1、08:53:28,1,C+程序設(shè)計(jì)教程(第二版),第十一章 基于對(duì)象編程 Chapter 11 Object-Based Programming,清華大學(xué)出版社 錢(qián) 能,08:53:28,2,第十一章內(nèi)容,抽象編程 ( Abstract Programming ) 編程質(zhì)量 ( Programming Quality ) 分析Joses問(wèn)題 ( Analysis the Joses Problem ) 基于過(guò)程的實(shí)現(xiàn) ( Procedure-Based Solving ) 基于對(duì)象的實(shí)現(xiàn) ( Object-Based Solving ) 程序維護(hù) ( Program Maintenance )

2、 程序擴(kuò)展 ( Program Extension ),08:53:28,3,1. 抽象編程 ( Abstract Programming ),抽象分行為抽象和數(shù)據(jù)抽象兩種 行為抽象：通俗地說(shuō)便是將一個(gè)行為序列歸并(抽象)為一個(gè)行為的過(guò)程.例如：將取碗筷、盛飯、盛菜，扒一口飯、夾一筷菜、再扒一口飯、再夾一筷菜的若干重復(fù)，然后放下碗筷的過(guò)程歸并為吃飯. 數(shù)據(jù)抽象：通俗地說(shuō)，就是將事物歸類(lèi)，或者說(shuō)，將事物看成是一定型號(hào)、規(guī)格的數(shù)據(jù)，然后將性質(zhì)接近的數(shù)據(jù)歸納(抽象)為一類(lèi).例如：將圓、三角形、長(zhǎng)方形歸為形狀類(lèi).,08:53:28,4,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),一系列性質(zhì)相同的數(shù)據(jù), 組織成一定的邏輯結(jié)構(gòu), 并帶有自

3、身的一系列操作 例如：整型向量 不同整型值是一系列性質(zhì)相同的數(shù)據(jù)；其數(shù)據(jù)集合存放在向量中，便是組織成線性存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)；向量自身有創(chuàng)建、復(fù)制、擴(kuò)建、增刪、修改等操作，外加排序、查找等算法可以調(diào)用.所以，整型向量在語(yǔ)言中是一種具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。,08:53:28,5,抽象編程,通過(guò)抽象的方法來(lái)減少編程工作量或有效地減輕編程難度稱(chēng)為抽象編程 將問(wèn)題通過(guò)功能分解，各個(gè)擊破的編程方法(過(guò)程化編程)是一種以行為抽象為主的抽象編程 將問(wèn)題通過(guò)實(shí)體分析，分層分類(lèi)地實(shí)現(xiàn)抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型，從而進(jìn)行簡(jiǎn)單應(yīng)用編程(基于對(duì)象編程)是一種以數(shù)據(jù)抽象為主的抽象編程，這種抽象編程，通過(guò)數(shù)據(jù)類(lèi)型復(fù)用，方便編程，方便維護(hù)和擴(kuò)展，其效果比過(guò)

4、程化編程更好,08:53:28,6,編程,語(yǔ)言中沒(méi)有許多具體的數(shù)據(jù)類(lèi)型，要解決實(shí)際問(wèn)題，很大部分工作是要建立數(shù)據(jù)模式與實(shí)際問(wèn)題的對(duì)應(yīng)，也就是建立抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的過(guò)程 對(duì)象化編程就是基于分層分類(lèi)的抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型之具體編程，它能更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法，便是將N.Wirth的程序公式： 程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 具體化為： 程序=算法+抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型,08:53:28,7,2. 編程質(zhì)量 ( Programming Quality ),可讀性： 通過(guò)使用更好的編程方法可以從本質(zhì)上改進(jìn)可讀性 通過(guò)使用定義良好的算法和語(yǔ)句控制結(jié)構(gòu)，可以局部改進(jìn)算法的可理解性 通過(guò)學(xué)習(xí)和使用優(yōu)秀程序員的編碼習(xí)慣，采用一貫的編碼風(fēng)

5、格，可以增強(qiáng)可讀性 注意：高級(jí)程序員與初學(xué)者對(duì)可讀性的把握分寸是不同的,08:53:28,8,易編程性： 只是對(duì)采用好的編程方法或更高級(jí)語(yǔ)言而言，抽象程度越大，越易編程 對(duì)象化編程在抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的創(chuàng)建上做了大量的工作，因而贏得了應(yīng)用程序編寫(xiě)的方便與快捷,08:53:28,9,安全性： 編程在算法設(shè)計(jì)上是挖空心思的勞動(dòng)過(guò)程，而在運(yùn)用語(yǔ)言對(duì)之描述上應(yīng)該瀟灑自在：容易表達(dá)，不容易出錯(cuò)，運(yùn)行上更安全。好的編程方法能夠幫助程序員實(shí)現(xiàn)瀟灑編程 抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型中可以將大量安全代碼嵌入其中，從而使應(yīng)用編程瀟灑自在 實(shí)現(xiàn)抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的過(guò)程本身也是使用其他抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的應(yīng)用編程，同樣也充滿著瀟灑與自在,08:53:

