高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)的功能意念教學(xué)法

摘要：本文分析了程序的功能成分和高級(jí)語言的功能成分以及算法的意念作用，指出了高級(jí)語言的各功能成分與程序設(shè)計(jì)之間的關(guān)系，提出了“高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)”的功能意念教學(xué)法

關(guān)鍵詞：程序設(shè)計(jì)；高級(jí)語言；算法設(shè)計(jì)；功能意念

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

1引言

“高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)”是各類學(xué)校計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，許多學(xué)校都將其安排在新生入學(xué)后的第一學(xué)期開設(shè)。

對(duì)剛接觸這門課程的學(xué)生而言，“高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)”課程的中心內(nèi)容包括兩個(gè)部分：高級(jí)語言和程序設(shè)計(jì)。從高級(jí)語言和程序設(shè)計(jì)的關(guān)系來說，程序設(shè)計(jì)應(yīng)該是這門課程的核心內(nèi)容。

對(duì)于如何搞好“高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)“的教學(xué)，不同的人有不同的看法。筆者在多年的教學(xué)實(shí)踐中，多次嘗試采用“功能意念教學(xué)法”，取得了教好的效果。本文就是這一教學(xué)法的簡單總結(jié)。

2功能意念教學(xué)法

“高級(jí)語言程序設(shè)計(jì)”的功能意念教學(xué)法就是從程序的一般功能、程序的一般結(jié)構(gòu)以及程序設(shè)計(jì)的一般過程出發(fā)，按照功能+意念+機(jī)制的方式組織教學(xué)。簡單地說，就是為了設(shè)計(jì)一個(gè)程序，先解決我們需要做些什么，然后解決程序需要做些什么，最后解決高級(jí)語言怎么做到等一序列問題，也就是從問題和任務(wù)出發(fā)進(jìn)行教學(xué)。

以上所述主要圍繞程序最基本的功能展開，至于其它功能部分，比如C語言的編譯預(yù)處理、宏、模塊化、混合語言編程、指針、文件、鏈表等，也可以從功能意念的角度展開教學(xué)。

在具體實(shí)施教學(xué)的過程中，可以根據(jù)教學(xué)要求按照自頂向下的原則制定出所教授的高級(jí)語言的基本功能意念表，以方便教學(xué)。

3算法的意念作用

筆者認(rèn)為，程序設(shè)計(jì)其實(shí)就是為了解決某個(gè)問題而從我們所熟悉的程序設(shè)計(jì)語言中挑選合適的語句做一個(gè)適當(dāng)?shù)呐帕薪M合。

在上面的這段話中，明顯地有兩個(gè)值得我們進(jìn)一步探討的關(guān)鍵詞：合適的語句和適當(dāng)?shù)呐帕薪M合?，F(xiàn)在我們的問題是，如何挑選合適的語句？又怎樣做適當(dāng)?shù)呐帕薪M合？

這兩個(gè)問題的解決有賴于所謂算法的概念。因此，為了解決這兩個(gè)問題，我們必須針對(duì)面臨的具體問題設(shè)計(jì)出有效的算法。

算法是解決特定問題的一序列操作的集合，代表的就是一種意念，換言之，就是設(shè)計(jì)者所希望的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理的有序的步驟。這種操作步驟的有序性就決定了如何對(duì)所挑選的語句做適當(dāng)?shù)呐帕薪M合。

由粗到細(xì)是我們解決問題的一種典型的思維過程。按照這一思維特點(diǎn)，算法設(shè)計(jì)也有一個(gè)由粗到細(xì)的過程，即算法細(xì)化。

算法細(xì)化要適可而止，即有一個(gè)度的問題，那么我們又該如何把握這個(gè)度呢？一般而言，算法細(xì)化只要細(xì)化到其中的每一操作步在準(zhǔn)備采用的語言中都能找到對(duì)應(yīng)的語句直接加以實(shí)現(xiàn)即可，而且也必須細(xì)化到這種程度！算法細(xì)化好了，如何挑選合適的語句也就解決了。

總之，算法決定了如何挑選合適的語句以及怎樣對(duì)所挑選的語句做適當(dāng)?shù)呐帕薪M合！因此有了算法，我們只需要通過很簡單的翻譯轉(zhuǎn)換就可以很容易地得到程序。

4高級(jí)語言的相關(guān)功能成分

高級(jí)語言是書寫和記錄程序的工具。為了適應(yīng)程序的功能需要，高級(jí)語言自然應(yīng)該提供相應(yīng)的手段或機(jī)制讓程序設(shè)計(jì)人員借以實(shí)現(xiàn)所需要的程序功能，高級(jí)語言的相關(guān)功能成分指的就是這些手段和機(jī)制。

