管理信息系统专题面向开发人员的计算机技术基础

MIS信息技术基础专题之一面向开发人员的计算机技术基础NAUZhu-Yihua一、如何理解计算机技术基础与信息系统开发的关系?a)理解计算机原理是开发高质量软件的基础i.受限系统上对现实世界的模拟——数字化的世界ii.现代开发语言与开发工具的发展降低了软件开发的门槛b)非规范的开发方式引入了软件缺陷，提高了开发成本…二、提高软件质量——工程化软件开发的基本原则a)什么是软件的质量？CMM(CapabilityMaturityModel能力成熟度模型)：一个系统、组件或过程符合特定需求（客户/用户的要求与期望）的程度；思考：是不是运行正确的软件就是高质量的软件？质量的对立面：缺陷——BUG功能性属性正确性（精确性）软件第一质量属性健壮性（容错/恢复）航空/金融/军事可靠性（平均无故障时间——借自硬件领域）往往是不可重复的错误，难以发现。常见问题：资源与内存泄漏/数据溢出（如千年虫）非功能性属性性能时间-空间效率不等于运行速度平衡：“又要马儿跑，又要马儿不吃草”易用性：用户笨还是你笨？清晰性安全性（Security,notsafety）平衡：入侵代价获取的利益可扩展性（适应变化）兼容性（适应其他系统）可移植性（适应环境）思考：从程序员的角度来看,如何提高软件质量?郎中三兄弟（听说过这个故事么？）与提高软件质量的三个层次1、高质量的软件开发过程和规范的程序设计2、定期检查和修正错误3、对已出现的错误进行修补b)总体观念：i.有设计有实现，高处设计，低处实现思考：1、软件开发等于编程？2、编程等于用编程语言表达算法逻辑？ii.工程思想：标准与规范（过程/方法/工具）思考：1、制造业是如何提高产品质量，提高生产效率的？2、编程是艺术还是技术？软件开发人员的数量构成大致会是如何？c)程序开发中的设计高处设计：不陷于细节，从总体上考虑。能对软件整体架构进行剖析模块化与开放性思维（系统的思维方式）模块规模与拆分考虑程序流程程序设计之前的可预测性i.不要重复发明轮子——代码重用的方式与模块化思想的演进重用的好处：质量/效率/成本1.COPY&PASTE2.模块化系统的思维方式：分而治之，把复杂问题分解为简单问题。3.面向对象思考：培训班的上课问题一个讲师在上完自己的课时，通知学员如何找到参加其他课程的教室。结构化设计面向对象设计1、获得名单2、对名单中的人，循环：a.查找他的下节课b.查找下节课的地点c.查找到该地点的路径d.告知走法1、制作一张课程-走法对照表2、张贴表区别：责任的转移——学生是对自己负责有行为的主体：对象优点：如果需求发生变化，现在对参加某类培训的学员有特殊要求，两种设计方式会如何处理？4.组件ii.实验1中的问题：界面代码与功能代码混用iii.实验1中的问题：模块间的接口d)程序开发中的实现i.用户的角度：语言是算法逻辑的表达方式?表达式不等于数学公式。语言是指令的集合。思考：不使用第三个变量交换两个整型变量a,b的值解法1：a=a+b;b=a-b;a=a-b;很巧妙的算法吗？问题：该方法是否适用于浮点数？（如：a=10.3,b=7.5）ii.计算机设计者的思考角度思考：解法1是否存在BUG？1.计算机原理：数的二进制表示：字长与溢出解法2：a=a^b;b=a^b;a=a^b;2.CPU与高低位3.程序的结构与缓冲区溢出iii.操作系统设计者的思考角度例：windows的消息机制与程序运行方式典型的原生Windows程序结构与开发过程事件驱动与消息队列RAD背后——事件委托由此想到的：编程语言的比较语言与开发工具的关系IDE，Framework以及RADVisualBasic（VisualBasic）–ADO,ActiveXVisualC++（C/C++-MFC）–ODBC,ADOC++Builder（C/C++-VCL）–BDE,ADO,DBExpressDelphi（OP-VCL）–BDE,ADO,DBExpressJBuilder（Java–JDK类库）–JDBC,跨平台PowerBuilder（PowerScript-PFC）JSP/ASP/PHP开发工具间的选择与配合内部接口DLLCOM（ActiveX）组件iv.语言编译器设计者的思考角度思考：下面代码的输出结果是什么1.charstr1[]=abc;charstr2[]=abc;constcharstr3[]=abc;constcharstr4[]=abc;constchar*str5=abc;constchar*str6=abc;if(str1==str2)printf(OK1);if(str3==str4)printf(OK2);if(str5==str6)printf(OK3);请在不同的编译器下检验结果。1.C/C++：char实际上是一个整数思考：以下代码有何问题？chara=255;…//其他代码if(a==255){DoSomeThing();}2.字节对齐与结构体的空间布局思考：求sizeof(MyStruct)的结果：typedefstruct{inta;charb;charc;}MyStruct;请在不同的编译器下检验结果。3.隐式类型转换——难以发现的BUG思考：下面的C代码有何问题？intnumber=100;intunit=3;floattotal=number*11/unit;4.多线程中的高级语言单指令例：在系统级多线程程序设计中，下面哪一条C语句需要考虑同步问题？