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1、第八章程序的编码本讲稿第一页，共七十四页w做为软件工程过程的一个阶段，做为软件工程过程的一个阶段，程序编程序编码是设计的继续，只有源程序才能执行码是设计的继续，只有源程序才能执行。w程序设计语言的特性和程序设计风格会程序设计语言的特性和程序设计风格会深刻地影响软件的质量和可维护性。深刻地影响软件的质量和可维护性。w为了保证程序编码的质量，程序员必须为了保证程序编码的质量，程序员必须深刻理解、熟练掌握并正确地运用程序深刻理解、熟练掌握并正确地运用程序设计语言的特性。此外，还要求源程序设计语言的特性。此外，还要求源程序具有良好的结构性和良好的程序设计风具有良好的结构性和良好的程序设计风格。格。编码
2、的目的编码的目的本讲稿第二页，共七十四页从控制结构、从控制结构、从控制结构、从控制结构、GoToGoTo语句、代码文档化和输入输出语句、代码文档化和输入输出语句、代码文档化和输入输出语句、代码文档化和输入输出等等等等4 4个方面简述。个方面简述。个方面简述。个方面简述。1 1、使用标准的控制结构、使用标准的控制结构、使用标准的控制结构、使用标准的控制结构 IF C Then S;IF C Then S;IF C Then S1 Else S2;IF C Then S1 Else S2;Case I OF Case I OF a:S1;a:S1;b:S2;b:S2;n:Sn;n:Sn;EndCa
3、seEndCase编码的风格编码的风格本讲稿第三页，共七十四页 While C Do S;Repeat S Until c For I:=M to N Do S;问题问题1：模糊的：模糊的“then if”结构结构 尽量改写为尽量改写为“Else if”结构结构编码的风格编码的风格本讲稿第四页，共七十四页问题问题2:冗余的空冗余的空“then”和空和空“Else”语句语句 IF C Then;else S;可改为可改为 IF(.Not.C)Then S;问题问题3:费解的深层结构。费解的深层结构。While C1 Loop If C2 Then While C3 Loop If C4 Then
4、 Repeat S Until C5本讲稿第五页，共七十四页2 2、有限制地使用、有限制地使用、有限制地使用、有限制地使用GoToGoTo语句语句语句语句 GoToGoTo语句不宜多用，也不应该完全禁止。语句不宜多用，也不应该完全禁止。语句不宜多用，也不应该完全禁止。语句不宜多用，也不应该完全禁止。可用于实现提前退出循环，或者把控制转移到出错处理。可用于实现提前退出循环，或者把控制转移到出错处理。可用于实现提前退出循环，或者把控制转移到出错处理。可用于实现提前退出循环，或者把控制转移到出错处理。While C1 DoWhile C1 Do Begin Begin If C2 Then Goto
5、 20;If C2 Then Goto 20;If C3 Then Goto 30;If C3 Then Goto 30;End;End;20:code for C2 exit 20:code for C2 exit Goto 40;Goto 40;30:code for C3 exit 30:code for C3 exit 40;40;本讲稿第六页，共七十四页 Goto语句用于出错处理。语句用于出错处理。Subroutine push(item,index,stack,errflg)Subroutine push(item,index,stack,errflg)Integer errflg
6、,index Integer errflg,index Real item,stack(100)Real item,stack(100)C C 进栈操作进栈操作进栈操作进栈操作 If(Index.GE.100)Goto 10If(Index.GE.100)Goto 10 effflg=0 effflg=0 index=index+1 index=index+1 stack(index)=item stack(index)=item Return Return C C 出错处理出错处理出错处理出错处理 10 errflg=110 errflg=1 Return Return End End本讲稿
