《计算机导论》-第06章 软件与程序设计16版

学习目标：（1）了解程序、软件的概念；（2）知道什么是程序设计语言、编程工具；（3）重点理解程序设计过程和原理；（4）了解数据结构和软件工程的内涵。10:10:526.1软件概念6.2编程语言与编程环境6.3程序设计6.4数据结构6.5软件工程第6章软件与程序设计10:10:5226.1 软件概念软件

=程序+文档程序指用编程语言编制的完成特定功能的指令集合。程序是软件的重要组成部分。软件除包含程序外，一般把开发、使用和维护所需要的所有文档等也包括在内。注意：区分软件与程序的不同10:10:5236.2编程语言与编程环境1、编程语言是人和计算机之间沟通的工具，是人向计算机发出的一系列工作指令的集合，从底层来说计算机只能识别机器语言程序。能识别高级语言是“翻译”软件的功劳。机器语言汇编语言高级语言集成开发环境10:10:524（1）机器语言机器语言：是用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令系统的集合例：实现“2+3”的机器语言程序指令（示意）如下：0001000100000010’把“2”（二进制00000010）的值送到寄存器AX（二进制编号0001）中。最前面的“0001”是传送指令代码0010000100000011’把寄存器“0001”中的数值与“3”（二进制00000011）相加，结果送到寄存器AX（二进制编号0001）中。最前面“0010”是加法指令代码。10:10:525（2）汇编语言

汇编语言是把机器语言的指令用英文缩写代码来代替后的机器语言。汇编语言程序执行时，也必须将汇编语言程序翻译成机器语言程序代码后，才能执行。例：实现“2+3”的会变语言程序语句如下：MOVAX,2’把“2”的值送到寄存器AX中。“MOV”是传送指令；ADDAX,3’把寄存器AX中的数值与“3”相加，结果送到寄存器AX中。“ADD”是加法指令。10:10:526高级语言：是接近自然语言编程语言，目前更接近英语，使用了大量人们常用的英语单词和语法作为编程语言的组成要素。例：实现“2+3”的高级语言程序语句如下：A=2+3；’把“2+3”的值送到变量A中。执行方式：解释或编译解释类：边翻译边执行。效率比较低，而且不能生成可独立执行的可执行文件，应用程序不能脱离其解释器。但这种方式比较灵活，可以动态地调整、修改应用程序。如HTML。编译类：编译是指在源程序执行之前，就将程序源代码“翻译”成目标代码(机器语言)。其目标程序可以脱离其编程语言环境独立执行，使用比较方便、效率较高，易保密。（3）高级语言10:10:5272、编程语言热门程度排行榜排序程序设计语言占比%1C16.642Java15.583Objective-C6.694C++6.645C#4.926PHP4.007JavaScript3.63.........10:10:528后端开发摘自：拉勾网《2015互联网人才流动报告》10:10:529前端开发10:10:5210移动端开发10:10:5211集成开发环境（IDE，IntegratedDevelopmentEnvironment）是用于提供程序开发环境的应用程序，常常包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面工具。集成了代码编写功能、分析功能、编译功能、调试功能等一体化的开发软件服务套件。（1）.NET开发平台VisualStudio（2）Eclipse集成开发环境（3）网站开发IDE：HomeSite、DreamWeaver、FrontPage，等等（4）手机应用IDE：iOS、Android等3、常用集成开发环境10:10:52126.3程序设计程序设计是以某种程序设计语言为工具，给出这种语言下的程序的过程。包括分析、设计、编码、测试、运行等不同阶段。专业的程序设计人员常被称为程序员。（1）程序设计步骤①分析问题②设计算法③编写程序④测试⑤交付运行⑥编写程序文档10:10:5213程序设计举例求100以内自然数和的C语言程序。①解决该问题的思路（算法）开始结束设变量sum存放和数，并设置初值为0，表示为sum=0设循环控制变量i，从1到100，并设置初值为1，表示为i=1判断i<=100?否是变量sum中的值加上i中的值放回sum中，表示为sum=sum+i变量i自身加1，表示为i=i+1输出sum中存放的和值图6-1求100以内自然数和的程序框图10:10:5214程序设计举例（续）②给出C语言程序C语言源程序核心语句intsum=0;for(inti=1;i<=100;i++){sum=sum+i;}printf("100以内自然数之和=%d",sum);注意：最后计算结果放在变量sum中。③程序放到执行环境中的运行后输出结果：100以内自然数之和=505010:10:5215（2）程序设计方法①面向过程程序设计：程序模块单独考虑，数据统一考虑第一是自顶向下：指从问题的全局下手，把一个复杂的任务分解成许多易于控制和处理的子任务，如此重复，直到每个子任务都容易解决为止；第二是逐步求精；第三是模块化：指解决一个复杂问题是自顶向下逐层把软件系统划分成一个个较小的、相对独立但又相互关联的模块的过程。②面向对象的程序设计：每个模块程序和数据一并考虑面向对象程序设计是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。二者的不同：面向对象程序设计可以看作一种在程序中包含各种独立而又互相调用的对象的思想，这与传统的思想刚好相反：传统的程序设计主张将程序看作一系列函数的集合，或者直接就是一系列对电脑下达的指令。面向对象程序设计中的每一个对象都应该能够接受数据、处理数据并将数据传达给其它对象，因此它们都可以被看作一个小型的“机器”，即对象。10:10:52166.4数据结构基本概念：数据（Data），数据是信息的载体。它能够被计算机识别、存储和加工处理，是计算机程序加工的"原料"。随着计算机应用领域的扩大，数据的范畴包括：整数、实数、字符串、图像、声音和视频等。数据元素（DataElement），数据元素是数据的基本单位。数据元素也称元素、结点、顶点、记录。一个数据元素可以由若干个数据项（也可称为字段、域、属性）组成。数据项是具有独立含义的最小标识单位。数据结构（DataStructure），数据结构指的是数据元素之间的相互关系，即数据的组织形式。10:10:5217数据的逻辑结构1.数据的逻辑结构：指反映数据元素之间的逻辑关系的数据结构，其中的逻辑关系是指数据元素之间的前后关系，而与他们在计算机中的存储位置无关。逻辑结构包括：（1）集合数据结构中的元素之间除了“同属一个集合”的相互关系外，别无其他关系；（2）线性结构数据结构中的元素存在一对一的相互关系；（3）树形结构数据结构中的元素存在一对多的相互关系；（4）图形结构数据结构中的元素存在多对多的相互关系。10:10:5218

