《计算机应用基础》 第9章 程序设计与软件工程基础

部属性与方法，称作特殊类对一般类的 继承 继承关系是传递的

继承性对于软件重用有很大益处
17
封
装
性
封装具有两个涵义：
一、是把对象的全部属性和全部方法结合 在一起，形成一个不可分割的独立单位 （即对象） 二、也称作“信息隐蔽”，即尽可能隐蔽 对象的内部细节，对外形成一个边界， 只保留有限的对外接口使之与外部发生 联系
11
9.1.4
面向对象的程序设计
面向对象方法的主要特点：
⑤ 通过在不同程度上运用抽象的原则，可以得到
较一般的类和较特殊的类 ⑥ 复杂的对象可以用简单的对象作为其构成部分， 称为聚合 ⑦ 对象之间通过消息进行通信，以实现对象之间 的动态联系 ⑧ 通过关联表达对象之间的静态关系
12
面向对象方法的概念
29
9.2.2


数据结构的基本概念及术语
数据的运算
检索：在数据结构里查找满足一定条件的结点。 插入：往数据结构里增加新的结点。 删除：把指定的结点从数据结构里去掉。 更新：改变指定结点的一个或多个域的值。 排序：保持线性结构的结点序列里结点数不变， 把结点按某种指定的顺序重新排列。
30
9.2.3
线性表
线性表是最常用的一种数据结构。线性表的逻
辑结构是n个数据元素的有限序列 （a1,a2,…,an） 顺序表：指用顺序存储结构存储的线性表 链表：用链式存储结构存储的线性表 栈和队列：是对线性表的插入、删除运算可 以发生的位置加以限制的两种特 殊的线性表

31
1.顺序表和一维数组
MOV A,5 ADD A,11 HLT

高级语言：是一种面向问题的语言（计算A=5+11）
A=5+11 PRINT A END

第四代语言：是非过程化语言
5
9.1.2

程序设计方法与风格
良好程序设计风格的侧重：
源程序文档如使用的符号名应具有一定的含义，以 便对程序功能的理解；对源程序适当的进行注解，以 便读者理解程序；在程序中利用空格、空行、缩进等 技巧使程序层次清楚 对程序中的数据进行适当说明 程序中的语句结构应该简单直接，语句不复杂化 要对程序的所有输入数据检查其合法性，检查输入 项的各种重要组合的合理性，输入格式要简单，输入 允许默认值，输入一批数据后最好使用结束标志，在 交互式输入/输出中使用屏幕提示信息格式
机器语言：采用计算机指令格式并以二进制编码表达 各种操作的语言（计算A=5+11）
10110000 00000101 (把5放到累加器A中) 00101100 00001011 （11与累加器A中的值相加，结果仍放入A中） 11110100 （结束，停机）

汇编语言：一种符号语言，采用助记符来表达指令功 能（计算A=5+11）
14
消息和方法
一个系统由若干个对象组成，各个对象之 间相互联系、相互作用。 计算机系统中，消息就是对象之间的纽带， 是用来通知、命令或请求对象执行某个处 理或回答某些信息。 消息可以是数据流，也可以是控制流。 一条消息可以发送给不同的对象，而消息 的解释则完全由接收对象完成。不同的对 象对相同形式的消息可以有不同的解释
22
9.2.1

算法
是
开始
输入a,b,c,x值到计算机中 X<=a?
例9.2 计算函数M(x)的值。 函数M(x)为： bx+a2, x<=a M(x)= a(c-x)+c2,x>a 其中，a,b,c为常数。
否
M=bx+a2
M=a(c-x)+c2
1.将a,b,c和x输入到计算机中； 2.判断x<=a? 如果条件成立，执行第3步，否则执行第4步； 3.按表达式bx+a2计算出结果存放到M中，然后执行第5步； 4.按表达式a(c-x)+c2计算出结果存放到M中，然后执行第5步； 5.输出M的值； 6.算法结束。
808203 党员
230
钱五 男 808204 团员
28
二、链式存储结构
节点集合D={82,73,91,85,69} 以节点降序为关系 R={<91,85>,<85,82>,<82,73>,<73,69>} 链式存储结构：
主要特点： 结点中除自身信息之外，还有表示连接信息的指。 针域，因此比顺序存储密度小，存储空间利用率 低。 逻辑上相邻的结点物理上不必邻接，可用于线性 表、树、图等多种逻辑结构的存储表示。 插入、删除操作灵活方便，不必移动结点，只要 改变结点中的指针值即可。
数据结构的基本概念及术语
存储器 200
张三
男 808201 团员
数据的存储结构
学生登记表的顺序存储表示
地址 200 210 220 230 。。。 姓名 张三 李四 王二 钱五 。。。 性别 男 女 男 男 。。。 学号 808201 808202 808203 808204 。。。 政治面貌 团员 团员 党员 团员 。。。
①
②
③
④
⑤
⑥
自顶向下逐步求精的方法符合人类解决复杂问题的普遍规律， 可以显著提高软件开发的成功率和生产率 先全局后局部、先整体后细节、先抽向后具体的逐步求精过 程开发出的程序有清晰的层次结构，使程序容易阅读和理解 使用单入口单出口控制结构而不使用GOTO语句，使得程序的 静态结构和它的动态执行情况一致 控制结构有确定逻辑模式，编写程序代码只限于使用很少几 种直截了当的方式，使源程序清晰流畅，易读易懂而且容易 测试 程序清晰和模块化使得在修改和重新设计一个软件时可以重 用的代码量最大 程序的逻辑结构清晰，有利于程序正确性证明 10
6

