第3章 程序設計基礎

　　本章主要考查程序設計的一些基本知識，比如程序設計的方法與風格、結構化程序設計與面向對象程序設計的基本思想。從歷次的試題來看，本章試題分值約占2.4%，屬于非重點考查對象。盡管分值所占的比例較少，但基本上每次至少有一道試題。試題以選擇和填空的形式出現。

　　3.1 程序設計

　　該節知識點所占試題比重為17%，屬于非重點考查對象。到目前為止，該知識點只出過一道選擇題。從考試大綱來看，主要考查程序設計的方法、程序設計風格。

　　3.1.1 考點1：程序設計的方法

　　程序是指令的有序集合，它是為了解決某一問題而設計的一系列指令。程序設計是使用計算機系統的指令或語句，組成求解不同問題，實現不同算法所需的完整序列的一個工作過程。隨著計算機硬件技術的發展以及計算機技術的廣泛應用，根據需求程序設計的方法也經過了幾個發展的過程。

　　在程序設計早期，由于受到計算機硬件的限制，運行速度慢，存儲空間少，使得程序員不得不提高程序的效率，在這種情況下，編程成了一種技巧和藝術，程序的可理解性和可擴充性沒有得到重視。在這個時期出現的高級語言有Fortran、COBOL、ALGOL、Basic等語言，在這個時期不注重程序的結構，可以說這是沒有固定程序設計方法的時期。

　　計算機硬件得到了很大的發展，在編程的時候，運行速度和存儲空間不再困擾程序員，計算機技術應用范圍的擴大使得程序必須要有良好的結構，在這種需求下，提出了結構化程序設計方法。這時出現的高級語言有PASCAL、C等。20世紀60年代后期，提出了類和對象的概念，程序設計已經不是問題的中心，如何更好地描述問題已經成為了主題，因此在這種情況下，面向對象的程序設計方法發展起來了，并得到廣泛地應用。進入20世紀80年代后，出現了一系列的面向對象程序設計語言，如C++等。

　　下面我們會詳細討論結構化程序設計和面向對象程序設計。

　　3.1.2 考點2：程序設計的風格

　　我們在編寫程序時要養成良好的程序設計習慣，對程序的要求不僅能夠在計算機上正確運行，而且要便于閱讀和被別人理解，便于程序的調試和維護。好的程序設計風格有助于提高程序的正確性、可讀性、可維護性和可用性。要使程序具有良好的風格，概括起來可以分成4部分：源程序文檔化、數據說明、語句結構、輸入/輸出方法。

　　1.源程序文檔化

　　源程序文檔化主要包括：標識符的命名、程序中添加注釋以及程序的編輯風格。

　　(1)標識符的命名

　　標識符即符號名，包括變量名、模塊名、常量名、標號名、函數名、數據區名和緩沖區名等。一個程序中必然有很多的標識符，特別是在一個復雜大型的程序中，標識符可能成千上萬，對標識符作用的正確理解是讀懂程序的前提，如果程序員隨意命名標識符，程序的可讀性會很差。

　　因此，標識符的命名應該要規范化，具體要根據下面幾個原則來命名。

　　① 選取有實際意義的標識符名稱。為了方便理解標識符的作用，標識符的名字要能夠反映其作用，如用于存儲數量的變量的名稱可以是count等。

　　② 為了便于程序的輸入，標識符的名字不宜太長。必要時可以用一些縮寫，但是要注意縮寫規則要一致，并且要給每一個變量加上注釋。

　　③ 為了便于區分，不同的標識符不要取過于相似的名字。

　　④ 由于程序中通常需要大量不同類型的標識符，為了使說明部分閱讀起來更加清晰，在對其進行類型說明時應注意以下幾點：按照某種順序對各種類型的變量進行集中說明，如先說簡單類型，再說明記錄類型;在使用一個說明語句對同一類型的多個變量進行說明時，按照變量名中的字母順序進行排列。

　　(2)程序中加注釋

　　注釋是程序員與日后的程序讀者之間通信的重要工具，用自然語言或偽碼描述。它說明了程序的功能，特別在維護階段，對理解程序提供了明確指導。一些正規的程序文本中，注釋行的數量占到整個源程序的1/3～1/2，甚至更多。注釋分序言性注釋和功能性注釋。

　　① 序言性注釋：一般置于每個程序模塊的開頭部分，它應當給出程序的整體說明，用來引導讀者理解程序。主要描述內容可以包括：程序標題、程序功能說明、主要算法、接口說明、有關數據描述、程序位置、開發簡歷、程序設計者、復審者、復審日期和修改日期等。

