计算机(computer)俗称电脑,是现代一种用于高速计算的电子计算机器,可以进行数值计算,又可以进行逻辑计算,还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行,自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。由硬件系统和软件系统所组成,没有安装任何软件的计算机称为裸机。可分为超级计算机、工业控制计算机、网络计算机、个人计算机、嵌入式计算机五类,较先进的计算机有生物计算机、光子计算机、量子计算机等。
计算机发明者约翰·冯·诺依曼。计算机是20世纪最先进的科学技术发明之一,对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响,并以强大的生命力飞速发展。它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域,已形成了规模巨大的计算机产业,带动了全球范围的技术进步,由此引发了深刻的社会变革,计算机已遍及一般学校、企事业单位,进入寻常百姓家,成为信息社会中必不可少的工具。
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一、软件设计的核心
软件工程的核心思想是:在给定成本、进度的前提下,开发出具有适用性、有效性、可修改性、可靠性、可理解性、可追踪性、可互操作性和满足用户需求的软件产品。
软件工程是研究和应用如何以系统性的、规范化的、可定量的过程化方法去开发和维护软件,以及如何把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到的最好的技术方法结合起来的学科。
它涉及到程序设计语言、数据库、软件开发工具、系统平台、标准、设计模式等方面。
但是软件工程一直以来都缺乏一个统一的定义,很多学者、组织机构都分别给出了自己的定义:
BarryBoehm:运用现代科学技术知识来设计并构造计算机程序及为开发、运行和维护这些程序所必需的相关文件资料。
FritzBauer:在NATO会议上给出的定义:建立并使用完善的工程化原则,以较经济的手段获得能在实际机器上有效运行的可靠软件的一系列方法。
二、计算机面向过程程序设计的核心思想
三、面向对象方法和结构化方法各自的特点与利弊
结构化分析设计方法遵循面向过程的问题求解方法,其中心思想是用计算机能够理解的逻辑来描述和表达待解决的问题及其具体的解决过程。结构化的程序设计的核心就是算法加数据结构。 面向过程方法大多基于瀑布模型,需要对整体结构做以通盘的掌握。当用户的需求发生变化时,整个软件功能就随之发生变化,从而导致整个软件结构的不稳定。同时,过程分析和数据分析始终是两个相对独立的过程,两者之间存在着明显的边界,这个问题始终在结构化方法中终没解决。 对象是面向对象的程序设计的核心,它由描述状态的属性(变量)和用来实现对象行为的方法(函数)组成,完成了从数据模型到处理模型的结合与统一。面向对象方法论的出发点和基本原则是尽可能的模拟人类习惯的思维方式,使开发软件的方法与过程尽可能的接近人类认识世界解决问题的方法与过程。 结构化的程序设计是一种自上而下的设计方法,设计者用一个主函数概括出整个应用程序需要做的事情主线,并由对一系列子函数的调用组成。以函数为中心。 结构化方法是将系统看成是过程的集合,过程与数据实体之间交互,过程接受输入并产生输出; 面向对象方法则不再把程序看成工作在数据上的一系列过程或函数的集合,而是把程序看作是相互协作而又彼此独立的对象的集合。 从概念方面看,结构化软件是功能的集合;面向对象软件是事物对象的集合。 从构成方面看,结构化软件是过程和数据的集合,以过程为中心;面向对象软件是数据和相应操作的封装,以对象为中心。 从运行控制方面看,结构化软件采用顺序处理方式,由过程驱动控制;面向对象软件采用交互式,并行处理方式,由消息驱动控制。
结构化程序设计特点:
优点: 与非结构化程序相比,结构化程序在调试、可读性和可维护性等方面都有很大的改进。
缺点:代码重用性不高:以过程为中心设计新系统,除了一些标准函数,大部分代码都必须重新编写。
由于软、硬件技术的不断发展和用户需求的变化,按照功能划分设计的系统模块容易发生变化,使得开发出来的模块的可维护性欠佳。
面向过程模式将数据与过程分离,若对某一数据结构做了修改,所有处理数据的过程都必须重新修订,这样就增加了很多的编程工作量。
面向对象的优点:
而面向对象围绕现实世界的概念来组织模块,采用对象描述问题空间的实体,用程序代码模拟现实世界中的对象,使程序设计过程更自然、更直观。
面向过程是以功能为中心来描述系统,而面向对象是以数据为中心来描述系统。相对于功能而言,数据具有更强的稳定性。
面向对象模拟了对象之间的通信。就象人们之间互通信息一样,对象之间也可以通过消息进行通信。这样,我们不必知道一个对象是怎样实现其行为的,只需通过对象提供的接口进行通信并使用对象所具有的行为功能。而面向过程则通过函数参数和全局变量达到各过程模块联系的目的。
面向对象把一个复杂的问题分解成多个能够完成独立功能的对象(类),然后把这些对象组合起来去完成这个复杂的问题。采用面向对象模式就象在流水线上工作,我们最终只需将多个零部件(已设计好的对象)按照一定关系组合成一个完整的系统。这样使得软件开发更有效率。
四、面向过程程序设计的核心是
C,D
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