自顶向下,逐步求精

作为初步学习计算机的我们,面对一个程序设计的问题,很多时候都觉得不知道从哪里入手,要么是找其他人商量,要么是自己绞尽脑汁苦思冥想或者碰运气偶然有了些许头绪,接着又陷入了沉思:就算知道这个程序如何起头,怎么来展开呢?总之,我们在设计程序时总会碰到各种各样的难题,这也是降低我们效率的主要原因。接下来,我来介绍一种面向程序设计的应用最广泛的一种方法——自顶向下(亦即Top-down)。
自顶向下,逐步求精的方法或许我们以前没有听说过,但我们都在或有意或无意的应用着它。
作为一个结构化设计方法,它要求我们首先对整体结构进行设计和构思,再将该项目工程分为不同部分,逐块完成,逐步优化,精益求精,最终完成任务。

与Bottom-up(自下向上)设计方法有何不同?
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自下向上更多的应用在类似建造房子这些更漫长的项目上,因为我们很难预料到建造到一定程度之后现实和预期到底会有何差别,这都是要走一步看一步的。而自顶向下则很大程度的考验着我们的思路是否清晰,眼光是否长远,考虑是否周全。
接下来就是自顶向下方法的一般步骤。(以举办班级聚会为例)
如课件中展示的那样:
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自顶向下的方法
第一要的就是对整体结构的把握。按照区分不同level的方法将任务分块,第一步就已经完成。
在这里,班级聚会最终目的是要聚餐,而聚餐需要的是参与人数和物资,参与人数可以通过事先邀请和通知来确定,物资则分为食物和用具和场地等,需要事先购买,临时租赁,提前申请等等步骤。
第二,将每个level里的任务再分块,细化到每个人均能有相对独立的单项任务。
如物资分为聚餐时的饭菜以及饮料和小吃,饭菜需要统计口味偏好,饮料和小吃则需要提前购买。
第三,将每个任务延伸到最底层,亦即参与人员着手准备的最基本任务。
如在邀请通知同学聚餐时,有人列表统计,有人发出邀请。这都是力所能及的事情。
这里写图片描述

在我看来,自顶向下的设计和实现过程是互逆的。就是说,我们需要从顶端(top)开始考虑结构设计,之后需要从底部(bottom)开始着手准备工作。这种工作模式无疑是容错率很高的,因为我们如果在工作时发现有些地方不妥,我们能够从设计思路中找到缺陷并加以改正。这也为我们解决程序设计问题提供了思路。在面对一个问题,我们需要知道它需要的最终结果是什么,再加以分析逐步展开得到结果需要的步骤,最后从最简单的问题着手,这项任务便迎刃而解。

我们在中学时期学到的反证法,就是自顶向下思想的最好的例子。

### 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。 --- ### 示例代码 以下是一个使用自顶向下逐步求精方法设计的简单C++程序示例,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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