什么是结构化程序设计
结构化程序设计(structured programming)是进行以模块功能和处理过程设计为主的详细设计的基本原则。结构化程序设计是过程式程序设计的一个子集,它对写入的程序使用逻辑结构,使得理解和修改更有效更容易。结构化程序设计的三种基本结构是:顺序结构、选择结构和循环结构。结构化程序设计曾被称为软件发展中的第三个里程碑。结构化程序设计通常使用自上往下的设计模型,开发员将整个程序结构映射到单个小部分。当型循环:表示先判断条件,当满足给定的条件时执行循环体,并且在循环终端处流程自动返回到循环入口;如果条件不满足,则退出循环体直接到达流程出口处。
1、结构程序化设计方法如下:
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3、结构化程序设计方法是按照模块划分原则以提高程序可读性和易维护性、可调性和可扩充性为目标的一种程序设计方法。在结构化的程序设计中,只允许三种基本的程序结构形式,它们是顺序结构、分支结构、(包括多分支结构)和循环结构,这三种基本结构的共同特点是只允许有一个流动入口和一个出口,仅有这三种基本结构组成的程序称为结构化程序。结构化程序设计适用于程序规模较大的情况,对于规模较小程序也可采用非结构化程序设计方法。
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结构化程序设计的三种基本结构
结构化程序设计的三种基本结构是:顺序结构、选择结构、循环结构
结构化程序设计原则和方法的应用
基于结构化程序设计原则、方法以及结构化程序基本构成结构的掌握和了解,在结构化程序设计的具体实施中,要注意把握如下要素: 1. 使用程序设计语言中的顺序、选择、循环等有限的控制结构表示程序的控制逻辑; 2. 选用的控制结构只准有一个入口和一个出口; 3. 程序语句组成容易识别的块,每块只有一个入口和一个出口; 4. 复杂结构应该用嵌套的基本控制结构进行组合嵌套来实现; 5. 语言中没有的控制结构,应该采用前后一致的方法来模拟; 6. 严格控制 GOTO语句的使用.其意思是指: ( 1 )用一个非结构化的程序设计语言去实现一个结构化的构造; ( 2 )若不使用 GOTO 语句会使功能模糊; ( 3 )在某种可以改善而不是损害程序可读性的情况下.
任何复杂的算法,都可以由顺序结构、选择(分支)结构和循环结构三种基本结构组成。在构造算法时,也仅以这三种结构作为基本单元,同时规定基本结构之间可以并列和互相包含,不允许交叉和从一个结构直接转到另一个结构的内部去。结构清晰,易于正确性验证和纠正程序中的错误,这种方法就是结构化方法,遵循这种方法的程序设计,就是结构化程序设计。遵循这种结构的程序只有一个输入口和一个输出口
结构化程序的概念首先是从以往编程过程中无限制地使用转移语句而提出的。转移语句可以使程序的控制流程强制性的转向程序的任一处,在传统流程图中,用"很随意"的流程线来描述转移功能。如果一个程序中多处出现这种转移情况,将会导致程序流程无序可寻,程序结构杂乱无章,这样的程序是令人难以理解和接受的,并且容易出错。尤其是在实际软件产品的开发中,更多的追求软件的可读性和可修改性,象这种结构和风格的程序是不允许出现的。为此提出了程序的三种基本结构
在讨论算法时我们列举了程序的顺序、选择和循环三种控制流程,这就是结构化程序设计方法强调使用的三种基本结构。算法的实现过程是由一系列操作组成的,这些操作之间的执行次序就是程序的控制结构。1996年,计算机科学家Bohm和Jacopini证明了这样的事实:任何简单或复杂的算法都可以由顺序结构、选择结构和循环结构这三种基本结构组合而成。所以,这三种结构就被称为程序设计的三种基本结构。也是结构化程序设计必须采用的结构
结构化程序中的任意基本结构都具有唯一入口和唯一出口,并且程序不会出现死循环。在程序的静态形式与动态执行流程之间具有良好的对应关系。
结构化程序设计的三种基本结构是顺序、选择和循环结构。
1、顺序结构
顺序结构表示程序中的各操作是按照它们出现的先后顺序执行的。
2、选择结构
选择结构表示程序的处理步骤出现了分支,它需要根据某一特定的条件选择其中的一个分支执行。选择结构有单选择、双选择和多选择三种形式。
3、循环结构
循环结构表示程序反复执行某个或某些操作,直到某条件为假(或为真)时才可终止循环。
