免费智能真题库 > 历年试卷 > 系统架构设计师 > 2017年下半年 系统架构设计师 上午试卷 综合知识
  第31题      
  知识点:   结构化设计   结构化设计   程序设计   程序设计方法   结构化程序设计   模块化
  关键词:   结构化程序设计   控制结构   模块化   逐步求精   自顶向下   程序设计   模块        章/节:   软件开发方法   设计方法       

 
结构化程序设计采用自顶向下、逐步求精及模块化程序设计方法,通过( )三种基本的控制结构可以构造出任何单入口单出口的程序。
 
 
  A.  顺序、选择和嵌套
 
  B.  顺序、分支和循环
 
  C.  分支、并发和循环
 
  D.  跳转、选择和并发
 
 
 

 
  第25题    2021年下半年  
   80%
结构化设计是一种面向数据流的设计方法,以下不属于结构化设计工具的是( )。
 
 
  第34题    2020年下半年  
   0%
信息隐蔽是开发整体程序结构时使用的法则,通过信息隐蔽可以提高软件的(33)测试性和(34)。
  第25题    2021年下半年  
   80%
结构化设计是一种面向数据流的设计方法,以下不属于结构化设计工具的是( )。
  第33题    2019年下半年  
   65%
软件结构化设计包括   (33)   等任务。
   知识点讲解    
   · 结构化设计    · 结构化设计    · 程序设计    · 程序设计方法    · 结构化程序设计    · 模块化
 
       结构化设计
        结构化设计包括架构设计、接口设计、数据设计和过程设计等任务。它是一种面向数据流的设计方法,是以结构化分析阶段所产生的成果为基础,进一步自顶而下、逐步求精和模块化的过程。
        在结构化方法中,模块化是一个很重要的概念,它是指将一个待开发的软件分解成为若干个小的简单部分——模块。每个模块可以独立地开发、测试。这是一种复杂问题的“分而治之”原则,其目的是使程序的结构清晰、易于测试与修改。
        具体来说,模块是指执行某一特定任务的数据结构和程序代码。通常将模块的接口和功能定义为其外部特性,将模块的局部数据和实现该模块的程序代码称为内部特性。在模块设计时,最重要的原则就是实现信息隐蔽和模块独立。模块通常具有连续性,也就意味着作用于系统的小变动将导致行为上的小变化,同时规模说明的小变动也将影响到一小部分模块。
               抽象化
               对软件进行模块设计的时候,可以有不同的抽象层次。在最高的抽象层次上,可以使用问题所处环境的语言描述问题的解法。而在较低的抽象层次上,则宜采用过程化的方法。抽象化包括对过程的抽象、对数据的抽象和对控制的抽象。
               (1)过程的抽象。在软件工程过程中,从系统定义到实现,每进展一步都可以看做是对软件解决方案的抽象化过程的一次细化。在从概要设计到详细设计的过程中,抽象化的层次逐渐降低,当产生源程序时到达最低的抽象层次。
               (2)数据抽象。数据抽象与过程抽象一样,允许设计人员在不同层次上描述数据对象的细节。
               (3)控制抽象。控制抽象可以包含一个程序控制机制而无须规定其内部细节。
               自顶向下,逐步求精
               将软件的架构按自顶向下方式,对各个层次的过程细节和数据细节逐层细化,直到用程序设计语言的语句能够实现为止,从而最后确立整个架构。最初的说明只是概念性地描述了系统的功能或信息,但并未提供有关功能的内部实现机制或有关信息的内部结构的任何信息。设计人员对初始说明仔细推敲,进行功能细化或信息细化,给出实现的细节,划分出若干成分。然后再对这些成分,施行同样的细化工作。随着细化工作的逐步展开,设计人员就能得到越来越多的细节。
               信息隐蔽
               信息隐蔽是开发整体程序结构时使用的法则,即将每个程序的成分隐蔽或封装在一个单一的设计模块中,并且尽可能少地暴露其内部的处理过程。通常会将困难的决策、可能修改的决策、数据结构的内部连接,以及对它们所做的操作细节、内部特征码、与计算机硬件有关的细节等隐蔽起来。
               通过信息隐蔽可以提高软件的可修改性、可测试性和可移植性,它也是现代软件设计的一个关键性原则。
               模块独立
               模块独立是指每个模块完成一个相对独立的特定子功能,并且与其他模块之间的联系最简单。保持模块的高度独立性,也是在设计时的一个很重要的原则。通常用耦合(模块之间联系的紧密程度)和内聚(模块内部各元素之间联系的紧密程度)两个标准来衡量,我们的目标是“高内聚、低耦合”。
               模块的内聚类型通常可以分为7种,根据内聚度从高到低的排序如下表所示。
               
