《程序設(shè)計(jì)初步 》課件

THEFIRSTLESSONOFTHESCHOOLYEAR《程序設(shè)計(jì)初步》PPT課件目CONTENTS程序設(shè)計(jì)概述編程基礎(chǔ)概念函數(shù)與模塊化編程面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法初步軟件工程初步錄01程序設(shè)計(jì)概述程序設(shè)計(jì)是根據(jù)特定的需求，為解決某個(gè)問(wèn)題而編寫的指令集合。這些指令集合能夠被計(jì)算機(jī)理解和執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能和目標(biāo)。程序設(shè)計(jì)定義程序設(shè)計(jì)的發(fā)展歷程可以追溯到計(jì)算機(jī)的誕生之初。從最早的機(jī)器語(yǔ)言編程，到匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言的出現(xiàn)，再到面向?qū)ο?、函?shù)式、邏輯式等編程范式的興起，程序設(shè)計(jì)一直在不斷地演進(jìn)和變革。程序設(shè)計(jì)歷史程序設(shè)計(jì)的定義與歷史將復(fù)雜的程序劃分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立、功能明確的模塊，以提高程序的可讀性、可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。模塊化原則每個(gè)模塊只負(fù)責(zé)一個(gè)具體的職責(zé)，避免模塊間的耦合和冗余。單一職責(zé)原則通過(guò)抽象來(lái)隱藏實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，將復(fù)雜的細(xì)節(jié)封裝在模塊內(nèi)部，只暴露必要的接口供外部使用。抽象原則通過(guò)接口隔離實(shí)現(xiàn)不同模塊間的解耦，使得每個(gè)模塊都能夠獨(dú)立地變化和升級(jí)，而不影響其他模塊。接口隔離原則程序設(shè)計(jì)的基本原則程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展與分類面向?qū)ο笳Z(yǔ)言如C、Java等，引入了類、對(duì)象等概念，支持封裝、繼承和多態(tài)等特性，提高了代碼的可重用性和可維護(hù)性。高級(jí)語(yǔ)言如C、Java、Python等，更接近自然語(yǔ)言，易于編寫和理解，但執(zhí)行效率相對(duì)較低。低級(jí)語(yǔ)言如機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言，直接對(duì)應(yīng)計(jì)算機(jī)硬件指令集，執(zhí)行效率高但可讀性差。函數(shù)式語(yǔ)言如Haskell、Erlang等，強(qiáng)調(diào)函數(shù)作為計(jì)算的基本單位，避免狀態(tài)和副作用，具有更高的可靠性和可維護(hù)性。邏輯式語(yǔ)言如Prolog等，基于邏輯推理來(lái)編寫程序，適用于解決規(guī)則匹配和推理問(wèn)題。01編程基礎(chǔ)概念定義變量或函數(shù)時(shí)，必須指定其數(shù)據(jù)類型，以便分配適當(dāng)?shù)膬?nèi)存空間并執(zhí)行相應(yīng)的操作。常見的數(shù)據(jù)類型包括整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、字符和布爾值等。數(shù)據(jù)類型在動(dòng)態(tài)類型語(yǔ)言中，變量的數(shù)據(jù)類型在運(yùn)行時(shí)確定，而不是在聲明時(shí)。這增加了靈活性，但可能導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。動(dòng)態(tài)類型語(yǔ)言在靜態(tài)類型語(yǔ)言中，變量的數(shù)據(jù)類型在聲明時(shí)確定，并在整個(gè)程序運(yùn)行期間保持不變。這有助于提高類型安全性，但可能會(huì)限制靈活性。靜態(tài)類型語(yǔ)言數(shù)據(jù)類型變量是程序中用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的內(nèi)存單元。變量可以存儲(chǔ)不同類型的數(shù)據(jù)，如整數(shù)、浮點(diǎn)數(shù)、字符串等。常量是程序中預(yù)定義的值，其值在程序運(yùn)行期間不能更改。常量用于存儲(chǔ)不會(huì)改變的值，如圓周率或數(shù)學(xué)常數(shù)。變量與常量常量變量運(yùn)算符運(yùn)算符是用于執(zhí)行特定數(shù)學(xué)或邏輯操作的符號(hào)。常見的運(yùn)算符包括加法、減法、乘法、除法、模數(shù)（取余）等。表達(dá)式表達(dá)式是由變量、常量、運(yùn)算符和括號(hào)組成的數(shù)學(xué)公式或邏輯語(yǔ)句。表達(dá)式用于計(jì)算結(jié)果或執(zhí)行邏輯判斷。運(yùn)算符與表達(dá)式順序結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)允許程序根據(jù)特定條件執(zhí)行不同的代碼塊。