程序运行过程中可以被用户指定和更改的数据符号——只被赋值一次。这样，通过减少对语句执行的确切顺序给予关注的必要性，就简化了编程，因为一个变量没有必要每次在一个程序语句中用到，都重新声明或重新说明。来自函数式语言的许多思想已经成为许多现代过程语言的关键部分。
面向对象语言是函数式语言的发展结果。在面向对象语言中，用来编写程序的代码和由程序处理的数据，组合成叫做对象的单元。对象进一步组合成类，而类则定义对象必须具有的属性。类的一个简单例子就是书这个类。这个类中的对象可能是小说和短篇小说。对象还有某些与其相关的功能，称为方法。计算机通过使用一个对象的某种方法来访问该对象。方法对对象中的数据执行某种操作，然后将值返回给计算机。对象的类也可进一步组合成层，而在层中一个类的对象可继承另一个类的方法。面向对象语言提供的这种结构，使该语言对于复杂的编程任务非常有用。
逻辑语言将逻辑用作其数学基础。逻辑程序由事实组和“如果―则”规则构成，“如果―则”规则具体说明一组事实如何可以从其他事实组中推断出来，例如：
如果X语句为真，则Y语句为假。
在这样一个程序的执行过程中，一条输入语句可以按照逻辑从程序中的其他语句推断出来。许多人工智能程序使用这种语言编写。
四、语言结构与成分
编程语言使用特定类型的语句或指令，来给程序提供功能结构。程序中的一个语句是表达一个简单想法的基本句子——它的目的是给计算机一条基本指令。语句定义所允许的数据类型、数据如何处理以及过程和函数的工作方式。程序员使用语句来操控编程语言的常见成分，如变量和宏（程序中的小程序段）。
数据声明语句给称为变量的那些程序元素以名称和属性。变量在程序中可以赋予不同的值。变量可以具有的属性称为类型，它们包括：变量中能保存哪些可能的值；这些值中使用何种程度的数值精度；以及一个变量可以如何以有组织结构的方式——如以表或数组的形式——表示一组比较简单的值。在许多编程语言中，一个关键的数据类型是指针。指针变量本身没有值，而是含有计算机可以用来查找某个其他变量的信息——也就是说，它们指向另一个变量。
表达式是语句的一段，用于描述要对一些程序变量执行的一系列计算操作，如X+Y/Z，其中X、Y和Z为变量，加法和除法是计算操作。赋值语句给一个变量赋予得自某个表达式的值，而条件语句则指定要被测试、然后用于选择接下来应该执行的其他语句的表达式。
过程和函数语句将某些代码块定义为以后可在程序中回调的过程或函数。这些语句也定
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义程序员可选的变量和参数种类，以及当表达式访问过程或函数时代码所返回的值的类型。许多编程语言也容许叫做宏的小翻译程序。宏将那些用程序员定义的语言结构编写的代码段翻译成编程语言可以理解的语句。
五、历史
编程语言几乎可以追溯到20世纪40年代数字计算机发明之时。随着商用计算机的推出，最早的汇编语言出现于20世纪50年代末。最早的过程语言是在20世纪50年代末到60年代初开发的：约翰?巴克斯创造了FORTRAN语言，接着格雷斯?霍珀创造了COBOL语言。第一种函数式语言是LISP，由约翰?麦卡锡于20世纪50年代末编写。所有这3种语言今天仍在广泛使用，但经历过大量更新。
20世纪60年代末，出现了最早的面向对象语言，如SIMULA语言。逻辑语言在20世纪70年代中期随着PROLOG语言的推出而变得广为人知，PROLOG语言是一种用于编写人工智能软件的语言。在20世纪70年代，过程语言继续发展，出现了ALGOL、BASIC、PASCAL、C和Ada等语言。SMALLTALK语言是一种具有高度影响力的面向对象语言，它导致了面向对象语言与过程语言在C++和更近期的JAVA语言中的结合。尽管纯粹逻辑语言的流行程度已经下降，但其以关系语言形式用于现代数据库的变种却变得非常重要，如结构化查询语言。
第四单元：软件开发
课文A：计算机程序
一、引言
