第一章计算机与设计.ppt

面向对象程序设计 牟永敏 北京信息工程学院 计算机系 清华大学出版社 第一章 计算机与程序设计 牟永敏 北京信息工程学院 计算机系 概要：本章介绍计算机和程序设计的基本知识，主要内容包括： 1. 计算机的基本结构 2. 程序设计语言 3. 面向过程程序设计 4. 面向对象程序设计 通过对这些内容的学习,使读者对计算机和程序设计有一个初步的了解,为后面各章的学习奠定基础。 1.计算机的基本结构(1) 计算机的基本结构主要是由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备等五个部件组成。 其中： 存储器：是用来存储数据。大致分为内部存储器（内存）和外部存储器（硬盘、软盘等） 运算器：是用来完成各种算术运算和逻辑运算。 控制器：用来控制计算机的各个部件协调工作。 输入设备和输出设备：是用来为数据的输入和输出服务的。 1.计算机的基本结构(2) 计算机的工作过程 （以汇编为例）: 第一步,用输入设备把事先编制好的解题步骤(即程序)和原始数据输入到存储器指定编号的地方（内存单元）存放起来。 第二步，命令计算机从第一条指令开始执行程序，则计算机在程序控制下自动完成解题的全过程。 返回 2.程序设计语言 (1) 60年代,冯·诺依曼提出了程序存储原理,计算机走向了现代化。 目前,程序设计语言的发展已经经历了四代,第五代语言尚处于萌芽状态。下面简单介绍一下各代语言的基本特点。 2.程序设计语言 (2) 第一代语言 第一代程序设计语言是机器语言,它是计算机所特有的,不同计算机有不同的机器语言。 第二代语言 汇编语言,也称为符号语言。用含义较鲜明的符号,代替机器语言中的二进制编码,因此看起来较直观,不易出错。 2.程序设计语言 (3) 第三代语言 称为算法语言,算法语言的基本组成成分是各种语句（如结构化程序设计）,比用机器语言或汇编语言编写程序更加方便、简单和直观。 第四代语言 实质上是可以快速开发应用软件的各种高生产率的软件工具的统称。如VC++、Delphi等。 2.程序设计语言 (4) 第五代语言 多数人认为，第五代语言将是智能化的语言。PROLOG语言可能是第五代语言最著名的雏形。 返回 3.面向过程程序设计(1) 使用传统程序设计语言进行程序设计时，必须详细准确地描述解题过程 。因为程序设计工作主要围绕设计解题过程来进行，所以传统的程序设计方法称为面向过程的程序设计。 人们在开发软件的长期实践过程中，总结出一些设计原理并研究出一些系统化的技术方法，用于面向过程程序设计，能够提高开发效率，增加系统的可理解性和可维护性。这些原理和技术方法，在进行面向对象程序设计时也有借鉴意义。 3.面向过程程序设计(2) 基本设计原理与技术---模块化 模块是数据说明、可执行的语句等程序元素的集合,它是单独命名的而且可以通过名字来访问,所谓模块化,就是把一个程序划分成若干个模块,每个模块完成一个子功能,把这些模块组装成一个整体,可以完成指定的功能 。如：函数。 请注意：在把程序划分成模块的时候，模块规模应该适当 。 3.面向过程程序设计(3) 基本设计原理与技术---抽象 人类在认识复杂现象的过程中使用的最强有力的思维工具是抽象。人们在实践中认识到，在现实世界中一定事物、状态或过程之间总存在着某些相似的方面（共性）。把这些相似的方面集中和概括起来，暂时忽略它们之间的差异，这就是抽象。 如：各式各样的人=人类。抽象是对事物共性的高度概括。 当我们考虑对任何问题的模块化解法时，可以提出许多抽象的层次。 3.面向过程程序设计(4) 基本设计原理与技术---信息隐藏和局部化 信息隐藏原理指出，在设计和确定模块时，应该使得一个模块内包含的信息（数据和过程）对于不需要这些信息的模块来说，是不可访问的（又称不可见的）。 局部化，是指把一些关系密切的程序元素物理地放得彼此靠近，处于同一局部区城内。 3.面向过程程序设计(5) 基本设计原理与技术---模块独立 模块独立原理是模块化、抽象、信息隐藏和局部化原理的直接结果和进一步发展。应该这样设计程序结构，使得每个模块完成一个相对独立的特定子功能，并且和其他模块之间的关系尽可能简单。