结构化程序设计
深入理解C语言中的结构化程序设计
深入理解C语言中的结构化程序设计C语言是一门被广泛应用的编程语言，在软件开发领域具有重要的地位。
而结构化程序设计作为一种程序设计方法，是C语言中更高效、更可靠的编程思想。
本文将从概念、特点以及实践应用等方面，深入探讨C语言中的结构化程序设计。
一、概述结构化程序设计是一种以清晰的控制结构、模块化和顺序流程控制为特点的程序设计方法。
它强调将程序分解为单一功能单元的模块，通过顺序、选择和循环等控制结构来组织程序逻辑，使得程序更易于理解、调试和维护。
二、特点1. 模块化：结构化程序设计提倡将程序划分为独立的、相互关联的模块，每个模块承担特定的功能。
模块化的设计使得程序更加可读，也方便代码的复用和维护。
2. 顺序流程控制：结构化程序设计采用顺序结构来组织代码，保证程序按照预定的顺序执行。
这种线性的编程风格使得程序的结构更清晰，能够更容易理解和排查错误。
3. 选择结构：通过if-else语句或switch语句，结构化程序设计允许根据条件判断选择不同的执行路径。
这种选择结构增加了程序的灵活性和逻辑判断能力。
4. 循环结构：使用循环语句（如for循环、while循环）可以重复执行一段代码块，从而实现对复杂任务的迭代处理。
循环结构使得程序可以更高效地处理大量重复操作。
三、实践应用1. 模块设计：在C语言中，可以通过函数来实现模块化设计。
每个函数承担特定的功能，使得程序更易于理解和维护。
同时，合理地命名函数以及使用注释，能够提升程序的可读性。
2. 逻辑分支控制：C语言提供了if-else和switch语句来实现条件判断和选择。
在结构化程序设计中，合理地使用逻辑分支控制结构，能够让程序按照不同的逻辑路径执行，从而满足不同的业务需求。
3. 循环结构应用：通过for循环、while循环等结构，可以更方便地处理重复性任务。
例如，在处理数组时，可以使用循环结构遍历数组元素，进行计算、查找或修改操作。
4. 错误处理与异常处理：结构化程序设计注重错误处理与异常处理。
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。
第3章 结构化程序设计
循环体
是 P2 否
图3.7直到型循环结构示意图 直到型循环结构示意图
3.3 表述算法
• 通常用自然语言、计算机语言（代码）、伪代码[1]、传统流程图、 通常用自然语言、计算机语言（代码）、伪代码 、传统流程图、 ）、伪代码 N-S流程图、PAD图等不同的方法来描述算法。 流程图、 图等不同的方法来描述算法。 流程图 图等不同的方法来描述算法 • 在例 中，采用了自然语言来表示算法。自然语言就是人们日常使 在例3.1中 采用了自然语言来表示算法。 用的语言，可以是汉语、英语，或其他语言。 用的语言，可以是汉语、英语，或其他语言。用自然语言表示算法通 俗易懂，但文字冗长，容易出现歧义性。自然语言表示的含义往往不 俗易懂，但文字冗长，容易出现歧义性。 太严格，要根据上下文才能判断其正确含义。此外， 太严格，要根据上下文才能判断其正确含义。此外，用自然语言来描 述包含分支和循环的算法，很不方便。因此， 述包含分支和循环的算法，很不方便。因此，除了那些很简单的问题 以外，一般不用自然语言描述算法。 以外，一般不用自然语言描述算法。 • [1] 伪代码是介于自然语言与计算机语言之间的文字符号。一般借助 伪代码是介于自然语言与计算机语言之间的文字符号。 一种高级语言的控制结构，而中间的操作用自然语言描述。 一种高级语言的控制结构，而中间的操作用自然语言描述。
P1 是 循环体
否
• 图3.6当型循环结构示意图 当型循环结构示意图
（2）直到型循环的执行过程为： ）直到型循环的执行过程为： • 先执行循环体一次，然后判断控制循环的条件。 先执行循环体一次，然后判断控制循环的条件。 • 条件 成立，则继续上述循环体，直到条件不成立时，结束循环。 条件P2成立，则继续上述循环体，直到条件不成立时，结束循环。 成立
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。
软件工程学教程
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。
软件工程学教程
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。
结构化的程序设计方法
结构化的程序设计方法
