标签: 程序规划

一、前言 “程序设计”的真谛是什么？许多初学者的理解是“写代码”。但是，在匠人看来，把“程序设计”理解为“写代码”，就像把“电路设计”理解为“画PCB”一样。 新手们苦恼的问题是，他们只会“写代码”。他们一接到新的项目，总是在第一时间就爬到键盘上去敲代码。新手们的精力总是比较旺盛，他们加班加点，两天就把所有代码敲完。然后他们会用十倍或几十倍以上的时间去调试，中间伴随着几次三番的推倒重来。最后，他们交出一个勉强能跑的程序。这种程序，外行乍一看，觉得还行；内行乍一看，却是吓出一身冷汗！ 这也许不能怪新手们，因为他们的老师还没有来得及教会他们“程序设计”的一些方法。他们甚至还没有学会写注释，就已经毕业了。于是他们只能在毕业后的工作中，去完成这段本该在学校里完成的修炼。 要说到程序设计，最重要的一种方法，就是“多思考”。偏偏这又是最难手把手地教的。在此，匠人介绍一些设计时比较常用方法给大家。我们可以借助这些方法来对程序进行更高效、更多维的规划。 二、程序流程图 1、从一个简单的流程图说起 我们先来看看这个图（参见图 1.1：一个程序流程图例子）。许多人都很熟悉，它的名称叫“流程图”，或者“程序流程图”。流程图是一种传统的算法表示法，程序流程图是人们对解决问题的方法、思路或算法的一种描述。它利用图形化的符号框来代表各种不同性质的操作，并用流程线来连接这些操作。 2、流程图的作用 流程图简单直观，应用广泛，功能卓越。 在程序的规划阶段，通过画流程图，可以帮助我们理清程序思路。尤其是在非结构化的汇编语言中，流程图的重要性不言而喻。 在程序的调试、除错、升级、维护过程中，作为程序的辅助说明文档，流程图也是很高效便捷的。 另外，在团队的合作中，流程图还是程序员们相互交流的重要手段。阅读一份简明扼要的流程图，比阅读一段繁杂的代码更加易于理解。 3、流程图的基本画法 按道理，画流程图应该是每个程序员的基本功。匠人惊讶的是，居然有那么多人不会或不屑于画流程图。 在这里，匠人罗列出一些流程图中常用的符号（参见图 1.2：常用的流程图符号）。 细心的读者会发现，这里给出的一些流程图符号与教科书上的有点出入。 比如说符号D（条件判断框），书上给出的一般都是四角菱形的，而不是匠人推荐使用的六角菱形。匠人在实践中发现，容纳同样多的文字，六角菱形比四角菱形可以节省更多的空间。这也就意味着我们可以在同样大小的幅面内画出更多的内容。因此，除非是您公司里有明文规定必须使用四角菱形，否则就让教科书见鬼去吧。 另一个不同点，就是如果程序中要调用一个子程序，那么最好给这个子程序一个特别的符号，就像符号C（调用子程序框）。这样做的好处是可以更有利于阅读。 4、画流程图软件 匠人推荐用Visio软件来画流程图。这款软件功能非常强大，而画流程图只是它众多功能中的一个。 您只需新建一个Visio文件，点击菜单“文件”-〉“形状”-〉“流程图”-〉“基本流程图”，就可以得到许多现成的流程图符号。 在Visio画好的流程图，可以很方便地复制到Word环境中。并且可以在Word中进一步进行修改编辑。 当然，如果您只是偶然画流程图，也可以用Word或Excel软件的画图功能来实现。它们一样可以画流程图，只是没有那么专业罢了。 5、流程图的结构化 早期的非结构化语言中都有类似“goto”的语句。它允许程序从一个地方直接跳到另一个地方去。而随着C语言的盛行，对程序的结构化要求，必然在流程图中得到体现。 经过研究，人们发现任何复杂的程序算法，都可以分解为顺序、选择（分支）和循环这三种基本结构。基本结构之间可以并列、嵌套，但不允许交叉跳转。我们构造一个算法的时候，也仅以这三种结构为构成单位，并遵守三种基本结构的规范。 如果说“goto”是孙悟空的“筋斗云”，那么“结构化”就是“如来神掌”。也就是说，不管你如何翻腾，也不能从一个结构直接跳转到另一个结构的内部去。呵呵！ 这就是结构化编程的要求。它的好处就是结构清晰，易于正确性验证，易于纠错。 既然整个算法都是由三种基本结构组成的，那么，我们只要掌握这三种结构的流程图画法，就可以画出任何算法的流程图，无往而不利了。 （1）顺序结构顺序结构是简单的线性结构，每条语句按顺序执行（参见图 1.4：顺序结构）。太简单了，实在没啥好说。 （2）选择（分支）结构选择（分支）结构是对某个给定条件进行判断，条件为“真”（满足）或为“假”（不满足）时，分别执行不同的程序语句。当条件不满足时，有时需要执行一些语句，而有时可能什么都不做，由此分化出两种形态。（参见图 1.5：选择（分支）结构） 散转（Switch）结构对于简单的选择（if）结构，条件判断的结果只有Yes和No两种。而在更复杂的选择结构中，比如说对某个表达式的值进行多重条件判断，结果就会有许多。 假设这个表达式可能=0、1、2、3、或者溢出，那么结果就有5个分支，我们可以用4个选择结构来实现这个流程图（参见图 1.6：多重选择（分支）结构）。 当然，我们也可以用一个散转（Switch）结构来画（参见图 1.7：散转（Switch）结构）。图 1.7：散转（Switch）结构 （3）循环结构 循环结构的常见形态，包括当型（While）结构和直到型（Do-While）结构。当型（While）循环结构中，是在每一轮循环的开始处执行条件判断，“当”条件满足则继续执行循环体中的语句，否则跳出循环。（参见图 1.8：当型（While）循环结构）。 直到型（Do-While）循环结构中，是先执行循环体中的程序语句，然后再在循环结束处进行条件判断，如果条件满足则继续开始新一轮循环，周而复始；“直到”条件不满足时跳出循环。（参见图 1.9：直到型（Do-While）循环结构）。 由于直到型循环结构是先执行语句，后进行条件判断，也就是说，在直到型循环结构中，循环体中的语句起码会被执行1次。 死循环当条件判断的结果恒为“真”（Yes）时，循环就永远不会退出了。我们称之为“死循环”。主程序（主函数）就是一个常见的死循环的例子。 一般情况下，我们要避免死循环的产生。因为这样会导致其它任务被挂起——除非我们有意想那么做。举例说明：比如在掉电处理程序中，当我们检测到系统掉电信号后，需要预先保存好系统设置、并关闭输出，然后执行一个空操作的死循环。这个时候，我们有意要把所有任务挂起，让系统无牵无挂地、专心致志地“等死”