軟件工程中程序設計方法的比較

陳蓉，陳烽

摘要：在軟件工程領域方面，先后出現(xiàn)了三類程序設計方法，分別是面向過程程序設計方法、面向?qū)ο蟪绦蛟O計方法、泛型程序設計方法。該文對三類程序設計方法進行了深入分析和比較。

關鍵詞：面向過程；面向?qū)ο?；泛型；軟件工程；程序設計方法

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)02-0333-02

Comparison of Program Design Method in Software Engineering

CHEN Rong, CHEN Feng

(Department of Information Engineering, Tibet University for Nationalities, Xianyang 712082, China)

Abstract: In the field of software engineering, has appeared three kinds of program design method, they are process-oriented program? ming method, object-oriented programming method and generic programming method. This paper analyzed and compared three kinds of program design methods deeply.

Key words: process-oriented; object-oriented; generic; software engineering; programming method

20世紀60年代中期，隨著軟件系統(tǒng)的規(guī)模和復雜程度的不斷增加，軟件可靠性問題也不斷突出，出現(xiàn)了“軟件危機”。1968年，正式提示“軟件工程”一詞，并形成一門新的工程學科[1]。在軟件工程領域，先后出現(xiàn)了三種程序設計方法，分別是面向過程的程序設計、面向?qū)ο蟮某绦蛟O計和泛型程序設計。

本文對三類方法——面向過程程序設計方法、面向?qū)ο蟪绦蛟O計方法、泛型程序設計方法，進行了深入分析和比較。

1面向過程、面向?qū)ο?、泛型概?/b>

20世紀70年代，面向過程的程序設計方法（也稱結(jié)構化方法）出現(xiàn)并在早期的軟件工程領域占用主導地位。面向過程采用是自頂向下、逐步求精、模塊化等設計原則,將軟件系統(tǒng)分解為若干可獨立的子模塊。各個模塊完成后組合起來，成為一個最終的軟件系統(tǒng)。隨著軟件工程的發(fā)展，出現(xiàn)了軟件生產(chǎn)率低、軟件維護困難等難以解決的問題[1]。

20世紀80年代，面向?qū)ο蟮某绦蛟O計方法應運而生，它解決了面向過程的程序設計方法的缺點，提高了軟件的生產(chǎn)率和方便軟件的維護?，F(xiàn)在已成為目前主流的程序設計方法。面向?qū)ο髮④浖到y(tǒng)分解成一個個的對象，每個對象都是通過對現(xiàn)實世界的分析、理解而得出的。面向?qū)ο蟾咏谌祟愓J知世界的方式，并通過以類和繼承為構造機制將現(xiàn)實世界構建成對應的軟件系統(tǒng)。對于面向?qū)ο笠恍╇y以克服的缺點，如它不能將所有關系都用繼承來實現(xiàn)，抽象程度不夠高，通用性不足等問題，提出了泛型程序設計[2-3]。

近年來，泛型程序設計出現(xiàn)并發(fā)展。泛型的特點是抽象程度很高，將程序?qū)懙帽M可能通用，可適合多種數(shù)據(jù)類型的操作，同時不損失效率。泛型程序設計的過程是發(fā)現(xiàn)類型需求、分析類型需求之間的關系，并運用這種類型需求關系實現(xiàn)軟件系統(tǒng)的結(jié)構和邏輯[2]。

2面向過程、面向?qū)ο蟆⒎盒偷谋容^

面向過程程序設計以模塊為中心，采用自頂向下、逐步求精的開發(fā)方法，將軟件系統(tǒng)分解為若干可獨立的子模塊，這些模塊形成樹狀結(jié)構，表現(xiàn)了各個模塊相互調(diào)用的關系；每一個模塊內(nèi)部均由順序、選擇和循環(huán)三種基本結(jié)構組成。各個模塊完成后組合起來，成為一個最終的軟件系統(tǒng)。面向過程注重實現(xiàn)過程的順序，它的抽象層次低，實現(xiàn)簡單。它適合解決簡單問題和小規(guī)模的問題。