7、第七页，共七十四页3 3、实现源程序的文档化、实现源程序的文档化、实现源程序的文档化、实现源程序的文档化 有意义的变量名称有意义的变量名称有意义的变量名称有意义的变量名称 适当的注释适当的注释适当的注释适当的注释 序言式注释序言式注释序言式注释序言式注释 重要的程序段重要的程序段重要的程序段重要的程序段 难懂的程序段难懂的程序段难懂的程序段难懂的程序段 标准的书写格式标准的书写格式标准的书写格式标准的书写格式 分层的结构要缩进分层的结构要缩进分层的结构要缩进分层的结构要缩进 注释段周围加边框注释段周围加边框注释段周围加边框注释段周围加边框 注释段与程序段之间加空行注释段与程序段之间加空行注释段
8、与程序段之间加空行注释段与程序段之间加空行 每行写一条语句每行写一条语句每行写一条语句每行写一条语句 表达式应使用适当的空格和括号表达式应使用适当的空格和括号表达式应使用适当的空格和括号表达式应使用适当的空格和括号本讲稿第八页，共七十四页4 4、满足运行工程学的输入输出风格、满足运行工程学的输入输出风格、满足运行工程学的输入输出风格、满足运行工程学的输入输出风格 输入方面输入方面输入方面输入方面 让程序对输入数据进行有效检查让程序对输入数据进行有效检查让程序对输入数据进行有效检查让程序对输入数据进行有效检查 输入格式力求简单、一致输入格式力求简单、一致输入格式力求简单、一致输入格式力求简单、一
9、致 使用结束标志，不要让用户记录项数使用结束标志，不要让用户记录项数使用结束标志，不要让用户记录项数使用结束标志，不要让用户记录项数 给提示信息，并说明范围和边界值给提示信息，并说明范围和边界值给提示信息，并说明范围和边界值给提示信息，并说明范围和边界值 对多个输入项的组合进行检查对多个输入项的组合进行检查对多个输入项的组合进行检查对多个输入项的组合进行检查 输出方面输出方面输出方面输出方面 标志所有的输出数据标志所有的输出数据标志所有的输出数据标志所有的输出数据 报表应具有良好的格式报表应具有良好的格式报表应具有良好的格式报表应具有良好的格式 应有应有应有应有“在线在线在线在线”帮助帮助帮助
10、帮助 对可能产生严重后果的请求，应再次确认对可能产生严重后果的请求，应再次确认对可能产生严重后果的请求，应再次确认对可能产生严重后果的请求，应再次确认 程序具有一定的容错性程序具有一定的容错性程序具有一定的容错性程序具有一定的容错性 区分对待不同的用户区分对待不同的用户区分对待不同的用户区分对待不同的用户 发生错误时，能迅速恢复正常发生错误时，能迅速恢复正常发生错误时，能迅速恢复正常发生错误时，能迅速恢复正常本讲稿第九页，共七十四页程序设计风格w程序实际上也是一种供人阅读的程序实际上也是一种供人阅读的文章，有一个文章，有一个文章的风格文章的风格问题。问题。应该使程序具有良好的风格。应该使程序具
11、有良好的风格。源程序文档化源程序文档化 数据说明数据说明 语句结构语句结构 输入输出方法输入输出方法本讲稿第十页，共七十四页源 程 序 文 档 化 标识符的命名标识符的命名 安排注释安排注释 程序的视觉组织程序的视觉组织本讲稿第十一页，共七十四页符号名的命名w符号名即标识符，包括符号名即标识符，包括模块名模块名、变量变量名名、常量名常量名、标号名标号名、子程序名子程序名、数据区名数据区名以及以及缓冲区名缓冲区名等。等。w这些名字应能反映它所代表的实际东这些名字应能反映它所代表的实际东西，西，应有一定实际意义应有一定实际意义。w例如，表示次数的量用例如，表示次数的量用Times，表示，表示总量的
12、用总量的用Total，表示平均值的用，表示平均值的用Average，表示和的量用，表示和的量用Sum等。等。本讲稿第十二页，共七十四页w名字不是越长越好名字不是越长越好，应当选择精炼的意义，应当选择精炼的意义明确的名字。明确的名字。必要时可使用缩写名字必要时可使用缩写名字，但这时要注意缩写规则要一致，并且但这时要注意缩写规则要一致，并且要要给每一个名字加注释给每一个名字加注释。同时，在一个。同时，在一个程序中，一个变量只应用于一种用途。程序中，一个变量只应用于一种用途。wNEW.BALANCE.ACCOUNTS.PAYABLE wNBALAP wN 本讲稿第十三页，共七十四页程序的注释 w夹在
