第5章程序编码

四、结构化
把程序的各个部件组织成一个有效系统。 把程序的各个部件组织成一个有效系统。具体措 施－－ (1)按标准化的次序说明数据； 按标准化的次序说明数据； 按标准化的次序说明数据 (2)按字母顺序说明对象名； 按字母顺序说明对象名； 按字母顺序说明对象名 (3)使用标准的程序控制结构； 使用标准的程序控制结构； 使用标准的程序控制结构 (4)采用直截了当的算法； 采用直截了当的算法； 采用直截了当的算法 (5)根据实际应用问题排列程序各部分； 根据实际应用问题排列程序各部分； 根据实际应用问题排列程序各部分
二、结构化程序设计的原则
（1）使用语言中的顺序、选择、重复等有限的基本控 ）使用语言中的顺序、选择、 制结构表示程序逻辑。 制结构表示程序逻辑。 （2）选用的控制结构只允许有一个入口和一个出口。 ）选用的控制结构只允许有一个入口和一个出口。 ），每块只有 （3）程序语句组成容易识别的块（block），每块只有 ）程序语句组成容易识别的块（ ）， 一个入口和一个出口。 一个入口和一个出口。 （4）复杂结构应用基本控制结构进行组合嵌套来实现。 ）复杂结构应用基本控制结构进行组合嵌套来实现。 语句， （5）严格控制 ）严格控制GOTO语句，仅在下列情形下才可使用： 语句 仅在下列情形下才可使用： ①用一个非结构化的程序设计语言实现一个结构化的构 造。 在某种可以改善而不是损害程序可读性的情况下。 ②在某种可以改善而不是损害程序可读性的情况下。
编程风格是在不影响性能的前提下， 编程风格是在不影响性能的前提下，有 效地组织编排和组织程序， 效地组织编排和组织程序，以提高可读 性和可维护性。 性和可维护性。 风格意味着按照下面一组规则进行编程： 风格意味着按照下面一组规则进行编程：
（齐治昌等编著 p303） ） 节俭化 模块化 简单化 结构化 文档化 格式化
(2)第二层 Main( ){ /* 建立2到100的数组A[ ]，其中A[i]=i；*/ for(i=2; i<=100; i++) A[i]=i; /*建立数组B[ ],存放2到10以内的素数；*/ B[1]=2;B[2]=3;B[3]=5;B[4]=7; /*若A[i]是B[]中任一数的倍数，则剔除A[i]*/ for(j=1;j<=4;j++) 把A[ ]中所有能被B[j]整除的数剔除掉； /* 输出A[]中剩余的数；*/ for(i=2; i<=100; i++) 输出A[i] }
(4)程序清晰和模块化，使得在修改和重新 程序清晰和模块化， 程序清晰和模块化 设计一个软件时，可复用的代码量最大。 设计一个软件时，可复用的代码量最大。 (5)程序的逻辑结构清晰，有利于程序准确 程序的逻辑结构清晰， 程序的逻辑结构清晰 性确认； 性确认； (6)每一步工作仅在上层节点的基础上做有 每一步工作仅在上层节点的基础上做有 限的设计扩展，便于检查； 限的设计扩展，便于检查； (7)有利于设计的分工和组织工作。 有利于设计的分工和组织工作。 有利于设计的分工和组织工作
一、节俭化
就是提供尽可能简洁的代码－－ 就是提供尽可能简洁的代码－－ 避免程序中不必要的动作和变量； 避免程序中不必要的动作和变量； 避免标识符名过长； 避免标识符名过长； 减少程序的体积； 减少程序的体积； 减少程序的执行时间。例如， 减少程序的执行时间。例如，使用执行 时间短的算术运算； 时间短的算术运算；避免不同类型的对 象混合操作； 象混合操作；尽量使用整型运算和布尔 表达式；为所有的I/O设置缓冲，等等。 设置缓冲， 表达式；为所有的 设置缓冲 等等。 避免模块冗余和重复； 避免模块冗余和重复； 检查全局变量的副作用。 检查全局变量的副作用。
二、模块化
把代码划分为内聚度高、 把代码划分为内聚度高、富有意义的功能 模块。要求－－ 模块。要求－－ (1)内聚度高：确保物理和逻辑功能密切相 内聚度高： 内聚度高 关； (2)功能独立：限定一个模块完成一个独立 功能独立： 功能独立 的功能； 的功能； (3)耦合性低。 耦合性低。 耦合性低
三、简单化
程序设计风格
随着软件规模越来越大，复杂性增加， 人们逐渐看到，在软件生存期中，人们 经常要阅读程序。特别是在软件测试阶 段和维护阶段，编写程序的人与参与测 试、维护的人经常要阅读程序。人们认 识到，阅读程序是软件开发和维护过程 中的一个重要组成部分。因此，程序实 际上也是一种供人阅读的文章，因而就 有一个文章的风格问题。
20世纪 年代诞生的 世纪70年代诞生的 世纪 年代诞生的PascaL语言对 语言对 GOTO语句的处理方法：一方面设置了 语句的处理方法： 语句的处理方法 三种基本控制结构的语句，另一方面， 三种基本控制结构的语句，另一方面， GOTO语句仍然保留。 语句仍然保留。 语句仍然保留 N.Wirth:“通常使用所提供的几种基本控 通常使用所提供的几种基本控 制结构已经足够， 制结构已经足够，习惯于这样做的人不 会感到GOTO语句的必要。也就是说， 语句的必要。 会感到 语句的必要 也就是说， 在一般情况下，可以完全不使用GOTO 在一般情况下，可以完全不使用 语句。如果在特殊情况， 语句。如果在特殊情况，由于特定的要 偶然使用GOTO语句解决问题，那 语句解决问题， 求，偶然使用 语句解决问题 也未尝不可，只是不应大量使用罢了。 也未尝不可，只是不应大量使用罢了。”
