第二章程序设计语言
计算机工作是执行相应程序，程序规定了执行的动作和动作的执行顺序。
程序的表达手段是程序设计语言。程序设计语言是人-机交换信息的媒体；是表达软件（程序）的工具；是人-人交换信息的工具。
软件的开发和使用，协作开发、使用修改都要读程序，程序设计语言必须规范化和标准化。
程序设计语言是与计算机通信创造的语言，严格、小巧，没有二义性（语句执行只有一个解释）。
2.1  高级程序设计语言概述
最初的语言是机器语言。机器语言在内存中开辟两个区：数据区存放数据；指令区存放指令。CPU 从指令区第一个地址开始逐条取出指令并释义执行，直到所有的指令都被执行完。一般的指令格式
2.2.2高级语言程序的解释执行
编译型语言由于可进行优化（有的编译器可作多次优化），目标码效率很高，是目前软件实现的主要方式。语言编写的源程序，都需要进行编译、连接，才能生成可执行程序。编译时花费时间但程序的执行效率提高。
对高级语言源程序采取解释执行的方式．解释执行需要有一个解释器（Interpreter ) ，它将源代码逐句读入。先作词法分析，建立内部符号表；再作语法和语义分析，即以中间码建立语法树，并作类型检查。完成检查后把每一语句压入执行堆栈，压入后立即解释执行。
操作系统的命令、BASIC 、VB 、Prolog 、LISP 、Java 、Java Script 、Post script
2 .
3 .1 变量、表达式、赋值
使用符号常量，只需一次性改动其赋值就行了。赋值和函数调用是程序语言改变变量的值的基本手段。不同的语言所使用的赋值号并不完全相同，比如Pascal 语言的赋值号是“：=”，而在C 语言、Java 语言、VB 等语言中，赋值号是“=”。
程序中的一条语句对应着计算机的一条命令（用一条或多条指令来实现）。一个赋值语句就是一条赋值命令。
2.3.2 程序的控制结构
程序约定自上向下自左向右地执行，即顺序地执行语句（或表达式）。但不仅限于此，计算机之所以
能自动计算，它能通过判断将程序转到应该执行的地方。人们就是通过巧妙地安排控制转移，使计算机实施算法。
最基本的程序控制语句
在汇编语言时代就有了Jump 指令使执行跳转，对应的高级语言语句是无条件转移语句：
goto loop；
其中loop 是跳转到的语句的标号（数字或标识符），加上条件判断子句if（E）就是条件转移语句：
If（E） goto loop；
其中E 是条件（布尔）表达式，求值结果是‘真’、‘假’值。如果为‘真’转移到标号为l 的语句，为‘假’则按顺序执行下一条语句。
有了这两个语句再加上简单语句（赋值、调用、输入/出），就可以实现程序的任何执行控制。
最基本的程序控制有以下三种：
顺序执行
简单语句序列S = S1；S2；…；Sn
选择执行
结构化程序的控制结构
早期的编程语言是语句级的．用简单准语句集合加goto 构成复杂的程序控制。然而显式地使用goto 语句是极其危险的。这是因为：
· goto 语句相互交织使设计出的程序控制结构成为不可分解的一个整体。尽管算法设计精巧，但牵一发而动全身。程序一大，修改很困难。
·显式使用goto 语句使得任何写错转移语句标号的小错误都会导致灭项之灾。·使程序控制逻辑是结构化的，显式使用goto 语句，程序依然难于阅读。
出了错易于出错误并修改
易阅读导致易扩充、修改，大程序易于分析。
程序控制结构清晰，是它用关键字控制程序块（语句组）。任何控制转移不能进入这些控制块，除非
入口。块中转出也不能直接转到程序其他处，只能转到出口。在出/入口增加检查语句就使得程序错误真正局部化。
程序块级（语句组）控制采用语句括号使程序逻辑与表示法结构完全一致。可直接编程。程序语言结构化以后，编程对流程图的依赖就很少了。
Nassi-Schneldermann提出了结构化流程图（主要取消流线及箭头），因没有直接用类似结构化编程语言的伪代码方便而没有流行起来。
结构化编程语言的其他控制结构
