结构化程序设计
结构化程序设计的思想与方法
任何复杂的算法，都可以由顺序结构、选择(分支)结构和循环结构三种基本结构组成。
在构造算法时，也仅以这三种结构作为基本单元，同时规定基本结构之间可以并列和互相包含，不允许交叉和从一个结构直接转到另一个结构的内部去。
结构清晰，易于正确性验证和纠正程序中的错误，这种方法就是结构化方法，遵循这种方法的程序设计，就是结构化程序设计。
遵循这种结构的程序只有一个输入口和一个输出口。
结构化程序的概念首先是从以往编程过程中无限制地使用转移语句而提出的。
转移语句可以使程序的控制流程强制性的转向程序的任一处，在传统流程图中，用"很随意"的流程线来描述转移功能。
如果一个程序中多处出现这种转移情况，将会导致程序流程无序可寻，程序结构杂乱无章，这样的程序是令人难以理解和接受的，并且容易出错。
尤其是在实际软件产品的开发中，更多的追求软件的可读性和可修改性，象这种结构和风格的程序是不允许出现的。
为此提出了程序的三种基本结构。
在讨论算法时我们列举了程序的顺序、选择和循环三种控制流程，这就是结构化程序设计方法强调使用的三种基本结构。
算法的实现过程是由一系列操作组成的，这些操作之间的执行次序就是程序的控制结构。
1996年，计算机科学家Bohm和Jacopini证明了这样的事实：任何简单或复杂的算法都可以由顺序结构、选择结构和循环结构这三种基本结构组合而成。
所以，这三种结构就被称为程序设计的三种基本结构。
也是结构化程序设计必须采用的结构。
结构化程序中的任意基本结构都具有唯一入口和唯一出口，并且程序不会出现死循环。
在程序的静态形式与动态执行流程之间具有良好的对应关系。
2．结构化程序设计早期的计算机存储器容量非常小，人们设计程序时首先考虑的问题是如何减少存储器开销，硬件的限制不容许人们考虑如何组织数据与逻辑，程序本身短小，逻辑简单，也无需人们考虑程序设计方法问题。
与其说程序设计是一项工作，倒不如说它是程序员的个人技艺。
结构化程序设计方法
结构化程序设计方法
• 结构化程序设计最重要的优点就是它的清晰性。程序设计的巨大代价和困难主 要表现在解决问题的复杂性和向他人解释我们的想法的困难性上。而结构化设 计能清楚地表示程序的控制结构，并能较好地适合自顶向下或者自底向上的程 序设计技术。
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结构化程序设计方法
• 结构化程序设计方法支持自顶向下、逐步求精的设计思想。与非结构化程序相 比，结构化程序有较好的可靠性、易验证性和可修改性。结构化程序设计方法 严格控制GOTO语句的使用。此外，结构化程序设计方法对编一到两页中，且每行只有一 条语句等。同时，应在程序中加上必要的注释，以说明程序的功能，从而提高 程序结构的清晰度和可读性。
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结构化程序设计方法
• 结构化程序设计 (SP，Structured Programming) 方法是由E. Dijkstra在20世纪 70年代首先提出的，它主张用顺序、选择和重复3种基本控制结构来嵌套连接 成具有复杂层次的“结构化程序”。每种基本控制结构只有一个出口和一个入 口，并完成单一的操作。
结构化程序设计的基本结构
结构化程序设计的基本结构
结构化程序设计是一种系统的设计方法，它在程序设计的过程中采用模块化的思想，把程序分成若干个模块，每个模块都有一个特定的功能。
结构化程序设计的基本结构包括：
1. 顺序结构：程序按照代码编写的顺序依次执行，每行代码执行完毕后，程序会自动执行下一行代码。
2. 选择结构：根据条件选择不同的执行路径。
选择结构包括if、if else、switch case等语句。
3. 循环结构：重复执行某一段代码，直到满足某个条件为止。
循环结构包括for、while、do while等语句。
以上三种结构是结构化程序设计的基本结构，能够完成各种复杂的程序设计。
在程序设计过程中，应尽可能遵循结构化编程的原则，保证代码可读性和可维护性。
