計(jì)算機(jī)語言編程思想構(gòu)建分析

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摘要：程序員通過計(jì)算機(jī)語言來開發(fā)軟件。編程思想對程序員如何使用計(jì)算機(jī)語言具有指導(dǎo)作用。介紹了計(jì)算機(jī)語言的發(fā)展歷程，進(jìn)一步概括了計(jì)算機(jī)語言編程的發(fā)展趨勢和特點(diǎn)，并闡述了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想和面向?qū)ο缶幊趟枷雽Τ绦騿T編寫計(jì)算機(jī)語言的指導(dǎo)過程。數(shù)學(xué)運(yùn)算有利于優(yōu)化計(jì)算機(jī)語言編程思想，在運(yùn)用計(jì)算機(jī)語言時(shí)，要巧妙地使用數(shù)學(xué)運(yùn)算提高編程的效率。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)語言；編程思想；高級語言

計(jì)算機(jī)的應(yīng)用在當(dāng)今的生活中越來越普及。計(jì)算機(jī)語言編程為人們提供了豐富多彩的網(wǎng)絡(luò)世界。程序員通過計(jì)算機(jī)編程，完成計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)和更新迭代。而計(jì)算機(jī)編程思想則對程序員的工作起到指導(dǎo)性的作用。不同的編程思想各有優(yōu)劣，對計(jì)算機(jī)編程思想進(jìn)行研究，希望更多的人能夠理解編程思想。

1計(jì)算機(jī)語言的發(fā)展及歷程

計(jì)算機(jī)語言的發(fā)展經(jīng)歷了機(jī)器語言、匯編語言以及高級語言3個(gè)階段。具體如下：（1）機(jī)器語言。這是計(jì)算機(jī)最早的編程語言方式，它是用二進(jìn)制代碼表示的計(jì)算機(jī)能直接識別和執(zhí)行的一種機(jī)器指令的集合，是世界上唯一一種計(jì)算機(jī)能直接識別并執(zhí)行的語言，機(jī)器語言可以理解為程序員讓計(jì)算機(jī)擁有某種操作功能，但這種功能的完成是建立在計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)之上的。使用機(jī)器語言進(jìn)行編程的程序員，通常對計(jì)算機(jī)的指令和代碼都十分了解，只有如此才能完成編程工作。程序員對輸入和輸出等指令的表達(dá)準(zhǔn)確性直接決定了編程的質(zhì)量，然而由于用機(jī)器語言編寫的程序代碼對不同型號或者說不同字長的計(jì)算機(jī)來說一般是不同的，并且它只有“0”和“1”兩個(gè)符號組成的代碼，這就造成機(jī)器語言具有先天不足：程序員編碼效率很低，程序代碼直觀性、兼容性差，并且很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。（2）匯編語言。由于機(jī)器語言的先天不足，使人們在使用機(jī)器語言的過程中有諸多不便之處。因此，編程需要效率更高、更為先進(jìn)的語言。匯編語言放棄了原有的“0”和“1”組成指令代碼，取而代之的是與代碼意思相近的符號（字符），也就是我們通常所說的符號代碼。由于匯編語言比機(jī)器語言易于讀寫、易于調(diào)試和修改，同時(shí)也具有機(jī)器語言執(zhí)行速度快、占用內(nèi)存空間少等優(yōu)點(diǎn)，匯編語言借助這種符號代碼的優(yōu)勢被大量應(yīng)用于計(jì)算機(jī)中。然而匯編語言也有一些不足，例如，匯編語言和機(jī)器語言一樣，也需要通過硬件來完成操作，編寫復(fù)雜程序時(shí)具有明顯的局限性，依賴于具體的機(jī)型，不能通用，也不能在不同機(jī)型之間移植，同時(shí)這些符號代碼被編入到計(jì)算機(jī)中后，并不能立即被使用，還需要對編寫好的程序進(jìn)行二次加工，即要在計(jì)算機(jī)中講這些代碼轉(zhuǎn)變成二進(jìn)制的代碼程序，才能被計(jì)算機(jī)識別和應(yīng)用。（3）高級語言。盡管機(jī)器語言和匯編語言的發(fā)展較早，但兩者都要求計(jì)算機(jī)編程人員有較高的技術(shù)，程序員除了要了解編程外，還要熟悉計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理。這就把編程人員限制在一些計(jì)算機(jī)專業(yè)的人群中，從這個(gè)視角來看，就十分不利于計(jì)算機(jī)走入千家萬戶，因此一種類似于人類語言的編程語言———高級語言就出現(xiàn)了，高級語言十分形象生動，很容易記憶，人們更容易接受。只需要按照編程語言有關(guān)的規(guī)范進(jìn)行編寫，就能完成程序，同時(shí)沒有計(jì)算機(jī)類型的限制，兼容性好。

2編程語言的發(fā)展特點(diǎn)和趨勢

2.1編程語言的發(fā)展特點(diǎn)

