大學計算機基礎(第三版)-第8章程序設計基礎

大學計算機基礎(第三版)-第8章程序設計基礎匯報人：AA2024-01-12程序設計概述算法與數(shù)據(jù)結構程序設計方法學程序設計語言基礎程序設計與軟件開發(fā)程序設計實踐與案例分析contents目錄01程序設計概述程序設計定義程序設計是指設計、編制、調試程序的方法和過程，是目標明確的智力活動。程序設計目的程序設計的目的是通過分析問題、建立數(shù)學模型、設計算法、編寫程序等一系列步驟，將現(xiàn)實世界中的問題轉化為計算機可以處理的計算問題，并通過計算機程序實現(xiàn)問題的自動求解。程序設計的概念機器語言最初的程序設計語言是直接使用二進制代碼編寫的機器語言，這種語言對于人類來說非常難以理解和編寫。匯編語言匯編語言使用助記符代替二進制代碼，使得程序更加易于理解和編寫，但仍然需要程序員對計算機硬件有深入的了解。高級語言高級語言的出現(xiàn)使得程序員可以更加專注于問題的解決，而不需要過多地考慮計算機硬件的細節(jié)。高級語言具有更加接近人類語言的語法和表達方式，使得程序更加易于編寫、閱讀和維護。程序設計語言的發(fā)展在程序設計之前，需要對問題進行深入的分析和理解，明確問題的輸入、輸出和處理要求。問題分析根據(jù)問題的分析，設計合適的算法，將問題轉化為計算機可以處理的計算問題。算法設計使用選定的程序設計語言，將算法轉化為計算機可以執(zhí)行的程序代碼。編碼實現(xiàn)對編寫的程序進行測試，發(fā)現(xiàn)并修正其中的錯誤和缺陷，確保程序的正確性和穩(wěn)定性。測試與調試程序設計的基本過程02算法與數(shù)據(jù)結構算法的概念與特性算法定義算法是一組有窮的規(guī)則，它們規(guī)定了解決某一特定類型問題的一系列運算步驟。算法特性確定性、可行性、有窮性、輸入項、輸出項。冒泡排序、選擇排序、插入排序、歸并排序等。排序算法查找算法圖論算法順序查找、二分查找、哈希查找等。最短路徑算法（Dijkstra算法、Floyd算法）、最小生成樹算法（Prim算法、Kruskal算法）等。030201常見算法介紹數(shù)據(jù)結構定義數(shù)據(jù)結構是相互之間存在一種或多種特定關系的數(shù)據(jù)元素的集合。數(shù)據(jù)結構分類線性結構、樹形結構、圖形結構等。數(shù)據(jù)結構的基本概念由n個具有相同特性的數(shù)據(jù)元素構成的有限序列。包括順序表和鏈表兩種存儲結構。線性表一種特殊的線性表，其插入和刪除操作只能在表的一端進行，這一端稱為棧頂，另一端稱為棧底。棧中沒有元素時稱為空棧。棧也是一種特殊的線性表，其插入操作在表的一端進行，而刪除操作在表的另一端進行。隊列中沒有元素時稱為空隊列。隊列線性表、棧和隊列等數(shù)據(jù)結構03程序設計方法學自頂向下設計從高層次開始設計，逐步細化到具體的實現(xiàn)細節(jié)。模塊化設計將程序劃分為若干個獨立的模塊，每個模塊完成特定的功能。結構化編程使用三種基本控制結構（順序、選擇和循環(huán)）來構建程序。結構化程序設計方法對象是現(xiàn)實世界事物的抽象，類是一組具有相同屬性和方法的對象的集合。對象和類將數(shù)據(jù)和操作封裝在對象內部，隱藏內部實現(xiàn)細節(jié)，只對外提供必要的接口。封裝通過繼承實現(xiàn)代碼重用，多態(tài)則允許以統(tǒng)一的方式處理不同類型的對象。繼承和多態(tài)面向對象程序設計方法結構化方法注重功能和流程，面向對象方法注重對象和交互。結構化方法與面向對象方法的比較根據(jù)問題域、開發(fā)團隊技能和項目需求等因素選擇合適的程序設計方法。選擇合適的程序設計方法程序設計方法的比較與選擇04程序設計語言基礎123高級語言更接近人類自然語言，易于理解和使用；低級語言更接近計算機硬件，執(zhí)行效率高但編程復雜。高級語言與低級語言編譯型語言需預先編譯成機器代碼，執(zhí)行速度快；解釋型語言邊解釋邊執(zhí)行，開發(fā)過程靈活。編譯型語言與解釋型語言面向對象語言以對象為中心，封裝數(shù)據(jù)和操作；面向過程語言以過程為中心，注重算法和流程。面向對象語言與面向過程語言語言的分類與特點用于描述程序中所涉及的數(shù)據(jù)對象，如常量、變量、數(shù)組等。