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程序設(shè)計方法

網(wǎng)站制作的一個程序就像一部電影,編得好與不好相差很大,一部好電影可以讓人看了還想看.而一部差的電影很少會被人看完。好的程序不但能解決間題,而且還有容易被看懂、運行效率高、容易修改等特點。那么.如何才能編寫一個好的程序?這是程序員在進行程序編碼之前必須考慮的問題,就是需要選取合適的程序設(shè)計方法.    隨著計算機硬件技術(shù)的不斷發(fā)展,程序設(shè)計方法也隨之不斷發(fā)展。最早的程序設(shè)計方法稱為個體化方法,每個程序員都按照自己的習慣和風格來編寫程序,其結(jié)果是程序很難維護。特別是規(guī)模較大的程序.個體化方法導(dǎo)致程序的壽命縮短。成本提高,不能滿足需要.經(jīng)過計算機工作者的努力.程序設(shè)計方法持續(xù)改進,在過去的幾十年中,程序設(shè)計方法主要經(jīng)歷了兩次革命性的飛躍:結(jié)構(gòu)化方法和面向?qū)ο蠓椒?相對應(yīng)地產(chǎn)生了面向過程程序設(shè)計和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計。下面介紹結(jié)構(gòu)化方法(Structured Method)和面向?qū)ο蠓椒?Object-OrientedMethod). 曾被稱譽為“程序設(shè)計方法的革命”的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計.使程序設(shè)計從主要依賴于程序員個人的自由活動變成為有章可循的一門科學。它的主要貢獻,是推動了程序設(shè)計風格從“追求技巧與效率”到“清晰第一、效率第二”的轉(zhuǎn)變。從而提高了程序的易讀性和可靠性。1976年.瑞士的沃斯((Nikiaus Wirth)教授在其經(jīng)典名著《算法十數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二程序,的序言中指出:“程序就是在數(shù)據(jù)的某些特定表示形式和結(jié)構(gòu)的纂礎(chǔ)上.對于抽象算法的具體描述。”、“不了解施加于數(shù)據(jù)上的算法,就無法決定如何構(gòu)成數(shù)據(jù);反之,算法的結(jié)構(gòu)和選撣,卻常常在很大程度上依翰于作為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。簡而言之。程序的構(gòu)成與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是兩個不可分割地聯(lián)系在一起的問題.” 沃斯的論述.精辟地概括了算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在當時程序設(shè)計中的地位與相互關(guān)系.“算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)二程序”.影響和指導(dǎo)了一代又一代的程序員。從早期的程序設(shè)計語言Fortran,Cobol,ADA,Pascal到現(xiàn)代的C語言,全是面向過程的,都有一個特點:當對軟件進行分析或設(shè)計時.開發(fā)人員總是遵循“程序二數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)十算法”的思路.把程序理解為由一組被動的數(shù)據(jù)和一組能動的過程所構(gòu)成,這樣的程序設(shè)計方法就稱為面向過程的程序設(shè)計方法。 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的普及促進了軟件生產(chǎn)的工業(yè)化,也緩解了當時的軟件危機。然而它的面向過程的程序設(shè)計思路,不適合日益復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)。實踐表明用結(jié)構(gòu)化技術(shù)處理5000行以下代碼的軟件的確是十分有效的,但面對當今的大規(guī)模軟件產(chǎn)品的復(fù)雜性。卻仍舊無能為力。可是在客觀事物中,實體的內(nèi)部“狀態(tài)態(tài),’(可用數(shù)據(jù)表示)和“運動”(加于數(shù)據(jù)的操作)卻是結(jié)合在一起的.