               模块的内聚类型
               模块的耦合类型通常也分为7种,根据耦合度从低到高排序如下表所示。
               
               模块的耦合类型
               除了满足以上两大基本原则之外,通常在模块分解时还需要注意:保持模块的大小适中;尽可能减少调用的深度;直接调用该模块的次数应该尽量多,但调用其他模块的次数则不宜过多;保证模块是单入口、单出口的;模块的作用域应该在模块之内;功能应该是可预测的。
 
       结构化设计
        SD方法给出一组帮助设计人员在模块层次上区分设计质量的原理与技术。它通常与SA方法衔接起来使用,以数据流图为基础得到软件的模块结构。SD方法尤其适用于变换型结构和事务型结构的目标系统。在设计过程中,它从整个程序的结构出发,利用模块结构图表述程序模块之间的关系。
        SD方法的步骤如下:
        (1)评审和细化数据流图。
        (2)确定数据流图的类型。
        (3)把数据流图映射到软件模块结构,设计出模块结构的上层。
        (4)基于数据流图逐步分解高层模块,设计中下层模块。
        (5)对模块结构进行优化,得到更为合理的软件结构。
        (6)描述模块接口。
        SD方法的设计原则是:
        (1)使每个模块执行一个功能(坚持功能性内聚)。
        (2)每个模块使用过程语句(或函数方式等)调用其他模块。
        (3)模块间传送的参数作为数据使用。
        (4)尽量减少模块间共用的信息(如参数等)。
 
       程序设计
               类和继承
               1)类
               一个类是一些属性和方法的封装体,类的定义用关键字class声明,用关键字public、protected、 private指定类的成员的存取控制属性:private(私有)成员只有类内部的方法才能访问,protected(保护)成员派生类和同一文件夹下的类可以访问,public(公有)成员可以从类的外部访问。默认是public。这体现了面向对象的以下指导思想:尽量将类内部的细节隐藏起来,对类的属性的操作应该通过类的方法来进行。
               另外,public还可以用来修饰类,public类能够被其他文件夹下的类访问,非public类只能被同一文件夹下的类访问。一个.java文件中可以包含多个类,会被编译成多个.class文件,但只能有一个public类,而且该类名要和文件名一样。
               2)继承
               Java中用关键字extends表示类间的继承关系。父类的公有属性和方法成为子类的属性和方法,子类如果有和父类的同名、同参数类型的方法,那么子类对象在调用该方法时,调用的是子类的方法,亦即方法的重置。如果想要调用父类的同名方法,需要用super关键字(属性同理)。
               子类的对象可以作为祖先类的对象使用,即所谓类的向上转换,反之则不行。具体表现在:可以用子类对象来对祖先类对象赋值,可以用子类对象作为实参去调用以父类对象为形参的函数。
               对象的引用本质
               Java中的对象实际上是对象的引用,本质上和C语言中的指针是一样的;但也和C语言指针不尽相同,例如,不能自增、自减,不能强制转换成其他类型。
               例如:
               