13、程序中的注释是程序员与日夹在程序中的注释是程序员与日后的程序读者之间通信的重要手后的程序读者之间通信的重要手段。段。w注释决不是可有可无的。注释决不是可有可无的。w一些正规的程序文本中，注释行一些正规的程序文本中，注释行的数量占到整个源程序的的数量占到整个源程序的13到到12，甚至更多。，甚至更多。w注释分为序言性注释和功能性注释。注释分为序言性注释和功能性注释。本讲稿第十四页，共七十四页序言性注释w通常置于每个程序模块的开头部分，通常置于每个程序模块的开头部分，它应当给出程序的整体说明它应当给出程序的整体说明，对于理，对于理解程序本身具有引导作用。有些软件解程序本身具有引导作用。有些软件开发
14、部门对序言性注释做了明确而严开发部门对序言性注释做了明确而严格的规定，要求程序编制者逐项列出。格的规定，要求程序编制者逐项列出。w有关项目包括：有关项目包括：程序标题程序标题；本讲稿第十五页，共七十四页 有关本模块有关本模块功能和目的功能和目的的的说明说明；主要算法主要算法；接口说明接口说明：包括调用形式，参数描：包括调用形式，参数描述，子程序清单；述，子程序清单；有关数据描述有关数据描述：重要的变量及其用：重要的变量及其用途，约束或限制条件，以及其它有关途，约束或限制条件，以及其它有关信息；信息；模块位置模块位置：在哪一个源文件中，或隶：在哪一个源文件中，或隶属于哪一个软件包；属于哪一个软件
15、包；开发简历开发简历：模块设计者，复审者，复：模块设计者，复审者，复审日期，修改日期及有关说明等。审日期，修改日期及有关说明等。本讲稿第十六页，共七十四页功能性注释w功能性注释嵌在源程序体中，用以描述功能性注释嵌在源程序体中，用以描述其后的语句或程序段是在做什么工作，其后的语句或程序段是在做什么工作，或是执行了下面的语句会怎么样。而不或是执行了下面的语句会怎么样。而不要解释下面怎么做。要解释下面怎么做。w例如，例如，/*ADD AMOUNT TO TOTAL*/TOTAL=AMOUNTTOTAL不好。不好。本讲稿第十七页，共七十四页w如果注明把月销售额计入年度总额，便使如果注明把月销售额计入年
16、度总额，便使读者理解了下面语句的意图：读者理解了下面语句的意图：/*ADD MONTHLY-SALES TO ANNUAL-TOTAL*/TOTAL=AMOUNTTOTALw要点要点 描述一段程序，而不是每一个语句；描述一段程序，而不是每一个语句；用缩进和空行，使程序与注释容易区别；用缩进和空行，使程序与注释容易区别；注释要正确。注释要正确。本讲稿第十八页，共七十四页视觉组织 空格、空行和移行w恰当地利用恰当地利用空格空格，可以，可以突出运算的优先突出运算的优先性性，避免发生运算的错误。，避免发生运算的错误。w例如例如，将表达式，将表达式(A17)ANDNOT(B49)ORC写成写成(A17)
17、AND NOT(B49)OR Cw自然的程序段之间可用自然的程序段之间可用空行空行隔开；隔开；本讲稿第十九页，共七十四页w移行移行也叫做也叫做向右缩格向右缩格。它是指程序中的。它是指程序中的各行不必都在左端对齐，都从第一格起各行不必都在左端对齐，都从第一格起排列。这样做使程序完全分不清层次关排列。这样做使程序完全分不清层次关系。系。w对于对于选择语句选择语句和和循环语句循环语句，把其中的程，把其中的程序段语句向右做序段语句向右做阶梯式移行阶梯式移行。使程序的。使程序的逻辑结构更加清晰。逻辑结构更加清晰。w例如，两重选择结构嵌套，写成下面例如，两重选择结构嵌套，写成下面的移行形式，层次就清楚得多
18、。的移行形式，层次就清楚得多。本讲稿第二十页，共七十四页 IF（）THEN IF（）THEN ELSE ENDIF ELSE ENDIF本讲稿第二十一页，共七十四页数据说明w在设计阶段已经确定了数据结构的组在设计阶段已经确定了数据结构的组织及其复杂性。在编写程序时，则需织及其复杂性。在编写程序时，则需要注意数据说明的风格。要注意数据说明的风格。w为了使程序中数据说明更易于理解和为了使程序中数据说明更易于理解和维护，必须注意以下几点。维护，必须注意以下几点。1.数据说明的次序应当规范化数据说明的次序应当规范化 2.说明语句中变量安排有序化说明语句中变量安排有序化 3.使用注释说明复杂数据结构使用
19、注释说明复杂数据结构本讲稿第二十二页，共七十四页数据说明的次序应当规范化w数据说明次序规范化，使数据属数据说明次序规范化，使数据属性容易查找，也有利于测试，排性容易查找，也有利于测试，排错和维护。错和维护。w原则上，数据说明的次序与语法无原则上，数据说明的次序与语法无关，其次序是任意的。但出于阅读、关，其次序是任意的。但出于阅读、理解和维护的需要，最好使其规范理解和维护的需要，最好使其规范化，使说明的先后次序固定。化，使说明的先后次序固定。本讲稿第二十三页，共七十四页w例如，在例如，在FORTRAN程序中数据说明次序程序中数据说明次序 常量说明常量说明 简单变量类型说明简单变量类型说明 数组说
