(2024年)面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)(C)教學(xué)大綱

面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)(C)教學(xué)大綱12024/3/26目錄課程介紹與教學(xué)目標(biāo)C語(yǔ)言基礎(chǔ)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)基礎(chǔ)C進(jìn)階特性實(shí)踐項(xiàng)目與案例分析課程總結(jié)與展望22024/3/2601課程介紹與教學(xué)目標(biāo)32024/3/26課程背景與意義面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)是當(dāng)今軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的主流技術(shù)之一，C作為一種高效且功能強(qiáng)大的面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言，被廣泛應(yīng)用于各種軟件開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)于提高學(xué)生編程能力、培養(yǎng)計(jì)算思維以及解決復(fù)雜問(wèn)題具有重要意義。42024/3/26教學(xué)目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本概念和思想，熟悉C語(yǔ)言的語(yǔ)法和編程技巧，能夠運(yùn)用面向?qū)ο蟮姆椒ǚ治龊徒鉀Q實(shí)際問(wèn)題，提高學(xué)生的編程能力和計(jì)算思維水平。教學(xué)要求要求學(xué)生掌握C語(yǔ)言的基本語(yǔ)法、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的基本概念（如類(lèi)、對(duì)象、封裝、繼承和多態(tài)等）、常用算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及基本的軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程和方法。教學(xué)目標(biāo)與要求52024/3/26課程內(nèi)容包括C語(yǔ)言基礎(chǔ)、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)基本概念、常用算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程和方法等。課程結(jié)構(gòu)包括理論講授、實(shí)驗(yàn)操作和課程設(shè)計(jì)三個(gè)環(huán)節(jié)，其中理論講授主要講解相關(guān)概念和原理，實(shí)驗(yàn)操作通過(guò)編寫(xiě)程序加深理解，課程設(shè)計(jì)則是綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的實(shí)踐環(huán)節(jié)。課程內(nèi)容與結(jié)構(gòu)62024/3/2602C語(yǔ)言基礎(chǔ)72024/3/26介紹C的歷史背景、發(fā)展過(guò)程和主要特點(diǎn)。C的起源和發(fā)展C與C語(yǔ)言的比較C編程環(huán)境搭建闡述C與C語(yǔ)言在語(yǔ)法、編程范式、標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)等方面的異同。介紹如何安裝和配置C編譯器和開(kāi)發(fā)環(huán)境。030201C語(yǔ)言概述82024/3/26講解C中的整型、浮點(diǎn)型、字符型等基本數(shù)據(jù)類(lèi)型及其屬性?；緮?shù)據(jù)類(lèi)型介紹C中的算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符等，以及運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)和結(jié)合性規(guī)則。運(yùn)算符與表達(dá)式闡述C中不同類(lèi)型數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換規(guī)則和注意事項(xiàng)。數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換基本數(shù)據(jù)類(lèi)型與運(yùn)算符92024/3/26123講解C中的順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)（if語(yǔ)句、switch語(yǔ)句）和循環(huán)結(jié)構(gòu)（for循環(huán)、while循環(huán)、do-while循環(huán)）?？刂平Y(jié)構(gòu)介紹如何在C中定義函數(shù)、調(diào)用函數(shù)以及函數(shù)的參數(shù)傳遞方式。函數(shù)定義與調(diào)用闡述C中變量的作用域和生命周期，以及局部變量和全局變量的區(qū)別。局部變量與全局變量控制結(jié)構(gòu)與函數(shù)102024/3/26

