以洗衣机为例介绍“自顶向下,逐步求精”

本文介绍了程序设计中的重要思想——自顶向下逐步求精,通过洗衣机工作的例子展示了如何将复杂的问题分解为简单的小问题,并逐步细化求解的过程。

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自顶向下:

将复杂的大问题分解为相对简单的小问题,找出每个问题的关键、重点所在,然后用精确的思维定性、定量地去描述问题。其核心本质是"分解"。

逐步求精:

将现实问题经过几次抽象(细化)处理,最后到求解域中只是一些简单的算法描述和算法实现问题。即将系统功能按层次进行分解,每一层不断将功能细化,到最后一层都是功能单一、简单易实现的模块。求解过程可以划分为若干个阶段,在不同阶段采用不同的工具来描述问题。在每个阶段有不同的规则和标准,产生出不同阶段的文档资料。

自顶向下, 逐步求精不得不说是程序设计中一种十分重要的思想。

以洗衣机为例:



洗衣机的工作过程可以分为

  • READ 用户选择模式
  • REPEAT 
    • 注水
  • UNTILL 水位=注水要求
  • REPEAT 
    • 浸泡
  • UNTILL 时间 = 时间要求
  • WHILE(电机启动时间>0)
  • REPEAT 
    • 电机左转3次
    • 电机右转3次
    • 时间-1单位
  • ENDWHILE
  • WHILE(水位!=0)
  • 排水
  • ENDWHILE
  • FOR(脱水时间>0) 
    • 电机转动
  • ENDFOR
  • 关闭电源
把一件洗衣服的大问题,传化成注水,排水,电机转动等小问题,这就是自顶向下, 逐步求精的思想。

### 回答问题 自顶向下逐步求精的模块化程序设计是一种结构化编程方法,广泛应用于C++程序开发中。这种方法的核心思想是从整体到局部、从抽象到具体地解决问题。以下是详细的解释和实现步骤: --- #### 1. **自顶向下的设计思想** - 自顶向下是指从高层次的抽象开始,逐步细化到具体的实现细节。 - 在程序设计中,首先定义程序的整体目标和功能,然后将其分解为多个子任务或模块,每个模块负责完成一部分功能。 #### 2. **逐步求精的过程** - 逐步求精是将复杂问题分解为更小、更简单的子问题的过程。 - 每一步都专注于解决当前层次的问题,同时忽略下层细节,直到达到可以直接实现的具体步骤。 #### 3. **模块化的意义** - 模块化是指将程序划分为多个独立的模块,每个模块完成特定的功能。 - 这种方法有助于提高代码的可读性、可维护性和复用性。 --- ### 示代码 以下是一个使用自顶向下逐步求精方法设计的简单C++程序示,该程序计算并输出一个整数数组的最大值。 ```cpp #include <iostream> #include <vector> using namespace std; // 函数声明 int findMax(const vector<int>& nums); void printResult(int maxVal); // 主函数 int main() { // 定义输入数组 vector<int> numbers = {3, 5, 7, 2, 8, -1, 4, 10, 12}; // 调用函数找到最大值 int maxValue = findMax(numbers); // 输出结果 printResult(maxValue); return 0; } // 找到数组中的最大值 int findMax(const vector<int>& nums) { if (nums.empty()) return INT32_MIN; // 如果数组为空,返回最小整数值 int maxVal = nums[0]; for (int num : nums) { if (num > maxVal) { maxVal = num; } } return maxVal; } // 输出最大值 void printResult(int maxVal) { cout << "The maximum value is: " << maxVal << endl; } ``` --- ### 解释 1. **自顶向下的设计过程**: - 首先定义程序的整体目标:计算并输出一个整数数组的最大值。 - 将问题分解为两个子任务: 1. 找到数组中的最大值(由 `findMax` 函数完成)。 2. 输出最大值(由 `printResult` 函数完成)。 2. **逐步求精的过程**: - 在主函数中,我们定义了一个数组,并调用 `findMax` 函数来找到最大值。 - `findMax` 函数通过遍历数组,逐步比较每个元素,找到最大值。 - 最后,`printResult` 函数负责格式化输出结果。 3. **模块化的优点**: - 程序被划分为三个独立的部分:主函数、`findMax` 和 `printResult`。 - 每个部分的功能明确且独立,便于测试和维护。 --- ### 相关问题
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