張亞紅

程序設(shè)計(jì)中函數(shù)模塊設(shè)計(jì)的三步曲方法

張亞紅

針對(duì)C/C++程序設(shè)計(jì)課程函數(shù)部分的教學(xué)中學(xué)生存在函數(shù)模塊設(shè)計(jì)能力較差的問題，根據(jù)多年的程序設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)出基于工程化思想的函數(shù)模塊設(shè)計(jì)的“三步曲”教學(xué)方法，即確定函數(shù)功能、分析模塊接口并確定函數(shù)原型、函數(shù)實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生對(duì)函數(shù)模塊的設(shè)計(jì)有法可循，提高了學(xué)生模塊化程序設(shè)計(jì)能力，收到很好的教學(xué)效果。

設(shè)計(jì)函數(shù)模塊的三步曲方法

要設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)模塊，可以用以下三個(gè)步驟來很好地完成。

第一步：確定函數(shù)的功能。為了與后續(xù)的軟件工程模塊功能單一的思想保持一致，這里的函數(shù)功能應(yīng)該用一句陳述句來表達(dá)，其中盡量不要含有“和”、“與”等字來描述，當(dāng)然這里也可以同時(shí)給出函數(shù)模塊的名字。

界定好函數(shù)模塊的功能，學(xué)生設(shè)計(jì)函數(shù)的目的性就很明確了，心中就不會(huì)模糊不清，特別是遇到比較復(fù)雜的問題時(shí)，能夠思路清晰。

第二步：分析模塊接口，確定函數(shù)原型。模塊接口是模塊與調(diào)用者之間的信息傳遞，就是指模塊的輸入信息和輸出信息，或者說是模塊的傳入信息和返回信息。然后由函數(shù)接口來設(shè)計(jì)函數(shù)原型。

根據(jù)模塊功能，首先分析要做這件事需要哪些原始數(shù)據(jù)？這些原始數(shù)據(jù)就是模塊的傳入信息。

分析經(jīng)過本模塊的處理獲得了哪些結(jié)果數(shù)據(jù)，即返回信息。為便于學(xué)生理解掌握，可用圖1形象化地表達(dá)這兩個(gè)步驟。

最后根據(jù)函數(shù)模塊的傳入信息和返回信息，來確定函數(shù)模塊的原型。所有的傳入信息在形參列表中表示，而返回信息可以在形參列表中表示，也可以通過函數(shù)名來返回，而其它的中間變量不要在形參列表中出現(xiàn)。

2016年10月，國際海事組織（IMO）海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)（MEPC）第70屆會(huì)議確定于2020年1月1日起全球船舶燃油硫含量不應(yīng)超過0.5% m/m。這一決定在航運(yùn)界反響巨大，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，國際海事組織限硫政策不但將增加船東的運(yùn)營成本，還將對(duì)世界經(jīng)濟(jì)和全球貿(mào)易帶來巨大影響。2018年10月召開的國際海事組織海上環(huán)境保護(hù)委員會(huì)第73屆會(huì)議決定，在2020年全球限硫令生效后，所有未安裝脫硫設(shè)備的船舶，將禁止攜帶硫含量超標(biāo)的燃油。全球航運(yùn)業(yè)、石油公司、船供油企業(yè)均將在不到13個(gè)月的時(shí)間里面臨巨大挑戰(zhàn)。

本步驟是函數(shù)模塊設(shè)計(jì)的關(guān)鍵和難點(diǎn)，也是我們教學(xué)過程中容易疏忽，造成學(xué)生能聽懂但做不了、做不好的地方。

第三步：函數(shù)實(shí)現(xiàn)。考慮怎樣把傳入的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成結(jié)果數(shù)據(jù)？即處理過程。該步驟的實(shí)現(xiàn)與學(xué)生前面學(xué)習(xí)的知識(shí)和方法相關(guān)聯(lián)，在此不多贅述。

下面以實(shí)例來說明該三步曲的應(yīng)用。

例1 設(shè)計(jì)函數(shù)判斷一個(gè)數(shù)是否是素?cái)?shù)。

第一步：確定函數(shù)的功能。判斷一個(gè)數(shù)是否是素?cái)?shù)，函數(shù)模塊名為isPrime。

第二步：分析模塊接口，確定函數(shù)的原型。

1）輸入信息：一個(gè)數(shù)num

2）返回信息：是否是素?cái)?shù)。

如圖2所示。

3）確定函數(shù)模塊isPrime的原型。傳入信息有一個(gè)，即數(shù)num，用形參表示，而返回信息是否是素?cái)?shù)，可以通過函數(shù)名來返回布爾數(shù)據(jù)，故有方案：

圖1　

圖2　

圖3　

bool isPrime （ int num）；

第三步：函數(shù)實(shí)現(xiàn)。給定一個(gè)數(shù)num判斷其是否是素?cái)?shù)的方法學(xué)生早已掌握，實(shí)現(xiàn)如下：

例2 設(shè)計(jì)函數(shù)求n個(gè)數(shù)中的最大值。

該函數(shù)設(shè)計(jì)步驟：

第一步：確定函數(shù)的功能。求n個(gè)數(shù)中的最大值，函數(shù)模塊名為maximun。

第二步：分析模塊接口，確定函數(shù)的原型。

1）輸入信息：個(gè)數(shù)n和n個(gè)數(shù)（用數(shù)組表示）

2）返回信息：最大值。

如圖3所示。

3）確定函數(shù)模塊maximun的原型。傳入信息有兩個(gè)，即個(gè)數(shù)n和n個(gè)數(shù)，用形參表示，而返回信息最大值，可以在形參列表中表示，也可以通過函數(shù)名來返回，故有兩種方案：

第三步：函數(shù)實(shí)現(xiàn)。給定n個(gè)數(shù)如何來求其最大值？該方法學(xué)生已掌握，就很容易實(shí)現(xiàn)了。

這樣設(shè)計(jì)出的函數(shù)具有很強(qiáng)的模塊獨(dú)立性，符合軟件工程方法對(duì)模塊設(shè)計(jì)的要求，使學(xué)生在潛移默化中理解并接受軟件工程的思想，盡管還沒有學(xué)習(xí)軟件工程課程。

結(jié)束語

根據(jù)多年教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)出的函數(shù)模塊設(shè)計(jì)的三步曲方法，即確定函數(shù)功能、分析模塊接口并確定函數(shù)原型、函數(shù)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，能很好地體現(xiàn)函數(shù)模塊設(shè)計(jì)的工程化思想，使學(xué)生在進(jìn)行函數(shù)模塊設(shè)計(jì)時(shí)有章可循，易于理解和掌握，收到很好的教學(xué)效果。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.21.018