结构化程序设计(Structured Programming,SP)思想是最早由艾兹格·迪科斯彻(E.W.Dijikstra)在1965年提出的,是进行以模块功能和处理过程设计为主的详细设计的基本原则,使程序的出错率和维护费用大大减少。结构程序设计就是一种进行程序设计的原则和方法,按照这种原则和方法可设计出结构清晰、容易理解、容易修改、容易验证的程序。结构化程序设计的目标在于使程序具有一个合理结构,以保证和验证程序的正确性,从而开发出正确、合理的程序。结构化程序设计流程如图6.16所示。

图6.16　结构化程序设计

(1)结构化程序设计基本原则

结构化程序设计采“用自顶向下、逐步求精”的设计方法,各个模块通过“顺序、选择、循环”的控制结构进行连接,并且只有一个入口、一个出口。

结构化程序设计的原则:程序=算法﹢数据结构。

算法是一个独立的整体,数据结构(包含数据类型与数据)也是一个独立的整体。两者分开设计,以算法(函数或过程)为主。

(2)结构化程序设计基本结构

1)顺序结构

顺序结构表示程序中的各操作是按照它们出现的先后顺序执行的。

2)选择结构

选择结构表示程序的处理步骤出现了分支,它需要根据某一特定的条件选择其中的一个分支执行。选择结构有单选择、双选择和多选择3种形式。

3)循环结构

循环结构表示程序反复执行某个或某些操作,直到某条件为假(或为真)时才可终止循环。循环结构的基本形式有两种:当型循环和直到型循环。

(3)结构化程序设计方法

1)自顶向下

程序设计时,应先考虑总体,后考虑细节;先考虑全局目标,后考虑局部目标。不要一开始就过多追求众多的细节,先从最上层总目标开始设计,逐步使问题具体化。(www.daowen.com)

2)逐步细化

对复杂问题,应设计一些子目标作为过渡,逐步细化。

3)模块化

一个复杂问题,肯定是由若干稍简单的问题构成。模块化是把程序要解决的总目标分解为子目标,再进一步分解为具体的小目标,把每一个小目标称为一个模块。

(4)结构化程序设计优缺点

1)优点

由于模块相互独立,因此在设计其中一个模块时,不会受到其他模块的牵连,因而可将原来较为复杂的问题化简为一系列简单模块的设计。模块的独立性还为扩充已有的系统、建立新系统带来了不少的方便,因为我们可以充分利用现有的模块作积木式地扩展。

按照结构化程序设计的观点,任何算法功能都可以通过由程序模块组成的3种基本程序结构的组合:顺序结构、选择结构和循环结构来实现。

结构化程序设计的基本思想是采用“自顶向下,逐步求精”的程序设计方法和“单入口单出口”的控制结构。“自顶向下、逐步求精”的程序设计方法从问题本身开始,经过逐步细化,将解决问题的步骤分解为由基本程序结构模块组成的结构化程序框图;“单入口单出口”的思想认为,一个复杂的程序如果仅是由顺序、选择和循环3种基本程序结构通过组合、嵌套构成,那么这个新构造的程序一定是一个单入口单出口的程序。据此就很容易编写出结构良好、易于调试的程序。结构化程序设计的要点总结如下:

①整体思路清楚,目标明确。

②设计工作中阶段性非常强,有利于系统开发的总体管理和控制。

③在系统分析时可以诊断出原系统中存在的问题和结构上的缺陷。

2)缺点

①用户要求难以在系统分析阶段准确定义,致使系统在交付使用时产生许多问题。

②用系统开发每个阶段的成果来进行控制,不能适应事物变化的要求。

③系统的开发周期长。