结构化的程序设计方法是一种组织思路、清晰明了的编程方法。
它强调将程序分解成较小的、可重复使用的代码段，以便程序员可以更容易地阅读、修改和维护程序。
常见的结构化编程技术包括模块化、层次化、控制流程图等。
下面是结构化的程序设计方法应遵循的指导原则：
1. 将程序分解成小的独立的模块，每个模块只包含一个功能，这样可以提高可复用性和可维护性。
2. 避免使用嵌套层次太深的条件语句，这样可以提高代码的可读性和可维护性。
3. 使用简单的控制流程结构，如顺序结构、循环结构、分支结构等，避免使用复杂的控制结构。
4. 将相似的数据和代码放在同一个模块中，这样可以避免代码重复和混乱。
5. 编写注释和文档，以便于其他程序员理解代码的功能和实现方式。
6. 使用规范的命名和格式，使代码易于阅读和理解。
结构化的程序设计方法可以提高程序的可读性、可维护性和可重用性，从而减少
编程错误和加速开发过程。
第四章 结构化程序设计的三种结构
第四章结构化程序设计的三种结构4.1 顺序结构程序设计一、结构化程序设计的程序结构顺序结构、分支结构/选择结构、循环结构二、C语言语句1、9种控制语句2、表达式语句3、特殊语句三、格式化输出--printf()函数printf()函数的作用：向计算机系统默认的输出设备（一般指终端或显示器）输出一个或多个任意类型的数据。
printf()函数的一般格式printf("格式字符串" [，输出项表])；1、"格式字符串"也称"转换控制字符串"，可以包含三种字符（1）格式指示符。
格式指示符的一般形式如下：%[标志][宽度][.精度][F|N|h|L][类型]常用的标志字符如表3-1所示，常用的宽度指示符如表3-2所示，常用的精度指示符如表3-3所示，长度修饰符如表3-4所示，类型转换字符如表3-5所示。
（2）转义字符'\n'就是转义字符，输出时产生一个"换行"操作。
转义字符通常起控制作用（3）普通字符──除格式指示符和转义字符之外的其它字符。
格式字符串中的普通字符，原样输出。
例如printf("radius=%f\n", radius);语句中的"radius="是普通字符。
2．输出项表输出项表是可选的。
如果要输出的数据不止1个，相邻2个之间用逗号分开。
下面的printf()函数都是合法的：（1）printf("I am a student.\n");（2）printf("%d",3+2);（3）printf("a=%f b=%5d\n", a, a+3);必须强调："格式字符串"中的格式指示符，必须与"输出项表"中、输出项的数据类型一致，否则会引起输出错误3、格式指示符输出不同类型的数据，要使用不同的类型转换字符。
结构化程序设计的基本原则
结构化程序设计的基本原则
结构化程序设计是一种把复杂的程序分解成简单的模块，每个模块完成一定的功能，并且各个模块之间可以互相调用，从而实现程序的解耦和模块化。
结构化程序设计的基本原则是：
1、层次化。
结构化程序设计重要的一点就是要把程序分解成不同的层次，从而更好的解决问题。
程序的每一层次都应该有明确的功能，每一层次之间的耦合度要控制在一定的范围内，以便于程序的维护和扩展。
2、可重复使用性。
在结构化程序设计中，应当尽可能的把程序模块抽象出来，使其具有一定的可重复使用性，以便于在后期的维护和改进中，可以重复利用这些模块，大大减少程序的开发成本和提高程序的可维护性。
3、分离变化部分和不变化部分。
在结构化程序设计中，应当尽可能的把变化的部分和不变化的部分分离开来，以便于在程序的维护和改进中，只需要修改变化的部分即可，而不用修改整个程序。
4、强调函数原则。
函数原则是结构化程序设计的基本原则之一，它要求每个程序模块都应该有自己明确的功能，并且每个模块之间应当有良好的耦合度，以便于程序的维护和扩展。
总之，结构化程序设计的基本原则是层次化、可重复使用性、分离
变化部分和不变化部分以及强调函数原则。
它们可以帮助我们更好的设计出高效程序，提高程序的可维护性，有效的提高程序的开发效率，并且简化程序的维护和改进。
第四讲结构化程序设计与面向对象程序设计
第四讲结构化程序设计与面向对象程序设计在当今的计算机编程领域，结构化程序设计和面向对象程序设计是两种非常重要的编程方法。
它们各自有着独特的特点和优势，适用于不同的应用场景。
接下来，让我们一起深入了解这两种编程设计方法。
结构化程序设计诞生于 20 世纪 60 年代，它的出现是为了解决当时程序设计中存在的混乱和难以维护的问题。
结构化程序设计强调程序的清晰结构和逻辑流程，通过顺序、选择和循环这三种基本控制结构来构建程序。
