结构化程序设计PPT课件
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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源自文库的复杂的流程图程序转换成一
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
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.
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
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。
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
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
4.1 关于结构程序设计
本质： 计算输入和输出的关系
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
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}
[if-then-else] = {(x,y)| p(x)y=f(x)|¬p(x)y=g(x)}
流程图程序的组成：函数节点、谓 词节点和汇点。
f 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。
谓词节点：有一条入口线和两条出口线，
p
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。
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
流程图程序举例
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
二、结构化定理
2. 七种基本程序的程序函数(续)
[while-do] = {(x,y)|k0 ((j:0<=j<k:p ·f j(x))| ¬p ·f k(x)y= f k(x))}
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.
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
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。 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” 。
保留GOTO语句
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。
折中派（Knuth）
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。
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.
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
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
g
f
g
h
f
g
f
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
流程图程序举例:
g q
p f
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
正规程序
4. 正规程序
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
f p
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
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。
七种重要的基本程序
函数: 序列: If-then If-then-else
f
f
g
f p
f p
g
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
七种重要的基本程序
while-do: Do-until:
g p
f
p
Do-while-do:
g
f
p
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
复合程序和结构化程序
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。
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
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。
• 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)}
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
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。
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
二、结构化定理
1. 程序函数
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源自文库的复杂的流程图程序转换成一
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
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.
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
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。
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
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
4.1 关于结构程序设计
本质： 计算输入和输出的关系
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
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}
[if-then-else] = {(x,y)| p(x)y=f(x)|¬p(x)y=g(x)}
流程图程序的组成：函数节点、谓 词节点和汇点。
f 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。
谓词节点：有一条入口线和两条出口线，
p
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。
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
流程图程序举例
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
二、结构化定理
2. 七种基本程序的程序函数(续)
[while-do] = {(x,y)|k0 ((j:0<=j<k:p ·f j(x))| ¬p ·f k(x)y= f k(x))}
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.
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
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。 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” 。
保留GOTO语句
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。
折中派（Knuth）
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。
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.
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
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
g
f
g
h
f
g
f
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
流程图程序举例:
g q
p f
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
正规程序
4. 正规程序
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
f p
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
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。
七种重要的基本程序
函数: 序列: If-then If-then-else
f
f
g
f p
f p
g
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
七种重要的基本程序
while-do: Do-until:
g p
f
p
Do-while-do:
g
f
p
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
复合程序和结构化程序
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。
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
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。
• 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)}
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
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。
Chap4 结构化程序设计及正确性证明
二、结构化定理
1. 程序函数