！”
目标程 序 file.obj
链接
库函数和 其它目标 程序
执 行
不正确 结果正确？ 正确 结 束
执行
与其它目标程序或库 链接装配,生成可执行 程序*.exe
14
C++集成环境
VC++ 集成环境
高级语言程序设计
C++
15
C++编译过程 库文件
高级语言程序设计
C++
（各种函数） 源程序 目标文件 编译 compil e 可执行文件 连接 link
C++
函数类型 函数名
参数类型
参数名
若函数无参，在括弧中写void或空括弧
21
C语言程序的结构 函数体 声明部分
定义在本函数中所用到的变量
对本函数所调用函数进行声明
高级语言程序设计
C++
可以没有声明部分
执行部分：由若干个语句组成，指定在函数中 所进行的操作 可以是空函数，如： void dump ( ) {}
高级语言程序设计
C++
26
经典例题
例题4. 求一个数的平方。
高级语言程序设计
C++
引申 double pow(double x，double y)库函数
27
4. 简单输入输出操作
输入输出是程序中最基本的操作之一。
高级语言程序设计
C++
所谓输入输出是以计算机主机为主体而言的 从计算机向输出设备(如显示器、打印机等)输出数据称为 输出 从输入设备（如键盘、磁盘、光盘、扫描仪等）向计算 机输入数据称为输入
cout<<endl;
插入操作符可以把多个输出数据组合或级联成单个的输出语 句。
34
高级语言程序设计
C++
cin 表示输入流对象，它也是输入输出流库中的一部分，与 相关联的输入设备是键盘。 由键盘输入的字符串形成输入
流，用提取操作符“ >> ”可将输入流存储到一个事先定义
好的变量中。
键盘
22
C语言程序的结构特点：
程序总是从main函数开始执行 C程序对计算机的操作由C语句完成
高级语言程序设计
C++
C程序书写格式是比较自由的
一行内可以写几个语句 一个语句可以分写在多行上
为清晰起见，习惯上每行只写一个语句
程序总是从main函数开始执行 C程序对计算机的操作由C语句完成 数据声明和语句最后必须有分号 C语言本身不提供输入输出语句 程序应当包含注释，增加可读性
C++
小程序往往只包括一个源程序文件
一个源程序文件中可以包括三个部分： 预处理指令 全局声明 #include <stdio.h>等 在函数之外进行的数据声明
函数定义
每个函数用来实现一定的功能
19
C语言程序的结构
函数是C程序的主要组成部分 一个C程序是由一个或多个函数组成的
高级语言程序设计
算法及算法步骤
程序结构与相应语句 编码与上机调试
3
高级语言程序设计
C++
学习的重点 程序设计的基本概念，基本方法； 在 C/C++语言的环境下，学会如何针对问题进行分 析，构建数学模型，寻找算法并编程实现； 有条有理有根有据的编程实践； 养成良好的编程风格与习惯； 重在思维方法的学习，鼓励创新。
Language第一版
1986年11月，C++第一个商业移植CFront 1.1,Glockenspiel。 1987年2月， CFront Release 1.2发布。
11月，第一个USENIX C++会议在新墨西哥州举行。
1988年10月，第一次USENIX C++实现者工作会议在科罗拉多州举行。 1989年12月，ANSI X3J16在华盛顿组织会议。
28
Ｃ语言输入输出语句
Ｃ语言本身不提供输入输出语句
高级语言程序设计
C++
输入和输出操作是由C标准函数库中的函数来实现的。主要 是printf函数和scanf函数 printf和scanf不是Ｃ语言的关键字，而只是库函数的名字 还有putchar、getchar、puts、gets等等 在使用输入输出函数时，要在程序文件的开 头用预编译指令 #include <stdio.h> 或
17
经典例题
例题2. 求两个数中最大的一个数。 求三个数最大的一个数呢？
高级语言程序设计
C++
更多个呢？
要求：用C和C++两种语言编写。 思考： 求两个数的和。 求三个数的和呢？
更多个呢？
18
3. C与C++的程序组成
C语言程序的组成 一个程序由一个或多个源程序文件组成
高级语言程序设计
23
C++程序的组成
高级语言程序设计
C++
C++源代码一般都由若干函数和类组成。为了便于管理，一 般把不同功能的函数和类放在不同的文件中，对于类的声明 和实现也分别放在对应的.h（或.hpp）和.cpp文件中。 由于文件较多，所以为了便于管理，一般的集成开发工具都 会提供工程（Project）管理功能来管理这些文件，对源文 件进行编译和链接。
过程 面向机器的语言
高级语言（面向过程）
汇编语言 面向机器的语言
机器语言
7
C语言发展的历程
C语言发展过程 产生背景 产生过程 时间:1972~1973 地点:美国贝尔实验室 目的:UNIX操作系统
高级语言程序设计
C++
设计人: Ken.Thompson和Dennis.M.Ritchie C标准
Stroustrup博士及其同事对C语言进行了改进和扩充，并把