《程序设计语言》PPT课件.ppt

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1、大学计算机基础计算机科学概论赵 欢 骆嘉伟 徐红云 李丽娟 编著第三部分 算法与程序设计第6章 程序设计语言大学计算机基础计算机科学概论本章内容提要6.1 6.1 6.1 6.1 程序设计语言概数程序设计语言概数程序设计语言概数程序设计语言概数6.2 6.2 6.2 6.2 高级程序语言的类型高级程序语言的类型高级程序语言的类型高级程序语言的类型6.3 6.3 6.3 6.3 程序设计的基本概念程序设计的基本概念程序设计的基本概念程序设计的基本概念6.4 6.4 6.4 6.4 程序单元程序单元程序单元程序单元6.5 6.5 6.5 6.5 程序设计语言的执行程序设计语言的执行程序设计语言的执

2、行程序设计语言的执行6.6 6.6 6.6 6.6 高级话题高级话题高级话题高级话题6.7 6.7 6.7 6.7 小结小结小结小结程序设计语言：指挥计算机工作的命令。程序设计语言：指挥计算机工作的命令。没有程序，计算机将无法进行工作。没有程序，计算机将无法进行工作。一、什么是程序语言一、什么是程序语言 最早的程序语言：最早的程序语言：1945年的年的Plankalkul，非存储式高级程序，非存储式高级程序。二、程序语言的发展历史二、程序语言的发展历史 6.1 6.1 程序设计语言概述程序设计语言概述程序设计语言的发展经历了三代的发展变化：程序设计语言的发展经历了三代的发展变化：第一代：机器语

3、言 第二代：符号语言 第三代：高级语言见见表表：一些主要程序语言的发展历史。一些主要程序语言的发展历史。6.1 6.1 程序设计语言概述程序设计语言概述按照人与机器的交互程度分类：按照人与机器的交互程度分类：机器语言；机器语言；汇编语言；汇编语言；高级语言。高级语言。三、程序语言的分类三、程序语言的分类 见见表：表：部分重要的程序设计语言的分类部分重要的程序设计语言的分类。6.1 6.1 程序设计语言概述程序设计语言概述由“0”和“1”组成的二进制码构成。优点：速度快，不需要翻译。特点：依赖机器，可读性差，难以掌握。一个机器语言的例子：表6.3。四、四、机器语言机器语言用符号和助记符来代表机器

4、语言，为各操作码分配助记符。（如：Asm，Masm）优点：速度快，可读性较好。特点：依赖机器，较难掌握，需要翻译。一个符号语言的例子：表6.4。五、符号语言五、符号语言6.1 6.1 程序设计语言概述程序设计语言概述用类英语描述对机器的指令。（如：Fortran，Basic，C，Pascal，C+等。）优点：可读性好，易于掌握。特点：不依赖机器，需要翻译。程序设计就是寻找解决问题的方法，不需关心计算机本身的具体实现。两个高级语言的例子：表6.5、表6.6。六、高级语言六、高级语言6.1 6.1 程序设计语言概述程序设计语言概述目前常用的程序语言大约有目前常用的程序语言大约有50多种多种。(详见

5、表详见表6.7)每月对程序设计语言的使用情况有一个排名：每月对程序设计语言的使用情况有一个排名：(详见表详见表6.8)注：排名结果并不代表程序语言的好坏注：排名结果并不代表程序语言的好坏。一、常用高级程序一、常用高级程序语言语言6.2 6.2 高级程序语言的类型高级程序语言的类型按照程序的按照程序的运行方式运行方式，程序语言分类：，程序语言分类：1、汇编型语言2、解释型语言3、编译型语言4、混合型语言5、脚本性语言6.2 6.2 高级程序语言的类型高级程序语言的类型根据程序语言根据程序语言解决问题的方法及功能解决问题的方法及功能，程序语言分类：，程序语言分类：1、过程化语言2、函数式语言3、逻

6、辑式语言4、面向对象语言5、专用语言6.2 6.2 高级程序语言的类型高级程序语言的类型 又称为命令式语言或强制性语言。（如：Fortran语言，COBOL语言，Ada语言，C语言，Basic语言，Pascal语言等。）过程化语言程序按顺序的机器指令。过程化语言的命令表现在两个方面：1、操作数据项。2、控制下一条要执行的指令。二、过程化语言二、过程化语言6.2 6.2 高级程序语言的类型高级程序语言的类型 过程化语言的特点：过程化语言特点适用领域Fortran高精度运算复杂数据的处理能力指数运算（）科学计算和工程应用。COBOL能快速访问，更新数据库能生成大量报表方便的格式化输出商业领域。Pa

