淺析結(jié)構(gòu)化程序的設(shè)計技巧

1、<p>　　淺析結(jié)構(gòu)化程序的設(shè)計技巧</p><p>　　摘 要：結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法可以概括為自頂向下、逐步求精和模塊化，將原來較為復(fù)雜的問題化簡為一系列簡單模塊的設(shè)計方法。本文從結(jié)構(gòu)程序設(shè)計的基本特點入手，簡要分析了在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計中靈活運用若干技巧對提高程序設(shè)計的穩(wěn)定性和可靠性的應(yīng)用價值。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 算法 設(shè)計技巧 </p&

2、gt;<p>　　近年來，計算機(jī)程序設(shè)計技術(shù)已從結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計技術(shù)逐步向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計技術(shù)過渡，特別是當(dāng)設(shè)計一個較大規(guī)模的應(yīng)用程序時，面向?qū)ο笤O(shè)計思路成為首選。縱觀計算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，在局部功能的實現(xiàn)上及功能模塊的設(shè)計上，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計仍然有其不可替代的獨特魅力。在結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計中（以C語言為例），巧妙地運用一些設(shè)計技巧，對增強(qiáng)程序的穩(wěn)定性和可靠性，簡化程序操作步聚，提高程序的運行效率十分有效。 </p>&

3、lt;p>　　結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的概念最初是由荷蘭學(xué)者E?W?DUKSTRA等人在20世紀(jì)60年代提出的，它的基本思路是：以模塊化設(shè)計為中心，將原來較為復(fù)雜的問題簡化為一系列簡單模塊的設(shè)計，也就是將一個大的計算任務(wù)劃分為若干個較小的任務(wù)，這些小任務(wù)均由函數(shù)來完成。函數(shù)既可以是C語言定義的標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)，也可以是自定義函數(shù)。在實際應(yīng)用程序中，一個具備一定規(guī)模的C語言程序往往由多個函數(shù)組成，其中必有一個命名為main的主函數(shù)，由main來調(diào)用

4、其他函數(shù)。必要時，其他函數(shù)還可以調(diào)用另外的函數(shù)，同一函數(shù)可以被一個或多個函數(shù)調(diào)用一次或多次。 </p><p>　　結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計把程序歸結(jié)為用順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)等三種基本結(jié)構(gòu)來描述的邏輯問題。順序結(jié)構(gòu)的程序流程是按語句的書寫順序依次執(zhí)行；在C語言中，有4種語句是順序執(zhí)行的：即空語句、表達(dá)式語句、函數(shù)調(diào)用語句及復(fù)合語句；選擇結(jié)構(gòu)是對給定條件進(jìn)行判斷，根據(jù)判斷結(jié)果決定執(zhí)行兩分支中的一個分支或多分支中的一個

5、分支，選擇語句有if語句和switch語句；循環(huán)結(jié)構(gòu)是在給定條件成立的情況下，反復(fù)執(zhí)行某個程序段，循環(huán)語句有for，while和do-while語句以及一些輔助流程轉(zhuǎn)向語句如continue，break，go to等等。以上三種結(jié)構(gòu)通過流程控制語句來實現(xiàn)。流程控制語句在程序設(shè)計中起著十分重要的作用，通過三種基本控制結(jié)構(gòu)的合理調(diào)配使結(jié)構(gòu)化程序具有唯一的入口和出口，不會出現(xiàn)死循環(huán)，而且程序的靜態(tài)形式與動態(tài)執(zhí)行形式之間具有良好的對應(yīng)關(guān)系。 &

6、lt;/p><p>　　從以上結(jié)構(gòu)化程序的基本特點分析，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計主要強(qiáng)調(diào)的是程序。程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+程序設(shè)計方法+語言工具和環(huán)境，其中算法是靈魂，是解決“做什么”和“怎么做”的問題；數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是加工對象；語言是工具；編程需要采用合適的方法。具體解決主要問題包含以下幾個步驟： </p><p>　　分析問題，找出解決問題的模型→根據(jù)模型設(shè)計出適合計算機(jī)特點的處理方法即算法→進(jìn)行編程程序，

7、以實現(xiàn)算法→上機(jī)編輯（.c）、編譯（.obj）、連接（.exe）、運行所編制的程序，直到得出正確結(jié)果→對結(jié)果進(jìn)行分析，整理出文字材料。 </p><p>　　程序設(shè)計的任務(wù)不只是編寫出一個能得到正確結(jié)果的程序，還應(yīng)考慮程序的質(zhì)量，否則編寫的程序就會出現(xiàn)質(zhì)量低下、可靠性差、開發(fā)周期長、維護(hù)費用高等不良后果，即所謂的的“軟件危機(jī)”，它會嚴(yán)重阻礙計算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展。由于大多高級語言都支持結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法，其語法上都含有