结构化程序设计的优点
按照结构化程序设计的观点,任何算法功能都可以通过由程序模块组成的三种基本程序结构的组合:顺序结构、选择结构和循环结构来实现。
结构化程序设计的基本思想是采用"自顶向下,逐步求精"的程序设计方法和"单入口单出口"的控制结构。自顶向下、逐步求精的程序设计方法从问题本身开始,经过逐步细化,将解决问题的步骤分解为由基本程序结构模块组成的结构化程序框图。
"单入口单出口"的思想认为一个复杂的程序,如果它仅是由顺序、选择和循环三种基本程序结构通过组合、嵌套构成,那么这个新构造的程序一定是一个单入口单出口的程序。据此就很容易编写出结构良好、易于调试的程序来。
结构化程序设计的思路是:
自顶向下、逐步求精其程序结构是按功能划分为若干个基本模块各模块之间的关系尽可能简单,在功能上相对独立每一模块内部均是由顺序、选择和循环三种基本结构组成其模块化实现的具体方法是使用子程序。结构化程序设计由于采用了模块分解与功能抽象,自顶向下、分而治之的方法,从而有效地将一个较复杂的程序系统设计任务分解成许多易于控制和处理的子任务,便于开发和维护。
主要内容:
结构化程序设计方法具有很多的优点,但它是一种面向过程的程序设计方法,它把数据和处理数据的过程分离为相互独立的实体。当数据结构改变时,所有相关的处理过程都要进行相应的修改,每一种相对于老问题的新方法都要带来额外的开销,程序的可重用性差。
1.自顶向下:程序设计时,应先考虑总体,后考虑细节;先考虑全局目标,后考虑局部目标.不要一开始就过多追求众多的细节,先从最上层总目标开始设计,逐步使问题具体化.
2.逐步求精:对复杂问题,应设计一些子目标作为过渡,逐步细化.
3.模块化:一个复杂问题,肯定是由若干稍简单的问题构成.模块化是把程序要解决的总目标分解为子目标,再进一步分解为具体的小目标,把每一个小目标称为一个模块.
4.限制使用goto语句
结构化程序设计方法的起源来自对GOTO语句的认识和争论.肯定的结论是,在块和进程的非正常出口处往往需要用GOTO语句,使用GOTO语句会使程序执行效率较高;在合成程序目标时,GOTO语句往往是有用的,如返回语句用GOTO.否定的结论是,GOTO语句是有害的,是造成程序混乱的祸根,程序的质量与GOTO语句的数量呈反比,应该在所有高级程序设计语言中取消GOTO语句.取消GOTO语句后,程序易于理解、易于排错、容易维护,容易进行正确性证明.作为争论的结论,1974年Knuth发表了令人信服的总结,并证实了:
(1)GOTO语句确实有害,应当尽量避免;
(2)完全避免使用GOTO语句也并非是个明智的方法,有些地方使用GOTO语句,会使程序流程更清楚、效率更高.
(3)争论的焦点不应该放在是否取消GOTO语句上,而应该放在用什么样的程序结构上.其中最关键的是,应在以提高程序清晰性为目标的结构化方法中限制使用GOTO语句.
详细描述处理过程常用三种工具:图形、表格和语言。
图形:程序流程图、N-S图、PAD图
表格:判定表
语言:过程设计语言(PDL)
结构化程序设计的概念是E.W.Dijkstra在60年代末提出的,其实质是控制编程中的复杂性。结构化程序设计曾被称为软件发展中的第三个里程碑。该方法的要点是:
(1) 没有GOTO语句;//在有资料里面说可以用,但要谨慎严格控制GOTO语句,仅在下列情形才可使用:
·用一个非结构化的程序设计语言去实现一个结构化的构造。
·在某种可以改善而不是损害程序可读性的情况下。
(2) 一个入口,一个出口;
(3) 自顶向下、逐步求精的分解;
(4) 主程序员组。
其中(1)、(2)是解决程序结构规范化问题;(3)是解决将大划小,将难化简的求解方法问题;(4)是解决软件开发的人员组织结构问题。
1)顺序结构:顺序结构是一种线性、有序的结构,它依次执行各语句模块。
2)循环结构:循环结构是重复执行一个或几个模块,直到满足某一条件为止。
3)选择结构:选择结构是根据条件成立与否选择程序执行的通路。
采用结构化程序设计方法,程序结构清晰,易于阅读、测试、排错和修改。由于每个模块执行单一功能,模块间联系较少,使程序编制比过去更简单,程序更可靠,而且增加了可维护性,每个模块可以独立编制、测试。
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