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第 章程序设计与算法 1 1.1 程序设计语言的发展 自1946年世界上第一台电子计算机问世以来，计算机科学及其应用的发展十分迅猛， 计算机被广泛地应用于人类生产、生活的各个领域，推动了社会的进步与发展。特别是随着 国际互联网(Internet)日益深入千家万户，传统的信息收集、传输及交换方式正被革命性地改 变，我们已经难以摆脱对计算机的依赖，计算机已将人类带入了一个新的时代—信息时代。 新的时代对于我们的基木要求之一是:自觉地、主动地学习和掌握计算机的基木知识和 基木技能，并把它作为自己应该具备的基木素质。要充分认识到，缺乏计算机知识，就是信 息时代的“文盲”。 对于理工科的大学生而言，掌握一门高级语言及其基木的编程技能是必需的。大学学习， 除了掌握木专业系统的基础知识外，科学精神的培养、思维方法的锻炼、严谨踏实的科研作 风养成，以及分析问题、解决问题的能力的训练，都是日后工作的基础。学习计算机语言， 正是一种十分有益的训练方式，而语言木身又是与计算机进行交互的有力的工具。 一台计算机是由硬件系统和软件系统两大部分构成的，硬件是物质基础，而软件可以说 是计算机的灵魂，没有软件，计算机是一台“裸机”，是什么也不能干的，有了软件，才能灵 动起来，成为一台真正的“电脑”。所有的软件，都是用计算机语言编写的。 计算机程序设计语言的发展，经历了从机器语言、汇编语言到高级语言的历程。 1.机器语言 电子计算机所使用的是由“0”和“1”组成的二进制数，二进制是计算机的语言的基础。计 算机发明之初，人们只能降贵纤尊，用计算机的语言去命令计算机干这干那，一句话，就是 写出一串串由“0”和“1”组成的指令序列交由计算机执行，这种语言，就是机器语言。使用机 器语言是十分痛苦的，特别是在程序有错需要修改时，更是如此。而目‘，由于每台计算机 的指令系统往往各不相同，所以，在一台计算机上执行的程序，要想在另一台计算机上执行， 必须另编程序，造成了重复工作。但由于使用的是针对特定型号计算机的语言，故而运算效 率是所有语言中最高的。机器语言，是第一代计算机语言。 2.汇编语言 为了减轻使用机器语言编程的痛苦，人们进行了一种有益的改进:用一些简洁的英文字 母、符号串来替代一个特定的指令的二进制串，比如，用“ADD”代表加法，MOV”代表数 据传递等等，这样一来，人们很容易读懂并理解程序在干什么，纠错及维护都变得方便了， 这种程序设计语言就称为汇编语言，即第二代计算机语言。然而计算机是不认识这些符号的， 这就需要一个专门的程序，专门负责将这些符号翻译成二进制数的机器语言，这种翻译程序 被称为汇编程序。 汇编语言同样十分依赖于机器硬件，移植性不好，但效率仍十分高，针对计算机特定硬 件而编制的汇编语言程序，能准确发挥计算机硬件的功能和特长，程序精炼而质量高，所以 至今仍是一种常用而强有力的软件开发工具。 3.高级语言 从最初与计算机交流的痛苦经历中，人们意识到，应该设计一种这样的语言，这种语言 接近于数学语言或人的自然语言，同时又不依赖于计算机硬件，编出的程序能在所有机器上 通用。经过努力，1954年，第一个完全脱离机器硬件的高级语言—FORTRAN 问世了，40 多年来，共有几百种高级语言出现，有重要意义的有几十种，影响较大、使用较普遍的有 FORTRAN、ALGOL, COBOL、BASIC、LISP、SNOBOL、PL/1、Pascal, C、ROLOG、 Ada, C++、VC、VB、Delphi、JAVA等。 高级语言的发展也经历了从早期语言到结构化程序设计语言，从而向过程到非过程化程 序语言的过程。相应地，软件的开发也由最初的个体手工作坊式的封闭式生产，发展为产业 化、流水线式的工业化生产。 60 年代中后期，软件越来越多，规模越来越大，而软件的生产基木上是人自为战，缺 乏科学规范的系统规划与测试、评估标准，其恶果是大批耗费巨资建立起来的软件系统，由 于含有错误而无法使用，甚至带来巨大损失，软件给人的感觉是越来越不可靠，以致几乎没 有不出错的软件。这一切，极大地震动了计算机界，史称“软件危机”。人们认识到:大型程 序 的编制不同于写小程序，它应该是一项新的技术，应该像处理工程一样处理软件研制的 全过程。程序的设计应易于保证正确性，也便于验证正确性。1969年，提出了结构化程序 设计方法，1970年，第一个结构化程序设计语言—Pascal 语言出现，标志着结构化程序设计 时期的开始。 80年代初开始，在软件设