概述面向对象程序设计2010.pdf

LectureNoteson
Object-OrientedTechnology
(Programming&Design)

(Fall2010,BachelorofComputerScience)

Duanshihong
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1-1
第二讲面向对象程序设计

•目标：面向对象的程序是什么样的程序？

•程序、程序设计语言和程序设计方法
•对程序本质的认识★
•程序设计语言的形式化途径★
•程序设计方法与程序设计语言

•面向对象概述
•面向对象程序设计的主要特征★★

1-2
2.1对程序本质的认识

人们对程序本质的认识在不断发展：

•程序是指令的集合

•程序是算法在计算机中的实现

•算法＋数据结构＝程序（N.Wirth）

•程序是实体在计算机中的实现（OOP）

•......（下一代：Actor?Agent?Aspect?...）

1-3
算法举例：欧几里得算法

给定两个正整数p和q，如何求出p和q的最大公约数g？

欧几里得（Euclid）算法：

步骤1：如果p小于q，则交换p和q。

步骤2：令r是p除以q的余数。

步骤3：如果r等于0，则令g=q并终止程序；
否则令p=q、q=r，并转向步骤2。

1-4
算法的基本特征

•算法由若干可机械执行的操作组成。
交换两个数、相除求余数、比较大小、判断相等、控制转向...
•算法可有多个输入和输出。
输入正整数p和q，输出最大公约数g。
•算法对任何输入都会终止。
交替执行2和3，r总小于q，3转2时p和q不断减少，若干步后一定终止。
•算法的主要操作对象是数据。
除输入、输出外还包括保存中间计算结果的数据r。

1-5
银行帐户例子

存款行为
输入：存款金额a和当前余额b。
输出：新余额b′。
步骤1：令b′=b+a并终止程序。
割裂了两者之间的关联！

取款行为
输入：取款金额a、当前余额b和透支限额m。
输出：已取金额a′和新余额b′。
步骤1：如果a>b+m则令a′=0、b′=b并转向步骤2；
否则令a′=a、b′=b–a并终止程序。
步骤2：警告超额透支并终止程序。

1-6
银行帐户例子（续）

实体：银行帐户
属性：帐号、户名、密码、当前余额b、透支限额m
约束：b+m≥0
行为：
存款作为一个整体看待！
输入：存款金额a。
步骤1：令b=b+a并终止。
取款
输入：取款金额a。
输出：已取金额a′。
步骤1：如果a>b+m则令a′=0并转向步骤2；
就系统而言，实体的属性表达了实体的状态；状态可以由实体的否则令a′=a、b=b–a并终止。
行为来改变，并且实体的状态在任何时刻都满足实体的约束！步骤2：警告超额透支并终止。

1-7
在计算机中表达程序

•属性的表达：--类型问题
二进制数值型：符号表示、小数位表示
字符型：ASCII、GB-2312、GBK

•行为的表达：--抽象层次问题
指令系统、运算与控制
机器语言1011000001000001000001000000101011110100
B041040AF4
汇编语言MOVAL,41
ADDAL,0A
HLT
宏汇编语言

•约束的表达：--表达能力问题
逻辑、一阶谓词逻辑？

1-8
程序是算法和实体在计算机中的体现

•算法的基本特征决定了它很适合以计算机作为计算工具
求解问题。
•实体可将算法更有效地组织起来，可作为更大粒度的构
件用于构建程序。
•人们对程序本质的认识受限于当时的计算机科学与技术
的发展水平。

•把握事物的两种思维方式：外部行为与内部结构。

1-9
程序设计

•区别：Programming/ProgramDesign/Coding

•程序设计可看作是为解决某一特定问题而构造一种专用
工具的智力活动。

•必须具备四方面的知识：
应用领域知识(容易被忽略！)
程序设计方法
程序设计语言
程序设计环境与工具

1-10
2.2程序设计方法与程序设计语言

•相互独立：

程序设计方法是独立于具体程序设计语言的一种技术（只是由于程序设计

通常离不开语言作为工具，故易混淆程序设计方法与程序设计语言）。

例如，一个面向对象的设计采用结构化程序设计语言进行编程。

•相辅相成：

采用某种程序设计方法编写程序需要相应的程序设计语言作为工具，而程

序设计语言的设计目标主要是为了支持某种程序设计方法。

两种支持：explicitly和implicitly。

1-11
早期程序设计

•无特定程序设计方法的时期。

•由于片面追求高效率，过份依赖技巧与天份，不太注
重程序结构。

•