结构化程序只需三种基本结构重复和嵌套。但为了方便编程，第三代语言派生出许多结构。以下简略说明。
条件分支
无假块条件分支和嵌套if语句
if(E) then ST endif
if(E1) then S1 elseifE2 then S2…else Sm endif
无假块条件语句是正规条件语句的简化，很常用。嵌套语句在否定部分用关键字elseif，有的语言用elsif。只有当所有条件均有‘假’时才执行else块。逐个检查m个条件效率很低，有时似无必要。
case语句
也叫分情形语句。根据条件变量Z的值单独执行S1，S2…，Sn，执行完Si自动跳到endcase（C语言例外，它要加上break才跳。否则执行Si+1到Sn）。
循环结构
除了do S while E 之外，还有do-until和for结构。
do-until语句形式是do S until E，基流程图。先执行再判断，若E为‘真’不再循环。正好和先判断再执行的do-while语句是相反的。将它改成do-while结构十分容易。条件取反，先执行一次S块。
for-do 语句
以控制变量增减值或枚举集合值计数的循环。for-do是do-while的另一种变体结构，其书写格式有多种变体。
do-while-do语句
其形式是do S1 while E do S2 enddo流程图。
把与条件无关的部分或影响E值计算的部分作无限循环。
E为‘真’才作S2，否则执行enddo后面的语句。
2.3.3 数据类型
计算机中计算对象（不管是常量、变量）都是有类型的，不能把一个实数和逻辑‘真’值（true）相加。指出数据类型的一个目的就是要避免这类错误的发生。各语言转换函数（inttoreal或realtiont）不尽相同，有的是把类型名作为转换函数名，不兼容的类型，如整数和布尔一般不能转换，但C语言例外。
数组类型
变量代表单个数据值叫纯量变量。如果代表多个（数组）或多种（记录）值就叫它结构型数据的变量。先来说数组：
以下声明可将其连接
BigArray(0)=Names() //第1元素放整个数组
bigArray(1)=ages() //第2元素也放整个数组
使用时用二维索引
BigArray(0，7)=Names(7)  //=不是VB语言符号
BigArray(1，7)=Ages(7)
记录类型
引入记录数据类型：相同或不同类型数据组成的结构叫记录．记录型记录了对象的属性信息，记录的各个组成部分，称为记录域，各个域的数据类型可以不相同。
下面给出用VB 声明的一个例子：
Type Person Record
Name As String
Age As Integer
Sex As String
Telnumber As String
Lable As Integer
EndType
类型定义中列出了属性名和属性的数据类型。记录类型变量的一组值（或一行值）称作元组（tuples ) ，由属性变量的值组成。每个属性变量指明了一个（取值）域．也叫字段。
有了这个类型就可以声明记录型变量。该变量在运算中只能按域取值，域的表示法是变量后接符号“.”再接域（属性）名。
指针类型
指针类型是一种很重要的数据类型，但同时也是一种简单却不大好理解的数据类型。在讲述指针之前，首先来看一个例子（采用C语言来描述）：
Int I; //定义一个整型变量I
I=1; //i赋值为1
I=i+1; //表达式计算
在上面的例子中，首先定义一个整数型变量，然后设该变量的值为1。在第三行使用了一个赋值语句：i=i+1。现在要问，i是一个数学意义上的变量吗？如果是的话，i=i+1这个等式显然不能成立！
所以，计算机语言中的变量并不是数学意义上的变量，它代表的只是计算机内存中的一个存储单元。这个单元中存放的内容是变化的，所以把它叫做变量。