面向?qū)ο蟪绦蛟O計以對象為中心，將軟件系統(tǒng)分解成一個個的對象，把屬性和這組屬性上的專用操作進行封裝放在一起作為一個對象，以類和繼承為構造機制將客觀世界構建成軟件系統(tǒng)。同一個對象間通過消息傳遞來實現(xiàn)服務的請求。和面向過程相比，面向?qū)ο笫褂脤ο蠓纸馊〈藗鹘y(tǒng)的功能分解。面向?qū)ο蟮奶卣魇欠庋b（將數(shù)據(jù)和代碼放到對象里面，從對象外部不能直接訪問或修改數(shù)據(jù)和代碼）、繼承（從父類直接獲得的屬性和操作，可重新定義）、多態(tài)（父對象定義的一個方法，允許子對象以適合自己的方式去實現(xiàn)消息）等。面向?qū)ο笞⒅貙ο蟮姆治龊驮O計，它的抽象層次高，實現(xiàn)復雜。它適用于復雜問題，特別是對象間形成層次關系的問題。

泛型程序設計以類型需求為中心，將程序?qū)懙帽M可能通用，可適合多種數(shù)據(jù)類型的操作，同時不損失效率。泛型程序設計的過程是發(fā)現(xiàn)類型需求、分析類型需求之間的關系，并運用這種類型需求關系實現(xiàn)軟件系統(tǒng)結(jié)構和邏輯的過程。泛型設計的目標是將算法從對象的行為中分離出來，做到算法的設計與數(shù)據(jù)結(jié)構無關，從而實現(xiàn)軟件的復用。它通過將數(shù)據(jù)結(jié)構與算法之間的強禍合關系削弱為弱禍合關系，來實現(xiàn)軟件的復用。它有三個重要概念：概念、模型、強化[2]，概念是與具體數(shù)據(jù)類型無關的一組定義，支持數(shù)據(jù)類型的操作。模型是當某數(shù)據(jù)類型使用此概念時，稱為此概念的一個模型。如果某個概念擁有了其他一個或概念的所有功能，稱為這個概念是其他一個或多個概念的強化。泛型注重軟件的高度抽象和通用性，因而實現(xiàn)很復雜。它適用于很復雜問題，特別是需要高度抽象和通用性的問題。

同時，三類程序設計方法在安全性和可靠性方面都是安全和可靠的。表1給出三類程序方法的比較。

表1三類程序設計方法的比較

通過上面的分析，我們得出，三種方法各有其優(yōu)點。對于簡單的、小規(guī)模的問題域，面向過程的程序設計是最合適的；對于繼承和行為多態(tài)起主要作用的應用域，面向?qū)ο蟮某绦蛟O計是最合適的；而對于那些需要解決一類相似需求的應用域，泛型程序設計是最合適的。

3結(jié)束語

軟件工程為研究和克服“軟件危機”而出現(xiàn)，在軟件工程領域的程序設計方法方面，先后出現(xiàn)了三種程序設計方法，面向過程的程序設計、面向?qū)ο蟮某绦蛟O計和泛型程序設計。本文對三類方法——面向過程程序設計方法、面向?qū)ο蟪绦蛟O計方法、泛型程序設計方法，進行了深入分析和比較。三種方法各有其特點，如果能將三種方法的優(yōu)點結(jié)合，將會更好地解決軟件開發(fā)領域的實際問題。

參考文獻:

[1]李惠明,敖廣武.軟件工程[M].沈陽:東北大學出版社,2010.

[2]孫斌.面向?qū)ο?、泛型程序設計與類型約束檢查[J].計算機學報,2004(11).

[3]包得海,劉昉.面向過程、面向?qū)ο笈c泛型程序設計的對比分析[J].電腦與信息技術,2011(3).