《程序设计初步 》课件

《程序设计初步》PPT课件THE FIRSTLESSON OFTHE SCHOOLYEARCONTENTS目录•程序设计概述•编程基础概念•函数与模块化编程•面向对象程序设计基础•数据结构与算法初步•软件工程初步01程序设计概述程序设计的定义与历史程序设计定义程序设计是根据特定的需求，为解决某个问题而编写的指令集合这些指令集合能够被计算机理解和执行，以实现预期的功能和目标程序设计历史程序设计的发展历程可以追溯到计算机的诞生之初从最早的机器语言编程，到汇编语言、高级语言的出现，再到面向对象、函数式、逻辑式等编程范式的兴起，程序设计一直在不断地演进和变革程序设计的基本原则模块化原则抽象原则将复杂的程序划分为若干个相通过抽象来隐藏实现细节，将对独立、功能明确的模块，以复杂的细节封装在模块内部，提高程序的可读性、可维护性只暴露必要的接口供外部使用和可扩展性单一职责原则接口隔离原则每个模块只负责一个具体的职通过接口隔离实现不同模块间责，避免模块间的耦合和冗余的解耦，使得每个模块都能够独立地变化和升级，而不影响其他模块程序设计语言的发展与分类面向对象语言如C、Java等，引入了类、对象等概念，支持封装、继承和多态等高级语言函数式语言特性，提高了代码的可重用性和如Haskell、Erlang等，强调函数可维护性如C、Java、Python等，更接近作为计算的基本单位，避免状态自然语言，易于编写和理解，但和副作用，具有更高的可靠性和执行效率相对较低可维护性低级语言逻辑式语言如机器语言和汇编语言，直接对如Prolog等，基于逻辑推理来编应计算机硬件指令集，执行效率写程序，适用于解决规则匹配和高但可读性差推理问题01编程基础概念数据类型数据类型定义变量或函数时，必须指定其数据类型，以便分配适当的内存空间并执行相应的操作常见的数据类型包括整数、浮点数、字符和布尔值等动态类型语言在动态类型语言中，变量的数据类型在运行时确定，而不是在声明时这增加了灵活性，但可能导致运行时错误静态类型语言在静态类型语言中，变量的数据类型在声明时确定，并在整个程序运行期间保持不变这有助于提高类型安全性，但可能会限制灵活性变量与常量变量变量是程序中用于存储数据的内存单元变量可以存储不同类型的数据，如整数、浮点数、字符串等常量常量是程序中预定义的值，其值在程序运行期间不能更改常量用于存储不会改变的值，如圆周率或数学常数运算符与表达式运算符运算符是用于执行特定数学或逻辑操作的符号常见的运算符包括加法、减法、乘法、除法、模数（取余）等表达式表达式是由变量、常量、运算符和括号组成的数学公式或逻辑语句表达式用于计算结果或执行逻辑判断程序控制结构选择结构选择结构允许程序根据特定条件执行不同的代码块常见的选择结构包括if语句和switch语句顺序结构顺序结构是最基本的程循环结构序控制结构，按照代码的顺序从上到下执行循环结构允许程序重复顺序结构简单明了，但执行一段代码，直到满缺乏灵活性足特定条件为止常见的循环结构包括for循环和while循环01函数与模块化编程函数的定义与使用总结词理解函数的基本概念，掌握函数的定义和调用方法详细描述函数是程序设计中的基本单位，用于实现特定的功能函数通过定义和调用来实现代码的复用和模块化在定义函数时，需要指定函数的名称、输入参数和返回值调用函数时，需要提供必要的参数，并根据函数定义进行相应的处理模块化编程的概念与实践总结词理解模块化编程的思想，掌握模块的创建和使用方法详细描述模块化编程是一种将程序划分为独立、可复用的模块的方法每个模块具有特定的功能和接口，可以单独开发和测试通过模块化编程，可以提高代码的可维护性和可扩展性，降低程序的复杂度在实践中，可以使用函数、类、库等方式实现模块化编程参数传递机制要点一要点二总结词详细描述了解参数传递的原理和机制，掌握参数传递的方式和特点参数传递是函数调用过程中实现数据传递的一种方式根据参数传递的方式不同，可以分为值传递和引用传递值传递是将参数的值复制给函数内部的参数变量，对内部变量的修改不会影响原始数据引用传递是将参数的引用地址传递给函数内部的参数变量，对内部变量的修改会直接影响原始数据了解参数传递机制有助于更好地理解和使用函数函数的返回值与错误处理总结词详细描述理解函数的返回值和错误处理的概念，掌握如何返回