20、明数组说明 公用数据块说明公用数据块说明 所有的文件说明所有的文件说明w在类型说明中还可进一步要求。例如，在类型说明中还可进一步要求。例如，可按如下顺序排列：可按如下顺序排列：整型量说明整型量说明 实型量说明实型量说明 字符量说明字符量说明 逻辑量说明逻辑量说明本讲稿第二十四页，共七十四页说明语句中变量安排有序化w当当多个变量名在一个说明语句中说多个变量名在一个说明语句中说明明时，应当对这些变量时，应当对这些变量按字母的顺按字母的顺序排列序排列。带标号的全程数据。带标号的全程数据(如如FORTRAN的公用块的公用块)也应当按字母也应当按字母的顺序排列。的顺序排列。w例如，把例如，把 integ
21、er size,length,width,cost,price写成写成 integer cost,length,price,size,width 本讲稿第二十五页，共七十四页使用注释说明复杂数据结构w如果设计了一个复杂的数据结构，如果设计了一个复杂的数据结构，应当使用注释来说明在程序实现应当使用注释来说明在程序实现时这个数据结构的固有特点。时这个数据结构的固有特点。w例如例如,对对PL/1的链表结构和的链表结构和Pascal中用户自定义的数据类型，都应当中用户自定义的数据类型，都应当在注释中做必要的补充说明。在注释中做必要的补充说明。本讲稿第二十六页，共七十四页语句结构w在设计阶段确定了软件的
22、逻辑流结在设计阶段确定了软件的逻辑流结构，但构造单个语句则是编码阶段构，但构造单个语句则是编码阶段的任务。语句构造力求简单，直接，的任务。语句构造力求简单，直接，不能为了片面追求效率而使语句复不能为了片面追求效率而使语句复杂化。杂化。本讲稿第二十七页，共七十四页1.在一行内只写一条语句w在一行内只写一条语句，并且采取在一行内只写一条语句，并且采取适当的移行格式，使程序的逻辑和适当的移行格式，使程序的逻辑和功能变得更加明确。功能变得更加明确。w许多程序设计语言允许许多程序设计语言允许在一行内在一行内写多个语句写多个语句。但这种方式。但这种方式会使程序会使程序可读性变差可读性变差。因而不可取。因而
23、不可取。本讲稿第二十八页，共七十四页w例如，有一段排序程序例如，有一段排序程序FOR I:=1 TO N1 DO BEGIN T:=I；FOR J:=I1 TO N DO IF AJAT THEN T:=J；IF TI THEN BEGIN WORK:=AT；AT:=AI；AI:=WORK；END END；w由于一行中包括了多个语句，掩盖由于一行中包括了多个语句，掩盖了程序的循环结构和条件结构，使了程序的循环结构和条件结构，使其可读性变得很差。其可读性变得很差。本讲稿第二十九页，共七十四页FOR I:=1 TO N-1 DO /改进布局改进布局 BEGIN T:=I；FOR J:=I1 TO
24、N DO IF AJAT THEN T:=J；IF TI THEN BEGIN WORK:=AT；AT:=AI；AI:=WORK；END END；本讲稿第三十页，共七十四页2.程序编写首先应当考虑清晰性w程序编写首先应当考虑清晰性，程序编写首先应当考虑清晰性，不要刻意追求技巧性，使程序编不要刻意追求技巧性，使程序编写得过于紧凑。写得过于紧凑。w例如，有一个用例如，有一个用 C 语句写出的程语句写出的程序段：序段：AI=AIAT；AT=AIAT；AI=AIAT；本讲稿第三十一页，共七十四页 w此段程序可能不易看懂，有时还此段程序可能不易看懂，有时还需用实际数据试验一下。需用实际数据试验一下。w实
25、际上，这段程序的功能就是交实际上，这段程序的功能就是交换换AI和和AT中的内容。目的是中的内容。目的是为了节省一个工作单元。如果改为了节省一个工作单元。如果改一下：一下：WORK=AT；AT=AI；AI=WORK；就能让读者一目了然了。就能让读者一目了然了。本讲稿第三十二页，共七十四页3.程序要能直截了当地说明程序员的用意。w程序编写得要简单，写清楚，直截了当程序编写得要简单，写清楚，直截了当地说明程序员的用意。例如，地说明程序员的用意。例如，for(i=1;i=n;i+)for(j=1;j=n;j+)Vij (ij)*(ji)除法运算（）在除数和被除数都是除法运算（）在除数和被除数都是整型量
