1、第第5章章 计算机程序设计计算机程序设计 本章导读本章导读：本章主要介绍程序设计基础知识、程序设计的一般过 程和程序设计语言，重点介绍了面向过程程序设计、面向 对象程序设计和可视化程序设计的特点，并结合C、C+、Java、VB等语言介绍这些程序设计方法的具体应用。本章主要知识点本章主要知识点：程序设计基础知识 面向过程程序设计的特点及其应用 面向对象程序设计的特点其应用 可视化程序设计的特点其应用 第第5章章 计算机程序设计计算机程序设计 1.1.概述概述 2.2.面向过程程序设计面向过程程序设计 3.3.面向对象程序设计面向对象程序设计 4.4.可视化程序设计可视化程序设计 5.1 概述概述
2、 返回本章目录 1.1.程序设计基础程序设计基础 2.2.程序设计的一般过程程序设计的一般过程 3.3.程序设计语言及数据库程序设计语言及数据库 4.4.程序设计发展概况程序设计发展概况 5.1.1 程序设计基础程序设计基础 计算机之所以能自动连续地进行工作，最根本的原因 就在于“存储程序”和“程序控制”。“存储程序”就是把计算机处理问题的步骤用计 算 机能够识别的指令编写出来，并送入计算机内部的存储器 存储起来。“程序控制”就是把事先存储好的程序从存储器 取 出来，送入CPU执行，计算机才能按照人的意图自动完成 指定的工作。因此，程序就是为解决某一问题而编写的语句集合，是将一个实际问题的具体
3、操作用某种程序设计语言描述出 来的指令序列。编写程序的过程就是程序设计。程序设计语言就是计算机能够理解和执行的特殊语言。5.1.2 程序设计的一般过程程序设计的一般过程 概括地说，程序设计就是分析问题、编写程序、调试程序的过 程。用计算机解决实际问题的基本过程如下图所示。程序设计步骤如下：1分析要解决的问题，明确任务 2分析问题，建立数学模型，并选择合适的解决方案 3确定数据结构和算法：数据结构 算法=程序 4编写程序 5调试程序 6整理资料，交付使用 分析 问题 确定解 决方案 确定具 体算法 编写 程序 调试 程序 整理 文档 返回本节目录 5.1.3 程序设计语言程序设计语言 程序设计语
4、言是人们根据描述问题的需要而设计的，是计算机能 够直接识别的语言，有一套固定的符号和语法规则，是人与计算机交 流所使用的“语言”。程序设计语言可分成机器语言、汇编语言和高级语言。前两类依 赖于计算机硬件，因机器而异，又称为低级语言，而高级语言与计算 机硬件基本无关，是目前使用非常广泛的程序设计语言。1.机器语言 机器语言是一种用二进制数“0”和“1”表示计算机各种操作的程 序设计语言。一条机器指令能够控制计算机执行一种操作。计算机能够直接理解和执行使用机器语言编写的程序，执行速 度快，占用内存少；但难于记忆，编程困难，可读性差，容易出错。机器语言是面向机器的语言，可移植性极差。返回本节目录 5
5、.1.3 程序设计语言程序设计语言 2.汇编语言 汇编语言是一种用助记符来表示各个基本操作的程序设计语 言。如用ADD表示加法操作，SUB表示减法操作等。汇编语言的出现，大大减少了程序编写、阅读、修改、维护 等方面的工作量，但汇编语言也是一种面向机器的语言，计算机 不能直接执行，通用性和可移植性差，必须经过汇编程序翻译成 机器语言程序后才能在计算机上执行，需要程序员对计算机内部 结构非常了解。5.1.3 程序设计语言程序设计语言 3.高级语言 高级语言是一种用接近自然语言和数学语言的语法、符号描述基 本操作的程序设计语言。高级语言编写的程序不依赖于具体的机器，程序员编程时无需关 心计算机内部的
6、细节，从而大大提高了编程效率。计算机不能直接 执行使用高级语言编写的程序，需用专门的翻译程序将其转换成机 器语言程序后才能执行。目前，使用较广泛的高级语言有C、C+、Visual Basic、Visual C+、Power Builder、Java、Delphi、ASP、JSP、PHP、Visual Foxpro等。返回本节目录 5.1.4 程序设计发展概况程序设计发展概况 20世纪60年代，由于程序好坏的评价标准是指令少，运行速度快，占用内存少。这使程序员过分追求语言的表述能力和技巧，程序员往 往将注意力集中在问题求解本身，而无暇顾及求解的过程，很少考虑 程序结构的合理性和可扩展性。软件开发