7、scal结构化编程学术界，应用软件。Ada具有并行处理能力大型计算机和工业领域。C具有一些低级指令简洁，高效已被ANSI和ISO标准化操作系统，系统软件，应用软件。6.2 6.2 高级程序语言的类型高级程序语言的类型三、函数式语言三、函数式语言又称为表处理语言。（如：LISP语言，Scheme语言。）将函数看成是“黑盒”，程序就是将一系列的“黑盒”连起来。6.2 6.2 高级程序语言的类型高级程序语言的类型函数式语言程序设计的特点函数式语言程序设计的特点：1、定义函数。（也可通过基本函数创建新的函数。）2、调用函数。（可通过函数的组合解决问题。）6.2 6.2 高级程序语言的类型高级程序语言的

8、类型一个Scheme语言的范例：函数(car(List)的作用：从列表List中取出第一个元素。函数(cdr(List)的作用：从列表List中取出除第一个元素 以外的所有元素。现有列表List：List=4 9 12 42 35 47 26则：(car(List)的结果为4 (cdr(List)的结果为9 12 42 35 47 26若要从List表中取出第四个元素，则：(car(cdr(cdr(cdr List)6.2 6.2 高级程序语言的类型高级程序语言的类型 又称为声明式语言或说明性语言。程序设计主要是进行事实归纳和规则推理，适合于特定的领域。（如：Prolog语言）一个Prolog

9、语言的例子：四、逻辑式语言四、逻辑式语言6.2 6.2 高级程序语言的类型高级程序语言的类型 采用面向对象的思想进行程序设计。(如：Smalltalk语言，C+语言，Java语言等。)面向对象语言的特点：对象和操作被捆绑在一起。通过对象去调用操作，有可能产生的结果：1、改变对象自身的状态 2、改变其他对象的状态 3、改变系统的状态五、面向对象语言五、面向对象语言6.2 6.2 高级程序语言的类型高级程序语言的类型例如：图形用户界面系统。图标对象 图标所允许的操作（如：单击鼠标左键、右键，双击鼠标左键等）对象的操作。操作的结果对象通过该对象内部的操作产生的结果。6.2 6.2 高级程序语言的类型

10、高级程序语言的类型 应用于网络和数据库的语言。如：HTML语言，Perl语言，PHP语言，SQL语言等。特点：属于脚本语言，易于掌握。六、专用语言六、专用语言6.2 6.2 高级程序语言的类型高级程序语言的类型 一个HTML程序的例子：标题这是一个HTML范例!6.2 6.2 高级程序语言的类型高级程序语言的类型 过程化程序语言具有的共性：过程化程序语言具有的共性：1、标识符 2、变量与数据类型 3、常量和文字 4、表达式和赋值语句 5、控制语句 6、注释 过程化程序语言的语句：过程化程序语言的语句：1、声明语句：说明程序中要使用的元素。2、命令语句：描述算法的步骤。3、注释语句：解释程序的功

11、能。6.3 6.3 程序设计语言的基本概念程序设计语言的基本概念一、标识符一、标识符 标识符的作用：命名。计算机通过标识符与地址的联系来操作数据。不同的程序语言对标识符有不同的规定。如：语言正确的标识符错误的标识符Cstu_No，Number3 _stu_No，stu.no，3numberFortranxyz7，ab8c，Total127xyz,AB_t，total123，ab.cPascalxtable8，Apple9xtable8，Apple_xBasicExp5，team34game，_abc（见表）6.3 6.3 程序设计语言的基本概念程序设计语言的基本概念二、变量与数据类型二、变量与

12、数据类型1、变量：变量：以标识符作为名字，代替存储地址。变量的特点：保存程序的计算结果。2、数据类型、数据类型 数据类型决定了数据可执行的操作以及数据 的取值范围。程序设计语言的基本数据类型见 见表。6.3 6.3 程序设计语言的基本概念程序设计语言的基本概念3、变量的声明、变量的声明 将变量指定为某种 数据类型的语句称 为变量声明语句。如：语语言言变变量声明量声明语语句句C语语言言float length，width；int Tax，Total；char Symbol；Fortran语语言言REAL Length，widthINTEGER Tax，TotalCHARACTER SymbolP

13、ascal语语言言varLength，width：real；Tax，Total：integer；Symbol：char；Basic语语言言number%price!name$6.3 6.3 程序设计语言的基本概念程序设计语言的基本概念三、常量和文字三、常量和文字1、常量：程序执行过程中不能更改的数据、常量：程序执行过程中不能更改的数据。常量分两种：文字常量和命名常量。文字常量：直接以数字的形式出现在程序中。如c语言中：Area=*r r*r r；/*r为变量*/命名常量：以标识符的形式出现在程序中。如c语言中：Area=PIPI*r r*r r；/*r为变量*/6.3 6.3 程序设计语言的基

