1.2.2  程序设计

设计程序通常是一个困难的任务。没有一套完整的规则，也没有算法告诉你怎样写程序。程序设计是创新过程。但是，仍有一个过程纲要可循。图1.7展示了这个纲要。如图所示，整个程序设计过程可划分为两阶段，即问题求解阶段和实现阶段。问题求解阶段的结果是用于解决当前问题的算法，通常用中文或英文描述。为了用C++(www.cppentry.com)等编程(www.cppentry.com)语言生成程序，算法需要翻译为编程(www.cppentry.com)语言。根据算法生成最终程序就是实现阶段的任务。

图1.7  程序设计过程

第一步是确定任务(想让程序做的事情)得到了完整、准确的定义。不要轻视这个步骤的重要性。如果自己都不确定程序应该产生什么输出，看到真正的输出时，可能会大吃一惊。一定要确定程序应该获得什么输入，而且要知道提供了特定输入之后，程序的输出结果以及输出结果的格式。例如，对于一个银行会计程序，不仅要知道利率，还要知道利率是否需要每年、每月或者每日进行复利计算。对于一个自动写诗程序，需要确定输出的是自由体、抑扬格还是其他诗体。

许多涉足编程(www.cppentry.com)领域的新手都不理解为什么要先设计好算法，再用编程(www.cppentry.com)语言(比如C++(www.cppentry.com))写真正的程序。他们可能完全省略"问题求解阶段"，或者只做其中的"问题定义"部分。这表面上是合理的。为什么不能"直奔目标"，节省一些时间呢？答案很简单："这根本节省不了时间！"经验证明，将程序设计过程分为两阶段，能更快地生成一个能正确工作的程序。两阶段的程序设计过程简化了算法设计，因为在进行算法设计时，不需要关心编程(www.cppentry.com)语言(比如C++(www.cppentry.com))的详细规则。结果是算法设计过程的复杂程度大大降低，出错几率也大幅降低。即使很小的程序，这样做也有好处。你是希望进行半天有条不紊的工作，就设计出一个完善的程序？还是想进行几天令人抓狂的工作，对一个不好理解的程序进行排错呢？

实现阶段并不轻松。一些细节需要关注，其中一些可能很容易被忽略。但是，相较于许多人最初的想象，这个步骤还是要简单得多。一旦熟悉了C++(www.cppentry.com)或者其他任何编程(www.cppentry.com)语言，将算法从自然语言(比如中文)翻译成编程(www.cppentry.com)语言，就像例行公事那样简单。

如图1.7所示，两个阶段都需要测试。写程序前要测试算法，如果发现算法存在不足，必须重新设计算法。对于一个不大的程序，为了进行桌面测试，只需在心里面跟着算法走几遍，自己执行算法的各个步骤。如果算法较复杂，可能需要一支笔和一张纸。为了测试C++(www.cppentry.com)程序，只需编译并运行它，并提供一些样本输入数据。编译器会为一些特定类型的错误给出准确的错误消息。但对于其他类型的错误，则必须对输出进行检查，自己验算是否出错。

图1.7展示的是理想情况下的程序设计过程。应该记住这个基本流程，但在实际应用中，设计过程也许要复杂一些。实际编程(www.cppentry.com)时，错误和缺陷会不定期显现出来，而你可能必须退回去，重做以前的步骤。例如，通过测试算法，你可能发现问题定义还不完善。在这种情况下，就必须退回去，重新定义问题。另一些时候，问题定义或算法中的缺陷要等到测试程序时才会显现。在这种情况下，就必须回头修改问题定义或算法，然后重新执行它们之后的所有步骤。