C++程序設(shè)計(jì)教程 第十一章 基于對象編程

1、22:15:521C+程序設(shè)計(jì)教程(第二版)第十一章 基于對象編程 Chapter 11 Object-Based Programming22:15:522第十一章內(nèi)容1.抽象編程抽象編程 ( Abstract Programming )2.編程質(zhì)量編程質(zhì)量 ( Programming Quality ) 3.分析分析Joses問題問題 ( Analysis the Joses Problem )4.基于過程的實(shí)現(xiàn)基于過程的實(shí)現(xiàn) ( Procedure-Based Solving )5.基于對象的實(shí)現(xiàn)基于對象的實(shí)現(xiàn) ( Object-Based Solving )6.程序維護(hù)程序維護(hù) ( Pr

2、ogram Maintenance )7.程序擴(kuò)展程序擴(kuò)展 ( Program Extension )22:15:5331. 抽象編程抽象編程 ( Abstract Programming )抽象分行為抽象和數(shù)據(jù)抽象兩種行為抽象：通俗地說便是將一個(gè)行為序列歸并(抽象)為一個(gè)行為的過程.例如：將取碗筷、盛飯、盛菜，扒一口飯、夾一筷菜、再扒一口飯、再夾一筷菜的若干重復(fù)，然后放下碗筷的過程歸并為吃飯.數(shù)據(jù)抽象：通俗地說，就是將事物歸類，或者說，將事物看成是一定型號(hào)、規(guī)格的數(shù)據(jù)，然后將性質(zhì)接近的數(shù)據(jù)歸納(抽象)為一類.例如：將圓、三角形、長方形歸為形狀類.22:15:534數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 一系列性質(zhì)

3、相同的數(shù)據(jù)一系列性質(zhì)相同的數(shù)據(jù), 組織成一定的邏輯結(jié)組織成一定的邏輯結(jié)構(gòu)構(gòu), 并帶有自身的一系列操作并帶有自身的一系列操作例如：整型向量例如：整型向量 不同整型值是一系列性質(zhì)相同的數(shù)據(jù)；其數(shù)不同整型值是一系列性質(zhì)相同的數(shù)據(jù)；其數(shù)據(jù)集合存放在向量中，便是組織成線性存儲(chǔ)據(jù)集合存放在向量中，便是組織成線性存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；向量自身有創(chuàng)建、復(fù)制、擴(kuò)建、增刪、結(jié)構(gòu)；向量自身有創(chuàng)建、復(fù)制、擴(kuò)建、增刪、修改等操作，外加排序、查找等算法可以調(diào)修改等操作，外加排序、查找等算法可以調(diào)用用.所以，整型向量在語言中是一種具體的所以，整型向量在語言中是一種具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。22:15:535抽象編程抽象編程 通過抽象的

4、方法來減少編程工作量或有效地減輕通過抽象的方法來減少編程工作量或有效地減輕編程難度稱為編程難度稱為抽象編程抽象編程將問題通過功能分解，各個(gè)擊破的編程方法將問題通過功能分解，各個(gè)擊破的編程方法(過過程化編程程化編程)是一種是一種以行為抽象為主的抽象編程以行為抽象為主的抽象編程將問題通過實(shí)體分析，分層分類地實(shí)現(xiàn)抽象數(shù)據(jù)將問題通過實(shí)體分析，分層分類地實(shí)現(xiàn)抽象數(shù)據(jù)類型，從而進(jìn)行簡單應(yīng)用編程類型，從而進(jìn)行簡單應(yīng)用編程(基于對象編程基于對象編程)是一種是一種以數(shù)據(jù)抽象為主的抽象編程以數(shù)據(jù)抽象為主的抽象編程，這種抽象，這種抽象編程，通過數(shù)據(jù)類型復(fù)用，方便編程，方便維編程，通過數(shù)據(jù)類型復(fù)用，方便編程，方便維護(hù)

5、和擴(kuò)展，其效果比過程化編程更好護(hù)和擴(kuò)展，其效果比過程化編程更好22:15:536編程編程 語言中沒有許多具體的數(shù)據(jù)類型，要解決實(shí)際問語言中沒有許多具體的數(shù)據(jù)類型，要解決實(shí)際問題，很大部分工作是要建立數(shù)據(jù)模式與實(shí)際問題，很大部分工作是要建立數(shù)據(jù)模式與實(shí)際問題的對應(yīng)，也就是建立抽象數(shù)據(jù)類型的過程題的對應(yīng)，也就是建立抽象數(shù)據(jù)類型的過程對象化編程就是基于分層分類的抽象數(shù)據(jù)類型之對象化編程就是基于分層分類的抽象數(shù)據(jù)類型之具體編程，它能更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，具體編程，它能更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，便是將便是將N.Wirth的程序公式：的程序公式： 程序程序=算法算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具體化為：具體化為