數(shù)組與字符串一維數(shù)組講解C中一維數(shù)組的定義、初始化和訪問(wèn)方式，以及數(shù)組越界等問(wèn)題。二維數(shù)組與多維數(shù)組介紹C中二維數(shù)組和多維數(shù)組的定義和使用方法。字符串處理闡述C中字符串的表示方式（字符數(shù)組和string類(lèi)）以及字符串的輸入/輸出、連接、比較等操作。112024/3/2603面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)基礎(chǔ)122024/3/26面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)（Object-OrientedProgramming，OOP）是一種編程范式，它使用“對(duì)象”來(lái)設(shè)計(jì)應(yīng)用程序和程序。OOP的主要思想是將程序分解成小塊，每一塊表示一個(gè)實(shí)例（對(duì)象），每個(gè)對(duì)象都是類(lèi)（定義了一類(lèi)對(duì)象的通用屬性和方法）的一個(gè)實(shí)例。OOP的三大基本特性是封裝、繼承和多態(tài)。面向?qū)ο笏枷敫攀?32024/3/26

類(lèi)與對(duì)象的基本概念類(lèi)（Class）是一種用戶(hù)自定義的數(shù)據(jù)類(lèi)型，它定義了一組屬性和方法，用于描述具有相同屬性和行為的對(duì)象。對(duì)象（Object）是類(lèi)的實(shí)例，具有類(lèi)定義的屬性和行為。類(lèi)與對(duì)象的關(guān)系類(lèi)似于模具和鑄造品的關(guān)系，類(lèi)定義了對(duì)象的形狀和行為，而對(duì)象則是根據(jù)類(lèi)創(chuàng)建的具體實(shí)例。142024/3/26封裝（Encapsulation）將對(duì)象的屬性和方法封裝在一個(gè)獨(dú)立的單元中，隱藏內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，只通過(guò)對(duì)外提供的接口與外界交互。封裝提高了代碼的可維護(hù)性和安全性。繼承（Inheritance）子類(lèi)自動(dòng)繼承父類(lèi)的屬性和方法，并可以添加新的屬性和方法或者覆蓋父類(lèi)的方法。繼承實(shí)現(xiàn)了代碼的重用和擴(kuò)展。多態(tài)（Polymorphism）允許使用父類(lèi)類(lèi)型的指針或引用來(lái)引用子類(lèi)的對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行時(shí)確定對(duì)象實(shí)際類(lèi)型并調(diào)用相應(yīng)的方法。多態(tài)提高了程序的靈活性和可擴(kuò)展性。封裝、繼承和多態(tài)的原理152024/3/26C是一種支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的編程語(yǔ)言，它提供了類(lèi)、對(duì)象、封裝、繼承和多態(tài)等面向?qū)ο筇匦浴Ｔ贑中，可以使用class關(guān)鍵字定義類(lèi)，使用new關(guān)鍵字創(chuàng)建對(duì)象，使用訪問(wèn)控制符（public、private、protected）實(shí)現(xiàn)封裝，使用冒號(hào)（:）表示繼承關(guān)系，使用虛函數(shù)（virtual）實(shí)現(xiàn)多態(tài)。C中的面向?qū)ο筇匦?62024/3/2604C進(jìn)階特性172024/3/26模板的概念和分類(lèi)函數(shù)模板類(lèi)模板泛型編程模板編程與泛型編程01020304了解模板的定義、分類(lèi)及使用場(chǎng)景。掌握函數(shù)模板的定義、實(shí)例化及調(diào)用方法。掌握類(lèi)模板的定義、實(shí)例化及成員函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。理解泛型編程的思想，掌握STL中的泛型算法和容器。182024/3/26異常的概念和分類(lèi)異常的拋出和捕獲異常的傳播和處理自定義異常類(lèi)異常處理機(jī)制了解異常的定義、分類(lèi)及異常處理的必要性。理解異常的傳播機(jī)制，掌握異常處理中棧展開(kāi)和資源回收的方法。掌握throw語(yǔ)句拋出異常，try-catch語(yǔ)句塊捕獲異常的方法。掌握自定義異常類(lèi)的定義和使用方法。192024/3/26了解文件的定義、分類(lèi)及文件操作的必要性。文件的概念和分類(lèi)掌握f(shuō)stream類(lèi)打開(kāi)和關(guān)閉文件的方法。文件的打開(kāi)和關(guān)閉掌握文件的讀寫(xiě)操作，包括文本文件和二進(jìn)制文件的讀寫(xiě)。文件的讀寫(xiě)操作了解流的概念，掌握C中的輸入輸出流操作。流的概念和操作文件操作與流處理202024/3/26了解線程的定義、分類(lèi)及多線程編程的必要性。線程的概念和分類(lèi)線程的創(chuàng)建和管理互斥鎖和條件變量多線程編程中的常見(jiàn)問(wèn)題掌握線程的創(chuàng)建、管理和同步方法。理解互斥鎖和條件變量的原理，掌握其使用方法。了解多線程編程中的常見(jiàn)問(wèn)題，如死鎖、競(jìng)態(tài)條件等，并掌握相應(yīng)的解決方法。多線程編程基礎(chǔ)212024/3/2605實(shí)踐項(xiàng)目與案例分析222024/3/26實(shí)踐項(xiàng)目2設(shè)計(jì)一個(gè)模擬銀行系統(tǒng)的C程序，要求實(shí)現(xiàn)賬戶(hù)管理、存取款、轉(zhuǎn)賬等功能，并使用面向?qū)ο蟮姆椒▽?duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模。實(shí)踐項(xiàng)目1基于C實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的圖形用戶(hù)界面（GUI）應(yīng)用程序，要求使用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思想，封裝GUI組件，并實(shí)現(xiàn)基本的事件處理機(jī)制。