【文章內(nèi)容簡介】 程序應(yīng)該簡單易懂，語句構(gòu)造應(yīng)該簡單直接，不應(yīng)該為提高效率而把語句復(fù)雜化。一般應(yīng)注意如下： （ 1） 在一行內(nèi)只寫一條語句； （ 2） 程序編寫應(yīng)優(yōu)先考慮清晰性； （ 3） 除非對效率有特殊要求，程序編寫要做清晰第一，效率第二； （ 4） 首先要保證程序正確，然后才要求提高速度； （ 5） 避免使用臨時(shí)變量而使程序的可讀性下降； （ 6） 避免不必 要的轉(zhuǎn)移； （ 7） 盡可能使用庫函數(shù)； （ 8） 避免采用復(fù)雜的條件語句； （ 9） 盡量減少使用 “否定 ”條件的條件語句； （ 10） 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要有利于程序的簡化； （ 11） 要模塊化，使模塊功能盡可能單一化； （ 12） 利用住處隱蔽，確保每一個(gè)模塊的獨(dú)立性； （ 13） 從數(shù)據(jù)出發(fā)去構(gòu)造程序； （ 14） 不要修補(bǔ)不好的程序，要重新編寫； 輸入和輸出 無論是批處理的輸入和輸出方式，還是交互式的輸入和輸 出方式，在設(shè)計(jì)和編程時(shí)都應(yīng)該考慮如下原則： （ 1） 對所有的輸入數(shù)據(jù)都要檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的合法性； （ 2） 檢查輸入項(xiàng)的各種重要組合的合理性； （ 3） 輸入格式要簡單，以使得輸入的步驟和操作盡可能簡單； （ 4） 輸入數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)允許使用自由格式； （ 5） 應(yīng)允許缺省值； （ 6） 輸入一批數(shù)據(jù)時(shí)，最好使用輸入結(jié)束標(biāo)志； （ 7） 在以交互式輸入 /輸出方式進(jìn)行輸入時(shí)，要在屏幕上使用提示符明確提示輸入的請求，同時(shí)在數(shù)據(jù)輸入過程中 的輸入結(jié)束時(shí)，應(yīng)在屏幕上給出狀態(tài)信息。 （ 8） 當(dāng)程序設(shè)計(jì)語言對輸入格式有嚴(yán)格要求時(shí)，應(yīng)保持輸入格式與輸入語句的一致性；給所有的輸入出加注釋，并設(shè)計(jì)輸出報(bào)表格式。 2． 2結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 一、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的原則 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的主要原則可以概括為自頂向下，逐步求精，模塊化，限制使用 goto語句。 自頂向下：程序設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先考慮總體，后考慮細(xì)節(jié)；先考慮全局目標(biāo)，后考慮局部目標(biāo)。不要一開始就過多追求眾多的細(xì)節(jié)，先從最上層總目標(biāo)開始設(shè)計(jì)，逐步使問題具體化。 逐步求精：對復(fù)雜問題，應(yīng)設(shè)計(jì)一些子目標(biāo)作過渡，逐步細(xì)化。 模塊化：一個(gè)復(fù)雜問題，肯定是由若干稍簡單的問題構(gòu)成。模塊化是把程序要解決的總目標(biāo)分解為分目標(biāo)，再進(jìn)一步分解為具體的小目標(biāo)，把每個(gè)小目標(biāo)稱為一個(gè)模塊。 限制使用 goto語句 使用 goto語句經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)：（ 1）濫用 GOTO語句確實(shí)有害，應(yīng)晝避免； （ 2）完全避免使用 GOTO語句也并非是個(gè)明智的方法，有些地方使用 GOTO語句，會(huì)使程序流程更清楚、效率更高； （ 3）爭論的焦點(diǎn)不應(yīng)該放在是否取消 GOTO語句，而應(yīng)該放在 用什么樣的程序結(jié)構(gòu)上。 其中最關(guān)鍵的是，肯定以提高程序清晰性為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)化方法。 二、結(jié)構(gòu)化程序的基本結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 順序結(jié)構(gòu)：順序結(jié)構(gòu)是簡單的程序設(shè)計(jì)，它是最基本、最常用的結(jié)構(gòu)，所謂順序執(zhí)行，就是按照程序語句行的自然順序，一條語句一條語句地執(zhí)行程序程序。 