计算机程序是指挥计算机执行某种处理功能或功能组合的一套指令。要使指令得到执行，计算机必须执行程序，也就是说，计算机要读取程序，然后按准确的顺序实施程序中编码的步骤，直至程序结束。一个程序可多次执行，而且，取决于用户提供给计算机的选项和数据，每次执行可能产生不同的结果。
程序分为两大类：应用程序和操作系统。应用程序直接为用户执行某种功能，如处理文字或玩游戏。操作系统管理计算机以及与之相连的各种资源和设备，如随机存储器、硬盘驱动器、监视器、键盘、打印机和调制解调器，以便其他程序可以使用它们。
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二、程序开发
软件设计者使用经常被称为实用程序或开发程序的专门应用程序来创建新程序。程序员使用称为文本编辑程序的另一种程序，来以称为编程语言的特殊符号编写新程序。程序员使用文本编辑程序创建一个文本文件，这个文本文件是一个有序指令表，也称为程序源文件。构成程序源文件的单个指令称为源代码。在这个时候，一种专门的应用程序将源代码翻译成机器语言或目标代码——操作系统将认作真程序并能够执行的一种格式。
将源代码翻译成目标代码的应用程序有3种：编译程序、解释程序和汇编程序。这3种应用程序有不同的操作方式，对不同类型的编程语言进行操作，但是，它们都要达到将编程语言翻译成机器语言的相同目的。
编译程序将使用FORTRAN、C和Pascal等高级编程语言编写的文本文件一次性从源代码翻译成目标代码。这不同于BASIC等解释执行的语言所采取的方式。在解释执行的语言中，程序是随着每条指令的执行而逐个语句地翻译成目标代码的。解释执行的语言的优点是，它们可以立即开始执行程序，而不需要等到所有的源代码都得到编译。对程序的更改也可以相当快地进行，无需等到程序重新编译完。解释执行的语言的缺点是，它们执行起来慢，因为每次运行程序，都必须对整个程序一次一条指令地翻译。另一方面，编译执行的语言只编译一次，因此计算机执行起来可比解释执行的语言快得多。由于这个原因，编译执行的语言比解释执行的语言常用，而且，在专业和科学领域几乎总是应用编译执行的语言。
另一种翻译程序是汇编程序，它用于以汇编语言编写的程序或程序组成部分。汇编语言也是一种编程语言，但它远比其他类型的高级语言类似于机器语言。在汇编语言中，一个语句通常可以翻译成机器语言的一条指令。今天，汇编语言很少用来编写整个程序，而是最常用于程序员需要直接控制计算机某方面功能的情况下。
程序经常编写为一组较小的程序片，每片表示整个应用程序的某个方面。每片独立编译之后，一种称为连接程序的程序将所有翻译好的程序片组合成一个可执行程序。
程序罕有第一次能够正确运行的，所以一种称为调试程序的程序常被用来帮助查找称为程序错误的问题。调试程序通常在运行的程序中检测到一个事件，并将程序员指引到该事件在程序代码中的起源。
Java等最近出现的编程系统，采取多种方法相结合的方式创建和执行程序。编译程序取来Java源程序，并将其翻译成中间形式。这样的中间程序随后通过因特网传送给计算机，而计算机里的解释程序接着将中间形式作为应用程序来执行。
三、程序元素
多数程序仅由少数几种步骤构成，这些步骤在整个程序中在不同的上下文和以不同的组
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合方式多次重复。最常见的步骤执行某种计算，然后按程序员指定的顺序，进入程序的下一个步骤。
程序经常需要多次重复不长的一系列步骤，例如：在浏览游戏得分表并从中找出最高得分时。这种重复的代码序列称为循环。
计算机具有的使其如此有用的能力之一，是它们能够作出条件判定，并根据正在处理的数据的值执行不同的指令。if-then-else（如果－则－否则）语句执行这种功能，采用的方法是测试某个数据片，然后根据结果从两个指令序列中选择一个。这些选择对象中的指令之一可能是一个goto语句，用以指引计算机从程序的另一个部分选择下一条指令。例如，一个程序可能比较两个数，并视比较结果而分支到程序的另一个部分：
If x is greater than y then
goto instruction #10 else continue