               构造方法
               构造方法就是类的对象生成时会被调用的方法。每个类至少有一个构造方法(Constructor),也称构造函数。构造方法的名字和类名相同,没有任何返回类型。每个类都有一个默认的构造方法,但当用户自定义了构造方法后,默认的构造函数就不再有效了。
               重载
               同一个类中的两个或两个以上方法,名字相同,而参数个数不同或参数类型不同,称为重载。注意:不能有各方法名字和参数都一样,而仅仅返回值类型不同。
               静态属性和静态方法
               静态属性和静态方法的声明用关键字static实现,一个类的静态属性只有一份,由所有该类的对象共享。不需要创建对象也能访问类的静态属性和方法,访问方式为"类名.静态属性或静态方法",静态方法与对象无关,因此不能在静态方法中访问非静态属性和调用非静态方法。
               this和super关键字
               这两个关键字颇为重要。this代表当前对象,super代表当前对象的父类的东西。
               this主要用途有以下两个。
               (1)一个构造函数调用另一个构造函数,对构造函数的调用必须是第一条语句。
               (2)将对象自身作为参数来调用一个函数。
               super的用途如下:在子类中调用父类的同名方法,或在子类的构造函数中调用父类的构造函数,此时亦必须是第一条语句。
               多态
               所谓多态,是指通过基类对象调用一个基类和派生类都有的方法时,在运行时才能确定到底调用的是基类的方法还是派生类的方法。多态的好处是增加了程序的可扩展性。多态是通过动态联编实现的,即编译时不确定,程序运行时才确定调用哪个函数。
               抽象类与接口
               1)抽象类
               抽象类通过关键字abstract实现,抽象类的目的是定义一个框架,规定某些类必须具有的一些共性。
               包含抽象方法的类一定是抽象类,所谓抽象方法是指没有函数体的方法。
               抽象类的直接派生类必须实现其抽象方法;抽象类只能用于继承,不能创建对象。
               2)接口(Interface)
               接口用关键字interface声明,只能用于继承。注意:此时关键字为implements(实现)。接口用于替代多继承的概念,能实现多继承的部分特点,又避免了多继承的混乱,还能起到规定程序框架的作用。注意:接口也可以用于多态。
               直接继承了接口的类,必须实现接口中的抽象方法;间接的则可以实现,也可以不实现。
               3)抽象类与接口的异同
               接口和抽象类都不能创建对象。
               抽象类不能参与多继承,抽象类可以有非静态的成员变量,可以有非抽象方法;接口可以参与多继承,所有属性都是静态常量,所有方法都是public抽象方法。
               异常处理
               1)异常概念
               异常,即出错,比如0作为除数、找不到类、打开文件错误、数组越界等。异常如果不进行处理,那么程序运行就会结束;如果进行处理,那么会在执行完异常处理代码后继续运行。
               Java中所有异常类均继承自类Exception。
               Java中的异常类层次结构如下:
               
               此外,还有EOFException、 FileNotFoundException、 MalformedURLException等。
               2)捕获异常
               异常处理的典型用法如下,将可能出现异常的代码放在try块中,其后由一个或多个catch捕获相应异常进行处理,注意只执行第一个匹配的catch块,忽略后面的。
               
               如果某个方法中所产生的异常该方法自己没有处理,那么可以在调用该方法的方法中进行处理,如果自己处理了,那么调用它的方法就无法得到该异常。
               3)抛出异常
               异常除了运行中系统产生的之外,也可以主动抛出异常,用关键字throw,如throw new Exception()。注意:throw只能抛出Throwable子类的异常。
               4)带throws关键字的方法
               带throws关键字的方法声明如下:
               
               强制调用该方法的方法必须处理可能发生的异常,或者将异常重新定向。假定方法A带throws关键字,而方法B中调用了方法A,则方法B中必须有处理方法A中可能产生的异常的语句,或者方法B也带throws关键字,指明调用方法B的方法必须处理异常。
               final关键字
               用final关键字定义的常量,在其初始化或第一次赋值后,其值不能被改变。常量必须先有值,然后才能使用。对于常量的第一次赋值只能在构造函数中进行。
               final对象的值不能被改变,指的是该对象不能再指向其他对象,而不是指不能改变当前对象内部的属性值。
               函数参数声明为final后,函数中不能改变其值。
               final方法是不能被重置的方法。
               final类不能被继承,其所有方法都是final的,但属性可以不是final的。
 