選擇結(jié)構(gòu)：選擇結(jié)構(gòu)又稱為分支結(jié)構(gòu)，它包括簡單選擇和多分支選擇結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以根據(jù)設(shè)定的條件，判斷應(yīng)該選擇哪一條分支來執(zhí)行相應(yīng)的語句序列。 重復(fù)結(jié)構(gòu)：重復(fù)結(jié)構(gòu)又稱為循環(huán)結(jié)構(gòu)，它根據(jù)給定的條件，判斷是否需要重復(fù)執(zhí)行某一相同的或類似的程序段，利用重復(fù) 結(jié)構(gòu)可簡化大量的程序行。分為兩類：一是先判斷后執(zhí)行，一是先執(zhí)行后判斷。 優(yōu)點(diǎn)：一是程序易于理解、使用和維護(hù)。二是編程工作的效率，降低軟件開發(fā)成本。 三、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)原則和方法的應(yīng)用 要注意把握如下要素： 使用程序設(shè)計(jì)語言中的順序、選擇、循環(huán)等有限的控制結(jié)構(gòu)表示程序的控制邏輯。 選用的控制結(jié)構(gòu)只準(zhǔn)許有一個(gè)入口和一個(gè)出口； 程序語句組成容易識別的塊，每塊只有一個(gè)入口和一個(gè)出口； 復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)該嵌套的基本控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合嵌套來實(shí)現(xiàn)； 語言中所沒有的控制結(jié)構(gòu)，應(yīng)該采用前后一致的方法來模擬； 嚴(yán)格控制 GOTO語句的使用。其意思是指： （ 1） 用一個(gè)非結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言去實(shí)現(xiàn)一個(gè)結(jié)構(gòu)化的構(gòu)造； （ 2） 若不使用 GOTO語句會(huì)使功能模糊； （ 3） 在某種可以改善而不損害程序可讀性的情況下。 2． 3面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì) 一、關(guān)于面向?qū)ο蠓椒? 面向?qū)ο蠓椒ǖ谋举|(zhì)，就是主張從客觀世界固有的事物出發(fā)來構(gòu)造系統(tǒng)，提倡用人類在現(xiàn)實(shí)生活中常用的思維方法來認(rèn)識、理解和描述客觀事 物，強(qiáng)調(diào)最終建立的系統(tǒng)能夠映射問題域，也就是說，系統(tǒng)中的對象以及對象之間的關(guān)系能夠如實(shí)地反映問題域中固有事物及其關(guān)系。 優(yōu)點(diǎn)： 與人類習(xí)慣的思維方法一致 面向?qū)ο蠓椒ê图夹g(shù)以對象為核心。對象是由數(shù)據(jù)和容許的操作組成的封裝體，與客觀實(shí)體有直接的關(guān)系。對象之間通過傳遞消息互相聯(lián)系，以模擬現(xiàn)實(shí)世界中不同事物彼此之間的聯(lián)系。 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法與傳統(tǒng)的面向過程的方法有本質(zhì)不同，這種方法的基本原理是：使用現(xiàn)實(shí)世界的概念抽象地思考問題從而自然地解決問題。它強(qiáng)調(diào)模擬現(xiàn)實(shí)世界中的概念而不強(qiáng)調(diào)算法，它鼓勵(lì)開發(fā)者在軟件開發(fā)的 絕大部分過程中都用應(yīng)用領(lǐng)域的要領(lǐng)去思考。 穩(wěn)定性好 可重用性好 軟件重用是指在不同的軟件開發(fā)過程中重復(fù)作用相同或相似軟件元素的過程。重用是提高軟件生產(chǎn)率的最主要的方法。 易于開發(fā)大型軟件產(chǎn)品 可維護(hù)性好 （ 1）用面向?qū)ο蟮姆椒ㄩ_發(fā)的軟件穩(wěn)定性比較好 （ 2）用面向?qū)ο蟮姆椒ㄩ_發(fā)的軟件比較容易修改； （ 3）用面向?qū)ο蟮姆椒ㄩ_發(fā)的軟件比較容易理解。 （ 4）易于測試和調(diào)試。 二、面向?qū)ο蠓椒ǖ幕靖拍? 對象（ object） 對象是面向?qū)ο蠓椒ㄖ凶罨镜母拍?。對象可以用來表示客觀世界中的任何實(shí)體， 也就是說，應(yīng)用領(lǐng)域中有意義的、與所要解決的問題有關(guān)系的任何事物都可以作為對象，它既可以是具體的物理實(shí)體的抽象，也可以是人為的概念，或者是任何有明確邊界的意義的東西?？