第4章 结构化程序设计 PPT课件

Chap4 结构化程序设计及正确性证明
4.2 结构化程序和结构定理

一、结构化程序

下面给结构化程序下一个精确的定义.
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流程图程序
1. 流程图程序
定义：一个用流程图的形式表示出来的程序， 称为流程图程序。

流程图程序的组成：函数节点、谓 词节点和汇点。

函数节点：只有一条入口线和一条出口 线，一般与赋值语句相对应。
p p f
f
g f



f
g
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七种重要的基本程序

while-do:
g p

Do-until:
f
p
g

Do-while-do:
f
p
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复合程序和结构化程序

5. 复合程序 若一个基本程序的函数节点用另外一个基本程序 替换, 所产生的正规程序称为复合程序。 6. 结构化程序


结构化程序：利用结构程序设计语言，或按照结 构程序设计的思想编制的程序称为“结构化程 序” 。
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关于GOTO语句的问题

4. 关于GOTO语句的问题

取消GOTO语句，即GOTO有害。理由：

GOTO语句使程序的静态结构与它的动态执行之间有很大的差 别。这样使程序难阅读、难查错。 去掉GOTO语句可以直接从程序结构上反映出程序运行的过程， 结构清晰、便于查错、易验证。 GOTO语句使用起来比较灵活，而且有些情况下能够提高程序 的效率，若一味地强调删除GOTO语句，有些情形会使程序过 于复杂，增加不必要的计算量。 不加限制地使用GOTO语句，特别往回跳的GOTO语句，会使 程序结构难以理解，这种情形应尽量避免使用GOTO语句。 为提高效率，同时又不破坏程序的良好结构，有控制地使用 GOTO语句是有必要的。
f

谓词节点：有一条入口线和两条出口线， 它不改变程序的数据项的值。
汇点：有两条入口线和一条出口线，它 不执行任何运算，只起到收集出口线的 作用。
p

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流程图程序举例

流程图程序举例:
g q p f
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正规程序


4. 正规程序
第4章 结构化程序设计
4.1 关于结构程序设计的基本概念 4.2 结构化程序和结构定理 4.3 结构化程序设计的判别 4.4 结构化程序设计的步骤和原理 4.5 逐步求精的程序设计 4.6 非结构化向结构化的转化 4.7 结构化程序的正确性验证 小结 习题
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4.1 关于结构程序设计


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结构程序设计的综合描述

结构程序设计的综合描述:

结构程序设计是一种进行程序设计的原则和方法， 按照这种原则和方法设计出的程序的特点是：结 构清晰、易阅读、易修改、易验证。
结构程序设计语言：按照结构程序设计的要求设 计出的程序设计语言称为结构程序设计语言。
定义：满足以下两个条件的流程图程序称为正规程 序。条件：

具有一条入口线和一条出口线，且

对每个节点，都有一条从入口线到出口线的通路通过该 节点。

例：下面两个流程图程序不是正规程序
f p g p
f
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正规子程序

3. 正规子程序

一个正规程序的某些部分仍然可以是正规程序, 这些部分称为正规子程序.


由基本程序的一个固定的基集合（例如，序列、IFTHEN-ELSE、While-DO）构造出的复合程序称为结 构化程序。
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二、结构化定理
1. 程序函数
•
•
已知一正规程序P，对于每个初始的数据状态X，若程 序是终止的，那么有确定的最终数据状态Y。如果对 于每一个给定的X，值Y是唯一的，那么所有的有序对 的集合{（X，Y）}定义了一个函数，称这个函数为程 序P的程序函数，记为[P]。 例：设程序P由三条语句组成： t:=x; x:=y; y:=t; 对任意的X=(x,y,t), 程序P的执行结果Y=（y,x,x） 因此，程序函数是{（x,y,t）,(y,x,x)}
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基本程序

4. 基本程序
定义：一个正规程序，如果不包含多余一个 节点的正规子程序，称为基本程序。即基本 程序是一种不可再分解的正规程序。 例：

f f
g
f
g g
h
f
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七种重要的基本程序

函数:
序列: If-then If-then-else
[if-then-else] = {(x,y)| p(x)y=f(x)|¬p(x)y=g(x)}
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二、结构化定理
2. 七种基本程序的程序函数(续)

1. 定义

结构程序设计是避免使用GOTO语句的一种程序设计 结构程序设计是自顶向下的程序设计 是一种组织和编制程序的方法,利用它编制的程序易于 理解和修改 程序结构化的一个主要功能是使得正确性证明容易实现 允许在设计过程中的每一步验证其正确性,即自动导致 自我说明与自我捍卫的程序风格 是讨论如何将任何大规模的复杂的流程图程序转换成一 种标准形式,使得它们用几种标准的控制结构, 通过重复 和嵌套来表示.

保留GOTO语句Biblioteka 折中派（Knuth）


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结构程序设计结论

结论：

结构程序设计讨论的是一种程序设计的方法和 风格。关注的焦点是得到的程序的结构的好坏， 而有无GOTO语句并不是一个程序结构好坏的 标志。避免和限制使用GOTO语句是得到结构 化程序的一种手段，而不是我们的目的。 结构化程序设计既着眼于程序设计的思路清晰， 又着眼于程序的结构清晰。即通过结构化的设 计方法获得结构化产品

本质： 计算输入和输出的关系
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二、结构化定理
2. 七种基本程序的程序函数 [f] = {(x,y)| y=f(x)} [f;g] = {(x,y)| y = g · f(x)} [if-then] = {(x,y)|p(x)y=f(x)|¬p(x)y=x}