软考_软件设计专栏：软考软件设计师教程
1. 结构化程序设计
1.1 基本概念
在计算机编程中，结构化程序设计是一种以顺序、选择和循环为基本控制结构的编程方法。它的基本原理是将程序划分为多个模块，每个模块负责完成一个特定的任务，并通过适当的控制结构将这些模块组织起来。结构化程序设计强调程序的模块化、可读性和可维护性，使得程序更易于理解和修改。
1.2 控制结构
1.2.1 顺序结构
顺序结构是最简单的控制结构，程序按照代码的顺序一行一行地执行，没有条件判断或循环。
#include <stdio.h> int main() { printf("Hello, World!\n"); printf("Welcome to the world of programming!\n"); return 0; }
1.2.2 选择结构
选择结构根据条件的真假执行不同的代码块。常见的选择结构有if语句和switch语句。
#include <stdio.h> int main() { int score = 80; if (score >= 60) { printf("Pass\n"); } else { printf("Fail\n"); } return 0; }
1.2.3 循环结构
循环结构根据条件的真假重复执行一段代码块。常见的循环结构有while循环、do-while循环和for循环。
#include <stdio.h> int main() { int i; // while循环 i = 0; while (i < 5) { printf("%d ", i); i++; } printf("\n"); // do-while循环 i = 0; do { printf("%d ", i); i++; } while (i < 5); printf("\n"); // for循环 for (i = 0; i < 5; i++) { printf("%d ", i); } printf("\n"); return 0; }
1.3 模块化设计
1.3.1 模块的定义
模块是指完成特定任务的一段代码，它可以接受输入，处理数据，并产生输出。模块化设计将程序划分为多个模块，每个模块负责完成一个特定的功能，提高了程序的可读性和可维护性。
1.3.2 模块的调用
模块之间的调用通过函数调用来实现。一个模块可以调用其他模块的函数，以实现功能的组合和重用。
#include <stdio.h> // 模块1 void module1() { printf("This is module1\n"); } // 模块2 void module2() { printf("This is module2\n"); } int main() { module1(); // 调用模块1的函数 module2(); // 调用模块2的函数 return 0; }
1.3.3 模块的划分原则
划分模块时，可以根据功能、数据流、控制流等原则进行划分。合理的模块划分可以提高程序的可读性、可维护性和重用性。
1.4 程序设计实例
1.4.1 算法流程图
算法流程图是一种图形化表示算法执行流程的工具。它使用不同形状的框表示不同的操作，使用箭头表示操作之间的流程。
例如，下面是一个计算两个数之和的算法流程图：
┌───────┐ │ Start │ └───┬───┘ │ ▼ ┌───────┐ │ Input │ └───┬───┘ │ ▼ ┌───────┐ │ + │ └───┬───┘ │ ▼ ┌───────┐ │ Output│ └───┬───┘ │ ▼ ┌───────┐ │ End │ └───────┘
1.4.2 程序设计步骤
程序设计通常包括以下步骤：
- 确定需求：明确程序要解决的问题和功能。
- 设计算法：根据需求设计解决问题的算法。
- 编写代码：使用编程语言将算法转化为可执行的代码。
- 调试测试：对代码进行测试和调试，确保程序的正确性。
- 优化改进：根据测试结果进行优化和改进，提高程序的性能和质量。
- 文档编写：编写程序的文档，包括使用说明和注释。
以上是结构化程序设计的基本内容，掌握了这些知识点，能够编写结构清晰、可读性强的程序，并且能够通过模块化设计提高代码的可维护性和重用性。接下来，我们将介绍面向对象程序设计的基本原理和应用。
2. 面向对象程序设计
2.1 基本概念
面向对象程序设计（Object-Oriented Programming，简称OOP）是一种编程范式，它将程序中的数据和操作数据的函数封装在一起，形成对象。对象是类的实例，类是对象的模板。在面向对象程序设计中，我们通过定义类来描述对象的属性和行为，并通过创建对象来使用这些属性和行为。
面向对象程序设计的基本概念包括：
- 类（Class）：描述对象的属性和行为的模板。
- 对象（Object）：类的实例，具有类定义的属性和行为。
- 封装（Encapsulation）：将数据和操作数据的函数封装在一起，形成对象。
- 继承（Inheritance）：通过定义一个类来派生出其他类，实现代码的复用和扩展。
- 多态（Polymorphism）：同一个操作作用于不同的对象，可以有不同的解释和执行方式。
2.2 类和对象
2.2.1 类的定义
类是面向对象程序设计的核心概念之一，它是对象的模板，描述了对象的属性和行为。类由属性和方法组成。
属性（Attribute）是类的成员变量，用于描述对象的状态。方法（Method）是类的成员函数，用于描述对象的行为。
C++中的类定义通常包含在头文件（.h或.hpp）中，如下所示：
// 定义一个名为Person的类 class Person { private: // 私有属性 string name; int age; public: // 公有方法 void setName(string n); void setAge(int a); void displayInfo(); };
2.2.2 对象的创建与使用
对象是类的实例，创建对象的过程称为实例化。通过实例化对象，我们可以使用类中定义的属性和方法。
在C++中，创建对象的语法如下：
// 创建一个Person对象 Person p;
使用对象的属性和方法可以通过点运算符（.）来访问，如下所示：
// 设置对象的属性 p.setName("Tom"); p.setAge(20); // 调用对象的方法 p.displayInfo();
2.2.3 类与对象的关系
类是对象的模板，对象是类的实例。一个类可以创建多个对象，这些对象共享类定义的属性和方法。
类与对象的关系可以用图示表示，如下所示：
类（Class） | | 实例化 v 对象（Object）
2.3 封装与继承
2.3.1 封装的概念
封装是面向对象程序设计中的一个重要概念，它将数据和操作数据的函数封装在一起，形成对象。封装可以隐藏对象的内部实现细节，只暴露必要的接口给外部使用。
封装有以下优点：
- 提高代码的可维护性和可复用性。
- 隐藏内部实现细节，保护数据的安全性。
- 通过定义访问权限，控制对对象的访问。
2.3.2 继承的概念
继承是面向对象程序设计中的另一个重要概念，它通过定义一个类来派生出其他类，实现代码的复用和扩展。
在继承关系中，派生类（子类）继承了基类（父类）的属性和方法，同时可以添加自己的属性和方法。派生类可以重写基类的方法，实现自己的逻辑。
继承有以下优点：
- 提高代码的复用性和可扩展性。
- 实现了类与类之间的关系，提供了代码的组织结构。
2.3.3 继承与多态性
继承与多态性是面向对象程序设计中的两个重要概念。
继承可以通过派生类对象来访问基类的属性和方法，实现了多态性。多态性指的是同一操作作用于不同的对象，可以有不同的解释和执行方式。
多态性可以通过虚函数（Virtual Function）来实现，在基类中声明虚函数，在派生类中重写虚函数。通过基类指针或引用指向派生类对象，可以实现多态性的调用。
【软件设计师备考 专题 】程序设计的核心：结构化程序设计与面向对象程序设计（二）https://developer.aliyun.com/article/1467588