(3)第三层 Main( ){ /* 建立2到100的数组A[]，其中A[i]=i；*/ for(i=2; i<=100;i++) A[i]=i; /*建立数组B[ ],存放2到10以内的素数；*/ B[1]=2; B[2]=3; B[3]=5; B[4]=7; /*若A[i]是B[]中任一数的倍数，则剔除A[i]*/ for(j=1;j<=4;j++) /*把A[ ]中所有能被B[j]整除的数剔除掉;*/ if (A[i]%B[j]==0) A[i]=0; /* 输出A[]中没有被剔除的数；*/ for(i=2;i<=100;i++) if (A[i]!=0) printf(“A[%d]=%d\n,i,A[i]”); }
失效性、高可靠性，可维护性，易 失效性、高可靠性，可维护性， 扩充和易移植。 扩充和易移植。
容易阅读：源程序除送入计算机运行外， 容易阅读：源程序除送入计算机运行外， 还必须让人容易看懂。 还必须让人容易看懂。这一点作为软件工 程项目和软件产品是一个必不可少的质量 要求。 要求。 低失效性、高可靠性：源程序便于阅读， 低失效性、高可靠性：源程序便于阅读， 便于测试和排除所发现的程序故障。 便于测试和排除所发现的程序故障。 可维护性： 可维护性：源程序在运行过程中发现了问 题或错误时很容易修改 易扩充性： 易扩充性：软件在使用过程中能根据用户 的需要很容易扩充其功能及改善其性能。 的需要很容易扩充其功能及改善其性能。
1968年， E.W.Dijkstra在写给《美国计算 年 在写给《 在写给 机协会通讯》 机协会通讯》杂志编辑部的信中再次建 议从一切高级语言中取消GOTO语句， 语句， 议从一切高级语言中取消 语句 只使用三种基本控制结构编写程序。 只使用三种基本控制结构编写程序。这 一建议引起了激烈的争论。反对方认为， 一建议引起了激烈的争论。反对方认为， 语句不能完全禁止， 对GOTO语句不能完全禁止，因为 语句不能完全禁止 GOTO语句概念简单、使用方便，在某 语句概念简单、 语句概念简单 使用方便， 种情况下，保留GOTO语句反能使写出 种情况下，保留 语句反能使写出 的程序更加简洁，并且GOTO语句可直 的程序更加简洁，并且 语句可直 接得到硬件指令的支持。 接得到硬件指令的支持。
结论： 结论：
不是简单地去掉GOTO语句，而是要创立 语句， 不是简单地去掉 语句 一种新的程序设计思想、方法和风格， 一种新的程序设计思想、方法和风格，以 显著地提高软件生产率和软件质量， 显著地提高软件生产率和软件质量，降低 软件维护成本。 软件维护成本。 有时完全不用GOTO语句进行编码，比用 语句进行编码， 有时完全不用 语句进行编码 GOTO语句编出的程序可读性差。例如，在 语句编出的程序可读性差。 语句编出的程序可读性差 例如， 查找结束时、文件访问结束时， 查找结束时、文件访问结束时，出现错误 情况要从循环中跳出时， 情况要从循环中跳出时，使用布尔变量和 条件结构实现就不如用GOTO语句来得简洁 条件结构实现就不如用 语句来得简洁 易懂。 易懂。
例2. 用筛选法求100以内的素数。所谓“筛选法”，就是 从2到100中去掉2,3,5,7的倍数之后，剩下的就是100 以内的素数。 (1)第一层 Main( ){ 建立2到100的数组A[ ]，其中A[i]=i； 建立数组B[ ],存放2到10以内的素数； 若A[i]是B[ ]中任一数的倍数，则剔除A[i] 输出A[ ]中剩余的数； } 上述框架中每一个加工语句都可进一步细化成一个循环 语句。
5.2 结构化程序设计
一、关于GOTO语句的争论 关于GOTO语句的争论 GOTO 1963年，Peter Naur指出：在程序中大量地， 指出： 年 指出 在程序中大量地， 没有节制地使用GOTO语句，会使程序结构变 语句， 没有节制地使用 语句 得非常混乱。 得非常混乱。 1965年，E.W.Dijkstra提出：应当把 提出： 年 提出 应当把GOTO 语句从高级语言中取消， 语句从高级语言中取消，因为程序的质量与程 序中包含的GOTO语句的数量成反比。 语句的数量成反比。 序中包含的 语句的数量成反比 1966年，Bohm与Jacopini证明了任何单入 年 与 证明了任何单入 口单出口的没有“死循环” 口单出口的没有“死循环”的程序都能由三种 最基本的控制结构构造出来。 最基本的控制结构构造出来。
去掉过分复杂和不必要的程序成份。 去掉过分复杂和不必要的程序成份。具体 措施－－ 措施－－ (1)采用简单明了的算法； 采用简单明了的算法； 采用简单明了的算法 (2)使用简单的数据结构，避免使用多维数 使用简单的数据结构， 使用简单的数据结构 指针和复杂的表； 组、指针和复杂的表； (3)注意对象命名的一致性； 注意对象命名的一致性； 注意对象命名的一致性 (4)简化算术和逻辑表达式 简化算术和逻辑表达式