8、表示三種基本結(jié)構(gòu)的語句，所以用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法設(shè)計的模塊從結(jié)構(gòu)到程序的實現(xiàn)是直接轉(zhuǎn)換的，只需用相應(yīng)的語句結(jié)構(gòu)代替標(biāo)準(zhǔn)的控制結(jié)構(gòu)即可。筆者在實際應(yīng)用中，總結(jié)出以下幾點實用技巧。 </p><p>　　一、通過引申法廓清思路，選準(zhǔn)目標(biāo) </p><p>　　“引申法”就是通過對某一結(jié)論的合理引申，結(jié)合已經(jīng)解決的問題，因勢利導(dǎo)，在此基礎(chǔ)上解決相關(guān)聯(lián)的其他問題?！耙攴ā笨梢耘囵B(yǎng)人們在程序設(shè)計方

9、面的發(fā)散思維，提高程序設(shè)計的應(yīng)變能力。問題是活的，但程序是有章可循的；語法是有限的，可解決的問題是無限的。程序設(shè)計相當(dāng)一部分工作是分析問題，找到解決問題的方法，再以相應(yīng)的語言寫出代碼。要熟練掌握一些簡單的算法，根據(jù)不同的問題，再靈活應(yīng)用。如用100元錢買100只雞，公雞、母雞、小雞分別是5元、3元、1元一只。在數(shù)學(xué)上解三元一次方程，三個未知數(shù)，兩個方程好像解不出來。通過“窮舉法”，我們要費好大一番工夫才能算出結(jié)果，但是通過計算機(jī)“引申”

10、編程運算卻不用一秒鐘即可解決問題。只有在分析實際向題的基礎(chǔ)上，以清晰的思路去設(shè)計算法，才能舉一反三，以不變應(yīng)萬變。通過“引申”法，我們可使初學(xué)者對函數(shù)設(shè)計的關(guān)鍵問題有清晰的認(rèn)識，利于從統(tǒng)籌全局的角度去考慮問題，體現(xiàn)了程序設(shè)計逐步求精的思路。 </p><p>　　二、利用框架法培養(yǎng)全局思維和算法的整體設(shè)計能力 </p><p>　　其具體體現(xiàn)在兩方面。一是在有了一點編程基礎(chǔ)后要利用偽代碼或

11、流程圖，從算法設(shè)計的角度講解編程思路，而不應(yīng)拘泥于語法細(xì)節(jié)，不分主次、逐條語句地講解代碼。這樣可以層次分明，突出算法設(shè)計的關(guān)鍵，利于培養(yǎng)編程思路。二是在學(xué)習(xí)重點章節(jié)函數(shù)時，由于新的算法已很少，主要是學(xué)習(xí)用函數(shù)調(diào)用的方法來重新編制以前所熟悉的程序，我們可以把著眼點放在函數(shù)的設(shè)計框架上，體現(xiàn)參數(shù)設(shè)計、返回值設(shè)計等關(guān)鍵問題，而無需細(xì)講函數(shù)體的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。結(jié)構(gòu)化構(gòu)造減小了程序的復(fù)雜性，提高了可靠性、可測試性和可維護(hù)性，使用少數(shù)的基本結(jié)構(gòu)，就可使程

12、序邏輯結(jié)構(gòu)清晰，易讀易懂，并且容易驗證程序的正確性。 </p><p>　　三、借助求異法引導(dǎo)新思路，啟迪新思維 </p><p>　　結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法的基本思路是：把一個復(fù)雜的問題的求解過程分階段進(jìn)行，每個階段處理的問題都控制在人們?nèi)菀桌斫夂吞幚淼姆秶鷥?nèi)。一個固定的問題，解決的方法可能不唯一，如果能啟發(fā)人們多角度、多側(cè)面去尋求解決問題的辦法，則可激發(fā)思考的積極性，提高其學(xué)習(xí)興致。對一個

13、初學(xué)計算機(jī)語言的人來說，最重要的就是要有正確的程序流程概念，不僅要懂得，而且要靈活應(yīng)用。由此可見，用結(jié)構(gòu)化方法設(shè)計的結(jié)構(gòu)是清晰的，有利于編寫出結(jié)構(gòu)良好的程序。在C語言中一題多解的情況有很多，有意識地引導(dǎo)新思路，鼓勵新方法，以培養(yǎng)人們在編程中的求異思維，而不是死記硬背，墨守成規(guī)。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計強(qiáng)調(diào)程序設(shè)計風(fēng)格和程序結(jié)構(gòu)的規(guī)范化，提倡清晰的結(jié)構(gòu)。 　　四、選準(zhǔn)切入口，合理劃分功能模塊“分而治之” </p><p>

