1.2　程序设计方法

1.2.1　传统的结构化程序设计

传统的程序设计方法可以描述为“程序=算法+数据结构”，它将程序定义为处理数据的一系列过程。这种设计方法的着眼点是面向过程的，特点是数据与程序分离，即数据与数据处理分离。20世纪60年代，随着软件工程概念的提出，结构化程序设计方法逐渐产生并发展起来。

1976年，著名计算机科学家N.Wirth在其所著的《算法+数据结构=程序》一书中，明确提出算法和数据结构是程序的两个要素，即程序设计主要包括两方面的内容：行为特性的设计和结构特性的设计。行为特性的设计是指完整地描述问题求解的全过程，并精确地定义每个解题步骤，这一过程即是算法设计；而结构特性的设计是指在问题求解过程中，计算机所处理的数据及数据之间联系的表示方法。

结构化程序设计的核心是算法设计，基本思想是采用自顶向下、逐步细化的设计方法和单入单出的控制结构。自顶向下、逐步细化指的是将一个复杂任务按照功能进行拆分，形成由若干模块组成的树状层次结构，逐层细化到便于理解和描述的程度，各模块尽可能相对独立。而单入单出的控制结构指的是每个模块内部均用顺序、选择和循环三种基本结构来描述。

结构化程序设计将任务划分为模块，对各个模块进行独立的设计和测试，这为处理复杂问题提供了有力手段，所以一度成为程序设计的主流方法。然而到20世纪80年代末，这种设计方法开始逐渐暴露出缺陷。主要表现在：

（1）难以适应大型软件的设计。由于数据与数据处理相对独立，在大型多文件软件系统中，随着数据量的增大，程序变得越来越难以理解，多个文件之间的数据沟通也变得困难。

（2）程序可重用性差。结构化程序设计由于缺乏软件重用能力的工具，即使处理老问题，处理方法的改变或数据类型的改变都将导致重新设计，导致重复投入。

1.2.2　面向对象的程序设计

虽然结构化程序设计方法具有很多的优点，但还是存在程序可重用性差、不适合开发大型软件的不足。为了克服以上的缺点，一种全新的软件开发技术应运而生，这就是面向对象的程序设计方法。

面向对象程序设计方法将数据及对数据的操作方法放在一起，作为一个相互依存、不可分离的整体——对象。对同类型对象抽象出其共性，形成“类”。类通过一个简单的外部接口与外界发生关系，对象与对象之间通过发送消息进行通信。这样，程序模块间的关系更为简单，程序模块的独立性、数据的安全性有了良好的保障。另外，通过类的继承与多态可以很方便地实现代码的重用，大大缩短了软件开发的周期，使得软件的维护更加方便。

面向对象的程序设计并不是要摒弃掉结构化程序设计，这两种方法各有用途、互为补充。在面向对象程序设计中仍然要用到结构化程序设计的知识。例如，在类中定义一个函数就需要用结构化程序设计方法来实现。

面向对象程序设计的基本概念有对类、象、封装、继承、多态性等，第7章有详细的讲解。