《程序设计语言》PPT课件.ppt

,大学计算机基础计算机科学概论赵 欢 骆嘉伟 徐红云 李丽娟 编著,第三部分 算法与程序设计第6章 程序设计语言,大学计算机基础计算机科学概论,本章内容提要,6.1 程序设计语言概数6.2 高级程序语言的类型6.3 程序设计的基本概念6.4 程序单元6.5 程序设计语言的执行6.6 高级话题6.7 小结,程序设计语言：指挥计算机工作的命令。没有程序，计算机将无法进行工作。,一、什么是程序语言,最早的程序语言：1945年的Plankalkul，非存储式高级程序。,二、程序语言的发展历史,6.1 程序设计语言概述,程序设计语言的发展经历了三代的发展变化：第一代：机器语言 第二代：符号语言 第三代：高级语言,见表5.1：一些主要程序语言的发展历史。,6.1 程序设计语言概述,按照人与机器的交互程度分类：机器语言；汇编语言；高级语言。,三、程序语言的分类,见表6.2：部分重要的程序设计语言的分类。,6.1 程序设计语言概述,由“0”和“1”组成的二进制码构成。优点：速度快，不需要翻译。特点：依赖机器，可读性差，难以掌握。一个机器语言的例子：表6.3。,四、机器语言,用符号和助记符来代表机器语言，为各操作码分配助记符。（如：Asm，Masm）优点：速度快，可读性较好。特点：依赖机器，较难掌握，需要翻译。一个符号语言的例子：表6.4。,五、符号语言,6.1 程序设计语言概述,用类英语描述对机器的指令。（如：Fortran，Basic，C，Pascal，C+等。）优点：可读性好，易于掌握。特点：不依赖机器，需要翻译。程序设计就是寻找解决问题的方法，不需关心计算机本身的具体实现。两个高级语言的例子：表6.5、表6.6。,六、高级语言,6.1 程序设计语言概述,目前常用的程序语言大约有50多种。(详见表6.7)每月对程序设计语言的使用情况有一个排名：(详见表6.8)注：排名结果并不代表程序语言的好坏。,一、常用高级程序语言,6.2 高级程序语言的类型,按照程序的运行方式，程序语言分类：,1、汇编型语言2、解释型语言3、编译型语言4、混合型语言5、脚本性语言,6.2 高级程序语言的类型,根据程序语言解决问题的方法及功能，程序语言分类：,1、过程化语言2、函数式语言3、逻辑式语言4、面向对象语言5、专用语言,6.2 高级程序语言的类型,又称为命令式语言或强制性语言。（如：Fortran语言，COBOL语言，Ada语言，C语言，Basic语言，Pascal语言等。）过程化语言程序按顺序的机器指令。过程化语言的命令表现在两个方面：1、操作数据项。2、控制下一条要执行的指令。,二、过程化语言,6.2 高级程序语言的类型,过程化语言的特点：,6.2 高级程序语言的类型,三、函数式语言,又称为表处理语言。（如：LISP语言，Scheme语言。）将函数看成是“黑盒”，程序就是将一系列的“黑盒”连起来。,6.2 高级程序语言的类型,函数式语言程序设计的特点：1、定义函数。（也可通过基本函数创建新的函数。）2、调用函数。（可通过函数的组合解决问题。）,6.2 高级程序语言的类型,一个Scheme语言的范例：P.169函数(car(List)的作用：从列表List中取出第一个元素。函数(cdr(List)的作用：从列表List中取出除第一个元素 以外的所有元素。现有列表List：List=4 9 12 42 35 47 26则：(car(List)的结果为4(cdr(List)的结果为9 12 42 35 47 26若要从List表中取出第四个元素，则：(car(cdr(cdr(cdr List),6.2 高级程序语言的类型,又称为声明式语言或说明性语言。程序设计主要是进行事实归纳和规则推理，适合于特定的领域。（如：Prolog语言）一个Prolog语言的例子：P.169,四、逻辑式语言,6.2 高级程序语言的类型,采用面向对象的思想进行程序设计。(如：Smalltalk语言，C+语言，Java语言等。)面向对象语言的特点：对象和操作被捆绑在一起。通过对象去调用操作，有可能产生的结果：1、改变对象自身的状态 2、改变其他对象的状态 3、改变系统的状态,五、面向对象语言,6.2 高级程序语言的类型,例如：图形用户界面系统。