       程序设计方法
               程序设计基础知识
               程序设计即编码(coding),也就是为各个模块编写程序。这是系统实现阶段的核心工作。在系统开发的各个阶段中,编程是最容易的、也是人们已掌握得较好的一项工作。根据结构化方法设计了详细的方案,又有了高级语言,初级程序员都可以参加这一阶段的工作。当然,程序员的水平决定了程序的水平。
                      程序设计概述
                      (1)程序设计的概念和要求。
                      程序设计阶段是系统生命周期中详细设计之后的阶段。系统设计是程序设计工作的先导和前提条件。程序设计的任务是使用选定的语言设计程序,把系统设计阶段所得到的程序设计说明书中对信息处理过程的描述,转换成能在计算机系统运行的源程序。
                      程序设计又被称为编码,由程序设计人员承担,编码工作与系统分析设计阶段的工作相比,是相对比较容易的。
                      程序设计人员应当仔细阅读系统全部文档,以保证系统设计与系统实施的一致性;深刻理解、熟练掌握并正确运用程序设计语言和软件开发的环境和工具,保证功能的正确实现。
                      对程序设计的质量要求如下。
                      .程序的正确性。包括正确运用程序设计语言环境和满足系统设计的功能要求。
                      .源程序的可读性。便于其他人员能够读懂和维护。
                      .较高的效率。程序应较少占用内存而具有较高的运行速度。
                      程序设计质量的几个方面常常是有矛盾的,因此应该结合具体情况,权衡处理。
                      (2)程序设计的步骤。
                      .了解计算机系统的性能和软硬件环境。
                      .充分理解系统分析、系统设计的全部文档。
                      .根据设计要求和软硬件环境,选定程序设计语言。
                      .编写程序代码。
                      .程序的检查、编译和调试。
                      程序的标准
                      对于什么是“好程序”,早期观点与现在有很大不同。早期计算机内存小、速度慢,人们往往把程序的长度和执行速度放在很重要的位置。费尽心机缩短程序长度、减少存储量、提高速度。现在情况有了很大的不同,一般认为好程序应具备下列特点。
                      .正常工作。
                      .调试代价低。
                      .易于维护。
                      .易于修改。
                      .设计不复杂。
                      .运行效率高。
                      正常工作是最基本的,一个根本不能够工作的程序当然谈不上“好”,谈执行速度、程序长度等指标也毫无意义;调试代价低,即花在调试上的时间少,这一条是衡量程序好坏,也是衡量程序员水平的一个重要标志;其他要求程序可读性强,易于理解。
                      在相当长的一个时期里,人们认为程序是用于给机器执行的而不是给人阅读的。因而程序员中就存在严重的低估编程方法、不注意程序风格的倾向,认为可以随意编写程序,只要结果正确就行了,读这种程序像读“天书”。可读性(readability)是后来提出的新概念,它主张程序应使人们易于阅读,编程的目标是编出逻辑上正确而又易于阅读的程序。程序可读性好,自然易于理解、易于维护,并将大大降低隐含错误的可能性,从而提高程序的可靠性。
                      要使程序的可读性好,程序员应有一定的写作能力。他应能写出结构良好、层次分明、思路清晰的文章。有人说:“对于程序员来说,最重要的不是学习程序设计语言等,而是英语(日语、汉语)”。程序员在写程序时应该记往:程序不仅是给计算机执行的,也是供人阅读的。
                      要使程序可读性好,总的要求是使程序简单、清晰。人们总结了使程序简单、清晰的种种技巧和方法,包括的内容如下。
                      .用结构化方法进行详细设计。
                      .程序中包含说明性材料。
                      .良好的程序书写格式。
                      .良好的编程风格。
                      程序设计语言的特性与选择
                      程序设计语言是程序设计人员用以求解问题的工具,程序设计人员必须适应特定的程序设计语言的限制。程序设计语言的特性表现为其心理特性、技术特性及工程特性。
                      程序的实现最终要靠人来完成,因此人的因素对程序的实现质量有很大的影响。语言的心理特性,主要表现在编写程序时对人的影响,包括对程序代码的理解等。它在语言中表现为以下几个方面:
                      (1)歧义性。
                      程序设计语言总是以一种确定的方式对源程序的语句进行解释,但程序员可能对其有不同的理解,形成歧义性。歧义影响程序的可读性,容易产生错误。
                      (2)简洁性。