最早的計(jì)算機(jī)出現(xiàn)到現(xiàn)在也沒有百年時(shí)間，但計(jì)算機(jī)編程語言的發(fā)展是十分迅速的。它的發(fā)展主要體現(xiàn)在開發(fā)框架和開發(fā)工具的變化上。對于編程語言來說，能夠支持軟件開發(fā)的編程語言平臺具有的功能越來越豐富。編程語言雖然依舊抽象，但卻朝著更加抽象，更加簡單化的方向發(fā)展。然而不管如何，編程語言的發(fā)展都是基于傳統(tǒng)編程語言的基礎(chǔ)上的，其發(fā)展都是在原有編程語言上進(jìn)行的拓展。

2.2編程語言發(fā)展的趨勢

當(dāng)今，編程語言朝著3個(gè)方面發(fā)展：（1）動態(tài)化的方向發(fā)展。以前通常使用的編程語言，一般都是編寫完源代碼之后，才能夠進(jìn)行具體的編譯，然后依照編譯的結(jié)果，完成代碼的修改和完善。整個(gè)過程更為“靜態(tài)，這種靜態(tài)的方式效率較為低下，也無法完成較為復(fù)雜的功能。隨著編程語言的發(fā)展，一些動態(tài)化的語言編程如Ruby等，它們消除了代碼編譯和運(yùn)行的界限，使得編程更為簡潔，其可讀性也大大提高，有利于編程的實(shí)現(xiàn)。（2）聲明式的發(fā)展方向。現(xiàn)有的編程語言聚焦于“如何做”，而隨著編程語言的發(fā)展，將顯得更加專業(yè)和有針對性，目前的編程語言逐漸將焦點(diǎn)投向“做什么？“，這預(yù)示著代碼編寫的更為統(tǒng)一，使得每一個(gè)語義和操作是直接對應(yīng)的，編寫的程序的可讀性也更強(qiáng)。（3）函數(shù)式編程。盡管命令式的編程具有靈活性強(qiáng)、能夠適應(yīng)計(jì)算機(jī)的發(fā)展等，但其編制的軟件在運(yùn)行上存在較大的不確定性，采用函數(shù)式編程可以和相關(guān)的參數(shù)建立直接的聯(lián)系，能夠消除這種不確定性，使整個(gè)編寫的過程更加簡單。

3計(jì)算機(jī)編程語言的思想構(gòu)建

計(jì)算機(jī)編程語言的發(fā)展，離不開計(jì)算機(jī)編程語言思想的指導(dǎo)。學(xué)習(xí)和使用計(jì)算機(jī)編程語言，要了解計(jì)算機(jī)編程語言的歷史，還要學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程語言的思想。下面介紹兩種常用的計(jì)算機(jī)編程語言思想的構(gòu)建，這兩種思想并不是完全割裂的。

3.1結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想

使用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想構(gòu)建計(jì)算機(jī)編程語言。它的基本步驟是：（1）要明確在構(gòu)建的過程中的基本制度。對于一個(gè)較大的結(jié)構(gòu)化程序而言，它包含了選擇結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)3個(gè)基本的機(jī)制。通過這3個(gè)基本的機(jī)制，可以設(shè)計(jì)出各種復(fù)雜問題的程序。當(dāng)然，這3個(gè)基本制度都有一定的特點(diǎn)。3個(gè)結(jié)構(gòu)中沒有死循環(huán)，可以依次對3個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行順序執(zhí)行。入口和出口都只有一個(gè)。（2）要自上而下開始著手程序的細(xì)化。結(jié)構(gòu)化編程的過程中使用了模塊分解和函數(shù)抽象這兩種方法，這樣有利于把一些輔助程序的任務(wù)分解為更容易控制和進(jìn)行處理的子任務(wù)，然后對不同層次的內(nèi)容進(jìn)行分類，分解到最后子任務(wù)看可以使用獨(dú)立編碼的方式來完成。通過完成所有的子任務(wù)之后，根據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系，對子程序進(jìn)行有效的組織，最終實(shí)現(xiàn)程序的功能模塊。（3）將大程序根據(jù)功能劃分為幾個(gè)基本功能模塊，每個(gè)模塊還包含子模塊。子模塊之間的功能是相互獨(dú)立的，但都能夠?qū)ν瓿捎?jì)算機(jī)的有效控制和數(shù)據(jù)處理等。（4）把這些子模塊根據(jù)特定的層次關(guān)系進(jìn)行組織，形成一個(gè)更大的、更加復(fù)雜的程序功能。

