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面向对象的程序设计原理与技术 首都师范大学教育技术系 方海光 2007年9月 课件存放位置 第一章 面向过程与面向对象的程序设计 计算机的工作过程 例:计算圆面积。 s=3.14*r*r 计算机的工作过程 计算机在程序的控制下解题 程序设计语言的发展经历了五代(前三代语言编写的程序本质上是相同的,都是按照机器的工作过程来编写,只不过程序的描述语句越来越接近人的思维,通用性越来越强) 第一代为机器语言 第二代为汇编语言 第三代语言为高级语言 第四代语言为面向对象的计算机语言 第五代语言是按人工智能原理设计的语言 面向过程的程序设计 下面用面向过程的语言解题 例1-1 Page2 例1-2 Page3 面向过程的程序设计 人模拟计算机思维来解题(输入-运算-输出) 程序设计工作主要围绕解题过程的设计 程序功能隐含在程序代码中—理解困难 维护(修改)困难 面向过程的程序设计 在长期的软件开发实践中,人们总结出了一些设计原理和系统化的方法,包括: 模块化:如函数 抽象 : 忽略事物间的差异,集中和概括共性的方面,例如复杂问题抽象为用较自然的语句来表示; 自顶向下的程序设计方法就是一个从抽象到具体的过程。 面向过程的程序设计 信息隐藏:如局部变量 模块独立:高内聚和松耦合 内聚:内部元素间结合的紧密程度; 耦合:模块间互相依赖的紧密程度。 结构程序设计:自顶向下逐步求精的设计方法、单入口单出口的控制结构 一句话:功能分解或算法分解 面向对象的程序设计 人类习惯的解决问题的方法:“顾客--服务员”的工作模式。 例:去理发馆理发 面向对象的方法模拟人类习惯的解题方法,用对象分解取代功能分解,程序中的所有对象分工协作,共同完成整个程序的功能。 面向对象的程序设计 面向对象方法的四个要点: (1)面向对象的软件系统由对象组成; (2)所有的对象划分为对象类,每个类由数据和方法组成; (3)若干个类按照子类(派生类)与父类(基类)的关系组成了层次结构;--继承,如汽车与交通工具; (4)对象之间通过传递消息互相联系。 OO=对象+类+继承+消息 面向对象的程序设计 面向对象方法的优点 (1)与人的思维习惯一致 (2)稳定性好 (3)可重用性好 (4)可维护性好 例1-3 Page6 1 对 象 对象相当于现实世界中的实体 对象=属性 + 方法 对 象 对象的定义 对象是一个封装体,封装了数据结构及可以施加在这些数据结构上的操作。 对象有对象名; 对象中的数据表示对象的状态,一个对象的状态只能由该对象本身的操作来改变。 对象向外界提供一组服务(即公有的操作),称为与外界的接口。 对象的特点: 以数据为中心 对象是主动的 实现了数据封装 本质上具有并行性 模块独立性好 2 其他面向对象的概念 类(Class) 是对具有相同数据属性和相同操作的一个或一组(集合)相似对象的描述,是一个抽象的概念。 类与函数的不同: 类 封装了函数与数据 是对问题的抽象描述 函数 封装了语句与数据 完成特定的功能 例:大小不同、位置不一和颜色不同的圆,可以定义为一个Circle类。 例:中国人 实例(Instance) 是由某个特定的类所描述的一个具体的对象。 “对象”这个术语,既可以指一个具体的对象,也可以泛指一般的对象,“实例”这个术语,必然是指一个具体的对象。 C++中,要定义一个对象或实例,必须先建立一个这类对象的类。 属性(Attribute) 类中所定义的数据,它是对客观世界实体所具有的性质的抽象。类的每个实例都有自己特有的属性值。 例:圆类(半径、位置、颜色) 在C++ 语言中把属性称为数据成员。 方法(Method) 对象所能执行的操作,它应用于类或被类中对象使用。 在C++中称为成员函数。通常,一个函数对应一个操作,实现一个功能。 例:圆对象响应显示圆的消息 在Circle类中必须定义能够显示这个圆的方法,即编写成员函数Show(int color)。 消息(Message) 对象之间相互请求相互协作的途径 一个消息由下述三部分组成: (1)接收消息的对象; (2)消息选择符(也称为消息名); (3)零个或多个变元。 例如 : MyCircle.Show(GREEN) ; 其中: MyCircle是接收消息的对象的名字 Show是消息选择符(即消息名) GREEN是消息的变元。 封装性(Encapsulation) 封装即把数据和实现操作的代码集中起
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