图标对象 图标所允许的操作（如：单击鼠标左键、右键，双击鼠标左键等）对象的操作。操作的结果对象通过该对象内部的操作产生的结果。,6.2 高级程序语言的类型,应用于网络和数据库的语言。如：HTML语言，Perl语言，PHP语言，SQL语言等。特点：属于脚本语言，易于掌握。,六、专用语言,6.2 高级程序语言的类型,一个HTML程序的例子：,标题这是一个HTML范例!,6.2 高级程序语言的类型,过程化程序语言具有的共性：1、标识符 2、变量与数据类型 3、常量和文字 4、表达式和赋值语句 5、控制语句 6、注释,过程化程序语言的语句：1、声明语句：说明程序中要使用的元素。2、命令语句：描述算法的步骤。3、注释语句：解释程序的功能。,6.3 程序设计语言的基本概念,一、标识符 标识符的作用：命名。计算机通过标识符与地址的联系来操作数据。不同的程序语言对标识符有不同的规定。如：,（见表6.11）,6.3 程序设计语言的基本概念,二、变量与数据类型1、变量：以标识符作为名字，代替存储地址。变量的特点：保存程序的计算结果。2、数据类型 数据类型决定了数据可执行的操作以及数据 的取值范围。程序设计语言的基本数据类型见 见表6.12。,6.3 程序设计语言的基本概念,3、变量的声明 将变量指定为某种 数据类型的语句称 为变量声明语句。如：,6.3 程序设计语言的基本概念,三、常量和文字1、常量：程序执行过程中不能更改的数据。常量分两种：文字常量和命名常量。文字常量：直接以数字的形式出现在程序中。如c语言中：Area=3.14159*r*r；/*r为变量*/命名常量：以标识符的形式出现在程序中。如c语言中：Area=PI*r*r；/*r为变量*/,6.3 程序设计语言的基本概念,四、表达式和赋值语句1、表达式：一系列操作数和运算符的组合构成。操作数：变量或表达式。（表达式的结果为一个具体的值）运算符：制定运算规则。常用的运算符有四种（见表6.146.17）：算术运算符；关系运算符；逻辑运算符；赋值运算符。,6.3 程序设计语言的基本概念,五、控制语句 可以改变程序中语句的执行顺序，主要有分支结构和循环结构两种。1、分支结构 有两种分支结构：ifelse结构(流程图见图6.5)。switch结构(流程图见图6.6)。,6.3 程序设计语言的基本概念,2、循环结构 有三种循环结构：for循环结构(流程图见图6.7)。while循环结构(流程图见图6.7)。dowhile循环结构(流程图见图6.8)。注：在不同的程序语言中，分支结构和循环结构 的语法描述会稍有差异。,6.3 程序设计语言的基本概念,3、强制转移语句是一种强命令型语句，无条件转移程序指令。具有统一的语句形式：goto goto语句的特点：给程序的执行带来极大的方便；会降低程序的可读性；可能导致程序发生严重的错误。一个使用goto语句的例子：P.177,6.3 程序设计语言的基本概念,六、注释 注释就是对程序的语句或功能进行说明，为阅读程序提供额外的信息，帮助理解。注释的存在与否都不影响程序的执行。不同的程序语言有不同的注释符号。常见语言的注释符号见表6.18。建议：为程序写上适当的注释。,6.3 程序设计语言的基本概念,程序单元：具有独立的功能。过程或函数：具有独立的功能的程序单元。一、过程 1、过程：一些指令的集合。（指令：由顺序结构、分支结构或循环结构组成）2、过程头部：过程名。(建议用动词作为过程名)3、过程调用：请求过程提供服务。注：过程就是程序的缩影。,6.4 程序单元,过程调用的控制流：,6.4 程序单元,二、参数1、参数：过程中要用到的通用变量。形参：过程中制定的参数。实参：调用过程时传递给形参的数据。2、参数的位置：过程头部的括号中。3、参数的传递方式：传值：将实参的副本传递给形参。传引用：将实参变量的地址传递给形参。,6.4 程序单元,如：C语言中描述的一个过程如下：,void push(float f)if(spMax)valsp+=f；else print(“Error!Stack Fulln”)；,过程的调用：push(12.3);,6.4 程序单元,三、函数 函数与过程类似。