2010第2章程序设计基础与算法

程序设计方法的发展历程
——面向过程的程序设计方法

程序的目的：用于数学计算 主要工作：设计求解问题的过程 优点：有效地将一个较复杂的程序系统设计任 务分解成许多易于控制和处理的子任务，便于 开发和维护。

缺点：对于庞大、复杂的程序难以开发和维护
程序设计方法的发展历程
——面向对象的方法



目的：达到行为标识统一，减少程序中标识符的
个数。

实现：重载函数和虚函数
重载函数 自然语言中有所谓的一词多义，从编程的角度来说就是该词 被重载了。函数重载的本质就是允许函数同名。在这种情况 下，构造函数是以不同的参数类型被调用的。重载是发生在 两个或者是更多的函数具有相同的名字的情况下。区分它们 的办法是通过检测它们的参数个数或者类型来实现的。 函数重载，你可以想象成为，你去餐馆吃饭，吃着不同的菜 (不同数量，不同类型的参数)，用的是同一双筷子（函数 名）， 虚函数 虚函数是指一个类中你希望重载的成员函数。如果某类中的 一个成员函数被说明为虚函数，这就意味着该成员函数在派 生类中可能有不同的实现。
c++中的类


类是具有相同属性和行为的一组对象的 集合，它为属于该类的全部对象提供了 统一的抽象描述，其内部包括属性和行 为两个主要部分。 利用类可以实现数据的封装、隐藏、继 承与派生。
类 和 对 象
类的声明形式
类是一种用户自定义类型，声明形式：教材97页
class 类名称 { public: 公有成员（外部接口） private: 私有成员 protected: 保护型成员 } 类 和 对 象
{
作用域运算符：：用来标识某个成员函数是属于哪个类的。
Hour=NewH; Minute=NewM; Second=NewS; } void Clock :: ShowTime() { printf(“%d:%d:%d”,Hour,Minute,Second); }
类 和 对 象
时间类的实现部分，具体给出了函数功能的实现。

例如：将轮船作为一个一般类，客轮便是一个特殊类。




保持已有类的特性而构造新类的过程称为继 承。 在已有类的基础上新增自己的特性而产生新 类的过程称为派生。 被继承的已有类称为基类（或父类）。 派生出的新类称为派生类。
继承与派生问题举例P103
交通工具
汽车
小汽车
卡车
旅行车
工具车
轿车
面包车
继承与派生问题举例
通过继承与多态性，可以大大提高程序的可重用性， 使得软件的开发和维护都更为方便。

面向对象的基本概念
——对象

一般意义上的对象：

是现实世界中一个实际存在的事物。 可以是有形的（比如一辆汽车），也可以是无形的 （比如一项计划）。
对象有如下特性： 是构成世界的一个独立单位，具有：


：有一个名字以区别于其它对象 静态特征：可以用某种数据来描述
动物
猴子
猫
鸟
狮子
虎
猎豹
继承与派生问题举例
雇员
兼职技术人员
管理人员
销售人员
销售经理
单继承 ：一个类只允许有一个父类。 多重继承 ：一个类允许有多个父类。功能更强，使用更方便。
继承与派生的目的

继承的目的：实现代码重用。

派生的目的：当新的问题出现，原有程序无法
解决（或不能完全解决）时，需要对原有程序
2.1.2 程序设计风格
定义：是指编写程序时所表现出的特点、习惯和逻辑思路。
主导的程序设计风格：“清晰第一，效率第二”
2.2 结构化程序设计
2.2.1 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。
2.2.2 结构化程序的基本结构与特点
1966年Bobra等提出了三种基本结构：顺序、选择和循环 结构，可以构造任何复杂程序。 1.顺序结构：按照语句的自然顺序，逐条语句执行程序。 2.选择结构：根据给定条件是否成立，决定执行哪一个分 支的语句序列 。包括简单选择和多分支选择结构。 3.循环结构：根据给定的条件，判断是否重复执行某一相 同的程序段。
类的成员
class Clock 成员函数 { public: void SetTime(int NewH, int NewM, int NewS); void ShowTime(); private: int Hour, Minute, Second; };
成员数据
类 和 对 象
void Clock :: SetTime(int NewH, int NewM, int NewS)
类 和 对 象
面向对象的基本概念
——封装