數(shù)據(jù)成分運算成分傳輸成分控制成分用于實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)運算和操作，如算術運算、邏輯運算、位運算等。用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)在程序中的傳輸和控制，如賦值語句、輸入/輸出語句等。用于控制程序的執(zhí)行流程，如條件判斷、循環(huán)控制、異常處理等。語言的基本成分控制結構與語句程序按照語句的先后順序逐條執(zhí)行。根據(jù)條件判斷的結果選擇不同的執(zhí)行路徑，如if-else語句、switch語句等。根據(jù)循環(huán)條件重復執(zhí)行某段代碼，如for循環(huán)、while循環(huán)等。在程序出現(xiàn)異常時進行處理，保證程序的穩(wěn)定性和可靠性，如try-catch語句等。順序結構選擇結構循環(huán)結構異常處理結構基本數(shù)據(jù)類型整型、浮點型、字符型等，每種類型占據(jù)固定的內存空間。復合數(shù)據(jù)類型數(shù)組、結構體、類等，由基本數(shù)據(jù)類型或其他復合數(shù)據(jù)類型構成。變量用于存儲數(shù)據(jù)的標識符，具有數(shù)據(jù)類型和名稱。在程序中可以修改其值。數(shù)據(jù)類型與變量05程序設計與軟件開發(fā)軟件工程是一種工程化的方法，用于指導計算機軟件開發(fā)和維護。軟件工程定義通過系統(tǒng)化、規(guī)范化的方法，提高軟件質量，降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期。軟件工程目標包括模塊化、抽象、信息隱藏、復用等原則，用于指導軟件開發(fā)過程。軟件工程原則軟件工程概述03敏捷開發(fā)模型強調快速響應需求變化，通過短周期迭代和持續(xù)集成來降低風險和提高質量。01瀑布模型按照需求分析、設計、編碼、測試、維護等順序進行開發(fā)，每個階段都有明確的輸入和輸出。02螺旋模型在瀑布模型的基礎上引入風險分析，采用迭代方式逐步開發(fā)和完善軟件。軟件開發(fā)過程模型程序設計是軟件開發(fā)的核心環(huán)節(jié)01通過程序設計，將需求轉化為可執(zhí)行的代碼，實現(xiàn)軟件功能。程序設計決定軟件質量02良好的程序設計可以提高軟件的可維護性、可擴展性和可重用性。程序設計影響開發(fā)效率03合理的程序設計可以降低開發(fā)難度，提高開發(fā)效率。程序設計在軟件開發(fā)中的地位和作用01軟件測試是對程序設計的驗證和審查，確保軟件符合需求和設計要求。程序設計是軟件測試的基礎02通過軟件測試，可以發(fā)現(xiàn)程序設計中的錯誤和缺陷，及時進行修復和改進。軟件測試可以發(fā)現(xiàn)程序設計的缺陷03程序設計的改進可以提高軟件測試的效率和質量，而軟件測試的反饋可以促進程序設計的優(yōu)化和改進。程序設計和軟件測試相互促進程序設計與軟件測試的關系06程序設計實踐與案例分析提供代碼編輯、編譯、調試等一體化功能的編程環(huán)境，如VisualStudio、Eclipse等。集成開發(fā)環(huán)境（IDE）輕量級的代碼編輯工具，如Notepad、SublimeText等，支持語法高亮和代碼折疊等功能。文本編輯器將高級語言代碼轉換為機器語言代碼的工具，如GCC、Java編譯器等。編譯器與解釋器幫助程序員定位和修復代碼中錯誤的工具，如GDB、VisualStudio的調試器等。調試工具編程環(huán)境與工具介紹通過實例講解排序、查找、圖論等經(jīng)典算法的實現(xiàn)原理與代碼實現(xiàn)。經(jīng)典算法實現(xiàn)展示線性表、樹、圖等數(shù)據(jù)結構在實際問題中的應用，以及相應算法的實現(xiàn)。數(shù)據(jù)結構應用通過實例分析類與對象、繼承與多態(tài)等面向對象概念在程序設計中的應用。面向對象程序設計分享代碼優(yōu)化、內存管理、異常處理等實用程序設計技巧和經(jīng)驗。實用程序設計技巧編程實例分析與討論ABCD常見編程錯誤與調試技巧語法錯誤分析常見的語法錯誤類型，如拼