浅谈“自顶向下,逐步求精”

本文介绍了自顶向下逐步求精的设计思想及其在计算机科学中的应用——分治法。通过实例说明如何将复杂问题分解为易于解决的小问题,并递归求解,最后给出一个洗衣机控制系统设计的伪代码示例。

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概念
“自顶而下,逐步求精”的设计思想,其出发点是从问题的总体目标开始,抽象低层的细节,先专心构造高层的结构,然后再一层一层地分解和细化。这使设计者能把握主题,高屋建瓴,避免一开始就陷入复杂的细节中,使复杂的设计过程变得简单明了,过程的结果也容易做到正确可靠。换句话说,这其实也是分治法的一种。
分治法
是计算机科学中很重要的一种思想。英文为Divide and Conquer,直译即为分治,或者分而治之。直观的理解就是将一个大而难的问题分解为一些小而易的问题,先解决这些易于解决的小问题,再合并这些小问题的解(合并可以是分别求出小问题的解再合并,或者是直接将相同的小问题合并只求解一次),从而得到大问题的解。需要注意的是小问题必须和大问题是同一个类型的问题,或者说解法相同,这样才可以递归求解。我们发现,这种实际上是自顶向下地分解问题。这里写图片描述
应用
CATIA平台的自顶向下参数化车身设计:从功能分解的角度看,自顶向下的设计方法是将汽车车身的设计要求,由上至下,逐层分解到零部件的性能,形成零部件的设计需求。从结构分解的角度看,自顶向下的设计方法是一个自上而下、逐步求精的迭代过程,是一个设计约束不断分解、传播与满足的过程。 这里写图片描述
课上举例:洗衣机
1.用户输入参数(水位和洗衣的模式)
2.当关闭洗衣机门后进行灌水,直到指定的水位停止。
3.根据用户所输入的洗衣模式来控制洗衣的时间,以及转动的速度
4.当时间到后,打开排水开关,直到水排干后进入脱水模式
5.脱水模式进行至指定的时间。
伪代码:
scanf(水位,洗衣模式)
while(当前水位<指定水位)
加水;
while(运行时间<指定洗衣模式时间)
洗衣机来回转动;
while(水位=0)
进入脱水模式;
while(脱水时间=指定时间)
exit;

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