9.1.3
结构化程序设计
主模块
结构化程序设计的原则 自顶向下 逐步求精 模块化 限制使用GOTO语句
子模块1
子模块2
子模块3
子模块21 子模块22
7
9.1.3
结构化程序设计
结构化程序设计的基本结构与特点 顺序结构：按照程序语句行的自然顺序，
一条语句一条语句的往后执行程序
各种高级语言里的一维数组就是用顺序方式存储的 线性表，因此常用一维数组称呼顺序表 若顺序表中结点个数为n，则： 插入一个结点平均需要移动之结点个数为n/2， 算法的时间复杂度是O(n)； 删除一个结点平均需移动结点个数为（n-1）/2，算 法的时间复杂度是O(n)
32
2.链表
线性链表（单链表）：
插入算法的时间复杂度为O(n)，其主要执行时间是搜索 插入位置。 删除算法的时间复杂度为O(n)，其主要执行时间是搜索 删除位置。 循环链表：指链表的最后一个结点的指针值指向第一 个结点，整个链表形成一个环（如下图） 结点1 结点2 结点n
输出M的值
结束
23
算法复杂度
评价一个算法优劣的主要标准是：
算法的执行效率与存储需求
算法的效率：指的是时间复杂度（Time Complexity） 存储需求：指的是空间复杂度（Space Complexity ）
一般情况下，算法中的基本操作重复操作执行的次数是 问题规模n的某个函数f(n)。 算法的时间复杂度记做 T(n)=O(f(n)) 算法的时间复杂度记做 S(n)=O(f(n)) 常用的时间复杂度，按数量级递增排列，依次为：
面向对象：
面向对象=对象+类+继承+通信 如果一个软件系统是使用这样四个 概念设计和实现的，则认为这个软件系 统是面向对象的。面向对象的程序的每 一组成部分都是对象，计算是通过建立 新的对象和对象之间的通信来执行的
13
对
象
对象是构成世界的一个独立单位，它具有自己的 静态特征和动态特征。 静态特征：指可以用某种数据来描述的特征 动态特征：指对象所表现的行为或对象所具有的功 能 定义：对象是系统中用来描述客观事物的一个实体， 它是构成系统的一个基本单位。一个对象由一组 属性和对这组属性进行操作的一组方法构成。 属性：用来描述对象静态特征的一个数据项 方法：用来描述对象动态特征的一个操作序列
常数阶O(1),对数阶O(log2n),线性阶O(n),线性对数阶O(nlog2n)， 平方阶O(n2),立方阶O(n3),…,k次方阶O(nk),指数阶O(2n)。 24
9.2.2
数据结构的基本概念及术语
数据与数据结构
数据 是描述客观事物的数、字符以及所有能输入到计 算机中并被计算机程序加工处理的符号的集合。 数据元素 是数据的基本元素，即数据集合中的个体。 数据项 具有独立意义的最小数据单位。 数据对象 具有相同特性的数据元素的集合，是数据的 子集。 结构 被计算机加工的数据元素之间存在的关系。 数据结构 带有结构特性的数据元素的集合。

15
类和实例
类和对象之间的关系 如同一个模具与用
这个模具铸造出来的铸件之间的关系。类 给出了属于该类的全部对象的抽象定义， 而对象则是符合这种定义的一个实体。 一个对象又称为类的一个实例（Instance） 类也可称作对象的模板（Template）
16
继
承
性
定义：特殊类的对象拥有其一般类的全
第9章 程序设计与软件工程基础

9.1 程序设计基础 9.2 数据结构与算法 9.3 软件工程基础
1
9.1
程序设计基础
9.1.1 程序设计语言发展 9.1.2 程序设计方法与风格 9.1.3 结构化程序设计 9.1.4 面向对象程序设计
2
程序设计
指令：能被计算机直接识别与执行的指示计算机进
18
多
态
性
对象的多态性：
指在一般类中定义的属性或方法被特殊 类继承之后，可以具有不同的数据类型 表现出不同的行为。这使得同一个属性 或方法名在一般类及其各个特殊类中具 有不同的语义