　　② 功能性注釋：一般置于程序體中，用來描述其后的語句或程序段是用來做什么的，或者是執行了其下面的語句或程序段會產生什么樣的效果，而不要解釋下面該怎么做。

　　(3)程序的編輯風格

　　為了使程序的結構一目了然，可以在程序中利用空格、空行、縮進等技巧使程序層次清晰，便于程序的理解。可以按照以下幾個原則來編輯程序。

　　① 恰當地利用括號，可以突出運算的優先性，避免發生運算錯誤。

　　② 程序段之間可用空行隔開。

　　③ 對于選擇語句和循環語句，應該做適當的縮進，使得程序的邏輯結構更加清晰。

　　2.數據說明

　　在程序設計時，應該注意數據說明的風格。為了使數據定義更易于理解和維護，有以下指導原則。

　　(1)數據說明順序應規范化，使數據的屬性更易于查找，從而有利于測試、糾錯與維護。原則上，數據說明的次序與語法無關，其次序是任意的，但是便于閱讀和理解，最好使其規范化，使說明次序按照某種規則固定。例如，按以下順序：常量說明、類型說明、全程量說明及局部量說明。

　　(2)語句中變量的說明應有序化，多個變量在同一個說明語句中說明時，各變量名按字典序排列。

　　(3)使用注釋來說明復雜的數據結構時，要說明在程序實現這個數據結構時的特點。

　　3.語句結構

　　單個語句結構是編碼階段的任務，語句結構追求簡單直接，不能為了追求效率而使代碼復雜化。我們可以根據下面的原則來構造語句。

　　① 為了便于閱讀和理解，不要一行多個語句。

　　② 不同層次的語句采用縮進形式，使程序的邏輯結構和功能特征更加清晰。

　　③ 要避免復雜的判定條件，避免多重的循環嵌套。

　　④ 表達式中使用括號以提高運算次序的清晰度。

　　⑤ 程序編寫首先應當考慮程序結構的清晰性，不要刻意追求技巧性，使得程序復雜。

　　⑥ 除非對效率有特殊要求，否則先要考慮程序的清晰性，不要追求高效率而喪失程序的清晰度。

　　⑦ 程序編寫要簡單，要直截了當地表達出程序員的用意。

　　⑧ 首先要保證程序正確，然后才要求提高速度。

　　⑨ 避免使用臨時變量而使程序可讀性下降。

　　⑩ 盡可能使用庫函數。

　　4.輸入和輸出

　　輸入和輸出是程序的一個重要的組成部分，是用戶和計算機交互直接相關的。輸入和輸出的方式應當盡量方便用戶的使用。一定要避免輸入輸出的不當而導致用戶使用軟件麻煩。因此，在軟件需求分析階段和設計階段，就應基本確定輸入和輸出的風格。軟件能否被用戶接受，有時就取決于輸入和輸出的風格。

　　一個良好的輸入輸出風格能夠使用戶很方便地使用系統，我們在編碼階段可以根據下面的原則來設計一個好的輸入輸出。

　　① 對所有輸入的數據都要進行有效性檢查，要能夠識別出錯誤的輸入，對錯誤的輸入做出異常處理，使得每個輸入數據都具有有效性。

　　② 檢查輸入數據項的各種重要組合的合理性，必要時報告輸入狀態信息。

　　③ 在輸入時，輸入的步驟和方式應該盡量簡單。

　　④ 輸入數據時，應允許使用自由格式輸入。

　　⑤ 允許默認值

　　⑥ 輸入一批數據時，最好使用輸入結束標志，而不要用戶指定輸入數據數目。

　　⑦ 在交互輸入時，要給用戶提示信息，如可使用選擇項的種類和取值范圍，在輸入結束時，給出狀態信息。

　　⑧ 當程序設計語言對輸入/輸出格式有嚴格要求時，應保持輸入格式與輸入語句的要求的一致性。

　　⑨ 給所有的輸出加注解，并設計輸出報表格式。

　　例3.1.1 以下敘述中錯誤的是( )。[2005年9月 選擇第11題]

　　A.用戶所定義的標識符允許使用關鍵字

　　B.用戶所定義的標識符應盡量做到“見名知意”

　　C.用戶所定義的標識符必須以字母或下劃線開頭

　　D.用戶定義的標識符中，大、小寫字母代表不同標識

　　答案：A

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