6、28,10,可維護(hù)性： 指局部修改不影響系統(tǒng)全局的總體性能，而系統(tǒng)產(chǎn)生的問(wèn)題通?？梢酝ㄟ^(guò)局部維護(hù)(修改或更換部件)來(lái)解決。 模塊化編程使程序可拆裝，可局部修改，而不影響整體性能與工作，因而可維護(hù)性強(qiáng)，過(guò)程化編程是將過(guò)程模塊化，具有一定的可維護(hù)性；對(duì)象化編程是將數(shù)據(jù)類(lèi)型也模塊化，從而導(dǎo)致更方便的維護(hù)性能,08:53:28,11,可擴(kuò)充性： 指系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，只增加擴(kuò)展代碼，而對(duì)原系統(tǒng)的正常運(yùn)作只作很少的修改甚至不修改 功能擴(kuò)展的影響： 過(guò)程化編程，會(huì)涉及多處擴(kuò)展代碼與原系統(tǒng)不和諧所帶來(lái)的修改 對(duì)象化編程，如果是抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的功能擴(kuò)展，則不會(huì)影響原系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而只是支持應(yīng)用程序中增加的一些擴(kuò)展代碼

7、而已；如果是應(yīng)用程序功能擴(kuò)展，那是使用抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的抽象代碼擴(kuò)展，其修改量比之低級(jí)代碼要少,08:53:28,12,效率： 前提：代碼量大不等于運(yùn)行量大 效率除了看速度，還要看損耗，既要考慮編程方便，又要考慮運(yùn)行性能(時(shí)空效率) 1過(guò)程化程序代碼量少，但對(duì)象化程序的代碼量相對(duì)較多，但不占系統(tǒng)空間 2過(guò)程化程序編寫(xiě)安全代碼代價(jià)大，因而不系統(tǒng)，對(duì)象化程序可以方便地在抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型中嵌入安全代碼，從而導(dǎo)致了代碼量大的問(wèn)題，如果讓過(guò)程化程序達(dá)到其安全指標(biāo)，為此增加的代碼量比對(duì)象化程序更多,08:53:28,13,3. 分析Joses問(wèn)題 ( Analysis the Joses Problem ),過(guò)程

8、化分析：按實(shí)現(xiàn)過(guò)程分析，功能劃分，從而得到幾個(gè)算法步驟：獲得小孩數(shù)n，開(kāi)始位置s，間隔數(shù)m創(chuàng)建環(huán)鏈表循環(huán)數(shù)數(shù)，排除n-1個(gè)小孩輸出剩下的小孩編號(hào)(勝利者)善后工作(清除環(huán)鏈表),08:53:28,14,對(duì)每個(gè)算法步驟，分而治之：例如，環(huán)鏈表操作的復(fù)雜性，在循環(huán)數(shù)數(shù)中體現(xiàn)初始化和善后處理都必須由程序員一人承擔(dān)，工作量大，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤,08:53:28,15,對(duì)象化分析：先考慮一些能對(duì)應(yīng)抽象數(shù)據(jù)類(lèi)型的實(shí)體，如，以小孩為元素的鏈表類(lèi)，問(wèn)題本身也是一個(gè)類(lèi)，然后脫離問(wèn)題，先來(lái)定制類(lèi)或者重用類(lèi)，最后基于類(lèi)型來(lái)實(shí)現(xiàn)算法(簡(jiǎn)單得多)鏈表類(lèi)：它有創(chuàng)建，增加，減少，修改，搜索等操作問(wèn)題(Josephus)類(lèi):它有創(chuàng)建，獲得勝利者操作,08:53:28,16,6. 程序維護(hù) ( Program Maintenance ),維護(hù)要求： 數(shù)個(gè)數(shù)m，m若改為根據(jù)當(dāng)前小孩的序號(hào)與m的和來(lái)確定個(gè)數(shù)m，則在進(jìn)行數(shù)個(gè)數(shù)前，先要進(jìn)行表達(dá)式計(jì)算， 這一切，都是在Josephus類(lèi)中暗中完成的，所以只要修改Josephus類(lèi)的 getWinner 無(wú)須修改應(yīng)用程序，便可維護(hù)好系統(tǒng),08:53:28,17,7. 程序擴(kuò)展 ( Program Extensio