2014软考《程序员》讲义:程序设计和程序设计语言

 　程序设计和程序设计语言

　　1.程序

　　从最一般的意义来说，程序是对解决某个计算问题的方法(算法)步骤的一种描述;而从计算机来说，计算机程序是用某种计算机能理解并执行的计算机语言作为描述语言，对解决问题的方法步骤的描述。计算机执行按程序所描述的方法步骤，能完成指定的功能。所以，程序就是供计算机执行后能完成特定功能的指令序列。

　　一个计算机程序主要描述两部分内容：描述问题的每个对象和对象之间的关系，以及描述对这些对象作处理的处理规则。其中关于对象及对象之间的关系是数据结构的内容，而处理规则是求解的算法。针对问题所涉及的对象和要完成的处理，设计合理的数据结构常可有效地简化算法，数据结构和算法是程序最主要的两个方面。

　　2.程序设计的任条和主要步骤

　　程序设计的任务就是分析解决问题的方法步骤(算法)，并将解决问题算法的方法步骤用计算机语言记录下来。程序设计的主要步骤包括：认识问题、设计解决问题的算法、按算法编写程序、调试和测试程序。在程序开发过程中，上述步骤可能有反复，如发现程序有错，严重情况可能会要求重新认识问题和重新设计算法等。

　　3.机器语言和汇编语言

　　计算机能直接识别和执行的二进制代码称为计算机的机器语言。用有助于记忆的符号来代表二进制代码，称为汇编语言。汇编语言与机器语言几乎有一对一的关系。用汇编语言编写的程序称为"汇编源程序"，汇编源程序不能在计算机上直接执行，需要用汇编程序将汇编源程序翻译成机器语言程序，然后执行由汇编程序翻译出来的机器语言程序。机器语言和汇编语言是与具体计算机紧密相关的，称它们是面向机器的语言。

　　4.高级语言

　　与机器语言和汇编语言相比较，高级语言与具体计算机无关，是一种能方便描述算法过程的计算机程序设计语言。高级语言种类千差万别，但一般包含有以下四种成分：数据成分用来描述程序所涉及的数据;运算成分用来描述运算;控制成分用来表达程序的控制构造;传输成分用来表达数据的传输。由于高级语言程序主要是描述计算机的解题过程，即描述复杂的加工处理过程，所以也称这种高级语言为面向过程语言。

　　用高级语言编写的程序称为"源程序"。计算机不能直接技源程序的语句运行，通常有解释方式和编译方式两种方法在计算机上执行源程序。

　　解释方式，即让计算机运行解释程序，解释程序逐句取出源程序中的语句，对它作解释执行，输入数据，产生结果。

　　编译方式，即先运行编译程序，从源程序一次翻译产生计算机可直接执行的二进制程序(称为目标程序);然后让计算机执行目标程序，输入数据，产生结果。

　　解释方式的主要优点是计算机与人的交互性好，调试程序时，能一边执行一边直接改错，能较快得到一个正确的程序。缺点是逐句解释执行，运行速度慢。

　　编译方式的主要优点是计算机运行目标程序快，缺点是修改源程序后必须重新编译以产生新的目标程序。

　　现在也有将上述两种方式结合起来的，即先编译源程序，产生计算机还是不能直接执行的中间代码，然后让解释程序解释执行中间代码。这样做的好处首先是比直接解释执行快;更大的好处是中间代码独立于计算机，只要有相应的解释程序，就可在任何计算机上运行。

　　5.面向问题语言

　　面向问题语言是为了易于描述和求解某类特定领域的问题而专门设计的一种非过程语言。用面向问题语言解题时，不仅摆脱计算机的内部逻辑，也不必关心问题的求解算法和求解的过程，只需指出问题是做什么，数据的输入和输出形式，就能由相应的计算机系统得到所需结果。如报表语言、SOL(Structured Query Language)语言等。SQL语言是数据库查询和操纵语言，能直接使用数据库管理系统。由于使用面向问题语言来解题只要告诉计算机做什么，不必告诉计算机如何做，能方便用户的使用和提高程序的开发速度。但实现面向问题语言的系统从最一般的意义下实现问题如何求解，通常实现的效率较低。另外，面向问题语言要求问题已有通用的求解方法，目前其应用范围还比较狭窄。