26、时，其结果只取整数部分，而整型量时，其结果只取整数部分，而得到整型量。得到整型量。本讲稿第三十三页，共七十四页 当当 ij 时时,i/j=0 当当 ji 时时,j/i=0 得到的数组得到的数组 当当ij时时 Vij=(ij)*(ji)=0 当当ij时时 Vij=(ij)*(ji)=1这样得到的结果这样得到的结果 V 是一个单位矩阵。是一个单位矩阵。本讲稿第三十四页，共七十四页w写成以下的形式，就能让读者直写成以下的形式，就能让读者直接了解程序编写者的意图。接了解程序编写者的意图。for(i1;i=n;i+)for(j1;j=n;j+)if(i=j)Vij 1.0;ELSE Vij 0.0;本讲
27、稿第三十五页，共七十四页本讲稿第三十六页，共七十四页4.除非对效率有特殊的要求除非对效率有特殊的要求,程序程序编写要做到编写要做到清晰第一清晰第一，效率第二效率第二。不要为了追求效率而丧失了清晰性。不要为了追求效率而丧失了清晰性。事实上，事实上，程序效率的提高主要应程序效率的提高主要应通过选择高效的算法通过选择高效的算法来实现。来实现。5.首先要保证首先要保证程序正确程序正确,然后才要然后才要求求提高速度提高速度。反过来说，在使程序反过来说，在使程序高速运行时，首先要保证它是正确高速运行时，首先要保证它是正确的的。本讲稿第三十七页，共七十四页6.避免避免使用临时变量使用临时变量而使可读性而使可
28、读性下降。下降。例如，有的程序员为了追例如，有的程序员为了追求效率，往往喜欢把表达式求效率，往往喜欢把表达式 AI1AI;写成写成 AIAI;XAI1AI;这样将一句分成两句写，会产生这样将一句分成两句写，会产生意想不到的问题。意想不到的问题。本讲稿第三十八页，共七十四页7.让编译程序做简单的优化。让编译程序做简单的优化。8.尽可能尽可能使用库函数使用库函数9.避免避免不必要的转移不必要的转移。同时如果能同时如果能保持程序可读性，则不必用保持程序可读性，则不必用 GO TO语句。语句。例如，有一个求三个数中最小值例如，有一个求三个数中最小值的程序：的程序：本讲稿第三十九页，共七十四页 IF(X
29、 Y)GOTO 30 IF(Y Z)GOTO 50 SMALLZ GOTO 7030 IF(X Z）GOTO 60 SMALLZ GOTO 7050 SMALLY GOTO 7060 SMALLX70 CONTINUE本讲稿第四十页，共七十四页 程序只需编写成：程序只需编写成：smallx;if(y small)smally;if(z=a)if(char=z)cout “This is a letter。”;else cout=0&char=9)不要让读者绕弯子想。不要让读者绕弯子想。本讲稿第四十三页，共七十四页14.尽可能用尽可能用通俗易懂的伪码通俗易懂的伪码来描述来描述程序的流程，然后再翻
30、译成必须程序的流程，然后再翻译成必须使用的语言。使用的语言。15.数据结构要有利于程序的简化。数据结构要有利于程序的简化。16.要要模块化模块化，使模块功能尽可能，使模块功能尽可能单一化，模块间的耦合能够清晰单一化，模块间的耦合能够清晰可见。可见。17.利用利用信息隐蔽信息隐蔽，确保每一个模，确保每一个模块的独立性。块的独立性。本讲稿第四十四页，共七十四页18.从从数据数据出发去构造程序。出发去构造程序。19.不要修补不好的程序，要重新不要修补不好的程序，要重新编写。也不要一味地追求代码的编写。也不要一味地追求代码的复用，要重新组织。复用，要重新组织。20.对太大的程序，要分块编写、测对太大的
31、程序，要分块编写、测试，然后再集成。试，然后再集成。21.对递归定义的数据结构尽量使用对递归定义的数据结构尽量使用递归过程。递归过程。本讲稿第四十五页，共七十四页输入和输出w输入和输出信息是与用户的使用直接输入和输出信息是与用户的使用直接相关的。输入和输出的方式和格式应相关的。输入和输出的方式和格式应当尽可能方便用户的使用。一定要避当尽可能方便用户的使用。一定要避免因设计不当给用户带来的麻烦。免因设计不当给用户带来的麻烦。w因此，在软件需求分析阶段和设计阶因此，在软件需求分析阶段和设计阶段，就应基本确定输入和输出的风格。段，就应基本确定输入和输出的风格。系统能否被用户接受，有时就取决于系统能否
