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A-level 计算机/AQA/处理和编程技术/编程概念

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高级语言

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高级语言通常是面向问题的。这意味着大多数(但并非全部)高级语言都是为了解决特定领域的难题而编写的。因此,程序员可以使用许多不同的高级语言——互联网上的一些来源列出了 2,000 多种语言。这可能会让选择最合适的语言的过程变得很困难。

程序员可以使用几种方法来选择合适的语言。其中包括

  • 查看语言提供的功能,并将其与问题进行比较
  • 程序需要与其他现有程序进行交互的程度
  • 输入或输出是否适合用户的需求
  • 程序员对特定语言的熟练程度
  • 必要的编译器/解释器成本
  • 如果需要,学习一门新语言需要多长时间

没有程序员能精通目前市面上所有计算机语言。现有的语言一直在升级和添加新功能,同时为了应对新的情况,也正在开发新的语言。

高级语言可以通过其组织方式进行分类。这种组织方法被称为范式,有许多公认的范式。

命令式/过程式编程语言

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命令式是一种必须服从的指令,而命令式语言的工作方式正是如此。这种语言由计算机要执行的一长串指令组成。只要输入了完全相同的变量,它就会始终执行完全相同的过程。变量允许用户对程序进行控制,但它仍然会以类似的方式执行。

一些命令式语言的例子包括

  • Fortran - 旨在帮助处理数学和科学产品。
  • COBOL(面向商业的通用语言) - 专为处理数据文件而开发,并由强大的搜索和报表创建例程支持。
  • BASIC(初学者通用符号指令代码) - 最初是为了让学生能够创建简单的计算机程序而创建的。近年来,微软从原始语言中派生了 Visual Basic,并将其发展成为面向对象的语言。
  • Java - 近年来,这种语言与互联网和创建在线应用程序相关联,但最初用于为移动电话和寻呼机的芯片编程。这种语言允许开发人员创建名为“小程序”的独立程序,这些程序无需解释器即可运行。

逻辑和声明式语言

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声明是做出陈述的地方。在编程语言的上下文中,使用声明式语言,您向计算机提供事实和规则,然后可以查询这些事实和规则以获取数据。

面向对象编程

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面向对象的程序由许多交互的对象组成。每个对象都有属性和行为,就像物理对象一样。这种与物理世界的相似性经常在对现有系统进行建模或对程序操作进行理论化时使用。对象类似于过程式程序,它们具有变量、方法和函数。

对象和线性代码段之间的主要区别在于,变量、方法和函数的使用可能受到限制。通过不允许直接访问状态,而是自己执行所有更改,对象可以确保其自身状态的一致性。此属性称为对象封装,它是面向对象编程比线性代码更适合解决复杂问题的主要原因之一。在线性代码中,通常将系统状态存储在一系列全局变量中,这些变量可以被程序的任何部分访问。对象封装允许对每个对象进行推理,而无需考虑来自另一个对象中的代码的潜在副作用。

对象有两个部分,对象的状态和行为。对象的状态存储在一个变量集中,而行为在方法和函数中定义。对象由“类”定义。“类”是变量和方法代码的定义。当面向对象的程序运行时,内存中只需要一个类的副本,但可以创建多个状态集。这些状态集被称为对象,因为编译器、解释器或运行时环境隐藏了类信息的共享。

当面向对象的程序启动时,没有对象,那么对象是如何创建的呢?程序加载器被提供了一个初始类加载到内存中,以及一个初始方法来启动处理。然后,该第一个方法负责创建更多对象,这些对象可能还会创建更多对象。

面向对象的程序也适合在对象集合中具有一个或多个并发处理流。

实例化、类、继承、多重继承、多态性。

面向对象编程采用现实生活中物理对象的理念,例如“椅子”和“人”,并在编程语言中使用这一概念。它将“对象”作为基本基础,可以为其分配变量(例如姓名、人的年龄)和方法(例如,用于调用返回存储在对象中的名称的方法)。然后将这些对象组合在一起构建程序。

声明式编程

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与函数式和面向对象语言形成对比的是,像 Prolog 这样的声明式语言包含关于问题域的断言,通常以元组的形式出现。语言运行时通常是交互式的,允许输入查询。然后,语言使用这些声明来推断答案。

数据结构

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数据结构涉及数据算法和数据重构,用于定义良好的数据库管理系统。

算法是在不应用任何特定逻辑的情况下,对步骤进行逐步表示。例如,在将 3 个数字相加的程序中,步骤 1 - 开始,步骤 2 - 获取数字 m1、m2、m3、temp。步骤 3 - 获取 m1 = 1、m2 = 2、m3 = 3。步骤 4 - 将三个数字相加。步骤 5 - temp = m1 + m2 + m3(加法结果存储在 temp 中)步骤 6 - 打印 temp。步骤 7 - 结束

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