用于结构化程序设计的三种基本结构
用于结构化程序设计的三种基本结构
结构化程序设计是指一种面向过程的高级程序设计方法，它把程序的有机结构划分为独立的小步骤，每个步骤都可以独立考虑，用顺序、分支和循环等结构控制衔接这些步骤，从
而把一个复杂任务划分为一个个较容易解决的子任务。
在结构化程序设计中，主要有顺序、分支和循环三种基本结构，它们可以相结合使用，实现更复杂的功能。
首先，顺序结构是将一个任务分解成一系列步骤，按照一定顺序执行，每一步骤之间用流
程控制语句连接起来，组成一个完整的程序片段。
传统的程序实现大都依赖于这种结构，
它是最常用的编程基础，任何程序都要以它为主，以它为核心。
其次，分支结构可以让程序实现一种“判断并选择”的功能，它根据某种条件的真假来决
定程序的执行路径，有不同的分支结构，如IF-THEN-ELSE，SWITCH-CASE等等，它可以增强程序的复杂性。
最后，循环结构可以实现对一系列操作重复执行的功能，它通过循环控制语句对某些操作
重复执行，与此同时，循环控制语句也包含了循环终止的条件以及保证总有终止点的机制。
常见的循环结构有FOR，WHILE等，它们可以让程序更高效、更有弹性。
综上所述，结构化程序设计的三种基本结构分别为顺序结构、分支结构和循环结构，可以实现程序从简单到复杂的结构和功能，交织组合上述三种结构可以随意实现更加具体的程序功能。
所以，这三种基本结构，无论在程序设计的原理还是实际的应用中，都是至关重
要的！。
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4. 位运算符
• 位运算符包括：&(与)、|(或)、～(非)、 ^(异或)、>>(右移)、>>>(无符号右移)和 <<(左移) • 操作数是定点类型数据，该类型数据在计算 机内部是以二进制补码形式表示和存储。 • 补码计算方式：非负数的补码是原数；负数 的补码是相应正数的反码加1。 • 越晦涩难懂的，越会被SCJP考到 (?) • 移位操作是：先将整数写成二进制形式，然 后按位操作，最后产生一个新的数
int studentNumber; // 声明单个变量 double velocity, distance; // 声明多个变量 studentNumber=30; // 给变量赋以整数30
int studentNumber=30;// 声明变量，并赋初值
变量
• 图例:
– int sum = 0; – String s = “Hello World!”; sum s 0 f789a1
控制结构
• 顺序结构
– Java最基本的结构
• 选择结构
– 三种类型: if、if/else和switch
• 循环结构
– 三种类型: for、while和do/while
if语句
• if语句的格式是:
if (布尔表达式) 语句
– 或
if (布尔表达式) { 一条或多条语句 }
• 例如
if ( grade >= 60 ) System.out.println( "Passed" ); // Here could be {a statement block}.
5. 赋值类运算符
• 赋值类运算符包括：=、+=、-=、*=、/=、&=、|=、 %=、<<=、>>=和>>>= op1=op1 二元运算符(op2) 等价于 op1二元运算符= op2 • 例如： a=a+b 等价于 a+=b
1.1.4结构化程序设计
条件表达 式
• 不满足
• 满足
图1－5 直到型循环(b)
循环体
直到条件满足时
③.循环结构
•图1－5是直到循环结构， •该循环的特点是: 执行循环体，直到指定的条件满足 (成立)，就不再执行循环。
•由以上3种基本结构组成的算法结 构可以解决任何复杂的问题，由它
们所构成的算法称为结构化算法，
由它们所构成的程序称为结构化程 序。
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•什么是选择结构呢？
②.选择结构
•选择结构根据不同的条件去执行不同 分支中的语句。
选择结构可用图1－3所示的流程图表示