                      是指在用某种程序设计语言编写程序时,人脑必须记忆的关于程序的信息量,用来表示简洁性的属性有:该语言是否便于构造逻辑块及结构化程序,有多少种关键字及缩写;有多少数据类型及默认说明;有多少个算术运算符及逻辑运算符:有多少内部函数。简洁性影响程序的理解性、可读性。
                      (3)局部性与顺序性。
                      人的记忆能力通常分为综合和顺序两类,综合是指把事物作为一个整体记忆及识别的能力,顺序能力是指预知序列中下一个元素的能力。
                      局部性是指程序设计语言的综合特性。当语句可以组合成程序块时,当结构化构造可以直接实现时,以及编写出的程序表现出高度的模块化及内聚时,局部性就比较显著。如果语言提供不连续的处理,就要降低局部性。顺序性是指一种心理特性,它会影响到软件的维护工作。当遇到逻辑操作的线性序列时,人们易于理解,而很多的分支或多个循环就违反了处理的顺序性。
                      (4)传统性。
                      对某种语言的依赖,影响程序员学习新语言的积极性。
                      从软件工程的观点来看,程序设计语言特性的表现形式包括如下内容。
                      (1)是否易于把设计转换为程序,从理论上说,根据系统设计说明去编写程序,其过程应该是明确的。把设计变成程序的难易程度实际上反映了程序设计语言与设计说明相接近的程度。如果该语言能直接实现结构化程序构造,能直接实现复杂的数据结构,能直接实现特殊的输入输出处理、位操作及字符串操作,就能很方便地把设计转换成源程序。
                      (2)编译效率,程序设计语言的编译器的性能决定了目标代码的运行效率,如果对软件性能要求较高,则配有优化编译器的程序设计语言是很有吸引力的。
                      (3)可移植性,可移植性是程序设计语言的一种特性,它的含义是,当源程序从一个处理器转换到另一个处理器,或者从一个编译器转换到另一个编译器时,源程序本身不需修改或仅需少量修改。
                      (4)是否有开发工具,使用开发工具,可以缩短编写源程序的时间,可以改进源程序的质量。这些工具可能包括排错编译器、源程序格式编排功能、内部编辑功能,用于源程序控制的工具,各种应用领域中的详尽的子程序库等。
                      (5)源程序的可维护性,设计文档是理解软件的基础,但还必须读懂源程序,才能根据设计的改动去修改源程序。是否易于从设计转变为源程序和语言本身的某些规定,是可维护性的两个主要因素。
                      语言的技术特性对系统开发的各个阶段都有一定的影响。确定系统需求后,要根据项目的特性选择相应特性的语言,有的要求提供复杂的数据结构,有的要求实时处理强,有的要求能方便地进行数据库的操作。特别是系统设计转化为程序代码时,转化的质量往往受语言性能的影响可能还会影响到设计方法。
                      为一个特定的设计课题选用程序设计语言时,必须从心理特性、工程特性及技术特性几个方面加以考虑。从所要解决的课题出发确定对语言的要求,并确定这些要求的相对重要性。既然一种语言不可能同时满足多个要求,那么就应该分别对各个要求进行衡量,比较各种可用语言的适用程度。
                      选择程序设计语言通常应考虑的因素有,项目的应用领域、系统开发的方法、算法及数据结构的复杂性、系统运行的环境、语言的性能、开发人员的知识及对语言的熟悉程度。
                      程序设计风格
                      (1)标识符的命名。
                      标识符是文件名、变量名、常量名、函数名、程序名、段名和程序标号等用户定义的名字的总称。应注意以下规则。
                      .命名规则在程序中前后一致。
                      .命名时一定要避开程序设计语言的保留字。
                      .尽量避免使用意义容易混淆的标识名。
                      (2)程序中的注释。
                      ①序言性注释。
                      在每个程序或模块的开头的一段说明,起对程序理解的作用,一般包括以下内容:
                      .程序的标识、名称和版本号。
                      .程序功能描述。
                      .接口与截面描述,包括调用及被调用关系、调用形式、参数含义以及相互调用的程序名。
                      .输入/输出数据说明,重要变量和参数说明。
                      .开发历史,包括原作者、审查者、修改者、编程日期、编译日期、审查日期、修改日期等。
                      .与运行环境有关的信息,包括对硬件、软件资源的要求,程序存储与运行方式。
                      ②解释性注释。
                      一般嵌在程序之中,与要注释的部分匹配。
                      进行程序注释应注意以下问题。
                      .注释一定要在程序编制中书写。
                      .解释性注释不是简单直译程序语句,应能说明“做什么”。
                      .一定要保证注释与程序的一致性,程序修改时注释也必须修改。
                      (3)程序的布局格式。
                      利用空格、空行和缩进等方式改善程序的布局,取得较好的视觉效果。