顺序结构是最基本的，程序按照语句的先后顺序依次执行。
比如，我们先定义变量，然后进行计算，最后输出结果，这就是一个简单的顺序结构。
选择结构则用于根据不同的条件来决定程序的执行路径。
常见的有ifelse 语句和 switch 语句。
假设我们要判断一个数是奇数还是偶数，就可以使用 ifelse 语句，如果这个数除以 2 的余数为 0，就是偶数，否则就是奇数。
循环结构则允许我们重复执行一段代码，直到满足特定的条件。
比如 for 循环和 while 循环，当我们需要计算 1 到 100 的和时，就可以使用循环结构来实现。
结构化程序设计的优点是显而易见的。
它使得程序的逻辑更加清晰，易于理解和调试。
而且，由于程序的结构比较规范，代码的可读性和可维护性都得到了很大的提高。
然而，随着软件规模的不断扩大和复杂性的增加，结构化程序设计也逐渐暴露出一些局限性。
当程序变得非常复杂时，单纯依靠结构化程序设计可能会导致代码的重复度较高，模块之间的耦合度较大，不利于代码的复用和扩展。
为了解决这些问题，面向对象程序设计应运而生。
面向对象程序设计将数据和对数据的操作封装在一起，形成一个个对象。
对象具有自己的属性和方法，可以与其他对象进行交互。
在面向对象程序设计中，最重要的概念包括类、对象、封装、继承和多态。
类是对象的模板，它定义了对象所具有的属性和方法。
比如，我们可以定义一个“汽车”类，这个类包含了汽车的品牌、颜色、速度等属性，以及加速、刹车等方法。
第4章 结构化程序设计
9
4.2.1 空语句
空语句是一种最简单的语句，它不实现任何功能，C#
的空语句的形式如下：
; 即只有一个分号的语句。在不需要执行任何操作但又 需要一条语句时，可以采用空语句来表示。
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4.2.2 复合语句
可以用{}把一些语句包括起来成为复合语句，或者称 为块。例如，下面就是一条复合语句： {
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4.2.4 顺序结构的实例
上面这段程序就是一个典型的顺序结构。
在Circle类的Main方法中，程序根据语句出现的顺序依次 执行，先是在程序中输入一个半径值，然后根据计算公式 计算出圆的面积，最后将圆的面积的值进行输出。
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4.3 选择结构
在实际的运算中，往往要进行复杂的逻辑判定，即 给出一些条件，让程序判定是否满足条件，并按不 同的情况让程序进行不同的处理。 比如，输入一个考试成绩，判定它是优、良、中、 及格或不及格等。或者输入两个字母，比较其ASCII 码的大小，然后根据不同的情况进行相应的处理。 这些问题是需要由程序按给定的条件进行比较和判 定，并按判定后的不同情况进行处理，这时就需要 用到选择结构。
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4.3.1 条件语句
如果程序的逻辑判定关系比较复杂，通常会用到if…else嵌套 语句，if语句可以嵌套使用，即在判定之中又有判定。其一般 形式如下： if(表达式1) if(表达式2) if(表达式3) ... 语句1; else 语句2; else 语句3; else 语句4;
在应用这种if…else结构时， 要注意else和if的配对关系，此配 对关系是：从第1个else开始，一 个else总是和它上面离它最近的 可配对的if配对。
结构化程序设计
C语言的流程控制
本章学习重点：
if语句的三种定义格式及使用 switch语句的定义格式及使用 while、do-while和for循环语句的结构及应用 循环语句嵌套结构及流程控制语句的使用 break语句和continue语句及goto语句的使用
本章目录
第五讲 选择结构 第六讲 循环结构
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（三）调试运行结果 输入x的值为5，输出“5 is Positive Number!”；再次运行程序，输入一个 x的值为-3，输出“-3 is Negative Number!”。 程序运行结果如下：
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1.