32、被用户接受，有时就取决于输入和输出的风格。输入和输出的风格。本讲稿第四十六页，共七十四页w不论是不论是批处理的输入输出方式批处理的输入输出方式，还是还是交互式的输入输出方式交互式的输入输出方式，在，在设计和编码时都应考虑下列原则：设计和编码时都应考虑下列原则：1.对所有的输入数据都要进行检验，对所有的输入数据都要进行检验，识别错误的输入，以保证每个数据识别错误的输入，以保证每个数据的有效性；的有效性；2.检查输入项的各种重要组合的检查输入项的各种重要组合的合理性，必要时报告输入状态信合理性，必要时报告输入状态信息；息；3.使得输入的步骤和操作尽可能简使得输入的步骤和操作尽可能简单，并保持简单的
33、输入格式；单，并保持简单的输入格式；本讲稿第四十七页，共七十四页 4.输入数据时，应允许使用自由格式输入数据时，应允许使用自由格式输入；输入；5.应允许缺省值；应允许缺省值；6.输入一批数据时，最好使用输入结束输入一批数据时，最好使用输入结束标志，而不要由用户指定输入数据数目；标志，而不要由用户指定输入数据数目；7.在交互式输入输入时，要在屏幕上在交互式输入输入时，要在屏幕上使用提示符明确提示交互输入的请使用提示符明确提示交互输入的请求，指明可使用选择项的种类和取求，指明可使用选择项的种类和取值范围。同时，在数据输入的过程值范围。同时，在数据输入的过程中和输入结束时，也要在屏幕上给中和输入结束
34、时，也要在屏幕上给出状态信息；出状态信息；本讲稿第四十八页，共七十四页 8.当程序设计语言对输入输出格式有当程序设计语言对输入输出格式有严格要求时，应保持输入格式与输入语严格要求时，应保持输入格式与输入语句的要求的一致性；句的要求的一致性；9.给所有的输出加注解，并设计输出报给所有的输出加注解，并设计输出报表格式。表格式。输入输出风格还受到许多其它因素的输入输出风格还受到许多其它因素的影响。如输入输出设备（例如终端的影响。如输入输出设备（例如终端的类型，图形设备，数字化转换设备等）、类型，图形设备，数字化转换设备等）、用户的熟练程度、以及通信环境等。用户的熟练程度、以及通信环境等。本讲稿第四十
35、九页，共七十四页程序效率w讨论效率的准则讨论效率的准则程序的效率是指程序的效率是指程序的执行速度程序的执行速度及及程序所需占用的内存的存储空程序所需占用的内存的存储空间间。程序编码是最后提高运行速。程序编码是最后提高运行速度和节省存储的机会，因此在此度和节省存储的机会，因此在此阶段不能不考虑程序的效率。让阶段不能不考虑程序的效率。让我们首先明确讨论程序效率的几我们首先明确讨论程序效率的几条准则条准则本讲稿第五十页，共七十四页 效率是一个性能要求，应当在需求效率是一个性能要求，应当在需求分析阶段给出。分析阶段给出。软件效率以需求为软件效率以需求为准准，不应以人力所及为准。，不应以人力所及为准。好
36、的设计可以提高效率。好的设计可以提高效率。程序的程序的效率与程序的简单性效率与程序的简单性相关。相关。一般说来，任何对效率无重要改善，一般说来，任何对效率无重要改善，且对程序的简单性、可读性和正确且对程序的简单性、可读性和正确性不利的程序设计方法都是不可取性不利的程序设计方法都是不可取的。的。本讲稿第五十一页，共七十四页算法对效率的影响w源程序的源程序的效率与详细设计阶段确定效率与详细设计阶段确定的算法的效率直接有关的算法的效率直接有关。在详细设。在详细设计翻译转换成源程序代码后，算计翻译转换成源程序代码后，算法效率反映为程序的执行速度和法效率反映为程序的执行速度和存储容量的要求。存储容量的要
37、求。w设计向程序转换过程中的指导原设计向程序转换过程中的指导原则：则：本讲稿第五十二页，共七十四页 在编程序前，尽可能化简有关的在编程序前，尽可能化简有关的算术表达式和逻辑表达式；算术表达式和逻辑表达式；仔细检查算法中的嵌套的循环，仔细检查算法中的嵌套的循环，尽可能将某些语句或表达式移到循尽可能将某些语句或表达式移到循环外面；环外面；尽量避免使用多维数组；尽量避免使用多维数组；尽量避免使用指针和复杂的表；尽量避免使用指针和复杂的表；采用采用“快速快速”的算术运算；的算术运算；本讲稿第五十三页，共七十四页 不要混淆数据类型，避免在不要混淆数据类型，避免在表达式中出现类型混杂；表达式中出现类型混杂