傊?，對象是對問題域中某個(gè)實(shí)體的抽象，設(shè)立某個(gè)對象就反映軟件系統(tǒng)保存有關(guān)它的信息并具有與它進(jìn)行交互的能力。 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法中涉及的對象是系統(tǒng)中用來描述客觀事物的一個(gè)實(shí)體，是構(gòu)成系統(tǒng)的一個(gè)基本單位，它由一組表示其靜態(tài)特征的屬性和它可執(zhí)行的一組操作組成。 對象可以做的操作表示它的動(dòng)態(tài)行為，在面向?qū)ο蠓治龊兔嫦驅(qū)ο笤O(shè)計(jì)中，通常把對象的操作也稱為 方法或服務(wù)。 屬性即對象所包含的信息，它在設(shè)計(jì)對象時(shí)確定，一般只能通過掛靠對象的操作來改變。 操作描述了對象執(zhí)行的功能，若通過消息傳遞，還可以為其他對象使用。操作的過程對外是封閉的，即用戶只能看到這一操作實(shí)施后的結(jié)果。這相當(dāng)于事先已經(jīng)設(shè)計(jì)好的各種過程，只需要調(diào)用就可以了，用戶不必去關(guān)心這一過程是如何編寫的。事實(shí)上，這個(gè)過程已經(jīng)封裝在對象中，用戶也看不到。對的這一特性即是對象的封裝性。 對象有如下一些基本特點(diǎn)： （ 1） 標(biāo)識惟一性。指對象是可區(qū)分的，并且由對象有的內(nèi)在本質(zhì)來區(qū)分，而不是通過描述來 區(qū)分。 （ 2） 分類性。指可以將具有相同屬性的操作的對象抽象成類。 （ 3） 多太性。指同一個(gè)操作可以是不同對象的行為。 （ 4） 封裝性。從外面看只能看到對象的外部特性，即只需知道數(shù)據(jù)的取值范圍和可以對該數(shù)據(jù)施加的操作，根本無需知道數(shù)據(jù)的具體結(jié)構(gòu)以及實(shí)現(xiàn)操作的算法。對象的內(nèi)部，即處理能力的實(shí)行和內(nèi)部狀態(tài)，對外是不可見的。從外面不能直接使用對象的處理能力，也不能直接修改其內(nèi)部狀態(tài)，對象的內(nèi)部狀態(tài)只能由其自身改變。 （ 5） 模塊獨(dú)立性好。對象是面向?qū)ο蟮能浖?的基本模塊，它是由數(shù)據(jù)及可以對這些數(shù)據(jù)施加的操作所組成的統(tǒng)一體，而且對象是以數(shù)據(jù)為中心的，操作圍繞對其數(shù)據(jù)所需做的處理來設(shè)置，沒有無關(guān)的操作從模塊的獨(dú)立性考慮，對象內(nèi)部各種元素彼此結(jié)合得很緊密，內(nèi)聚性強(qiáng)。 類（ Class）和實(shí)例 (Instance) 將屬性、操作相似的對象歸為類，也就是說，類是具有共同屬性、共同方法的對象的集合。所以，類是對象的抽象，它描述了屬于該對象類型的所有對象的性質(zhì)，而一個(gè)對象則是其對應(yīng)類的一個(gè)實(shí)例。 要注意的是，當(dāng)使用 “對象 ”這個(gè)術(shù)語時(shí)，既可以指一個(gè)具體的對象，也可以泛指一般的對 象，但是，當(dāng)使用 “實(shí)例 ”這個(gè)術(shù)語時(shí)，必然是指一個(gè)具體的對象。 例如： Integer是一個(gè)整數(shù)類，它描述了所有整數(shù)的性質(zhì)。因此任何整數(shù)都是整數(shù)類的對象，而一個(gè)具體的整數(shù) “123”是類 Integer的實(shí)例。 由類的定義可知，類是關(guān)于對象性質(zhì)的描述，它同對象一樣，包括一組數(shù)據(jù)屬性和在數(shù)據(jù)上的一組合法操作。 消息（ Message） 面向?qū)ο蟮氖澜缡峭ㄟ^對象與對象間彼此的相互合作來推動(dòng)的，對象間的這種相互合作需要一個(gè)機(jī)制協(xié)助進(jìn)行，這樣的機(jī)制稱為 “消息 ”。消息是一個(gè)實(shí)例與另一個(gè)實(shí)例之間傳遞信息，它請示對象執(zhí)行某一處 理或回答某一要求的信息，它統(tǒng)一了數(shù)據(jù)流的控制流。消息的使用類似于函數(shù)調(diào)用，消息中指定了某一個(gè)實(shí)例，一個(gè)操作名和一個(gè)參數(shù)表（可空）。接收消息的實(shí)例執(zhí)行消息中指定的操作，并將形式參數(shù)數(shù)與參數(shù)表中相應(yīng)的值結(jié)合起來。消息傳遞過程中，由發(fā)送消息的對象（發(fā)送對象）的觸發(fā)操作產(chǎn)生輸出結(jié)果，作為消息傳送至接受消息的對象（接受對象），引發(fā)接受消息的對象一系列的操作。