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第4章 程序设计和软件开发 4.1 高级语言产生 4.1.1 从机器语言到高级语言 程序是计算机完成某个任务的一系列操作步骤。为了让计算机解决一个实际问题，必须事先用计算机语言编制好程序。 编制程序可以使用机器语言、汇编语言和高级语言。 1． 机器语言 因为机器指令是二进制代码，用机器语言编写程序就是要编出由一条条二进制代码组成的程序。 2． 汇编语言 为了克服机器语言的缺点，人们发明了汇编语言。 汇编语言是在机器语言的基础上符号化而成的，即采用英文单词或缩写表示的“助记符”来代表机器指令。 由于计算机只能识别机器语言，因此需要将汇编语言程序翻译成机器语言程序(目标程序)才能执行。如图4-1所示。 图4-1 汇编语言源程序的执行过程 【例4.1】已知三角形的三条边长分别是3、4、5地址单元中，计算三角形的周长。求这个三角形周长机器语言程序和相应的汇编语言程序如图4-2所示。。 图4-2 机器语言程序和汇编语言程序 3． 高级语言 汇编语言程序仍然需要熟悉计算机指令，编写程序仍然非常繁琐。 为了克服汇编语言的缺陷，提高编写和维护程序的效率，一种接近于普通的数学语言和自然语言(主要指英语)的程序设计语言应允而生了，这就是高级语言。 用高级语言编写的程序称为“源程序”。目前比较流行的高级语言有C、C++、Java、C#、Visual Basicl等。 【例5.2】用C语言实现计算三角形的周长。设三角形的3条边的长度为整数。 计算三角形的周长的C语言程序如下： #include stdio.h void main( ) { unsigned int length,a,b,c; //声明存放三角形3条边和周长变量 printf(a,b,c=); //显示输入提示信息“a,b,c=” scanf(%d,%d,%d,a,b,c); //输入三角形的3条边长到a,b,c变量中 length=a+b+c; //计算周长 printf(the girth is:%d\n,length); //在屏幕上显示周长计算结果 } 由于计算机只能执行机器语言程序，因此用高级语言编写的“源程序”也必须翻译成机器语言程序，计算机才能执行。 负责完成翻译任务的称为“编译程序”。高级语言源程序的编译连接执行过程如图4-3所示。 图4-3 编译执行过程 4.1.2 高级语言开发环境 用户通过文本编辑器（例如：Windows附件中的记事本）录入高级语言程序形成“源程序”文件。例如，上面的“计算三角形的周长的C语言程序”可以保存为ex4-2.c文件。 “源程序”文件通过编译器把高级语言程序翻译成机器语言程序，然后进行连接后形成可执行的文件，运行可执行的文件即可实现程序的功能。 通过高级语言集成开发环境（IDE）软件，可以编写程序、编译、连接和运行均在其中完成。例如：Turboc 2.0、Visual C++6.0都是C语言的集成开发环境。 下面以Visual C++6.0集成开发环境（如图4-4所示）介绍C语言开发过程。 运行编写程序连接编译 运行 编写程序 连接 编译 图4-4 C语言的开发环境Visual C++6.0 编写程序 单击“新建文本文件”按钮，输入“编写程序”程序，保存为“ex52.c”文件。 编译、连接 单击“Compile”，编译“ex52.c”源程序文件为机器语言文件；单击“Build”，将编译形成文件进行“连接”形成可执行的文件。 运行 在编译连接后，单击“BuildExecute”，运行可执行文件。 系统显示：a,b,c= 用户输入：3,4,5 系统显示：the girth is：12 运行结果如图4-5所示。 图4-5运行的结果 4.2 高级语言程序设计基础 程序是对解决问题的步骤的描述。编写程序的前提是已经知道如何解决这个问题，例如：求一元二次方程ax2 +bx +c =0的实数根。如果没有中学数学的知识，当然就不知道如何解决这个问题，编写解决这个问题的程序就无从谈起。 4.2.1 算法 算法就是解决问题的方法。算法需要描述出来，别人才能知道，自己编写程序也才比较容易。描述算法有多种方法，例如：文字写出来，用流程图表达等。 算法文字描述 例如：求一元二次方程ax2 +bx +c =0（设a≠0）的实数根。对应算法描述如下： 第1步：输入系数a、b、c。 第2步：计算d= b2 -4ac。 第3步：若d0计算xl= ，x2=；输出两个实数根为xl和x2，转第6步；否则，转第4步。 第4步：若d0，则输出“没有实数根”，转第6步；否则转第5步。 第5步：计算xl=x2=，输出“两个相同的实数根”为xl，转第6步。