14、　　結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的關(guān)鍵在于功能模塊的選定和劃分。模塊化設(shè)計的思想實際上是一種“分而治之”的思想，把一個大任務(wù)分為若干個子任務(wù)，每一個子任務(wù)的劃分以相對簡單為前提。劃分子模塊時我們應(yīng)注意模塊的獨立性，即：使一個模塊完成一項功能，耦合性愈少愈好。具體應(yīng)用時從問題本身入手，自頂向下，逐步細(xì)化，精益求精，將解決問題的步驟分解為由基本程序結(jié)構(gòu)模塊組成的通過程序流程圖、N-S圖、PAD圖表格等表示的結(jié)構(gòu)化程序框圖。在實踐應(yīng)用中往往會出現(xiàn)以下幾個問

15、題：一是用戶要求難以在系統(tǒng)分析階段準(zhǔn)確定義，致使系統(tǒng)在交付使用時產(chǎn)生許多問題。二是用系統(tǒng)開發(fā)每個階段的成果來進(jìn)行控制，不能適應(yīng)事物變化的要求。三是系統(tǒng)的開發(fā)周期較長。 </p><p>　　為解決這些問題，我們要求模塊的設(shè)計要簡潔明了，語句的選用要直觀，不要拖泥帶水。下面是一段小程序，從中可以看出一些語句選用的技巧。 </p><p>　　某淘寶商城為鼓勵更多網(wǎng)友光臨本店，對新老網(wǎng)友給出如

16、下優(yōu)惠：凡是購買10件以上者，打9折；20件以上者，8.5折優(yōu)惠；30件以上者，8折優(yōu)惠，40件以上者，7.5折優(yōu)惠。如用習(xí)慣上的if嵌套語句編寫程序如下： </p><p><b>　　Main（） </b></p><p>　　{float x，y； </p><p>　　printf（“請輸入優(yōu)惠購額款X：＼n”）； </p>

17、<p>　　scanf（“%f”，&x）； </p><p><b>　　if（x<10） </b></p><p><b>　　y=x； </b></p><p>　　else if（x<20） </p><p><b>　　y=0.9*x； </

18、b></p><p>　　else if（x<30） </p><p>　　y=0.85*x； </p><p>　　else if（x<40） </p><p><b>　　y=0.8*x； </b></p><p><b>　　else </b><

19、/p><p>　　y=0.75*x； </p><p>　　printf（“網(wǎng)友應(yīng)付優(yōu)惠后款額Y為：y）；} </p><p>　　顯然，這段程序冗長，一旦情況有變化，難以擴(kuò)展。轉(zhuǎn)換為switch語句結(jié)構(gòu)后，程序就變得相對簡單： </p><p><b>　　Main（） </b></p><p>　

20、　{float x，y； </p><p><b>　　Int t； </b></p><p>　　Printf（“請輸入優(yōu)惠購額款X：＼n”）； </p><p>　　Scanf（“%f”，&x）； </p><p>　　If（x>=40） </p><p><b>　　

21、t =4； </b></p><p><b>　　elst </b></p><p>　　t=（in）（x/10）； </p><p>　　switch（t） </p><p>　　{case 0：y=x；break； </p><p>　　case1：y=0.9*x；break； &

22、lt;/p><p>　　case2：y=0.85*x；break； </p><p>　　case3：y=0.8*x；break； </p><p>　　case4：y=0.75*x；break；} </p><p>　　printf（“網(wǎng)友應(yīng)付優(yōu)惠后款額Y為：y）；} </p><p>　　兩種方法可謂異曲同工，但是對于

23、程序的調(diào)試性和可維護(hù)性卻有天壤之別。在結(jié)構(gòu)化程序的編程實踐中，我們要查找某些錯誤比較困難，所以要盡可能避免出現(xiàn)這些問題。編程技巧需要在編制和調(diào)試結(jié)構(gòu)化程序時不斷總結(jié)和完善，力求找出最簡便、最直觀的方法。 </p><p>　　總之，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法在實際應(yīng)用中有許多技巧可以合理運用，這需要我們對算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)展開深入分析，尋找最佳結(jié)合點，有的放矢，對癥下藥；更需要在實踐中不斷總結(jié)和積累。在編寫過程中我們覺得有些

24、程序沒什么問題，但是一上機(jī)調(diào)試，就出現(xiàn)這樣或那樣的問題，這說明程序還不完善，還需要調(diào)整或改進(jìn)。當(dāng)今，高效率和快節(jié)湊的生活與工作方式對程序的設(shè)計提出了更高的要求和更苛刻的標(biāo)準(zhǔn)，我們只有不斷創(chuàng)新設(shè)計理念和方法，才能編制出更多高質(zhì)量、高性能、低故障的優(yōu)質(zhì)程序。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]林銳等編著.高質(zhì)量程序設(shè)計指南[M]