常見的選擇結(jié)構(gòu)包括if語(yǔ)句和switch語(yǔ)句。選擇結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)允許程序重復(fù)執(zhí)行一段代碼，直到滿足特定條件為止。常見的循環(huán)結(jié)構(gòu)包括for循環(huán)和while循環(huán)。順序結(jié)構(gòu)是最基本的程序控制結(jié)構(gòu)，按照代碼的順序從上到下執(zhí)行。順序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，但缺乏靈活性。程序控制結(jié)構(gòu)01函數(shù)與模塊化編程理解函數(shù)的基本概念，掌握函數(shù)的定義和調(diào)用方法。總結(jié)詞函數(shù)是程序設(shè)計(jì)中的基本單位，用于實(shí)現(xiàn)特定的功能。函數(shù)通過(guò)定義和調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)代碼的復(fù)用和模塊化。在定義函數(shù)時(shí)，需要指定函數(shù)的名稱、輸入?yún)?shù)和返回值。調(diào)用函數(shù)時(shí)，需要提供必要的參數(shù)，并根據(jù)函數(shù)定義進(jìn)行相應(yīng)的處理。詳細(xì)描述函數(shù)的定義與使用總結(jié)詞理解模塊化編程的思想，掌握模塊的創(chuàng)建和使用方法。詳細(xì)描述模塊化編程是一種將程序劃分為獨(dú)立、可復(fù)用的模塊的方法。每個(gè)模塊具有特定的功能和接口，可以單獨(dú)開發(fā)和測(cè)試。通過(guò)模塊化編程，可以提高代碼的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，降低程序的復(fù)雜度。在實(shí)踐中，可以使用函數(shù)、類、庫(kù)等方式實(shí)現(xiàn)模塊化編程。模塊化編程的概念與實(shí)踐總結(jié)詞了解參數(shù)傳遞的原理和機(jī)制，掌握參數(shù)傳遞的方式和特點(diǎn)。要點(diǎn)一要點(diǎn)二詳細(xì)描述參數(shù)傳遞是函數(shù)調(diào)用過(guò)程中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞的一種方式。根據(jù)參數(shù)傳遞的方式不同，可以分為值傳遞和引用傳遞。值傳遞是將參數(shù)的值復(fù)制給函數(shù)內(nèi)部的參數(shù)變量，對(duì)內(nèi)部變量的修改不會(huì)影響原始數(shù)據(jù)。引用傳遞是將參數(shù)的引用地址傳遞給函數(shù)內(nèi)部的參數(shù)變量，對(duì)內(nèi)部變量的修改會(huì)直接影響原始數(shù)據(jù)。了解參數(shù)傳遞機(jī)制有助于更好地理解和使用函數(shù)。參數(shù)傳遞機(jī)制總結(jié)詞理解函數(shù)的返回值和錯(cuò)誤處理的概念，掌握如何返回值和異常處理。詳細(xì)描述函數(shù)的返回值是函數(shù)執(zhí)行完畢后返回給調(diào)用者的結(jié)果。在定義函數(shù)時(shí)，需要指定返回值的類型，并在函數(shù)體內(nèi)根據(jù)邏輯計(jì)算出正確的結(jié)果返回給調(diào)用者。同時(shí)，為了提高程序的健壯性，需要對(duì)可能出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行錯(cuò)誤處理，以確保程序的穩(wěn)定運(yùn)行。常見的錯(cuò)誤處理方式包括使用異常處理語(yǔ)句、返回錯(cuò)誤碼等。函數(shù)的返回值與錯(cuò)誤處理01面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)基礎(chǔ)現(xiàn)實(shí)世界中的事物，具有狀態(tài)和行為。對(duì)象類消息封裝對(duì)象的抽象，定義了對(duì)象的共同屬性和方法。對(duì)象之間的通信方式，通過(guò)消息傳遞實(shí)現(xiàn)對(duì)象間的交互。將對(duì)象的屬性和方法封裝在一起，隱藏對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)，只通過(guò)外部接口與外界交互。面向?qū)ο蟮幕靖拍钍褂妙惗x來(lái)創(chuàng)建具有共同屬性和方法的對(duì)象模板。類定義根據(jù)類定義創(chuàng)建具體的對(duì)象實(shí)例。實(shí)例化在創(chuàng)建對(duì)象時(shí)自動(dòng)調(diào)用的方法，用于初始化對(duì)象的屬性。構(gòu)造函數(shù)在對(duì)象生命周期結(jié)束時(shí)自動(dòng)調(diào)用的方法，用于釋放資源。析構(gòu)函數(shù)類與對(duì)象的創(chuàng)建繼承子類可以重寫父類的方法，實(shí)現(xiàn)不同的行為。多態(tài)接口抽象類01020403包含抽象方法的類，不能直接實(shí)例化，用于定義接口。一個(gè)類繼承另一個(gè)類的屬性和方法，實(shí)現(xiàn)代碼復(fù)用。定義一組方法的規(guī)范，實(shí)現(xiàn)多態(tài)的另一種方式。