這就使采用傳統(tǒng)范型開發(fā)的軟件模型(稱為“解空間” Solutiondomain)被人為地偏離客觀實體本身的模型(稱為“間題空間”,Problem domain).于是,面向?qū)ο蟮姆椒ň蛻?yīng)運而生了。 在面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計中,數(shù)據(jù)及其操作被封裝在一個個稱為“對象”(Object)的統(tǒng)一體中,對象之間則通過“消息”(Message)相互聯(lián)系,‘對象+消息”的機制取代了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法”的思路,因而較好地實現(xiàn)了一解空間”與“問題空間,的一致性,為解決軟件危機帶來了新的希望,從結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計到面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計,是程序設(shè)汁方法的又一次飛躍,在軟件開發(fā)和維護中正日益顯露其優(yōu)越性。 面向?qū)ο蟮乃枷胱畛跗鹪从?0世紀60年代中期的仿真程序設(shè)計語言Simula 67。 20世紀紀80年代初出現(xiàn)的Smalltalk語言和90年代推出的C++,Java語言及其程序設(shè)計環(huán)境先后成為面向?qū)ο蠹夹g(shù)發(fā)展的重要里程碑。從80年代末開始,面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計和面向?qū)ο蟮男枨蠓治龆嫉玫娇焖侔l(fā)展,特別是90年代中期,lBooch, Rumbaugh和Jacoson共同提出了統(tǒng)一建模ig言(Unified Modeling Language, CML),把眾多面向?qū)ο蠓椒ňC合成一種標準,使面向?qū)ο蟮姆椒ǔ蔀橹髁鞯某绦蛟O(shè)計方法。  (1)對象((Object),對象是現(xiàn)實世界中個體或事物的抽象表示,是它的屬性和相關(guān)操作的統(tǒng)一封裝體。屬性表示對象的性質(zhì),屬性值規(guī)定了對象所有可能的狀態(tài)。對象的操作是指該對象可以展現(xiàn)的外部服務(wù)。例如。若將卡車視為對象。則它具有位置、速度、顏色、容量等屬性。對于該對象可施行啟動、停車、加速、維修等操作,這些操作將或多或少地改變卡車的屬性值。 (2)類(Class)。類用于表示某些對象的共同特征(屬性和操作),對象是類的實例。例如,汽車類可包含位置、速度、顏色等屬性,以及啟動、停車、加速等操作。卡車是汽車類的一個實例。 (3)繼承(Inheritance)類之間可以存在繼承關(guān)系,它是現(xiàn)實世界中遺傳關(guān)系的直接模擬,可用來表示類之間的內(nèi)在聯(lián)系以及對屬性和操作的共享。子類可以沿用父類(被繼承類)的某些特征,同時子類也可以具有自己獨有的屬性和操作,對于一個類的修改能自動反映到它的所有子類中。例如,飛行器、汽車和輪船都是交通工具類的子類,它們都可以繼承交通工具類的某些屬性和操作。除繼承關(guān)系外,現(xiàn)實世界中還大量存在著“部分和整體”關(guān)系。例如,飛機可由發(fā)動機、機身、機械控制系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)等構(gòu)成。這種關(guān)系在面向?qū)ο蠓椒▽W中可表示為類之間的聚集(Aggregation)關(guān)系。在聚集關(guān)系下,“部分”類的對象“整體”類對象的一個組成部分。 (4)消息(Message)。消息傳遞是對象與其外部世界相互關(guān)聯(lián)的唯一途徑。對象可以向其他對象發(fā)送消息以請求服務(wù),也可以響應(yīng)其他對象傳來的消息,完成自身固有的某些操作,從而服務(wù)于其他對象.例如。直升飛機可以響應(yīng)輪船的海難急救信號,起飛,加速,飛赴出事地點并實施救援作業(yè)。 對象的操作主要是用來響應(yīng)外來消息并為其他對象提供服務(wù)的,所以它們也被稱作“外部服務(wù)”。Coad和Yourdon認為。采用上述4種概念進行開發(fā)的軟件系統(tǒng)可以認為是面向?qū)ο蟮摹榇耍麄儼衙嫦驅(qū)ο蠓椒w結(jié)為一個簡單的公式,即面向時象二對象+分類(Classification) +繼承+消息通信(Communication withmessages)。
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