if语句基本形式
if(表达式) 语句;
1）基本if语句定义格式为if(表达式)语句;
第七讲 循环语句的嵌套和流程转向语句
本章小结
结束
结构体程序设计有三种基本结构： ① 顺序结构 ② 选择结构 ③循环结构
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以下四个流程图结构分别为顺序结构、选择 结构、当型循环结构、直到型循环结构
成立
A A B 不成立 条件 不成立 A B A
条件
成立条件不成立来自成立返回到本章目录
第五讲
首先计算紧跟在if后面一对圆括号中表达式 的值，如果表达式的值为非零 （“真”），则执行其后的if子句，然
后去执行if语句后的下一个语句。如 果表达式的值为零（“假”），则跳 过if 子句，直接执行if语句后的下一个 语句。
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3）基本if语句的流程示意图 流程图如图3-2所示。表达式假（=0）, 真（≠0）语句 图3-2 基本if语句的流程示意图
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（二）编写程序代码
main() { int x; printf ("input x:"); scanf("%d",&x); if(x>=0) /*判断x是否大于0*/ printf("%d is Positive Number!\n",x); /*如果x大于0成立，输出结果为正数*/ else /*如果x大于0的条件不成立*/ printf("%d is Negative Number!\n",x); /*输出x小于0的结果为负数*/ } 返回到本章目录
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结构化程序设计
结构化程序设计
结构化程序设计（Structured Programming）是一种编程方法学，旨在通过使用控制结构和模块化的方式来提高程序的可读性和可维护性。
它强调程序应该被分解为小而独立的、可重用的块，并且应该使用清晰的控制结构来组织代码。
结构化程序设计通过减少代码中的跳转和条件语句来降低程序的复杂性，使得程序更易于理解和调试。
1. 控制结构
在结构化程序设计中，主要有三种基本的控制结构：
1.1 顺序结构
顺序结构是最简单的控制结构，程序按照顺序执行语句，没有任何条件或循环。
例如，下面是一个简单的顺序结构的伪代码示例：
python
Step 1: 读取输入
Step 2: 处理数据
Step 3: 输出结果
1.2 选择结构
选择结构用于根据特定条件选择不同的路径执行代码。
通常使
用`if`语句或`switch`语句来实现选择结构。
例如，下面是一个使用`if`语句实现的选择结构的伪代码示例：python
if 条件1:
执行语句1
elif 条件2:
执行语句2
else:
执行语句3
1.3 循环结构
循环结构用于重复执行一段代码，直到满足特定条件才停止。
通常使用`for`循环或`while`循环来实现循环结构。
例如，下面是一个使用`while`循环实现的循环结构的伪代码示例：
python
while 条件:
执行语句
2. 模块化设计
模块化设计是结构化程序设计的另一个关键概念，它将程序分
解为相互独立的模块，每个模块负责完成特定的任务。
模块化设计
可以提高代码的可重用性和可维护性，并且使得程序更易于理解和
测试。
在模块化设计中，每个模块应该具有清晰的输入和输出接口，
尽量减少模块之间的依赖关系。
模块之间的通信可以通过参数传递、全局变量或回调函数等方式实现。
例如，一个计算矩形面积的模块可以设计如下：
python
def calculate_area(length, width):
area = length width
return area
在上述示例中，`calculate_area`是一个独立的模块，它接收
矩形的长度和宽度作为参数，并返回计算的面积。
其他模块可以通
过调用该函数来获取矩形的面积，而不需要关心具体的计算过程。
3. 结构化程序设计的优点
结构化程序设计相比于无结构化的过程式编程有许多优点：
- 可读性更强：结构化程序设计使用清晰的控制结构，使得程
序的逻辑更加明确，易于阅读和理解。
- 可维护性更高：结构化程序设计将程序分解为小而独立的模块，使得代码的修改和调试更加容易。
- 可重用性更好：结构化程序设计鼓励重用代码块，减少了代
码的重复编写，提高了代码的可重用性。
- 调试更方便：结构化程序设计减少了代码中的跳转和条件语句，降低了程序的复杂性，使得调试更加容易。
结论
结构化程序设计是一种重要的编程方法学，通过使用控制结构
和模块化的方式来提高程序的可读性和可维护性。
它通过减少代码
中的跳转和条件语句来降低程序的复杂性，使得程序更易于理解和
调试。
同时，结构化程序设计还可以提高代码的重用性和可维护性，使得代码的修改和调试更加容易。
在开发软件时，我们应该遵循结
构化程序设计的原则，以编写清晰、易于理解和维护的程序。