将抽象出的数据成员、代码成员相结合，将它 们视为一个整体。

目的是曾强安全性和简化编程，使用者不必 了解具体的实现细节，而只需要通过外部接 口，以特定的访问权限，来使用类的成员。 实现封装：类声明中的{ }

面向对象的基本概念
——继承与派生


继承对于软件复用有着重要意义，是面向对象技 术能够提高软件开发效率的重要原因之一。 定义：特殊类的对象拥有其一般类的全部属性与 服务，称作特殊类对一般类的继承。
<例> 实例： 状态：胡哥 29岁 男 计算机 讲师 680 行为：评职称 涨工资 class 讲师 胡哥; 胡哥.评职称（.....）; 胡哥.调工资（.....）;
抽象
类：讲师 属性：姓名 年龄 性别 单位 职称 工资 操作：评职称 涨工资
方法：评职称 {步骤 条件} 涨工资 {公式}
数据 结构
方法名
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成员数据

与一般的变量声明相同，但需要将它放在类的声 明体中。
类 和成员函数来自在类中说明原形，可以在类外给出函数体实现， 对 并在函数名前使用类名加以限定。也可以直接 象 在类中给出函数体。
对象

类的对象是该类的某一特定实体，即类类型 的变量。 声明形式： 类名
类

对象名；
和 对 象

例：
Clock myClock;
进行改造。
面向对象的基本概念
——多态性


多态是指在一般类中定义的属性或行为，被特 殊类继承之后，可以具有不同的数据类型或表 现出不同的行为。这使得同一个属性或行为在 一般类及其各个特殊类中具有不同的语义。 例如：
数的加法->实数的加法 ->复数的加法

多态：同一名称，不同的功能实现方式。
“龙生九子，子子不同”多态就是同一个处理手 段可以用来处理多种不同的情况。
总结

面向对象程序设计（英语：Object Oriented Programming，缩写：OOP），指一种程序 设计范型，同时也是一种程序开发的方法论。 它将对象作为程序的基本单元，将程序和数据 封装其中，以提高软件的重用性、灵活性和扩 展性。
类


类（Class）定义了一件事物的抽象特点。通 常来说，类定义了事物的属性和它可以做到的 （它的行为）。 类可以为程序提供模版和结构。 一个类的方法和属性被称为“成员”。
：有一个状态用来描述它的某些特征 动态特征：对象所表现的行为或具有的功能
：有一组操作，每个操作决定了对象的 一种功能或行为
<例> 有一个人名字叫胡哥，性别男，身高1.80m，体重 68kg，可以修电器，可以教计算机课，描述该对象 如下：
–对象的静态特征： •性别：男 •身高：1.80m •体重：68kg –对象的动态特征： •回答身高 •回答体重 •回答性别 •修理电器 •教计算机课
方法(行为)

方法（Method）是一个类能做的事情，但方法并没 有去做这件事。

作为一条狗，莱丝是会吠叫的，因此“吠叫()”就是它的一个 方法。与此同时，它可能还会有其它方法，例如“坐下()”， 或者“吃()”。 对一个具体对象的方法进行调用并不影响其 它对象，正如所有的狗都会叫，但是你让一条狗叫不代表所 有的狗都叫。 类狗 莱丝，泰尔； 莱丝.吠叫()； 则泰尔是不会吠叫的，因为这里的吠叫只是对对象"莱丝"进 行的。


忽略事物的非本质特征，只注意那些与当前目标有 关的本质特征，从而找出事物的共性，把具有共同 性质的事物划分为一类，得出一个抽象的概念。 例如，石头、树木、汽车、房屋等都是人们在长期 的生产和生活实践中抽象出的概念。
面向对象的基本概念
——类

面向对象方法中的"类"

具有相同属性和行为的一组对象的集合 为属于该类的全部对象提供了抽象的描述，包 括属性和行为两个主要部分。 类与对象的关系： 犹如模具与铸件之间的关系，一个属于某类的 对象称为该类的一个实例。
面向对象的语言
出发点：
更直接地描述客观世界中存在的事物(对象)
以及它们之间的关系。
特点：
是高级语言。
将客观事物看作具有属性和行为的对象。
通过抽象找出同一类对象的共同属性和行为，
形成类。 通过类的继承与多态实现代码重用
面向对象的语言

优点：
使程序能够比较直接地反问题域的本来面 目，软件开发人员能够利用人类认识事物所采 用的一般思维方法来进行软件开发。

继承性与多态性


继承性（Inheritance）是指，在某种情况下， 一个类会有“子类”。 多态性（Polymorphism）指方法在不同的类 中调用可以实现的不同结果。
动物类有叫的行为 类狗 莱丝； 类鸡 鲁斯特； 莱丝.叫()； 鲁斯特.叫()；
鸡啼 犬吠
消息