所傳送的消息實(shí)質(zhì)上是接受對象所具有的操作 /方法名稱，有時(shí)還包括相應(yīng)參數(shù)。 消息中只包含傳遞者的要求，它告訴接受者需要做哪些處理，但并不指示接受者應(yīng)該怎樣完成這些處 理。消息完全由接受者解釋，接受者獨(dú)立決定采用什么方式完成所需的處理，發(fā)送者對接受者不起任何控制作用。一個(gè)對象能夠接受不同形式、不同內(nèi)容的多個(gè)消息；相同形式的消息可以送往不同的對象，不同的對象對于形式相同的消息可以有不同的解釋，能夠做出不同的反映。一個(gè)對象可以同時(shí)往多個(gè)對象傳遞信息，兩個(gè)對象也可以同時(shí)向某個(gè)對象傳遞消息。 例如，一個(gè)汽車對象具有 “行駛 ”這項(xiàng)操作，那么要讓汽車以時(shí)速 50 公里行駛的話，需傳遞給汽車對象 “行駛 ”及 “時(shí)速 50 公里 ”的消息。 通常，一個(gè)消息由下述三部分組成： （ 1） 接收消 息的對象的名稱； （ 2） 消息標(biāo)識符（也稱為消息名）； （ 3） 零個(gè)或多個(gè)參數(shù)。 繼承（ Inheritance） 繼承是面向?qū)ο蟮姆椒ǖ囊粋€(gè)主要特征。繼承是使用己有的類定義作為基礎(chǔ)建立新類的定義技術(shù)。已有的類可當(dāng)作基類來引用，則新類相應(yīng)地可當(dāng)作派生類來引用。 廣義地說，繼承是指能夠直接獲得已有的性質(zhì)和特征，而不必重復(fù)定義它們。 面向?qū)ο筌浖夹g(shù)的許多強(qiáng)有力的功能和突出的優(yōu)點(diǎn)，都來源于把類組成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)：一個(gè)類的上層可以有父類，下層可以有子類。這種層次結(jié) 構(gòu)系統(tǒng)的一個(gè)重要性質(zhì)是繼承性，一個(gè)類直接繼承其父類的描述（數(shù)據(jù)和操作）或特性，子類自動(dòng)地共享基類中定義的數(shù)據(jù)和方法。 繼承具有傳遞性，如果類 C繼承類 B，類 B繼承類 A，則類 C 繼承類 A。因此一個(gè)類實(shí)際上繼承了它上層的全部基類的特性，也就是說，屬于某類的對象除了具有該類所定義的特性外，還具有該類上層全部基類定義的特性。 繼承分為單繼承與多重繼承。單繼承是指，一個(gè)類只允許有一個(gè)父類，即類等級為樹形結(jié)構(gòu)。多重繼承是指，一個(gè)類允許有多個(gè)父類。多重繼承的類可以組合多個(gè)父類的性質(zhì)構(gòu)成所需要的性質(zhì)。因此，功能更強(qiáng)，使用更方便 ；便是，使用多重繼承時(shí)要注意避免二義性。繼承性的優(yōu)點(diǎn)是，相似的對象可以共享程序代碼和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而大大減少了程序中的冗余信息，提高軟件的可重用性，便于軟件個(gè)性維護(hù)。此外，繼承性便利用戶在開發(fā)新的應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)不必完全從零開始，可以繼承原有的相似系統(tǒng)的功能或者從類庫中選取需要的類，再派生出新的類以實(shí)現(xiàn)所需要的功能。 多太性（ Polymorphism） 對象根據(jù)所接受 的消息而做出動(dòng)作，同樣的消息被不同的對象接受時(shí)可導(dǎo)致完全不同的行動(dòng)，該現(xiàn)象稱為多態(tài)性。在面向?qū)ο蟮能浖夹g(shù)中，多態(tài)性是指類對象可 以像父類對象那樣使用，同樣的消息既可以發(fā)送給父類對象也可以發(fā)送給子類對象。 多態(tài)性機(jī)制不僅增加了面向?qū)ο筌浖到y(tǒng)的靈活性，進(jìn)一步減少了信息冗余，而且顯著地提高了軟件的可重用性和可擴(kuò)充性。當(dāng)擴(kuò)充系統(tǒng)功能增加新的實(shí)體類型時(shí)，只需派生出與新實(shí)體類相應(yīng)的新的子類，完全無需修改原有的程序代碼，甚至不需要重新編譯原有的程序。利用多態(tài)性，用戶能夠發(fā)送一般形式的消息，而將所有的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)都留給接受消息的對象。 第 3章 軟件工程基礎(chǔ) 3． 1軟件工程基本概念 一、軟件定義與軟件特點(diǎn) 計(jì)算機(jī)軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中與硬 件相互依存的另一部分，是包括程序、數(shù)據(jù)及相關(guān)文檔的完整集合?；?，程序是軟件開發(fā)人員根據(jù)用戶需求開發(fā)