實(shí)踐項(xiàng)目3使用C開(kāi)發(fā)一個(gè)基于MVC設(shè)計(jì)模式的簡(jiǎn)單Web服務(wù)器，要求實(shí)現(xiàn)基本的HTTP請(qǐng)求處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。實(shí)踐項(xiàng)目介紹及要求232024/3/26單例模式在日志記錄中的應(yīng)用。通過(guò)單例模式確保系統(tǒng)中只有一個(gè)日志記錄器實(shí)例，實(shí)現(xiàn)全局統(tǒng)一的日志管理。案例1觀察者模式在事件處理中的應(yīng)用。通過(guò)觀察者模式實(shí)現(xiàn)事件發(fā)布和訂閱機(jī)制，使得事件的處理邏輯與事件源分離，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性。案例2策略模式在算法選擇中的應(yīng)用。通過(guò)策略模式定義一系列可互換的算法，使得算法的選擇與使用分離，提高系統(tǒng)的靈活性和可重用性。案例3案例分析：設(shè)計(jì)模式應(yīng)用實(shí)例242024/3/26案例1分層架構(gòu)在Web應(yīng)用程序中的應(yīng)用。通過(guò)分層架構(gòu)將Web應(yīng)用程序劃分為表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層，實(shí)現(xiàn)各層之間的解耦和高度可配置性。案例2微服務(wù)架構(gòu)在分布式系統(tǒng)中的應(yīng)用。通過(guò)微服務(wù)架構(gòu)將系統(tǒng)拆分為一系列小型、獨(dú)立的服務(wù)，每個(gè)服務(wù)運(yùn)行在其獨(dú)立的進(jìn)程中，并通過(guò)輕量級(jí)通信機(jī)制進(jìn)行通信，提高系統(tǒng)的可伸縮性和可靠性。案例3事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)在異步處理中的應(yīng)用。通過(guò)事件驅(qū)動(dòng)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)異步消息傳遞和事件處理機(jī)制，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和吞吐量。案例分析：大型軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)探討252024/3/26學(xué)生將分組完成實(shí)踐項(xiàng)目，并在課堂上進(jìn)行展示和講解。展示內(nèi)容包括項(xiàng)目背景、需求分析、設(shè)計(jì)思路、實(shí)現(xiàn)過(guò)程、測(cè)試結(jié)果等。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)包括項(xiàng)目的創(chuàng)新性、實(shí)用性、技術(shù)難度、代碼質(zhì)量、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等方面。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題和建議，以便更好地改進(jìn)和完善項(xiàng)目。學(xué)生實(shí)踐項(xiàng)目展示及評(píng)價(jià)262024/3/2606課程總結(jié)與展望272024/3/26異常處理介紹C中的異常處理機(jī)制，包括異常的拋出、捕獲和處理等。繼承與派生闡述繼承的概念、派生類(lèi)的定義和使用，以及虛函數(shù)與多態(tài)的實(shí)現(xiàn)。類(lèi)的定義與使用詳細(xì)講解如何定義類(lèi)、創(chuàng)建對(duì)象、使用成員函數(shù)和訪問(wèn)控制等。面向?qū)ο蟮幕靖拍畎▽?duì)象、類(lèi)、封裝、繼承和多態(tài)等核心概念的講解。C語(yǔ)言基礎(chǔ)介紹C語(yǔ)言的基本語(yǔ)法、數(shù)據(jù)類(lèi)型、運(yùn)算符、控制結(jié)構(gòu)等。課程重點(diǎn)內(nèi)容回顧282024/3/26學(xué)生能夠熟練掌握C語(yǔ)言的基本語(yǔ)法和編程技巧，具備獨(dú)立編寫(xiě)簡(jiǎn)單程序的能力。編程能力學(xué)生能夠理解面向?qū)ο蟮乃枷?，能夠運(yùn)用類(lèi)、對(duì)象、繼承和多態(tài)等概念進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。面向?qū)ο笏季S學(xué)生能夠通過(guò)分析和設(shè)計(jì)，解決一些實(shí)際的問(wèn)題，具備一定的算法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)能力。問(wèn)題解決能力學(xué)生能夠積極參與課堂討論和實(shí)驗(yàn)，具備良好的學(xué)習(xí)態(tài)度和習(xí)慣。學(xué)習(xí)態(tài)度與習(xí)慣學(xué)生學(xué)習(xí)成果評(píng)價(jià)及反饋292024/3/26掌握常用算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)鼓勵(lì)學(xué)生掌握常用的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如排序、查找、鏈表、樹(shù)等，提高解決實(shí)際問(wèn)題的能