其中图1－3(a)是流程图，1－3(b)是N－S结构图
条件表达式 满足
语句1
语句2
图1－3(a)
图1－3 选择结构(b)
条件表达式
满足
不满足
语句1
语句2
请思考
•什么是循环结构呢？
第一章 程序设计和C语言 1.1 程序设计的基本概念
1.1.4 结构化程序设计
•结构化程序主要由以下三种基本控制结 构组成，分别是
•①.顺序结构
•②.选择结构•③.循来自结构请思考 •什么是顺序结构呢？
•顺序结构可用图1－2所示的流程图表示。 •其中图1－2(a)是流程图，1－2(b)是N－S结构 图
③.循环结构
•定义:
•循环结构就是根据各自的条件，使 同一组语句重复执行多次。
条件表达 式
满足
循环体
图1－4
当型循 环(a)
图1－4 当型循环(b)
当条件满足时 循环体
③.循环结构
•图1－4是当型循环，这种循环的特点是:
当指定的条件满足时(成立)，就执行循环体； 否则就不行
结构化程序设计语言
结构化程序设计语言结构化程序设计语言是一种编程范式，它强调程序的逻辑结构和模块化，以提高代码的可读性、可维护性和可重用性。
这种设计语言的核心思想是将复杂的程序分解为一系列简单的、可管理的模块，每个模块都有明确的功能和接口。
起源与发展结构化程序设计语言的概念最早由E.W. Dijkstra在1960年代提出，他强调使用顺序、选择和循环三种基本控制结构来构建程序。
这一思想后来被Edsger Dijkstra和C.A.R. Hoare进一步发展，形成了结构化编程的基本原则。
基本特征1. 顺序结构：程序按照编写的顺序执行，即从上到下依次执行。
2. 选择结构：允许程序根据条件选择不同的执行路径，常见的有if-else语句。
3. 循环结构：允许程序重复执行一段代码，直到满足特定条件，常见的有for、while循环。
优点1. 提高可读性：通过使用清晰的结构，程序的逻辑更加直观，便于理解和阅读。
2. 增强可维护性：模块化的设计使得修改和维护程序变得更加容易。
3. 促进代码重用：模块化的设计允许开发者重用已有的代码模块，减少重复工作。
缺点1. 灵活性受限：严格的结构化要求可能限制了某些算法的表达方式，使得某些程序设计变得复杂。
2. 学习曲线：对于初学者来说，理解模块化和结构化的概念可能需要一定的时间。
常见结构化语言1. C语言：C语言是一种过程式编程语言，它支持结构化编程，并广泛用于系统编程和嵌入式系统开发。
2. Pascal：Pascal语言是结构化编程的典型代表，它强调程序的严谨性和模块化。
3. Java：Java语言继承了C++的许多特性，同时去除了指针等复杂特性，支持面向对象的编程，但也支持结构化编程。
结构化程序设计的应用结构化程序设计广泛应用于软件开发的各个领域，包括但不限于：- 操作系统：操作系统的内核和驱动程序通常采用结构化设计，以确保系统的稳定性和可靠性。
- 数据库管理系统：数据库管理系统的查询优化器和存储引擎通常采用结构化设计，以提高查询效率和数据安全性。
结构化程序设计的三种基本结构组成的算法
结构化程序设计的三种基本结构组成的算法
1、顺序结构：按照它们出现的先后顺序执行的。
2、选择结构：需要根据某一特定的条件选择其中的一个分支执行。
选择结构有单选择、双选择和多选择三种形式。
3、循环结构：循环结构表示程序反复执行某个或某些操作，直到某条件为假（或为真）时才可终止循环。
由顺序、选择和循环三种基本程序结构通过组合、嵌套构成，那么这个新构造的程序一定是一个单入口单出口的程序。
据此就很容易编写出结构良好、易于调试的程序来。
结构化程序设计方法的主要原则可以归纳为自顶向下、逐步求精、模块化及管制采用goto语句,总的来说可以并使程序结构较好、易懂、极易认知、极易保护。
按照结构化程序设计的观点，任何算法功能都可以通过由程序模块组成的三种基本程序结构的组合:顺序结构、选择结构和循环结构来实现。
"单入口单出口"的思想指出一个繁杂的程序，如果它仅就是由顺序、挑选和循环三种基本程序结构通过女团、嵌套形成，那么这个崭新结构的程序一定就是一个单入口单出口的程序。
据此就很难编写成结构较好、不易调试的程序去。