每个变量都有一个名字（标识符），对应为存储单元的地址，存储单元的内容为变量的值。引用变量的值时直接把变量名放到用值的地方（赋值语句的两边）。程序运行时按地址存取内容。如果某个变量的值是内存中的地址．这个变量叫指针变量。
C 语言中指针类型如同数组类型，以类型指明符‘*’表示。它所指向的对象是有类型的。
Int i *p；// 声明i为整型，P为整型对象的指针
char c, *pCh；// 声明c 为字符型，pCh 为指向字符里对象指针
‘*’放在变量标识符之前，出现在类型标识符之后，指明它所修饰的标识符是指向该类型对象的指针．p 是指向整型的指针，* p 是p 所指向的无名变量的代名词．声明完成后变量p 有存储单元但无内容．
同样，类型说明符‘& ’说明它所修饰的标识符为引用类型的变量。
int 1 . & r = i ;
2.3.4 过程
例如要三次求正弦值，不是连续写三个求正弦值的程序，而是把这段程序从主程序
分离开来，简称过程，可以多次调用。分离出来的部分叫子例程（routine ) ，执行完后依然返回原处。带返回位的叫函数过程，不带返回值的叫子例程过程．简称子程序。函数的自变量（参数）为x ，并指出其函数（返回）值是Double 类型．每当程序中出现求正弦时，直接调用该过程，称函数引用，即引用该函数的（返回）值。一个主程序中写三段相似代码的执行情况是一样的，只是省写了两次，多了三次实参和形参匹配（置换）的执行过程。函数过程是参数化（更抽象）的程序。
使用过程还可以降低程序复杂性、使程序结构变得消晰明了。假设有一个主程序引用了30 个函数，每个函数引用了100 次，如果在每个引用函数的地方都要写出函数的代码的话，程序将变得十分繁杂。如果使用函数，就显得简明清晰。还可以提高编程效率。许多可以标准化的函数，可以事先编写调试好，放到函数库中，使用时直接调用即可。
过程的定义
从过程关键字开始到过程结束之间的一段封闭的程序就是过程定义，它由型构（signature ）和过程体（body ）组成，以下是两种过程定义的结构：
Function Fname（形式参数表）AS返回类型‘本行为函数型构’
[类型和数据声明]  ‘以下是函数体’语句集
End Func
sub 名字《形式参数表》‘本行是子程序型构’
[ 类型和数据声明]  ‘以下是子程序体语句集
EndSub
以上可以看到除了关键字和形参表外过程和一般的程序没什么两样。函数过程型构只比子程序型构多一个返回类型。有的语言规定函数名必须在函数体中至少在赋值号左边出现一次，以便带回返回值，如VB 。有的语言可指定任何返回表达式，如C 。主程序中的数据通过型构的形参表进入过程。在过程中也可以声明数据，不过这类数据与主程序没什么关系，主程序中无法访问它们，它们是局部变量。
局部变量的有效范围，即作用域（s cope ）仅限于本过程。从主程序一侧看，这些局部变量都被过程隐藏起来了，只有型构中的参数表是通向外部的窗口（在此交换数据），所以型构也叫接口（Interface) ．为与一般变量区别把形参表中的变量称为变元（Argument ）。请看下面的两个例子
过程调用
函数过程因返回位可以出现在主程序的表达式中，以函数名引用函数值。并列出与形参表变元的个数、类型、次序一样的实在参数表．如
Fahrenheit = Degress(42.0) //函数引用作为表达式
子程序过程的使用是过程调用，它相当于浓缩的一段程序。
PrintNStar5 //调用过程，打印五个星号
过程调用是把过程体的代码调回到主程序的环境下执行。形参和实参变元匹配之后过程运行，和主程序中其他代码运行没什么两样．主程序中声明的变量在过程中自动可用。
全程变量和局部变量，局部变量在过程执行完之后所有的数据和过程体都消失了，因此出了过程体再引用过程中的变量当然出错。过程调用这种执行机制，为程序运行、节省内存空间带来了极大
程序设计语言一般可分为三大类

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