                      (4)数据说明。
                      先说明、后引用,应使数据便于理解和维护。
                      (5)程序语句的结构。
                      一般原则是:语旬简明、直观,直接反映程序设计意图,避免过分追求程序的技巧性,不能为追求效率而忽视程序的简明性、清晰性。应遵守如下规则。
                      .每行写一个语句。
                      .避免使用复杂的条件判断。
                      .尽量减少使用否定的逻辑条件进行测试。
                      .尽量减少循环嵌套和逻辑嵌套的层数。
                      .应采用空格、括号等符号使复杂表达式的运算次序清晰直观。
                      (6)输入和输出。
                      输入输出注意以下内容。
                      .针对用户的不同对象、特点和要求设计人机交互方式。
                      .程序在运行过程中应有表明当前状态的说明信息。
                      .交互式输入的请求应有明确的提示。
                      .对于输出的方式与格式,允许用户进行选择和应答。
                      .应设计完备的错误检测和恢复功能。
                      (7)程序的运行效率。
                      主要指计算机运行时间和存储空间两个方面,主要注意事项如下。
                      .编写程序前应尽量简化算术表达式和逻辑表达式,并尽量用逻辑表达式。
                      .尽量选用好的算法。
                      .仔细研究循环嵌套,确定语句是否可以移出循环体。
                      .尽量避免使用多维数组。
                      .尽量避免使用指针和复杂的表。
                      .充分利用语言环境提供的函数。
                      .使用有良好优化特性的编译程序。
               结构化程序设计
               结构化程序设计被称为软件发展中的第一个里程碑,其影响比前两个里程碑(子程序、高级语言)更为深远。结构化程序设计的概念和方法、支持这些方法的一整套软件工具,构成了“结构化革命”。这是存储程序计算机问世以来,对计算机界影响最大的一个软件概念。对于什么是“结构化程序设计”,至今还没有被普遍接受的定义。通常认为结构化程序设计包括以下4方面的内容。
                      限制使用GOTO语句
                      从理论上讲,只用顺序结构、选择结构、循环结构这三种基本结构就能表达任何一个只有一个入口和一个出口的程序逻辑。为实际使用方便,往往允许增加多分支结构、REPEAT型循环等两三种结构。程序中可以完全不用GOTO语句。这种程序易于阅读、易于验证。但在某些情况下,例如从循环体中跳出,使用GOTO语句描述更为直截了当。
                      因此,一些程序设计语言还是提供了GOTO语句。无限制地使用GOTO语句,将使程序结构杂乱无章、难以阅读、难以理解,其中容易隐含一些错误。
                      逐步求精的设计方法
                      在一个程序模块内,先从该模块功能描述出发,一层层地逐步细化,直到最后分解、细化成语句为止。
                      自顶向下的设计、编码和调试
                      这是把逐步求精的方法由程序模块内的设计推广到一个系统的设计与实现。这正是本书介绍的结构化方法的来源。
                      主程序员制的组织形式
                      这是程序人员的组织形式。一个主程序员组的固定成员是主程序员一人,辅助程序员一人,程序资料员(或秘书)一人。其他技术人员按需要随时加入组内。主程序员负责整体项目的开发,并负责关键部分的设计、编码和调试。辅助程序员在细节上给主程序员以充分的支持。主程序员、辅助程序员必须在程序技术方面和项目管理方面具有经验和才能,必须完全熟悉该项目的开发工作。这种组织方式的好处在于显著减少了各子系统之间、各程序模块之间通信和接口方面的问题。把设计的责任集中在少数人身上,有利于提高质量。
                      作为这种组织形式中的一个程序员,不仅应具备程序设计的基本知识,还要对项目所在的领域有较深入的了解、熟悉开发的技术环境,因而能承担一定的程序编写工作,更为重要的是必须有高度的组织纪律性和团队精神,使自己的工作融入整个系统,与组内其他成员协调一致地工作。为此,必须严格遵守以下几项规则。
                      .不使用可能干扰其他模块的命令或函数。
                      .按总体设计的要求传递参数,不随意修改其内容与含义。
                      .按规定的统一格式操作公用文件或数据库。
                      .按统一的原则使用标识符。
                      .按统一要求编写文档。
                      .保持程序风格的一致。
               面向对象的程序设计