值函数的返回值是函数执行完毕后返回给调用者的结果和异常处理在定义函数时，需要指定返回值的类型，并在函数体内根据逻辑计算出正确的结果返回给调用者同时，为了提高程序的健壮性，需要对可能出现的异常情况进行错误处理，以确保程序的稳定运行常见的错误处理方式包括使用异常处理语句、返回错误码等01面向对象程序设计基础面向对象的基本概念对象类现实世界中的事物，具有状态和行为对象的抽象，定义了对象的共同属性和方法消息封装对象之间的通信方式，通过消息传递将对象的属性和方法封装在一起，隐实现对象间的交互藏对象的内部细节，只通过外部接口与外界交互类与对象的创建类定义实例化使用类定义来创建具有共同属性和方法的对根据类定义创建具体的对象实例象模板构造函数析构函数在创建对象时自动调用的方法，用于初始化在对象生命周期结束时自动调用的方法，用对象的属性于释放资源继承与多态的实现0102继承多态一个类继承另一个类的属性和方法，子类可以重写父类的方法，实现不实现代码复用同的行为接口抽象类定义一组方法的规范，实现多态的包含抽象方法的类，不能直接实例另一种方式化，用于定义接口0304封装的原则与实践原则隐藏对象的内部细节，只通过外部接口与外界交1互访问修饰符使用private、protected、public等访问修饰符2来控制对象的访问权限封装的好处提高代码安全性、减少错误、提高可维护性301数据结构与算法初步数据结构的基本概念数据结构的基本概念01数据结构是数据之间的相互关系的集合，包括数据的表示、存储和操作方式数据结构的分类02根据数据之间的关系，数据结构可以分为线性结构、树形结构、图形结构和文件结构等数据结构的特性03数据结构具有封装性、抽象性、继承性和多态性等特性，这些特性使得数据结构更加灵活、易于使用和维护常见的数据结构（数组、链表、栈、队列等）数组链表数组是一种线性数据结构，可以通过索引直接访问任意元链表是一种非连续的数据结构，通过指针链接各个元素素链表的主要操作包括插入、删除和查找等栈队列栈是一种后进先出的数据结构，只允许在一端进行插入和队列是一种先进先出的数据结构，只允许在一端进行插入删除操作栈的主要操作包括压栈、弹栈和查看栈顶元素操作，在另一端进行删除操作队列的主要操作包括入队、等出队和查看队首元素等基本算法（排序、查找等）排序算法排序算法是指将一组数据按照一定的顺序排列的算法常见的排序算法包括冒泡排序、选择排序、插入排序、快速排序和归并排序等查找算法查找算法是指在一组数据中查找特定元素的算法常见的查找算法包括线性查找、二分查找和哈希查找等算法的时间复杂度与空间复杂度分析时间复杂度时间复杂度是指算法执行所需的时间与输入规模之间的函数关系分析时间复杂度可以帮助我们了解算法的效率，从而选择更高效的算法空间复杂度空间复杂度是指算法所需存储空间与输入规模之间的函数关系分析空间复杂度可以帮助我们了解算法所需的存储资源，从而选择更节省空间的算法01软件工程初步软件工程的基本概念软件工程是应用计算机科学和工程学科的理论、技术01与方法，研究、开发、维护和测试软件的一门学科软件工程的目标是提高软件质量和降低软件开发的成02本软件工程涉及软件开发的全过程，包括需求分析、设03计、编码、测试和维护等软件开发生命周期01软件开发生命周期是指从软件的需求分析、设计、编码、测试到发布和维护的整个过程02软件开发生命周期可以分为规划阶段、开发阶段、测试阶段和维护阶段等03在软件开发生命周期中，每个阶段都有其特定的任务和输出，以确保软件的质量和稳定性软件开发模型（瀑布模型、迭代模型等）010203瀑布模型是一种线性的软件开迭代模型是一种更灵活的软件敏捷开发模型是一种应对快速发模型，按照规划、需求分析、开发模型，在规划阶段确定核变化需求的软件开发模型，强设计、编码、测试和维护等阶心需求后，通过多个迭代来逐调团队合作、快速反馈和持续段顺序进行步完善软件的功能和性能改进软件需求分析与设计软件需求分析是确定软件的功能、性能、安全等方面的需求的01过程软件设计是将需求转化为软件结构和算法的过程，包括系统架02构设计、数据库设计、界面设计等软件需求分析和设计是软件开发过程中至关重要的阶段，直接03影响到软件的质量和开发效率感谢观看THANKSTHE FIRSTLESSON OFTHE SCHOOLYEAR。