14、本概念程序设计语言的基本概念四、表达式和赋值语句四、表达式和赋值语句1、表达式：、表达式：一系列操作数操作数和运算符运算符的组合构成。操作数：变量或表达式。（表达式的结果为一个具体的值）运算符：制定运算规则。常用的运算符有四种（见表）：算术运算符；关系运算符；逻辑运算符；赋值运算符。6.3 6.3 程序设计语言的基本概念程序设计语言的基本概念五、控制语句五、控制语句 可以改变程序中语句的执行顺序，主要有分支结构和循环结构两种。1、分支结构、分支结构 有两种分支结构：ifelse结构(流程图见图6.5)。switch结构(流程图见图)。6.3 6.3 程序设计语言的基本概念程序设计语言的基本概念

15、2、循环结构、循环结构 有三种循环结构：for循环结构(流程图见图6.7)。while循环结构(流程图见图)。dowhile循环结构(流程图见图)。注：在不同的程序语言中，分支结构和循环结构注：在不同的程序语言中，分支结构和循环结构 的语法描述会稍有差异。的语法描述会稍有差异。6.3 6.3 程序设计语言的基本概念程序设计语言的基本概念3、强制转移语句、强制转移语句是一种强命令型语句，无条件转移程序指令。具有统一的语句形式：goto goto语句的特点：语句的特点：给程序的执行带来极大的方便；会降低程序的可读性；可能导致程序发生严重的错误。一个使用goto语句的例子：6.3 6.3 程序设计语

16、言的基本概念程序设计语言的基本概念六、注释六、注释 注释就是对程序的语句或功能进行说明，注释就是对程序的语句或功能进行说明，为阅读程序提供额外的信息，帮助理解。为阅读程序提供额外的信息，帮助理解。注释的存在与否都不影响程序的执行。注释的存在与否都不影响程序的执行。不同的程序语言有不同的注释符号。不同的程序语言有不同的注释符号。常见语言的注释符号见表。常见语言的注释符号见表。建议：建议：为程序写上适当的注释。为程序写上适当的注释。6.3 6.3 程序设计语言的基本概念程序设计语言的基本概念程序单元：程序单元：具有独立的功能。过程或函数过程或函数：具有独立的功能的程序单元。一、过程一、过程 1、过

17、程过程：一些指令的集合。（指令：由顺序结构、分支结构或循环结构组成）2、过程头部过程头部：过程名。(建议用动词作为过程名)3、过程调用过程调用：请求过程提供服务。注：注：过程就是程序的缩影。过程就是程序的缩影。6.4 6.4 程序单元程序单元过程调用的控制流：6.4 6.4 程序单元程序单元二、参数二、参数1、参数：、参数：过程中要用到的通用变量。形参：过程中制定的参数。实参：调用过程时传递给形参的数据。2、参数的位置：、参数的位置：过程头部的括号中。3、参数的传递方式：、参数的传递方式：传值：将实参的副本传递给形参。传引用：将实参变量的地址传递给形参。6.4 6.4 程序单元程序单元如：C语

18、言中描述的一个过程如下：void push(float f)if(spMax)valsp+=f；else print(“Error!Stack Fulln”)；过程的调用：push(12.3);6.4 6.4 程序单元程序单元三、函数三、函数 函数与过程类似。函数与过程类似。函数与过程的不同之处：函数与过程的不同之处：函数必须向调用它的地方传回一个值。函数必须向调用它的地方传回一个值。（函数必须要有一个计算结果。）（函数必须要有一个计算结果。）函数的头部：函数名。函数的头部：函数名。(建议用名词作函数名建议用名词作函数名)6.4 6.4 程序单元程序单元一个一个C语言函数的例子：语言函数的例子

19、：float myroot(float x，float y，float z)float temp；temp=y*y-4*x*z；if(temp0.0)return-1；else return(root(temp);函数调用：函数调用：X1=(-b+myroot(a,b,c)/(2*a)；X2=(-b-myroot(a,b,c)/(2*a)；6.4 6.4 程序单元程序单元四、输入与输出四、输入与输出 由程序语言的实现提供的一种底层操作，与开发由程序语言的实现提供的一种底层操作，与开发 包一起提供给程序设计人员。包一起提供给程序设计人员。常用的标准输入/输出语句如下：PRINT aINPUT a

20、Basicwirteln(a)readln(a)Pascal语言PRINT*,aREAD*,aFortran语言将变量a的值输出到屏幕上。printf(“%dn”,a);从键盘接收整型变量a的值。scanf(“%d”,&a);C语言功能输出函数功能输入函数 库函数语句6.4 6.4 程序单元程序单元一、编译程序一、编译程序 源程序：源程序：由程序设计语言编写的程序。注：源程序是不能被执行的。注：源程序是不能被执行的。将源程序变成可执行程序的过程：将源程序变成可执行程序的过程：6.5 6.5 程序设计语言的执行程序设计语言的执行 源程序的翻译：源程序的翻译：由编译器完成。编译器的三个重要进程：编