               传统的过程式程序设计随着软件危机和应用系统的不断膨胀越来越显得力不从心,随着20世纪70年代Smalltalk及Modula-2等面向对象的编程语言(Object Oriented Programming Language, OOPL)的出现,以及C++的发展成熟,面向对象程序设计(Object Oriented Programming, OOP)思想得到了广泛的认同和普及。至20世纪90年代,各种程序语言或工具都融入了这一思想,其优越性是有目共睹的,它已成为这一时代软件产业的主体技术。
               在OOP方法中,一个对象即是一个独立存在的实体,对象有各自的属性和行为,彼此以消息进行通信,对象的属性只能通过自己的行为来改变,实现了数据封装,这便是对象的封装性。而相关对象在进行合并分类后,有可能出现共享某些性质,通过抽象后使多种相关对象表现为一定的组织层次,底层次的对象继承其高层次对象的特性,这便是对象的继承性。另外,对象的某一种操作在不同的条件环境下可以实现不同的处理、产生不同的结果:这就是对象的多态性。现有的OOPL中都不同程度地实现了对象的以上三个性质。
                      封装性
                      一般以类(class)来创建一个对象,类表现为一种数据结构。对外提供的界面包括一组数据以及操作这些数据的方法(函数或过程),而隐藏了内部实现的细节,对象操作者只需要了解该对象的界面即可。这样大大增强了模块化程度,很好地实现了软件重用和信息隐藏。
                      为了更好地保持安全性和独立性,类有部分数据可以被定义为私有教据,其他类的对象或过程不能直接访问私有数据,而一般情况下利用消息机制向对象发送消息,对象所有类就需要定义对应的消息响应函数,主动接受消息并做处理,这也是OOPL的一大特点。
                      继承性
                      类通过继承被定义成不同的层次结构,将相关类的特点抽象出来作为父类,子类继承父类的结构和方法后,再定义各自特定的数据和操作,或者还可以通过重载将父类的某些特殊操作进行重新定义。继承一个单一的父类时叫单继承,如果有两个或两个以上的父类则是多继承。这样做的目的不仅体现了软件重用技术,同时又可最大限度地精简程序、减少冗余代码,极大地提高了程序开发和运行效率。
                      多态性
                      类的某些操作允许同一名称具有多种语义。OOPL的这些特点使程序员进行面向对象程序设计时与进行过程式的程序设计有很大的不同,体现在以下这些方面。
                      .设计程序不采用顺序性的结构,而是采用对象本身的属性与方法来解决问题。
                      .在解决问题的过程中,可以直接在对象中设计事件处理程序(接受事件消息),而不用调用子过程严格地按顺序执行,很方便地让用户实现自由无顺序的操作。
                      .数据与程序不是分离的,数据是特定对象的数据,也只有对象的函数或过程才能对数据进行处理,一个对象中的函数或过程共享对象的数据,解决了因调用子过程出现大量数据传递的情况(如函数返回值和较多参数)。
                      .不用设计公用程序模块,因特定方法下的公用模块很难再被扩展为更复杂的处理方式,只需设计类就可以实现重用,而且类库中提供大量基类,掌握它们后可以加快开发过程,开发小组还可以按自己设想的基类放入类库共享。
                      .OOPL非常适合于Windows环境下的程序开发,可以充分利用Windows的各种资源来构造应用程序,这也就需要程序员比较熟悉Windows。
               可视化程序设计
               虽然OOPL提高了程序的可靠性、可重用性、可扩充性和可维护性,但应用软件为了适应Windows界面环境,使用户界面的开发越来越复杂,有关这部分的代码所占比例也越来越大,因此,微软公司推出Visual Basic以后,可视化编程技术得到了极大的欢迎,编程人员不再受Windows编程的困扰,能够所见即所得地设计标准的Windows界面。
               可视化编程技术的主要思想是用图形工具和可重用部件来交互地编制程序。它把现有的或新建的模块代码封装于标准接口封包中,作为可视化编程编辑工具中的一个对象,用图符来表示和控制。可视化编程技术中的封包可能由某种语言的一个语句、功能模块或数据库程序组成,由此获得的是高度的平台独立性和可移植性。在可视化编程环境中,用户还可以自己构造可视控制部件,或引用其他环境构造的符合封包接口规范的可视控制部件。增加了编程的效率和灵活性。
               可视化编程一般基于事件驱动的原理。用户界面中包含各种类型的可视控制部件,如按钮、列表框和滚动条等,每个可视控制部件对应多个事件和事件驱动程序。发生于可视控制部件上的事件触发对应的事件驱动程序,以完成各种操作。编程人员只要在可视化编程工具的帮助下,利用鼠标或表单建立、复制、缩放、移动或清除各种已提供的控件,然后使用该可视化编程工具提供的语言编写每个控件对应的事件程序,最后可以用解释方式运行来测试程序。这样,通过一系列的交互设计就能很快地完成一个应用项目的编程。
               另外,一般可视化编程工具还有应用专家或应用向导提供模板,按照步骤对使用者进行交互式指导,让用户定制自己的应用,然后就可以生成应用程序的框架代码,用户再在适当的地方添加或修改以适应自己的需求。
               面向对象编程技术和可视化编程开发环境的结合,改变了应用软件只有经过专门技术训练的专业编程人员才能开发的状况。它使软件开发变得容易,从而扩大了软件开发队伍。由于大量软件模块的重用和可视控件的引入,技术人员在掌握这些技术之后,就能有效地提高应用软件的开发效率、缩短开发周期、降低开发成本,并且使应用软件界面风格统一,有很好的易用性。
 