4.1數(shù)據(jù)安排機(jī)制

高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言中的數(shù)據(jù)安排機(jī)制主要體現(xiàn)為用于定義常量、變量、數(shù)組和記錄(或結(jié)構(gòu)體)等的功能成分。單純從語言成分的角度來看，這些功能的實(shí)現(xiàn)主要是由一組和數(shù)據(jù)類型有關(guān)的關(guān)鍵字來體現(xiàn)的。換言之，高級(jí)語言為我們提供了一組與數(shù)據(jù)類型有關(guān)的關(guān)鍵字以便程序設(shè)計(jì)人員根據(jù)自己的意愿對(duì)數(shù)據(jù)空間進(jìn)行組織和安排。以C語言為例，這些關(guān)鍵字主要有：char、int、float、double、struct以及signed、unsigned、short、long，等等。在源程序中來看，數(shù)據(jù)空間的組織和安排都是通過基于上述關(guān)鍵字的數(shù)據(jù)定義語句來實(shí)現(xiàn)的，比如：

1)int abc；

2)char abc[12] ；

3)*float abc；

4)struct abc{x char；y int；z float；}

struct abc xyz；

作為程序設(shè)計(jì)的工具，為了盡可能給程序設(shè)計(jì)人員帶來方便，高級(jí)語言除了支持基本數(shù)據(jù)類型外，還支持用戶自定義類型，如上面的例4)。

4.2數(shù)據(jù)I/O機(jī)制

高級(jí)語言中的數(shù)據(jù)I/O機(jī)制主要體現(xiàn)為各種用于數(shù)據(jù)輸入/輸出的語句或函數(shù)(庫函數(shù))等。在C語言中，這些函數(shù)常用的有：

fprintf、printf、sprintf、vprintf、vfprintf、vsprintf、

fscanf、scanf、sscanf、fgetc、fputc、getc、putc、getchar、putchar、fgets、fputs、pus、gets等。

以上列出的是所謂系統(tǒng)預(yù)定義函數(shù)，即標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)或庫函數(shù)。此外，用戶還可以根據(jù)自己的需要以上述標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)為基礎(chǔ)自行定義一些可以得到某些特殊I/O效果的函數(shù)。

4.3數(shù)據(jù)處理機(jī)制

前面已經(jīng)提到，數(shù)據(jù)的內(nèi)部加工處理主要包括數(shù)據(jù)在主機(jī)內(nèi)部的傳送和各種運(yùn)算，高級(jí)語言的數(shù)據(jù)處理機(jī)制就

是指為此目的而提供的各種運(yùn)算符。在C語言中，這些運(yùn)算符包括為數(shù)據(jù)傳送提供的賦值運(yùn)算符“=”和為數(shù)據(jù)運(yùn)算提供的算術(shù)運(yùn)算符“+、-、*、/、%、++、--”、關(guān)系運(yùn)算符“>、>=、<、<=、==、|=”、邏輯運(yùn)算符“、||、！”和位運(yùn)算符“、|、~、<<、>>”等等。

4.4流程控制機(jī)制

高級(jí)語言中的流程控制機(jī)制主要體現(xiàn)為用來實(shí)現(xiàn)分支程序結(jié)構(gòu)、循環(huán)程序結(jié)構(gòu)以及子程序結(jié)構(gòu)的功能成分，換言之，就是分支語句、循環(huán)語句以及子程序的定義和調(diào)用機(jī)制等。在C語言中，這些語句包括：if語句、switch語句、goto語句、break語句、continue語句、for語句、while語句、do…while語句以及return語句等。

5結(jié)束語

歷史上高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言有好多種，目前仍然流行的也有好幾種，而且還在不斷的推陳出新。從“功能意念”的角度，不難看出，所有的高級(jí)語言都應(yīng)該有相類似的功能成分，以解決程序設(shè)計(jì)所面臨的共同問題。因此，只要我們認(rèn)真地學(xué)好一種語言，重點(diǎn)掌握好程序設(shè)計(jì)的一般思想方法，就可以很容易地掌握另外一種。從一種語言過渡到另一種語言，從語言的角度來說，只不過是一種形式上的轉(zhuǎn)換而已，它們的內(nèi)容(程序的功能)和程序設(shè)計(jì)的思想和方法卻總是相通的。

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