函数与过程的不同之处：函数必须向调用它的地方传回一个值。（函数必须要有一个计算结果。）函数的头部：函数名。(建议用名词作函数名),6.4 程序单元,一个C语言函数的例子：,float myroot(float x，float y，float z)float temp；temp=y*y-4*x*z；if(temp0.0)return-1；else return(root(temp);,函数调用：X1=(-b+myroot(a,b,c)/(2*a)；X2=(-b-myroot(a,b,c)/(2*a)；,6.4 程序单元,四、输入与输出 由程序语言的实现提供的一种底层操作，与开发 包一起提供给程序设计人员。常用的标准输入/输出语句如下：,6.4 程序单元,一、编译程序 源程序：由程序设计语言编写的程序。注：源程序是不能被执行的。将源程序变成可执行程序的过程：,6.5 程序设计语言的执行,源程序的翻译：由编译器完成。编译器的三个重要进程：词法分析；分析源程序中的哪些符号串代表了一个实体的进程，将结果保存在一个称为记号的结构单元里。语法分析;对记号进行分析，根据一系列的语法规则来识别程序的语法结构所代表的进程。目标代码生成；将没有语法错误的程序指令转换成机器语言指令。,6.5 程序设计语言的执行,一个C语言源程序编译的例子：第1步：编辑源程序：mytest.c第2步：用microsoft C编译器，命令方式进行编译：cl c mytest.c结果：若源程序没有错误，会生成目标代码程序：mytest.obj。注：不同的程序语言有不同的编译器。编译的方式不是唯一的。,6.5 程序设计语言的执行,二、链接程序 目标代码并不是可执行代码。要获得可执行的程序，需将目标代码链接起来。链接器的任务就是将目标程序链接成可执行的程序（或称载入模块）。,6.5 程序设计语言的执行,一个链接C语言目标代码的例子：第1步：对源程序mytest.c编译后生成了目标代码程序 mytest.obj；第2步：用microsoft C编译器，命令方式进行链接：link/out:mytest.ext mytest.obj结果：如果不发生错误，会生成一个载入模块：mytest.exe注：不同的程序语言有不同的链接器。链接的方式不是唯一的。,6.5 程序设计语言的执行,三、集成开发环境 软件开发包：也称为集成开发环境（IDE）。将编辑器、翻译器、链接器和其他软件单元集合在一起。软件开发包都是为特定的程序语言定制的。同一种语言的开发包也会有一些不同的产品 和版本。,6.5 程序设计语言的执行,常用程序语言的开发包：,6.5 程序设计语言的执行,一、面向对象程序设计 用面向对象的方法来设计程序。（与过程化程序设计方法不同）面向对象的系统需包含三个要素：对象、类和继承。1、对象 所有资源都是对象。资源：以数据和模块的形式表现。(每一个对象把一组数据和一组过程封装在一起。),6.6 高级话题,2、类 类是对象的状态描述和方法的定义。一个完整的类描述包含了外部接口、内部 算法和数据结构。类是一种抽象的数据类型。类所创建的对象被称为这个类的实例。一个类的所有对象都具有相同的数据结构，共享相同的实现操作的代码，但各自有不同 的状态。,6.6 高级话题,3、继承继承是指一个对象除了拥有自己的属性和操 作以外，还可以从另一个对象那里继承一些 特性。继承为软件的开发和维护提供了有力的技术 支持。,6.6 高级话题,二、程序设计语言的发展趋势 程序设计语言本身主要是实现算法，解决 问题。软件开发工具为编写程序和生成可加载模块 提供方便。程序语言和软件开发工具都在朝着智能化、网络化、标准化的方向发展。,6.6 高级话题,一程序设计语言的发展演化过程。二常见的程序设计语言的类型。三过程化程序设计语言的共同基本语义：标识符；变量与数据类型；常量和文字；表达式（算术表达式、关系表达式、逻辑表达式）赋值表达式；控制语句（分支控制和循环控制）；注释；,6.7 本章小结,四程序设计语言的基本结构：顺序结构；分支结构；循环结构。五源程序的编译、链接概念。六面向对象程序设计基本概念。七程序语言的发展。,6.7 本章小结,