6、： 程序程序=算法算法+抽象數(shù)據(jù)類型抽象數(shù)據(jù)類型22:15:5372. 編程質(zhì)量編程質(zhì)量 ( Programming Quality ) 可讀性：通過使用更好的編程方法可以從本質(zhì)上改進(jìn)可讀性通過使用定義良好的算法和語句控制結(jié)構(gòu)，可以局部改進(jìn)算法的可理解性通過學(xué)習(xí)和使用優(yōu)秀程序員的編碼習(xí)慣，采用一貫的編碼風(fēng)格，可以增強(qiáng)可讀性注意：高級程序員與初學(xué)者對可讀性的把握分寸是不同的 22:15:538易編程性：只是對采用好的編程方法或更高級語言而言，抽象程度越大，越易編程對象化編程在抽象數(shù)據(jù)類型的創(chuàng)建上做了大量的工作，因而贏得了應(yīng)用程序編寫的方便與快捷22:15:539安全性：編程在算法設(shè)計(jì)上是挖空心思

7、的勞動(dòng)過程，而在運(yùn)用語言對之描述上應(yīng)該瀟灑自在：容易表達(dá)，不容易出錯(cuò)，運(yùn)行上更安全。好的編程方法能夠幫助程序員實(shí)現(xiàn)瀟灑編程抽象數(shù)據(jù)類型中可以將大量安全代碼嵌入其中，從而使應(yīng)用編程瀟灑自在實(shí)現(xiàn)抽象數(shù)據(jù)類型的過程本身也是使用其他抽象數(shù)據(jù)類型的應(yīng)用編程，同樣也充滿著瀟灑與自在22:15:5310可維護(hù)性：指局部修改不影響系統(tǒng)全局的總體性能，而系統(tǒng)產(chǎn)生的問題通?？梢酝ㄟ^局部維護(hù)(修改或更換部件)來解決。模塊化編程使程序可拆裝，可局部修改，而不影響整體性能與工作，因而可維護(hù)性強(qiáng)，過程化編程是將過程模塊化，具有一定的可維護(hù)性；對象化編程是將數(shù)據(jù)類型也模塊化，從而導(dǎo)致更方便的維護(hù)性能22:15:5311可擴(kuò)

8、充性：指系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，只增加擴(kuò)展代碼，而對原系統(tǒng)的正常運(yùn)作只作很少的修改甚至不修改功能擴(kuò)展的影響：過程化編程，會(huì)涉及多處擴(kuò)展代碼與原系統(tǒng)不和諧所帶來的修改對象化編程，如果是抽象數(shù)據(jù)類型的功能擴(kuò)展，則不會(huì)影響原系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而只是支持應(yīng)用程序中增加的一些擴(kuò)展代碼而已；如果是應(yīng)用程序功能擴(kuò)展，那是使用抽象數(shù)據(jù)類型的抽象代碼擴(kuò)展，其修改量比之低級代碼要少22:15:5312效率：前提：代碼量大不等于運(yùn)行量大效率除了看速度，還要看損耗，既要考慮編程方便，又要考慮運(yùn)行性能(時(shí)空效率)1過程化程序代碼量少，但對象化程序的代碼量相對較多，但不占系統(tǒng)空間2過程化程序編寫安全代碼代價(jià)大，因而不系統(tǒng)，對象化程序可

9、以方便地在抽象數(shù)據(jù)類型中嵌入安全代碼，從而導(dǎo)致了代碼量大的問題，如果讓過程化程序達(dá)到其安全指標(biāo)，為此增加的代碼量比對象化程序更多22:15:53133. 分析分析Joses問題問題 ( Analysis the Joses Problem )過程化分析：按實(shí)現(xiàn)過程分析，功能劃分，從而得到幾個(gè)算法步驟：獲得小孩數(shù)n，開始位置s，間隔數(shù)m創(chuàng)建環(huán)鏈表循環(huán)數(shù)數(shù)，排除n-1個(gè)小孩輸出剩下的小孩編號(hào)(勝利者)善后工作(清除環(huán)鏈表)22:15:5314對每個(gè)算法步驟，分而治之：例如，環(huán)鏈表操作的復(fù)雜性，在循環(huán)數(shù)數(shù)中體現(xiàn)初始化和善后處理都必須由程序員一人承擔(dān)，工作量大，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤22:15:5315對象化分

10、析：先考慮一些能對應(yīng)抽象數(shù)據(jù)類型的實(shí)體，如，以小孩為元素的鏈表類，問題本身也是一個(gè)類，然后脫離問題，先來定制類或者重用類，最后基于類型來實(shí)現(xiàn)算法(簡單得多)鏈表類：它有創(chuàng)建，增加，減少，修改，搜索等操作問題(Josephus)類:它有創(chuàng)建，獲得勝利者操作22:15:53166. 程序維護(hù)程序維護(hù) ( Program Maintenance )維護(hù)要求：數(shù)個(gè)數(shù)m，m若改為根據(jù)當(dāng)前小孩的序號(hào)與m的和來確定個(gè)數(shù)m，則在進(jìn)行數(shù)個(gè)數(shù)前，先要進(jìn)行表達(dá)式計(jì)算，這一切，都是在Josephus類中暗中完成的，所以只要修改Josephus類的 getWinner 無須修改應(yīng)用程序，便可維護(hù)好系統(tǒng)22:15:53177.