38、；尽量采用整数算术表达式和布尽量采用整数算术表达式和布尔表达式；尔表达式；选用等效的高效率算法；选用等效的高效率算法；w许多编译程序具有许多编译程序具有“优化优化”功能，功能，可以自动生成高效率的目标代码。可以自动生成高效率的目标代码。本讲稿第五十四页，共七十四页影响存储器效率的因素w在大中型计算机系统中，存储在大中型计算机系统中，存储限制不再是主要问题。在这种限制不再是主要问题。在这种环境下，对环境下，对内存采取基于操作内存采取基于操作系统的分页功能的虚拟存储系统的分页功能的虚拟存储管理管理。存储效率与操作系统的存储效率与操作系统的分页功能直接有关分页功能直接有关。本讲稿第五十五页，共七十四
39、页w采用结构化程序设计，采用结构化程序设计，将程序将程序功能合理分块功能合理分块，使每个模块使每个模块或一组密切相关模块的程序体或一组密切相关模块的程序体积大小与每页的容量相匹配积大小与每页的容量相匹配，可减少页面调度，减少内外存可减少页面调度，减少内外存交换，提高存储效率。交换，提高存储效率。本讲稿第五十六页，共七十四页w在微型计算机系统中，存储器在微型计算机系统中，存储器的容量对软件设计和编码的制的容量对软件设计和编码的制约很大。因此约很大。因此要选择可生成较要选择可生成较短目标代码且存储压缩性能短目标代码且存储压缩性能优良的编译程序优良的编译程序，有时需采用，有时需采用汇编程序。汇编程序
40、。w提高存储器效率的关键是程序提高存储器效率的关键是程序的简单性。的简单性。本讲稿第五十七页，共七十四页影响输入输出的因素w输入输出可分为两种类型：输入输出可分为两种类型：面向人面向人(操作员操作员)的输入输出的输入输出 面向设备的输入输出面向设备的输入输出w如果操作员能够十分方便、简单如果操作员能够十分方便、简单地录入输入数据，或者能够十分地录入输入数据，或者能够十分直观、一目了然地了解输出信息，直观、一目了然地了解输出信息，则可以说面向人的输入输出是则可以说面向人的输入输出是高效的。高效的。本讲稿第五十八页，共七十四页w关于面向设备的输入关于面向设备的输入/输出，可以输出，可以提出一些提高
41、输入提出一些提高输入/输出效率的指输出效率的指导原则：导原则：输入输入/输出的请求应当最小化；输出的请求应当最小化；对于所有的输入对于所有的输入/输出操作，输出操作，安安排适当的缓冲区排适当的缓冲区，以减少频繁的信，以减少频繁的信息交换。息交换。对辅助存储对辅助存储(例如磁盘例如磁盘)，选择尽选择尽可能简单的，可接受的存取方法可能简单的，可接受的存取方法；本讲稿第五十九页，共七十四页 对辅助存储的输入对辅助存储的输入/输出，应当输出，应当成成块传送块传送；对终端或打印机的输入对终端或打印机的输入/输出，应输出，应考虑设备特性考虑设备特性，尽可能改善输入，尽可能改善输入/输出的质量和速度；输出的
42、质量和速度；任何不易理解的，对改善输入任何不易理解的，对改善输入/输输出效果关系不大的措施都是不可取出效果关系不大的措施都是不可取的；的；任何不易理解的所谓任何不易理解的所谓“超高效超高效”的输入的输入/输出是毫无价值的；输出是毫无价值的；本讲稿第六十页，共七十四页程序复杂性度量w程序复杂性主要指程序复杂性主要指模块内程序的复杂性模块内程序的复杂性。它直接关联到软件开发费用的多少，它直接关联到软件开发费用的多少，开发周期的长短和软件内部潜伏错误开发周期的长短和软件内部潜伏错误的多少。的多少。w减少程序复杂性，可提高软件的简单减少程序复杂性，可提高软件的简单性和可理解性，并使软件开发费用减性和可
43、理解性，并使软件开发费用减少，开发周期缩短，软件内部潜藏错少，开发周期缩短，软件内部潜藏错误减少。误减少。本讲稿第六十一页，共七十四页复杂性度量需要满足的假设w为了度量程序复杂性，要求：为了度量程序复杂性，要求：它可以用来计算任何一个程序的复它可以用来计算任何一个程序的复杂性；杂性；对于不合理的程序，例如对于长度对于不合理的程序，例如对于长度动态增长的程序，或者对于原则上动态增长的程序，或者对于原则上无法排错的程序，不应当使用它进无法排错的程序，不应当使用它进行复杂性计算；行复杂性计算；如果程序中指令条数、附加存储如果程序中指令条数、附加存储量、计算时间增多，不会减少程序量、计算时间增多，不会
44、减少程序的复杂性。的复杂性。本讲稿第六十二页，共七十四页代码行度量法w源代码行数度量法基于两个前提：源代码行数度量法基于两个前提：程序复杂性随着程序规模的增加不程序复杂性随着程序规模的增加不均衡地增长；均衡地增长；控制程序规模的方法最好是采用分控制程序规模的方法最好是采用分而治之的办法。将一个大程序分解而治之的办法。将一个大程序分解成若干个简单的可理解的程序段。成若干个简单的可理解的程序段。本讲稿第六十三页，共七十四页w方法的基本考虑是方法的基本考虑是统计一个程序模统计一个程序模块的源代码行数目，并以源代码行块的源代码行数目，并以源代码行数做为程序复杂性的度量。数做为程序复杂性的度量。w设设每