数据的存储结构：指数据的逻辑结构在计算机存储空间的存放形式。具体实现的方法有顺序、链接、索引、散列等多种形式（1）顺序存储方法，该方法把逻辑上相邻的结点存储在物理位置上相邻的存储单元里，结点间的逻辑关系由存储单元的邻接关系来体现。（2）链接存储方法，该方法不要求逻辑上相邻的结点在物理位置上亦相邻，结点间的逻辑关系由附加的指针字段表示。由此得到的存储表示称为链式存储结构,通常借助于程序语言的指针类型描述。（3）索引存储方法，该方法通常在储存结点信息的同时，还建立附加的索引表。通过索引项可以找到相应的数据元素。（4）散列存储方法，根据数据元素的关键字直接计算出该结点的存储地址。2.数据的存储结构10:10:5219注意：1.同一逻辑结构采用不同的存储方法，可以得到不同的存储结构。反之亦然。2.原则：时间和空间最少10:10:52206.5软件工程软件工程：研究软件工程化生产的技术和方法软件工程的目标：（1）适用性

（2）有效性（3）可修改性

（4）可靠性（5）可理解性

（6）可维护性（7）可重用性

（8）可移植性（9）可追踪性

（10）可互操作性10:10:5221软件工程步骤步骤需求分析概要设计详细设计程序编码测试软件交付验收软件维护10:10:52本章小结本章主要介绍了软件与程序设计的主要概念和内涵，主要掌握以下要点：（1）软件是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。软件分为系统软件、支撑软件和应用软件。（2）编程语言是编制程序的工具，分为机器语言、汇编语言和高级语言。通过集成编程工具可提高程序的规范性和编程效率。目前流行的开发平台有Microsoft.NET开发平台VisualStudio和Java集成开发平台Eclipse。（3）程序设计是用程序解决特定问题的过程，编制有效程序的关键是确定数据的组织方法和解决问题的方法（算法）。（4）数据结构主要根据数据的逻辑结构，根据算法中时间和空间的要求，确定合适的存储结构。逻辑结构分集合、线性、树形、图形4种类型。存储结