3.2面向?qū)ο缶幊趟枷?/p>

程序員完成計(jì)算機(jī)語言編程時(shí)，要對數(shù)據(jù)的處理格式進(jìn)行深入的思考，否則容易造成后續(xù)工作上的麻煩。因此，在工作的過程中，如果使用結(jié)構(gòu)化思想處理同一批數(shù)據(jù)，程序員要使用不同的方法，就需要重新編寫程序，或者用同一種方法處理不同的程序時(shí)，也要重新編寫程序，工作就會十分繁瑣。對象編程思想的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來。程序員可以使用繼承、類、封裝、對象、消息等基本概念進(jìn)行面向?qū)ο缶幊?。對象編程思想能夠解決代碼重用的問題。面向?qū)ο缶幊探Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：（1）多態(tài)性。通過對派生類、繼承基類的屬性和操作進(jìn)行定義，可以生成各種行為和數(shù)據(jù)類別，當(dāng)相同的消息出現(xiàn)之后，不同類型的對象都會對它形成響應(yīng)。如在Word中執(zhí)行粘貼和編輯，它們都是通過加法的過程來實(shí)現(xiàn)的，但在繪圖和文字處理中，兩者產(chǎn)生的效果截然不同。（2）抽象性。這一特征主要是把目標(biāo)和密切關(guān)注的主題聯(lián)系在一起，而忽視無關(guān)目標(biāo)。它表現(xiàn)為數(shù)據(jù)和流程的抽象性。數(shù)據(jù)抽象從操作上定義為，當(dāng)計(jì)算機(jī)提出一個(gè)條件，只有滿足這個(gè)條件才能對操作產(chǎn)生有效的訪問和修改。（3）封裝性。封裝是面向?qū)ο缶幊趟枷氲囊粋€(gè)主要特征。封裝圍繞數(shù)據(jù)和進(jìn)程，通過受保護(hù)的接口，訪問其他的對象。將對象的特征進(jìn)行確定了，其特征也是可見的。（4）繼承性。繼承屬于連接類的層次模型，它有效地表達(dá)出共性，并對現(xiàn)有類產(chǎn)生一個(gè)新類，這個(gè)過程就是繼承，新類保留了原始類的特征。面向?qū)ο蟮木幊趟枷肟梢源蟠鬁p少開發(fā)的時(shí)間，便于后期的維護(hù)，能夠提高程序的可靠性。

4計(jì)算機(jī)語言編程的思想構(gòu)建的優(yōu)化

計(jì)算機(jī)編程需要編程思想的指導(dǎo)，但也需要以數(shù)學(xué)算法為基礎(chǔ)。從數(shù)學(xué)算法著手，改進(jìn)和優(yōu)化計(jì)算機(jī)語言編程的思想。實(shí)踐證明，舒徐算法是最佳的優(yōu)化手段。數(shù)學(xué)算法主要通過應(yīng)用數(shù)學(xué)中的計(jì)算方法，對計(jì)算機(jī)語言進(jìn)行劃分和總結(jié)，形成一個(gè)統(tǒng)一的算法。在實(shí)際中，數(shù)學(xué)算法已經(jīng)被應(yīng)用于由于計(jì)算機(jī)語言編程。例如C語言中的數(shù)學(xué)算法。即使不是編程專業(yè)人員，很多人都了解和聽說過C語言。C語言是一種高級語言，具有高級語言的拓展功能。在計(jì)算機(jī)語言編程中應(yīng)用廣泛。但使用C語言進(jìn)行編程很容易出現(xiàn)重復(fù)編譯的現(xiàn)象，這就要有通過代碼邏輯來提高C語言的編寫。于是就優(yōu)化出了C++這種編程語言，它通過對象封裝彌補(bǔ)了C語言設(shè)計(jì)中的不足。對于哪些編寫任務(wù)量大，規(guī)模大的程序，可以通過建模來形成統(tǒng)一的數(shù)學(xué)運(yùn)算，幫助程序員更高效地解決問題?？梢哉f，數(shù)學(xué)算法是公認(rèn)的適用于改進(jìn)計(jì)算機(jī)語言編程的方法，它大大減少了工作量，能夠提高準(zhǔn)確率。

5結(jié)語

計(jì)算機(jī)語言的發(fā)展經(jīng)歷了從低級到高級語言的過程，計(jì)算機(jī)語言編程為軟件的開發(fā)提供了基礎(chǔ)，也有利于計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備的普及。計(jì)算機(jī)語言的編程要以一定的思想做指導(dǎo)，使編程過程有序、有結(jié)構(gòu)地進(jìn)行。隨著計(jì)算機(jī)語言編程的實(shí)踐，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想和面向?qū)ο缶幊趟枷氲人枷氤霈F(xiàn)了，并指導(dǎo)程序員完成編程，提高了他們軟件開發(fā)的速度和效率。數(shù)學(xué)算法是公認(rèn)的對計(jì)算機(jī)語言編程思想進(jìn)行不斷優(yōu)化的方法，程序員在使用計(jì)算機(jī)語言編程思想時(shí)，可以不斷研究，提高工作的效率，減少后期的困擾。

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作者：申屠永強(qiáng) 單位：義烏市城鎮(zhèn)職業(yè)技術(shù)學(xué)校