程序设计和软件工程概论

一、算法

1、概念

算法是一种逐步解决问题或完成任务的方法。算法接收一组输入数据，同时产生一组输出数据。算法是一组明确步骤的有序集合，它产生结果并在有限的时间内终止。

2、三种结构

• 顺序结构：顺序执行；
• 判断：检测条件是否满足，结果为真，顺序执行，否则转到另一分支；
• 循环：完成相同指令序列。

3、算法的表示

• UML（统一建模语言）：表现为流程图形式。
• 伪代码：顺序，判断（if…else…），循环（while…）。

4、基本算法

求和，乘积，最大和最小，选择和排序，查找。

6、递归和迭代

• 迭代：结果经历多重循环，算法定义不涉及算法本身即调用不含本身。
• 递归：算法出现在本身的定义中即自己调用自己。

二、程序设计语言

1、演化

• 机器语言：是计算机硬件唯一能识别的语言，由两种状态的电子开关构成以表示01。
• 汇编语言：用带符 或驻基辅的指令和地址代替二进制码，每条指令单独编码，汇编程序将汇编语言翻译成机器语言。
• 高级语言：不用在意底层细节，面向过程程序设计和面向对象程序设计。

2、翻译

• 高级语言程序称为源程序，被翻译成的机器语言程序称为目标程序。
• 编译：把整个源程序翻译成目标程序后执行，如C语言等
• 解释：逐行解释随即执行，如BASIC等；JAVA中编译后（JAAVA虚拟机的目标代码）解释成目标代码后执行。
• 翻译过程：词法分析器（一个符 一个符 的读源代码，创建源语言中的助记符表，如标志符，数字，保留字等）－> 语法分析器（分析一组助记符，找出指令，如赋值语句等）－> 语义分析器（检查指令，确保其无二义性）－> 代码生成器（将每条指令转化为机器语言）。

3、编程模式

• 过程式模式：程序作为主体，数据或数据项作为被动对象。为了操纵数据，程序发出动作，称为过程。
• 面向对象模式：处理活动对象，程序仅仅向对象发出请求。类（相同类型的对象），方法（对象能完成的事），继承性（一个对象能从另一个对象继承），多态性（具有相同名字的操作可以在相关类中做不同的事情）
• 函数式模式：把一组输入映射到一组输出。
• 说明式模式：依照逻辑推理的原则响应查询。

4、共同概念

• 标识符：对象的唯一名称代表数据的位置；
• 数据类型：整数类型，实数类型，字符型，布尔型，数组，记录等；
• 变量：存储单元的名字，变量的数据只值在程序执行过程中可能改变；
• 字面值：程序中使用的预定义的值；
• 常量：在程序中不会改变的值；
• 输入和输出
• 表达式：操作数和运算符；
• 语句：赋值语句，复合语句，控制语句等；
• 子程序：局部变量只属于子程序；使用传值或者传引用（地址）来为子程序传参数；返回值有一个或几个（返回调用处）。

三、软件工程

1、软件生命周期

分析，设计，实现，测试。

• 瀑布模型：前一阶段不结束，后一阶段不开始。
• 增量模型：先完成整个系统的简化版本，后逐渐完善各阶段细节。

2、分析阶段

此阶段生成规格说明文档：软件要做什么。利用多种建模工具

3、设计阶段

• 面向过程设计：结构图的使用；模块化；模块间的耦合（模块绑定）必须最小化，内聚（处理过程相关紧密程度）必须最大化。
• 面向对象设计：详细描述类的细节来完成。

4、实现阶段

• 语言的选择
• 软件可操作性：高质量软件：准确性，高效性，可靠性，安全性，及时性和适用性。
• 软件可维护性：保持系统正常运行并及时更新，可变性和可修正性。
• 软件可迁移性：把数据或系统从一个平台转移到另一个平台并重用代码的能力。

5、测试阶段

• 基本路径测试：软件中每条语句至少被执行一次；
• 控制结构测试：条件测试，数据流测试，循环测试；
• 黑盒测试：穷尽测试（输入域的所有可能），随机测试，边界值测试。

6、文档

系统文档：让除原始开发者之外的人能维护和修改软件包；

技术文档：描述软件系统的安装和服务。

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