7、主要依赖程序员的个人经验，缺乏科学理论和方法作指导，开发出的软件或程序只能靠测试来检查 错误，这些因素使得许多大型软件崩溃，软件开发周期长，生产效率 低，可靠性及可维护性差，20世纪60年代末最终引发了“软件危机”。思考问题：程序调试能否保证程序正确？怎样保证程序正确？程 序好坏的评价标准是什么？科学指导程序设计的原理和方法是什么？1968年，E.W.Dijkstra指出：Goto语句是有害的，它造成了程序结 构的混乱，高级语言程序设计应取消Goto语句，并由此引发了关于程 序设计首先是讲究好的结构，还是讲究效率的讨论。5.1.4 程序设计发展概况程序设计发展概况 Dijkstra还提出了结构
8、化程序设计思想、概念和标准，希望通过程 序静态结构的良好性来保证程序的正确性，并提出了“程序测试只能 发现程序中的错误而不能保证程序无错误”的科学论断。同时，Wirth也提出了自顶向下、逐步求精的程序设计方法，将 一个复杂的问题分解成若干个相互独立的、简单的模块，再将模块分 解成更简单的子模块，直到所有问题能用程序设计语言简单方便地解 决。采用这种程序设计方法，能有效地控制程序设计的复杂性，有益 于提高程序设计的效率。20世纪80年代，Gries综合了各种程序设计理论和方法的成果，完 成了“The Science of Programming”一书，首次把程序设计从经验、技 巧上升为科学，使程
9、序设计从此步入了科学的轨道。5.2 面向过程程序设计面向过程程序设计 返回本章目录 1.1.概述概述 2.2.基于基于C语言的面向过程程序设计语言的面向过程程序设计 5.2.1 概述概述 面向过程程序设计有三种基本结构：顺序结构、选择结构和循 环结构，又称“结构化程序设计”。程序一般由一个主程序（或主 函 数）和若干个子程序（或函数）组成。程序设计的首要问题是“设 计过程”。后来，人们将程序按功能划分成若干个基本模块，各模块在功 能上相对独立，这就是“模块化程序设计”。但它仍属于面向过程 的 程序设计。它把数据和过程分离成两个相互独立的实体，程序员必 须时刻注意所处理的数据，对不同数据作相同处
10、理或对相同数据作 不同处理，都要重新编程，程序的可重用性不好。面向过程程序设计中过程的实现取决于数据结构。如果一个数 据结构发生变化，将导致许多函数和过程重写。有时几个关键的数 据结构发生变化，将导致整个软件系统的结构崩溃。5.2.2 基于基于C语言的面向过程程序设计语言的面向过程程序设计 C语言是国际上广泛流行的程序设计语言，适合作为系统描述语 言，既可用来写系统软件，也可用来写应用软件。特点如下：1是一种高级语言，但它又提供了低级语言的功能。2提供丰富的数据类型，可以实现各种数据结构。3提供了丰富的运算符，表达式类型多样化。4是结构化的程序设计语言。5生成的目标代码质量高，程序执行效率高。
11、6可移植性好，可以用于各种类型的计算机和操作系统中。7设有预处理功能，提高了程序的可读性和可移植性。8语法限制不太严格，程序设计自由度大。综上所述，C语言是一种功能很强的语言，但对程序员要求较高。程序员使用C语言编写程序会感到限制少，灵活性大，可以编写任何 类型的程序。【例5.1】5.3 面向对象程序设计面向对象程序设计 1.1.概述概述 2.2.基于基于C+的面向对象程序设计的面向对象程序设计 3.3.基于基于Java的面向对象程序设计的面向对象程序设计 返回本节目录 5.3.1 概述概述 传统程序设计方法的程序缺乏可交换性，程序效率低，可靠性 差，程序维护困难。面向对象程序设计是一种通过模
