大学程序设计语言下载课件chap1章节.ppt

1.1 为什么学习程序设计语言？ 增强设计高效率算法的能力；(如递归） 提高对现存程序语言的运用能力； 增加有用程序结构的词汇表； 可以对程序语言有更好的选择； 更容易学习新语言； 更容易设计出一种新语言； 1.2 程序语言发展简史 机器语言—汇编语言—高级语言; 基于数字计算的语言，如Fortran; 基于商业语言，如COBOL; 人工智能语言，如LISP; 系统语言，如C语言; 语言的应用领域 商业：COBOL,C++,Java,Excel,Delphi 科学：Fortran,C,C++,Java,Delphi,Basic 系统：C,C++,Java,Ada 人工智能：LISP,Prolog 出版：Tex,Postscript,Word 处理：Unix shell,TCL, Perl, Javascript 1.3 对程序语言影响的主要因素 1）计算机性能：计算机性能价格比在不断提高，嵌入了OS，使用高级语言成为可能。 2）应用：从军事、科技、商业、工业领域—计算机游戏、个人计算机，乃至各个领域。 3）编程方法：简单程序—复杂程序； 技巧性—可读性。 4）实现方法：设计新的数据结构和算法， 实现高效性—可维护性。 5）理论研究：采用形式化的数学方法进行语言数据结构、算法等设计、实现方面的研究。6）标准化：强调可移植性。 1.4 好语言的特征 1）透明性、简单性和统一性：从语法上的区别就能体现语义上的区别。 2）正交性：是指能将一种语言的各种特征以所有可能的情况加以组合，并且每一种组合均有意义。例，假设某种语言（如C）提供了能够产生值的表达式，而且也提供了条件语句以计算一个表达式的值是真或假。如果任何一个表达式在条件语句中都能使用（和计算），那么这种语言中的这两个特征，即表达式和条件语句就具有正交性。 正交性的好处：需要记忆的特殊情况较少，易于学习和编程。缺点：可能包含逻辑不连贯性的特征组合。 3）应用的自然性：使得程序结构能够反映出算法的逻辑结构基础。理想情况下，能够将程序设计直接转化成正确的反映算法结构的程序语句(自然语言描述的算法可直接转化成程序语句)。 4）抽象性的支持：能够支持抽象性的数据结构（如包含有“学生、班级、教师、教室”等成员的记录Record，结构Struct等）以及抽象的操作（如给一个班级分配教室）。程序员的一项重要工作就是：设计抽象类、实现抽象类。 5）程序的易验证性：语义和语法的简单性是简化程序验证的一个基本要素。 6）编程环境：集成化的编程环境。如VB、VC、VJ、JBuilder、Delphi等。 7) 可移植性：能将一台机器上开发的程序在另一台机器上运行。如Java程序。 8）使用代价 程序执行代价：运行时占用系统资源代价。如今，不是关心的主要问题。 翻译的代价：翻译的速度和占用系统资源代价，对于教学性的语言较为强调。 程序创建、测试和使用的代价：程序员设计、编码、调试、修改、集成、测试和使用时投入的总时间与工作量。这是目前最关心的代价之一。如Perl，Smalltalk 程序维护的代价：在程序的使用过程中对程序反复修改、修复和升级扩充所花费的代价。这是目前最关心的代价之一。 1.5 程序设计语言的基本计算模型 命令式语言（过程式语言） 是命令驱动和面向语句的语言。 程序由一系列的语句组成，其一般语法形式为： 语句1； 语句2； …… 每条语句执行的结果是的计算机改变一个或多个存储单元的值，即进入一个新的状态。其操作过程如图所示。 模型的优点：效率较高。 语言实例：C,Pascal,Fortran,COBOL等。 应用领域：科学计算、系统设计、商业应用、工业控制等领域。 应用式语言（函数式语言） 以数据为驱动的强调程序（函数）执行的初始状态和处理（输出）结果。 不是将计算看成连续的机器状态的转换，而是看成为了得到答案而应用于数据的连续的函数转换。其一般语法形式为： functionn(…function2(function1(data))…) 该模型可看成是一个以原始数据作为输入，对内存进行操作以产生答案的透镜。其操作过程如图所示 模型的优点：较好的灵活性和可靠性。 语言实例：侧重于人工智能的LISP,ML语言等。 应用领域：人工智能。 基于规则语言（逻辑编程语言） 以条件作为驱动而执行相应动作的语言。规则=条件+动作 类似于命令式语言，但语句不是连续的，启用条件决定语句的 执行顺序。其一般语法形式为： 启用条件1 动作1 启用条件2 动作2 …… 该模型可看作是应用于数据的一个过滤器集合。通过使用过滤器来改变状态。其操作过程如图所示。 模型的优点：较好的灵活性和