Java程序設(shè)計電子教案-葉乃

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1、第1章程序設(shè)計方法概論1.1程序設(shè)計概述縱觀計算機(jī)發(fā)展的歷程，計算機(jī)硬件系統(tǒng)是發(fā)展的基礎(chǔ)，計算機(jī)軟件系統(tǒng)是發(fā)展的關(guān)鍵，計算機(jī)應(yīng)用是發(fā)展的目標(biāo)?？梢钥吹?，在整個計算機(jī)發(fā)展領(lǐng)域中，計算機(jī)軟件系統(tǒng)起著承上啟下的核心作用，而計算機(jī)軟件系統(tǒng)的發(fā)展關(guān)鍵在于程序設(shè)計方法的研究與發(fā)展。1.1程序設(shè)計概述軟件是計算機(jī)的靈魂，而軟件的開發(fā)方法是主導(dǎo)這個靈魂的關(guān)鍵。幾十年來，眾多的專家、學(xué)者將畢生的研究方向定位于探索軟件開發(fā)方法的基礎(chǔ)理論上，他們與戰(zhàn)斗在軟件開發(fā)領(lǐng)域最前沿的軟件精英們共同攜手，將理論與實踐結(jié)合在一起，提出了各種

2、有效的軟件開發(fā)方法，使軟件開發(fā)行業(yè)歷經(jīng)磨難，終于步入了科學(xué)化、工程化和規(guī)范化的良性發(fā)展階段。一個規(guī)范的軟件開發(fā)過程需要經(jīng)歷系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計、編碼、測試和維護(hù)幾個階段。軟件開發(fā)方法是指導(dǎo)軟件開發(fā)各個階段工作的理論和方法，它決定了審視問題域的角度、各個開發(fā)階段的工作任務(wù)以及最終軟件系統(tǒng)的構(gòu)成方式。其中，編碼階段的主要任務(wù)是按照系統(tǒng)設(shè)計的要求編制最終的程序代碼，即程序設(shè)計。它是軟件開發(fā)過程的一個重要階段，是軟件系統(tǒng)的具體實現(xiàn)。程序設(shè)計是指設(shè)計、編制和調(diào)試程序的方法和過程。由于程序是應(yīng)用系統(tǒng)的本體，是軟件質(zhì)量的

3、具體體現(xiàn)，因此，研究程序設(shè)計中涉及到的基本概念、描述工具和所采用的方法就顯得格外重要?；靖拍钪饕ǔ绦?、數(shù)據(jù)、子程序、模塊，以及順序性、并發(fā)性、并行性和分布性等，其中程序是程序設(shè)計中的核心，子程序是為了便于程序設(shè)計而建立的程序基本單位，也是模塊的具體體現(xiàn)，而順序性、并發(fā)性、并行性和分布性則反映了程序的內(nèi)在特性。描述工具主要是指編寫程序的語言和為了便于調(diào)試程序而提供的各種語言開發(fā)環(huán)境。從某種意義上講，它們決定了應(yīng)用系統(tǒng)的最終功效，直接影響著軟件產(chǎn)品的可靠性、易讀性、易維護(hù)性以及開發(fā)效率。程序設(shè)計方法是指

4、導(dǎo)程序設(shè)計工作的思想方法，它主要包括程序設(shè)計的原理和所應(yīng)遵循的基本原則，幫助人們從不同的角度描述問題域。選用合適的程序設(shè)計方法，對于開發(fā)滿足用戶需求的高質(zhì)量應(yīng)用軟件至關(guān)重要。1.2程序設(shè)計方法在程序設(shè)計過程中，選擇一種良好的程序設(shè)計方法將有助于提高程序設(shè)計的效率、保證程序的可靠性、增強(qiáng)程序的可擴(kuò)充性、改進(jìn)程序的可維護(hù)性。時至今日，用于指導(dǎo)程序設(shè)計的方法已有許多種類，它們各自有各自的特點(diǎn)，其中結(jié)構(gòu)化和面向?qū)ο笫莾煞N發(fā)展最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的程序設(shè)計方法。1.2.1結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法是在軟

5、件產(chǎn)業(yè)嚴(yán)重危機(jī)，亟待需要工程化的背景下產(chǎn)生。隨著人們對軟件工程化的認(rèn)識日益形成，逐漸越來越重視程序的結(jié)構(gòu)化、可讀性，按照結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法設(shè)計程序逐漸成為廣大編程人員自覺、自愿的行為，編寫出結(jié)構(gòu)化強(qiáng)、可讀性好的程序迅速變?yōu)檐浖_發(fā)行業(yè)的時尚。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計主要特征自頂向下，逐步求精模塊化語句結(jié)構(gòu)化自頂向下、逐步求精即將編寫程序看成是一個逐步演化的過程。所謂自頂向下是指將分析問題的過程劃分成若干個層次，每一個新的層次都是上一個層次的細(xì)化，即步步深入，逐層細(xì)分。模塊化即將整個系統(tǒng)分解成若干個模塊，每個模塊實現(xiàn)

6、特定的功能，最終的系統(tǒng)將由這些模塊組裝而成。模塊之間通過接口傳遞信息，力求模塊具有良好獨(dú)立性。實際上，往往可以將模塊看作是對欲解決的應(yīng)用系統(tǒng)實施自頂向下、逐步求精后形成的各子系統(tǒng)的具體實現(xiàn)。語句結(jié)構(gòu)化支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法的語言都應(yīng)該提供過程實現(xiàn)模塊概念。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計要求，在每一個模塊中只允許出現(xiàn)三種流程結(jié)構(gòu)的語句，它們是順序、分支和循環(huán)。如圖1-1所示，這三種流程結(jié)構(gòu)的語句有一個共同的特點(diǎn)，即每種語句只有一個入口，一個出口，這對于保證程序的良好結(jié)構(gòu)、檢驗程序的正確性十分重要。PASCAL與C語言是支持

7、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的典型代表。它們以過程或函數(shù)作為程序的基本單元，在每一個過程中僅使用順序、分支和循環(huán)結(jié)構(gòu)三種流程結(jié)構(gòu)的語句，因此，又將這類程序設(shè)計語言稱為過程式語言，用過程式語言編寫的程序其主要特征可以用下列公式形象地表達(dá)出來。程序=過程+過程調(diào)用采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法，可以提高編寫程序的效率及質(zhì)量。自頂向下、逐步求精有利于在每一個抽象級別上盡可能地保證設(shè)計過程的正確性及最終程序的正確性。規(guī)范模塊組裝的策略及限定模塊中只允許出現(xiàn)三種流程結(jié)構(gòu)的語句，可以使得程序具有良好的結(jié)構(gòu)，改善程序的可讀性、可理解性和可維

8、護(hù)性。利用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法實現(xiàn)程序設(shè)計需要經(jīng)過兩個基本過程：分解和組裝。所謂分解是指通過對初始問題域的詳細(xì)分析，不斷地將其進(jìn)行模塊分解，每分解一次都是對問題的進(jìn)一步細(xì)化。模塊是求解問題域的一種描述。例如，設(shè)計一個程序，將從鍵盤上輸入的100個整數(shù)重新按從小到大的順序排序，并輸出重新排序后的結(jié)果。分解成三個子模塊：輸入、排序和輸出1.2.2面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法利用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法求解問題的基本策略是從功能的角度審視問題域。