45、行代码的出错率每行代码的出错率为为每每100行源行源程序中可能有的错误数目程序中可能有的错误数目。wThayer曾指出，曾指出，程序出错率的估程序出错率的估算范围是从算范围是从0.047之间之间，即，即每每100行源程序中可能存在行源程序中可能存在0.047个错误。他还指出，每行代码的个错误。他还指出，每行代码的出错率与源程序行数之间不存在出错率与源程序行数之间不存在简单的线性关系。简单的线性关系。本讲稿第六十四页，共七十四页wLipow指出，对于指出，对于小程序小程序，每行代，每行代码出错率为码出错率为1.31.8；对于；对于大大程序程序，每行代码的出错率增加到，每行代码的出错率增加到2.7
46、3.2之间，这只是考虑了之间，这只是考虑了程序的可执行部分，没有包括程程序的可执行部分，没有包括程序中的说明部分。序中的说明部分。wLipow及其他研究者得出一个结论：及其他研究者得出一个结论：对于少于对于少于100个语句的小程序，源个语句的小程序，源代码行数与出错率是线性相关的。代码行数与出错率是线性相关的。随着程序的增大，出错率以非线随着程序的增大，出错率以非线性方式增长。性方式增长。本讲稿第六十五页，共七十四页编码语言的发展编码语言的发展面向机器面向机器面向机器面向机器的语言的语言的语言的语言高级语言高级语言高级语言高级语言(第三代第三代第三代第三代)甚高级甚高级甚高级甚高级 语语语语言
47、言言言机器语言机器语言机器语言机器语言(第一代第一代第一代第一代)汇编语言汇编语言汇编语言汇编语言(第二代第二代第二代第二代)基础基础基础基础 语言语言语言语言结构化结构化结构化结构化 语言语言语言语言面向对面向对面向对面向对象语言象语言象语言象语言第四代第四代第四代第四代 语言语言语言语言本讲稿第六十六页，共七十四页w面向机器的语言面向机器的语言 包括机器语言和汇编语言。包括机器语言和汇编语言。依赖机器的结构，随机器而异，难学难用。依赖机器的结构，随机器而异，难学难用。生产效率低，容易出错，维护困难。生产效率低，容易出错，维护困难。个别特殊场合使用。个别特殊场合使用。w高级语言高级语言 用于
48、科学计算的用于科学计算的Fortran语言语言 系统开发的系统开发的C和和Ada语言语言 面向对象的面向对象的C+和和Java语言语言本讲稿第六十七页，共七十四页第四代语言第四代语言非过程化语言，只说明做什么，不必描非过程化语言，只说明做什么，不必描述实现细节。述实现细节。具有很强的数据管理能力。具有很强的数据管理能力。能满足多功能一体化的要求。能满足多功能一体化的要求。SQL关系数据库语言是最早的关系数据库语言是最早的4GL语言。语言。本讲稿第六十八页，共七十四页w基础语言基础语言 Fortran：用于科学计算，有用于科学计算，有Fortran77、Fortran90等版本。等版本。COBO
49、L：用于商业数有据处理，它近似于自然语言用于商业数有据处理，它近似于自然语言的语句，虽然程序不过紧凑，但易于理解。的语句，虽然程序不过紧凑，但易于理解。BASIC：用于数值计算与事务处理的一种交互语言。用于数值计算与事务处理的一种交互语言。早期版本是非结构化的，是解释执行，早期版本是非结构化的，是解释执行，常用的编码语言常用的编码语言本讲稿第六十九页，共七十四页w结构化语言结构化语言 PASCAL语言语言 结构化程序设计的教学工具。结构化程序设计的教学工具。模块清晰、控制结构完整模块清晰、控制结构完整模块清晰、控制结构完整模块清晰、控制结构完整 数据类型和数据结构丰富数据类型和数据结构丰富数据
50、类型和数据结构丰富数据类型和数据结构丰富 语言表达能力强，移植容易语言表达能力强，移植容易语言表达能力强，移植容易语言表达能力强，移植容易 用于科学计算、数据处理、系统软件开发用于科学计算、数据处理、系统软件开发用于科学计算、数据处理、系统软件开发用于科学计算、数据处理、系统软件开发 本讲稿第七十页，共七十四页w结构化语言结构化语言 C语言语言 1973年年Bell实验室研制成功。起初用于实验室研制成功。起初用于Unix系统的开发，是系统开发通用的程序系统的开发，是系统开发通用的程序设计语言。设计语言。表达简单表达简单表达简单表达简单 控制结构与数据结构完备控制结构与数据结构完备控制结构与数据