       结构化程序设计
        结构化程序设计被称为软件发展中的第一个里程碑,其影响比前两个里程碑(子程序、高级语言)更为深远。结构化程序设计的概念和方法、支持这些方法的一整套软件工具,构成了“结构化革命”。这是存储程序计算机问世以来,对计算机界影响最大的一个软件概念。对于什么是“结构化程序设计”,至今还没有被普遍接受的定义。通常认为结构化程序设计包括以下4方面的内容。
               限制使用GOTO语句
               从理论上讲,只用顺序结构、选择结构、循环结构这三种基本结构就能表达任何一个只有一个入口和一个出口的程序逻辑。为实际使用方便,往往允许增加多分支结构、REPEAT型循环等两三种结构。程序中可以完全不用GOTO语句。这种程序易于阅读、易于验证。但在某些情况下,例如从循环体中跳出,使用GOTO语句描述更为直截了当。
               因此,一些程序设计语言还是提供了GOTO语句。无限制地使用GOTO语句,将使程序结构杂乱无章、难以阅读、难以理解,其中容易隐含一些错误。
               逐步求精的设计方法
               在一个程序模块内,先从该模块功能描述出发,一层层地逐步细化,直到最后分解、细化成语句为止。
               自顶向下的设计、编码和调试
               这是把逐步求精的方法由程序模块内的设计推广到一个系统的设计与实现。这正是本书介绍的结构化方法的来源。
               主程序员制的组织形式
               这是程序人员的组织形式。一个主程序员组的固定成员是主程序员一人,辅助程序员一人,程序资料员(或秘书)一人。其他技术人员按需要随时加入组内。主程序员负责整体项目的开发,并负责关键部分的设计、编码和调试。辅助程序员在细节上给主程序员以充分的支持。主程序员、辅助程序员必须在程序技术方面和项目管理方面具有经验和才能,必须完全熟悉该项目的开发工作。这种组织方式的好处在于显著减少了各子系统之间、各程序模块之间通信和接口方面的问题。把设计的责任集中在少数人身上,有利于提高质量。
               作为这种组织形式中的一个程序员,不仅应具备程序设计的基本知识,还要对项目所在的领域有较深入的了解、熟悉开发的技术环境,因而能承担一定的程序编写工作,更为重要的是必须有高度的组织纪律性和团队精神,使自己的工作融入整个系统,与组内其他成员协调一致地工作。为此,必须严格遵守以下几项规则。
               .不使用可能干扰其他模块的命令或函数。
               .按总体设计的要求传递参数,不随意修改其内容与含义。
               .按规定的统一格式操作公用文件或数据库。
               .按统一的原则使用标识符。
               .按统一要求编写文档。
               .保持程序风格的一致。
 
       模块化
        模块是程序中数据说明、可执行语句等程序对象的集合,或者是单独命名和编址的元素。在系统体系结构中,模块是可组合、可分解和可更换的单元。
        模块化是指解决一个复杂问题时自顶向下逐层把系统划分成若干模块的过程。每个模块完成一个特定的子功能,所有的模块按某种方法组装起来,成为一个整体,完成整个系统所要求的功能。
        开发一个大而复杂的系统,将它进行适当的分解,不但可降低其复杂性,还可减少开发工作量,从而降低开发成本,提高软件生产率。这是模块划分的依据。
        (1)划分模块时,尽量做到高内聚、低耦合,保持模块的相对独立性,并以此原则优化初始的系统体系结构。
        (2)一个模块的作用范围应在其控制范围之内,且判定所在的模块应与受其影响的模块在层次上尽量靠近。
        一个模块的作用范围是指受该模块内一个判定影响的所有模块的集合。一个模块的控制范围指模块本身及其所有下属模块(直接或者间接从属于它的模块)的集合。
        (3)系统结构的深度、宽度、扇入和扇出应适当。
        (4)模块的大小要适中。
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第31题    在手机中做本题