第4讲 结构化程序设计.pdf
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结构化程序设计是一种强调程序的组织和结构的方法,它提倡使用顺序、选择和循环三种基本的程序构造方式,这三种基本结构以清晰的逻辑顺序来编写代码,使得程序易于理解和维护。结构化程序设计的核心思想是“分而治之”,即将复杂的问题分解为更小、更易管理的部分,然后自顶向下逐步求精,通过模块化设计来构建整个程序。 结构化程序设计的概念最早由荷兰计算机科学家埃德斯加·W·狄克斯特拉(Edsger W. Dijkstra)在1965年提出,并且他与英国科学家托尼·霍尔(C.A.Hoare)合作,系统地阐述了这一思想。狄克斯特拉的观点对程序设计领域产生了深远的影响。他还提出了程序测试的局限性,即程序测试只能用来证明程序中存在错误,而不能证明程序中不存在错误。这一论断促使人们关注程序的正确性验证和质量保证。 结构化程序设计通常包含三个部分:结构化分析(SA)、结构化设计(SD)和结构化编码(SP)。结构化分析负责理解需求并以规范的方式表达;结构化设计将分析结果转化为设计规格;结构化编码则是将设计规格实现为具体的程序代码。 顺序结构程序设计是最基本的程序设计方法,它按照语句在代码中出现的顺序,一条接一条地执行。在顺序结构中,程序的流程是固定的,不会出现跳转或循环。顺序结构是其他控制结构设计的基础,并且在程序设计中应用非常广泛。它适用于求值计算、输出文本信息、输出图案等场景。顺序结构的程序设计包括数据结构的设计和解题算法的设计两个方面,通常是从需求分析开始,选择合适的数据类型,然后定义数据对象的初始值,并规划计算和处理数据的详细步骤,最终输出结果。 选择结构程序设计则根据条件表达式的结果来选择执行特定的任务,它可以是简单的二选一,如开灯或不开灯,或者是多选一的情况,如根据不同的购买量给出不同的折扣率。选择结构使得程序能够根据条件的真假来执行不同的代码块,增加了程序的灵活性和表达能力。 循环结构程序设计允许程序执行一个任务多次,直到满足某个条件为止。它分为“当型”循环和“直到型”循环。当型循环在循环开始前判断条件,如果条件为真则执行循环体;直到型循环则在每次循环体执行后判断条件,直到条件变为真时停止循环。循环结构广泛应用于需要重复执行任务的场景,例如累加求和、累乘计算、处理学生信息等。 结构化编码原则主张使用上述三种基本控制结构及其嵌套来构造复杂的程序结构,并严格控制或避免使用goto语句,因为goto语句会破坏程序的结构化,导致程序难以理解和维护。结构化程序设计追求的是控制结构的清晰和逻辑性,确保每个控制结构都具有明确的入口和出口,这样编写出来的程序具有良好的可读性和可维护性。 结构化程序设计方法的成功应用,推动了软件工程的发展,提高了编程实践的科学性和系统性。至今,结构化程序设计仍然是教育和行业中重要的编程范式之一。通过对结构化程序设计的学习和实践,程序员可以培养出清晰的编程逻辑和良好的编程习惯,这对于构建高质量的软件系统至关重要。
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