12、仿人类思维方 式包括概括、分类、抽象、归纳等）来建立现实世界模型的方法，是崭新的程序设计思想体系。它通过数据抽象，将许多对象中共性 的数据和操作这些数据所需要的算法抽取出来。它将数据及数据的 操作封装在一起，作为一个相互依存、不可分割的整体来处理，并 采用信息隐藏技术，将对象及对象的操作抽象成一种新的数据类型“类”，并考虑不同对象之间的联系和类的重用性。在面向对象程序设计中，首要的任务就是确定所需要的类，每 个类应设置足够的操作，并利用继承机制共享其相同的特性。面向对象程序设计的最大优点是允许“继承”，即在某个类的 基 础上可以派生出新类。返回本节目录 5.3.2 基于基于C+的面向对象程序设
13、计的面向对象程序设计 C+是在C语言继承了C语言的全部内容，并在C语言的基础上增 加了面向对象程序设计的内容。C+既支持传统的面向过程程序设计，又支持新型的面向对象程序设计。因此，C+成为面向对象程序设 计的主流语言。1.C+的特点 1抽象：是对具有特定属性及行为特征的对象进行概括，从中 提炼出这一类对象的共性，并从通用性的角度描述其共有的属性及 行为特征。抽象又分为数据抽象和代码抽象，前者描述某类对象的 公共属性，后者描述某类对象共有的行为特征。2封装和数据隐藏：在面向对象程序设计中，通过封装可以将 一部分属性和数据的操作隐藏起来，另一部分作为类的外部接口，使用者可以访问。这样可以对属性和操
14、作的访问权限进行合理控制，减少程序之间的相互影响，降低出错的可能性。返回本节目录 5.3.2 基于基于C+的面向对象程序设计的面向对象程序设计 3继承与重用：继承是指新建的类从现有的类那里得到一些已有 的特征。现有的类称为“基类”或“父类”，继承基类特征的新建类 称为“派生类”或“子类”，由父类产生子类的过程称作“类的派生”。继承有 效地增强了系统的可扩充性，C+通过继承来支持软件重用。4多态性：在C+的类中，相同的函数名可以有若干个不同的函 数体，在调用同一函数时由于环境的不同，可能引起不同的行为，这就称为“多态性”。2.C+与C语言的关系 C+保持了C语言的简洁、高效和接近汇编语言等优点，
15、同时又对C语言的 不足和问题作了很多重要改进。增加了新的运算符，使C+应用起来更加方便；改进了类型系统，增 加了安全性；使用“引用”作函数参数为用户编程带来了很大方便；允 许 函数重载，允许设置缺省参数，提高了编程的灵活性，减少了冗余返；回本对章目录 变量说明更加灵活。【例5.2】5.3.3 基于基于Java的面向对象程序设计的面向对象程序设计 Java是一种广泛使用的网络编程语言，简单，面向对象，解释执 行不依赖于机器的结构，具有可移植性、安全性，并且提供了并发 机 制，是多线程的。Java语言的特性使它可以最大限度地利用网络，Java的小应用程序（Applet）是动态、安全、跨平台的网络应
16、用程序，可在网络上传输而不受CPU和环境的限制。JavaApplet嵌入HTML语 言，通过主页发布到Internet。Java语言的特点如下：（1）简单性；（2）面向对象；（3）分布性；（4）安全性；（5）体系 结构中立；（6）可移植性；（7）解释执行；（8）高性能；（9）多线程（10）动态性；（11）丰富的类库【例5.3】返回本节目录 数据库的连接 SQL Server 2000 1SQL Server简介 SQL Server是使用客户机/服务器体系结构的关系型数据库管理系 统（RDBMS）。它最初是由Microsoft、Sybase等公司共同开发的，在SQL Server移植到NT上后，Microsoft成了这个项目的主导者。1996年，Microsoft公司推出了SQL Server 6.5版本；1998年，推出 了SQL Server 7.0版本；2000年推出了SQL Server 2000。返回本节目录 SQL Server 2000 2SQL Server的主要特点 真正的客户机/服务器体系结构。图形化用户界面，使系统管理和数据库管理更加直观、简单。丰富的编程接口工具