A）x=1;B）x=y;C)x=x+1;x=1;VisualC++6.0Debug模式movdwordptr[ebp-4],1BorlandC++Buildermov[ebp-0x04],1x=y;VisualC++6.0Debug模式movecx,dwordptr[ebp-0Ch]movdwordptr[ebp-8],ecxBorlandC++Buildermovedx,[ebp-0x0c]mov[ebp-0x08],edxx=x+1;VisualC++6.0Debug模式movedx,dwordptr[ebp-4]addedx,1movdwordptr[ebp-4],edxBorlandC++Builderincdwordptr[ebp-0x04]分析：高级语言中的一条语句，并不一定对应一条机器指令，在多线程程序中很可能在执行中间被挂起，在普通应用中利用CPU硬件本身的现场保护一般不会出现问题，但在操作系统的开发中就可能出现问题。例：下面的java代码在多线程应用中是否可能会发生问题？Stringstr=newstring(“美利坚合众国”);…//其他语句str=“中华人民共和国”;分析：同上。5.编译器优化v.算法、性能与编程技巧1.编写代码之前先考虑算法的适用性例：对磁盘文件中的内容（不重复的7位数字的电话号码）进行排序输出到另一个文件，可能有多少种算法？由于程序运行在受限环境下，可支配的内存约1MB-1.2M左右，要求过程在10秒左右完成（磁盘空间充足）。分析：用字符串表示号码——每个号码7个字节，1MB可存放143000个号码用整数表示号码——每个号码4个字节（32位系统），可存放250000个号码解法1：使用临时文件，每次排序250000个号码，使用快速排序等高效算法最后合并解法2：位图算法，1MB可表示为一个约有8百万个bit的字符串表示，鉴于号码不会以0开始，一般也会保留某些数字前缀，1.2MB可以容纳全部号码集合。2.工程思想与性能的平衡a)可读性：代码长短与性能不成正比思考：比较下面两段代码哪个效率更高，哪个可读性好？for(i=0;iiTotal;i++){if(condition)DoSomeThing();ElseDoOtherThing();}if(condition){for(i=0;iiTotal;i++)DoSomeThing();}Else{for(i=0;iiTotal;i++)DoOtherThing();}b)对于大型的难以维护的系统，在优化算法和升级硬件的选择上，后者是更为稳妥的方法c)不要以程序的短小或运行的效率来显示自己的水平，可读性是第一位的d)使用常用和公认的算法，除非与小组成员进行交流3.不要依赖编译器的某些特点以及未明确未定义的功能4.同样，不要依赖操作系统中某些未公开的功能5.用户需要的是体贴的功能，不是花哨的界面6.不要强迫用户——你知道什么是流氓软件吗？如何评价？启示：学习数据结构不仅要学会算法本身，还应该学会数据结构与算法的特点与适用范围。应用不是纯数学问题e)程序设计基本原则——规范与标准化命名规范•避免关键字例:在access中建立字段时起名为value,date,time,然后在应用程序中对该表进行操作.•前缀,大小写与匈牙利命名法,g_,m_,s_,公司或功能标记？•有意义,简单的名词作变量名(或形+名),动词作函数名•Min-Length&&Max-Information原则•可发音的名字•通用性,英文•避免歧义与误识别的字母,如I与l与1•直观的布尔类型,如isEmpty•常量用大写•文件名与小组成员协商制作共同的命名规范数据类型•避免浮点类型——效率与精度,int类型是最有效率的•了解语言的类型兼容性•强类型语言C++/C#/Java•弱类型语言VB/VBScript/JavaScript/PHP/Perl•有符号类型与无符号类型•显式类型转换•类型转换会不会丢失数据？操作符•熟悉优先级，加括号永远是好的习惯函数•避免参数过多•唯一出口原则？•用函数取代常用的代码段•进入时初始化，退出时清理内存与指针思考：下面的程序运行后有结果是什么?#includestdio.hvoidGetMemory(char*p){p=(char*)malloc(100);}intmain(){char*str=NULL;GetMemory(str);strcpy(str,”helloworld”);printf(str);}将GetMemory改写成下面的代码,main的调用改为str=GetMemory()后呢?char*GetMemory(void){charp[]=”helloworld”;returnp;}•malloc与free，new与delete成对使用（并非数量上的成对，而是逻辑上的）•谁分配，谁释放，否则必则在文档严格说明•指针指向的内存被释放后，应复位其值为NULL•C/C++:为字符串结束符占用的空间分配内存•对地址操作一定要小心，因为和机器和硬件相关，可能造成移植性的问题和难以检查的错误。如：高低位字节，对齐方式等性能效率•goto的合理使用•循环体内不要定义变量•常用或大尺寸的数据设为全局变量(有争议)或常量•传址与引用•延迟执行（如磁盘写缓冲区）风格与习惯•空行与空格•注释：战略性与战术性（全局与局部）/自解释•缩进•成对原则——先封两头，再写中间•代码长度与模块化100行•还是goto•不要在一行放多条语句，过长语句要分行+缩进•过于复杂的语句分解为几条•错误处理•代码重用——不断重构小结：计算机原理也是开发人员的编程基础。用计算机的方式思考用操作系统的方式思考用编译器的方式思考程序设计必须规范化编码风格编程习惯作业：1、调试以上内容中的范例2、小组为单位制定编码规范3、做一次软件企业调查,从结果中分析该企业的开发中存在的问题并提出对策