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《高级语言程序设计》教案.doc

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《高级语言程序设计》教案 湖北师范学院 计算机科学系 C语言程序设计概述 教学目标:了解程序设计语言的发展历史及其支持环境;熟悉C语言程序上机实验操作步骤;了解C语言程序的基本结构以及学会使用库函数和用户自定义函数组装C程序。 教学重点:C语言程序上机实验操作步骤;用库函数和用户自定义函数组装C程序。 教学难点:用用户自定义函数组装C程序。 §1.1 程序设计语言 程序设计语言是人与计算机进行信息交流的工具。程序设计是一种编写计算机程序的活动。由于计算机是一种专门用程序来解决特定问题的通用工具,因而程序设计是为解决某一特定问题而构造一种专用工具的活动。 程序是实体在计算机内部的表示。实体具有一个名字,一组表示该实体特征的数据以及若干作用在这些数据上的行为。实体具有的数据表示它的状态,而这些状态可由实体的行为来改变。例如,银行帐户是实体,存款和取款是该实体的行为。1.1.1 程序设计语言的发展 程序设计语言伴随着计算机技术的进步而不断升级换代,通常人们将程序设计语言的发展分为以下四个阶段。 机器语言 机器语言是一种CPU的指令系统,它是该CPU可以识别的一组由0和1序列构成的指令代码。下面是某CPU指令系统中的两条指令: 加 减 用机器语言编写程序,就是从所使用的CPU的指令系统中挑选合适的指令,组成一个指令系列。这种程序虽然可以被机器直接理解和执行,但是由于它们不直观、难记、难认、难理解、不易查错,只能被少数专业人员掌握,同时程序的生产效率很低,质量难以保证。这种繁重的手工方式与高速、自动的计算机极不相称。 汇编语言 为减轻人们在编程中的劳动强度,20世纪50年代中期人们开始用一些“助记符”代表0,1编程。例如,前面的两条机器指令可以定成: ADD A,B SUB A,B 这种用助记符号描述的指令系统,称为符号语言或汇编语言。 用汇编语言编程,程序的生产率及质量都有所提高。但是汇编语言指令是机器不能直接识别、理解和执行的。用它编写的程序经检查无误后,要先翻译成机器语言程序才能被机器理解、执行。这个翻译过程称为“代真”。代真之后得到的机器语言程序称目标程序,代真之前的程序称为源程序。 机器语言和汇编语言都依赖于具体的计算机,是一种面向机器的程序设计语言。面向机器的语言可以编制出效率极高的程序,但是需要程序员熟悉机器的内部结构,并且要“手工”地进行存储器分配。这种编程劳动强度很大,给计算机的普及推广造成很大的障碍。 高级语言 机器语言和汇编语言是面向机器的,随机器而异。1954出现的FORTRAN语言以及随后相继再现的其它高级语言,使人们开始摆脱进行程序设计必须先熟悉机器的桎梏,把精力集中于解题思路和方法,使程序设计语言开始与解题方法相结合。其中一种方法是把解题过程看作是数据被加工的过程。基于这种方法的程序设计语言称为面向过程的程序设计语言。C语言就是一种面向过程的程序设计语言。 使用高级语言编程可以大大地降低编程过程的劳动强度,提高编程效率。高级语言的诞生是计算机技术发展史上的一个里程碑。它使人们能摆脱具体机器指令系统的束缚,用接近人们习惯的语言来构思解题过程,从而大大提高了编程效率,使人们能够编制出越来越大的程序,以满足日益广泛而深入的应用需求。 实际上,程序是对现实世界的动态状态的模拟。面向过程的程序设计认为,每个程序都要完成一些规定的功能。每个功能的实现是通过对数据进行一系列的加工的过程而实现的。因而程序设计包括组织数据—设计数据结构,以及设计对数据结构进行加工的过程—设计算法两个部分。N.wirth给出一个著名的公式:程序=数据结构+算法。 面向对象的程序设计语言 面向对象的程序设计是一种结构模拟方法,它把现实世界看成是由许多对象组成。对象与对象之间通过相互发送和接收消息进行联系。消息激发对象本身的运动,形成对象状态的变化。从程序结构的角度来看,每个对象都是一个数据和方法的封装体—抽象数据类型。 从分类学的观点来看,客观世界中的对象都是可以分类的。也就是说,所有的对象都属于特定的类,或者说每一个对象都是类的一个实例。因而,面向对象的程序设计的一个关键是定义类,并由类生成对象。 面向对象的程序比面向过程的程序更清晰、易懂,更适宜编写更大规模的程序,已为成为当代程序设计的主流。面向对象的程序设计语言很多,其中广泛使用的一种语言是C++。C++语言是一种多范型程序设计语言,不仅可以用它编写面向对象的程序,还可以用它编写面向过程的程序。1.1.2 程序设计语言的支持环境 操作系统是各种软件中最重要的一种,它是各种软件的核心与基础,所有其它软件的运行都要在操作系统的控制下进行。操作系统的作用是有效地组织和利用计算机的软、硬件资源,使各种程序都能在操作系统的管理下协调工作。P3图
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