2014軟考《程序員》講義:程序設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)語言

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　　程序設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)語言

　　1.程序

　　從最一般的意義來說，程序是對解決某個(gè)計(jì)算問題的方法(算法)步驟的一種描述;而從計(jì)算機(jī)來說，計(jì)算機(jī)程序是用某種計(jì)算機(jī)能理解并執(zhí)行的計(jì)算機(jī)語言作為描述語言，對解決問題的方法步驟的描述。計(jì)算機(jī)執(zhí)行按程序所描述的方法步驟，能完成指定的功能。所以，程序就是供計(jì)算機(jī)執(zhí)行后能完成特定功能的指令序列。

　　一個(gè)計(jì)算機(jī)程序主要描述兩部分內(nèi)容：描述問題的每個(gè)對象和對象之間的關(guān)系，以及描述對這些對象作處理的處理規(guī)則。其中關(guān)于對象及對象之間的關(guān)系是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)容，而處理規(guī)則是求解的算法。針對問題所涉及的對象和要完成的處理，設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)�？捎行У睾喕惴ǎ瑪�(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法是程序最主要的兩個(gè)方面。

　　2.程序設(shè)計(jì)的任條和主要步驟

　　程序設(shè)計(jì)的任務(wù)就是分析解決問題的方法步驟(算法)，并將解決問題算法的方法步驟用計(jì)算機(jī)語言記錄下來。程序設(shè)計(jì)的主要步驟包括：認(rèn)識問題、設(shè)計(jì)解決問題的算法、按算法編寫程序、調(diào)試和測試程序。在程序開發(fā)過程中，上述步驟可能有反復(fù)，如發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò)，嚴(yán)重情況可能會(huì)要求重新認(rèn)識問題和重新設(shè)計(jì)算法等。

　　3.機(jī)器語言和匯編語言

　　計(jì)算機(jī)能直接識別和執(zhí)行的二進(jìn)制代碼稱為計(jì)算機(jī)的機(jī)器語言。用有助于記憶的符號來代表二進(jìn)制代碼，稱為匯編語言。匯編語言與機(jī)器語言幾乎有一對一的關(guān)系。用匯編語言編寫的程序稱為“匯編源程序”，匯編源程序不能在計(jì)算機(jī)上直接執(zhí)行，需要用匯編程序?qū)R編源程序翻譯成機(jī)器語言程序，然后執(zhí)行由匯編程序翻譯出來的機(jī)器語言程序。機(jī)器語言和匯編語言是與具體計(jì)算機(jī)緊密相關(guān)的，稱它們是面向機(jī)器的語言。

　　4.高級語言

　　與機(jī)器語言和匯編語言相比較，高級語言與具體計(jì)算機(jī)無關(guān)，是一種能方便描述算法過程的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。高級語言種類千差萬別，但一般包含有以下四種成分：數(shù)據(jù)成分用來描述程序所涉及的數(shù)據(jù);運(yùn)算成分用來描述運(yùn)算;控制成分用來表達(dá)程序的控制構(gòu)造;傳輸成分用來表達(dá)數(shù)據(jù)的傳輸。由于高級語言程序主要是描述計(jì)算機(jī)的解題過程，即描述復(fù)雜的加工處理過程，所以也稱這種高級語言為面向過程語言。

　　用高級語言編寫的程序稱為“源程序”。計(jì)算機(jī)不能直接技源程序的語句運(yùn)行，通常有解釋方式和編譯方式兩種方法在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行源程序。

　　解釋方式，即讓計(jì)算機(jī)運(yùn)行解釋程序，解釋程序逐句取出源程序中的語句，對它作解釋執(zhí)行，輸入數(shù)據(jù)，產(chǎn)生結(jié)果。

　　編譯方式，即先運(yùn)行編譯程序，從源程序一次翻譯產(chǎn)生計(jì)算機(jī)可直接執(zhí)行的二進(jìn)制程序(稱為目標(biāo)程序);然后讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行目標(biāo)程序，輸入數(shù)據(jù)，產(chǎn)生結(jié)果。

　　解釋方式的主要優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算機(jī)與人的交互性好，調(diào)試程序時(shí)，能一邊執(zhí)行一邊直接改錯(cuò)，能較快得到一個(gè)正確的程序。缺點(diǎn)是逐句解釋執(zhí)行，運(yùn)行速度慢。

　　編譯方式的主要優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算機(jī)運(yùn)行目標(biāo)程序快，缺點(diǎn)是修改源程序后必須重新編譯以產(chǎn)生新的目標(biāo)程序。

　　現(xiàn)在也有將上述兩種方式結(jié)合起來的，即先編譯源程序，產(chǎn)生計(jì)算機(jī)還是不能直接執(zhí)行的中間代碼，然后讓解釋程序解釋執(zhí)行中間代碼。這樣做的好處首先是比直接解釋執(zhí)行快;更大的好處是中間代碼獨(dú)立于計(jì)算機(jī)，只要有相應(yīng)的解釋程序，就可在任何計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。

　　5.面向問題語言

　　面向問題語言是為了易于描述和求解某類特定領(lǐng)域的問題而專門設(shè)計(jì)的一種非過程語言。用面向問題語言解題時(shí)，不僅擺脫計(jì)算機(jī)的內(nèi)部邏輯，也不必關(guān)心問題的求解算法和求解的過程，只需指出問題是做什么，數(shù)據(jù)的輸入和輸出形式，就能由相應(yīng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)得到所需結(jié)果。如報(bào)表語言、SOL(Structured Query Language)語言等。SQL語言是數(shù)據(jù)庫查詢和操縱語言，能直接使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。由于使用面向問題語言來解題只要告訴計(jì)算機(jī)做什么，不必告訴計(jì)算機(jī)如何做，能方便用戶的使用和提高程序的開發(fā)速度。但實(shí)現(xiàn)面向問題語言的系統(tǒng)從最一般的意義下實(shí)現(xiàn)問題如何求解，通常實(shí)現(xiàn)的效率較低。另外，面向問題語言要求問題已有通用的求解方法，目前其應(yīng)用范圍還比較狹窄。

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