繼承與多態(tài)的實(shí)現(xiàn)123隱藏對(duì)象的內(nèi)部細(xì)節(jié)，只通過(guò)外部接口與外界交互。原則使用private、protected、public等訪問(wèn)修飾符來(lái)控制對(duì)象的訪問(wèn)權(quán)限。訪問(wèn)修飾符提高代碼安全性、減少錯(cuò)誤、提高可維護(hù)性。封裝的好處封裝的原則與實(shí)踐01數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法初步03數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)具有封裝性、抽象性、繼承性和多態(tài)性等特性，這些特性使得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)更加靈活、易于使用和維護(hù)。01數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系的集合，包括數(shù)據(jù)的表示、存儲(chǔ)和操作方式。02數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分類根據(jù)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)、圖形結(jié)構(gòu)和文件結(jié)構(gòu)等。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基本概念隊(duì)列隊(duì)列是一種先進(jìn)先出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只允許在一端進(jìn)行插入操作，在另一端進(jìn)行刪除操作。隊(duì)列的主要操作包括入隊(duì)、出隊(duì)和查看隊(duì)首元素等。數(shù)組數(shù)組是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)索引直接訪問(wèn)任意元素。鏈表鏈表是一種非連續(xù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)指針鏈接各個(gè)元素。鏈表的主要操作包括插入、刪除和查找等。棧棧是一種后進(jìn)先出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，只允許在一端進(jìn)行插入和刪除操作。棧的主要操作包括壓棧、彈棧和查看棧頂元素等。常見的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（數(shù)組、鏈表、棧、隊(duì)列等）排序算法排序算法是指將一組數(shù)據(jù)按照一定的順序排列的算法。常見的排序算法包括冒泡排序、選擇排序、插入排序、快速排序和歸并排序等。查找算法查找算法是指在一組數(shù)據(jù)中查找特定元素的算法。常見的查找算法包括線性查找、二分查找和哈希查找等。基本算法（排序、查找等）算法的時(shí)間復(fù)雜度與空間復(fù)雜度分析時(shí)間復(fù)雜度時(shí)間復(fù)雜度是指算法執(zhí)行所需的時(shí)間與輸入規(guī)模之間的函數(shù)關(guān)系。分析時(shí)間復(fù)雜度可以幫助我們了解算法的效率，從而選擇更高效的算法?？臻g復(fù)雜度空間復(fù)雜度是指算法所需存儲(chǔ)空間與輸入規(guī)模之間的函數(shù)關(guān)系。分析空間復(fù)雜度可以幫助我們了解算法所需的存儲(chǔ)資源，從而選擇更節(jié)省空間的算法。01軟件工程初步軟件工程的基本概念01軟件工程是應(yīng)用計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程學(xué)科的理論、技術(shù)與方法，研究、開發(fā)、維護(hù)和測(cè)試軟件的一門學(xué)科。02軟件工程的目標(biāo)是提高軟件質(zhì)量和降低軟件開發(fā)的成本。03軟件工程涉及軟件開發(fā)的全過(guò)程，包括需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試和維護(hù)等。軟件開發(fā)生命周期01軟件開發(fā)生命周期是指從軟件的需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試到發(fā)布和維護(hù)的整個(gè)過(guò)程。02軟件開發(fā)生命周期可以分為規(guī)劃階段、開發(fā)階段、測(cè)試階段和維護(hù)階段等。在軟件開發(fā)生命周期中，每個(gè)階段都有其特定的任務(wù)和輸出，以確保軟件的質(zhì)量和穩(wěn)定性。03瀑布模型是一種線性的軟件開發(fā)模型，按照規(guī)劃、需求分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試和維護(hù)等階段順序進(jìn)行。迭代模型是一種更靈活的軟件開發(fā)模型，在規(guī)劃階段確定核心需求后，通過(guò)多個(gè)迭代來(lái)逐步完善軟件的功能和性能。敏捷開發(fā)模型是一種應(yīng)對(duì)快速變化需求的軟件開發(fā)模型，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作、快速反饋和持續(xù)改進(jìn)。010203軟件開發(fā)模型（瀑布