21、译器的三个重要进程：词法分析；词法分析；分析源程序中的哪些符号串代表了一个实体的进程，将结果保存在一个称为记号的结构单元里。语法分析语法分析;对记号进行分析，根据一系列的语法规则来识别程序的语法结构所代表的进程。目标代码生成；目标代码生成；将没有语法错误的程序指令转换成机器语言指令。6.5 6.5 程序设计语言的执行程序设计语言的执行一个一个C语言源程序编译的例子：源程序编译的例子：第第1步：步：编辑源程序：第第2步：步：用microsoft C编译器，命令方式进行编译：结果：结果：若源程序没有错误，会生成目标代码程序：mytest.obj。注：注：不同的程序语言有不同的编译器。不同的程序语言

22、有不同的编译器。编译的方式不是唯一的。编译的方式不是唯一的。6.5 6.5 程序设计语言的执行程序设计语言的执行二、链接程序二、链接程序 目标代码并不是可执行代码。要获得可执行的程序，需将目标代码链接起来。链接器的任务就是将目标程序链接成可执行的程序（或称载入模块）。6.5 6.5 程序设计语言的执行程序设计语言的执行一个链接C语言目标代码的例子：第第1步：步：对源程序编译后生成了目标代码程序 ；第第2步：步：用microsoft C编译器，命令方式进行链接：结果：结果：如果不发生错误，会生成一个载入模块：注：注：不同的程序语言有不同的链接器。不同的程序语言有不同的链接器。链接的方式不是唯一的

23、。链接的方式不是唯一的。6.5 6.5 程序设计语言的执行程序设计语言的执行三、集成开发环境三、集成开发环境 软件开发包：也称为集成开发环境（IDE）。将编辑器、翻译器、链接器和其他软件单元集合在一起。软件开发包都是为特定的程序语言定制的。同一种语言的开发包也会有一些不同的产品 和版本。6.5 6.5 程序设计语言的执行程序设计语言的执行常用程序语言的开发包：常用程序语言的开发包：程序程序语语言言软软件开件开发发包包C CTurbo CTurbo C，Borland CBorland C，gccgcc，Microsoft c/c+Microsoft c/c+等等C+C+Borland C+Bo

24、rland C+，Visual C+Visual C+，Build C+Build C+，Microsoft c+Microsoft c+等等FortranFortranf77f77，Powerstation Fortran Powerstation Fortran 等等PascalPascalTurbor PascalTurbor Pascal，Dephi Dephi 等等6.5 6.5 程序设计语言的执行程序设计语言的执行一、面向对象程序设计一、面向对象程序设计 用面向对象的方法来设计程序。用面向对象的方法来设计程序。（与过程化程序设计方法不同）面向对象的系统需包含三个要素：对象、类和继承

25、。1、对象、对象 所有资源都是对象。资源：以数据和模块的形式表现。(每一个对象把一组数据和一组过程封装在一起。)6.6 6.6 高级话题高级话题2、类、类 类是对象的状态描述和方法的定义。一个完整的类描述包含了外部接口、内部 算法和数据结构。类是一种抽象的数据类型。类所创建的对象被称为这个类的实例。一个类的所有对象都具有相同的数据结构，共享相同的实现操作的代码，但各自有不同 的状态。6.6 6.6 高级话题高级话题3、继承、继承继承是指一个对象除了拥有自己的属性和操 作以外，还可以从另一个对象那里继承一些 特性。继承为软件的开发和维护提供了有力的技术 支持。6.6 6.6 高级话题高级话题二、

26、程序设计语言的发展趋势二、程序设计语言的发展趋势 程序设计语言本身主要是实现算法，解决 问题。软件开发工具为编写程序和生成可加载模块 提供方便。程序语言和软件开发工具都在朝着智能化、网络化、标准化的方向发展。6.6 6.6 高级话题高级话题一一程序设计语言的发展演化过程。程序设计语言的发展演化过程。二二常见的程序设计语言的类型。常见的程序设计语言的类型。三三过程化程序设计语言的共同基本语义：过程化程序设计语言的共同基本语义：标识符；标识符；变量与数据类型；变量与数据类型；常量和文字；常量和文字；表达式（算术表达式、关系表达式、逻辑表达式）表达式（算术表达式、关系表达式、逻辑表达式）赋值表达式；赋值表达式；控制语句（分支控制和循环控制）；控制语句（分支控制和循环控制）；注释；注释；6.7 6.7 本章小结本章小结四程序设计语言的基本结构：四程序设计语言的基本结构：顺顺序序结结构；构；分支分支结结构；构；循循环结环结构。构。五源程序的编译、链接概念。五源程序的编译、链接概念。六面向对象程序设计基本概念。六面向对象程序设计基本概念。七程序语言的发展。七程序语言的发展。6.7 6.7 本章小结本章小结