程序经常不止一次地使用特定的一系列步骤。这样的一系列步骤可以组合成一个子例程，而子例程根据需要可在主程序的不同部分进行调用或访问。每次调用一个子例程，计算机都会记住该调用发生时自己在程序中所处的位置，以便在运行完这个子例程后还能够回到那里。在每次调用之前，程序可以指定子例程使用不同的数据，从而允许一个通用性很强的代码片只编写一次，但以多种方式使用。
大多数程序使用几种不同的子例程。其中最常用的是函数、过程、库、系统例程以及设备驱动程序。函数是一种短的子例程，用来计算某个值，如角的计算，而该值计算机仅用一条基本指令无法计算。过程执行的是比较复杂的功能，如给一组名字排序。库是为多种不同程序使用而编写的子例程。系统例程类似于库程序，但实际上用于操作系统。它们为应用程序提供某种服务，如打印一行文字。设备驱动程序是一种系统例程，它们加到操作系统中，以使计算机能够与扫描仪、调制解调器或打印机等新设备通信。设备驱动程序常常具有可以作为应用程序直接执行的特征。这使用户得以直接控制设备。这一点很有用，例如：在彩色打印机更换墨盒后需要重新调整以达到最佳打印质量的情况下。
四、程序功能
现代计算机通常将程序存储在计算机可以随机访问的某种形式的磁性存储介质上，如固定放在计算机内的硬盘或者便携式软盘。这些磁盘上称为目录的额外信息，指明盘上各种程序的名称、它们写入盘中的时间以及它们在磁盘介质上的起始位置。用户命令计算机执行一个特定应用程序时，操作系统就浏览这些目录，找到程序，并将一个副本读入随机存储器。
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操作系统然后命令中央处理器开始执行程序开头的指令。程序开头的指令为计算机处理信息作好准备，其方法是在随机存储器中找到空闲存储单元来容纳工作数据，从盘中检索用户指出的标准选项和默认值的副本，并在监视器上绘制初始显示。
应用程序通过调用系统例程来对用户输入的任何信息都要求一个副本。操作系统将如此输入的任何数据都转换成标准的内部形式。应用程序然后使用该信息决定下一步干什么，如执行某项期望的处理功能——像重新格式化一页文本或从盘上的另一个文件获取一些额外信息。两种情况无论是哪一种，都要调用其他系统例程，以事实上完成结果的显示或对盘上文件的访问。
运行结束或接到退出的提示时，应用程序进行进一步的系统调用，以确保所有需要保存的数据已写回磁盘。然后，应用程序向操作系统进行最后一次系统调用，指明它已运行结束。操作系统接下来释放随机存储器和该应用程序使用的任何设备，并等待用户的命令，以开始运行另一个程序。
五、历史
人们以程序的形式存储指令序列已经有几个世纪了。18世纪的音乐盒和19世纪末与20世纪初的自动钢琴，就可以播放音乐程序。这些程序以一系列金属针或纸孔的形式存储，每一行（针或孔）表示何时演奏一个音符，而针或孔则表明此时演奏什么音符。19世纪初，随着法国发明家约瑟夫―玛丽·雅卡尔发明由穿孔卡片控制的织机，对物理设备更精巧的控制变得常见了。在编织特定图案的过程中，织机的各个部分得进行机械定位。为了使这个过程自动化，雅卡尔使用一张纸质卡片代表织机的一个定位，用卡片上的孔来指示应该执行织机的哪种操作。整条花毯的编织可编码到一叠这样的卡片上，同样的一叠卡片每次使用都会编出相同的花毯图案。在开发和使用的程序中，有的由24,000多张卡片构成。
世界上第一台可编程的机器是由英国数学家和发明家查尔斯?巴比奇设计的，但他从未完全制造成该机器。这台叫做分析机的机器，使用和雅卡尔织机类似的穿孔卡片，来选择每个步骤应该执行的具体算术运算。插入不同的卡片组，就会改变机器执行的运算。这种机器几乎能在现代计算机中找到所有的对应物，但它是机械化的，而非电气化的。分析机的制造从未完成，因为制造它所需要的技术当时不存在。
供分析机使用的最早卡片组式程序是由诗人拜伦勋爵的女儿、英国数学家奥古斯塔?埃达?拜伦开发的。由于这个原因，她被公认为世界上第一位程序员。
现代的内部存储计算机程序概念是由美籍匈牙利数学家约翰?冯?诺伊曼于1945年首先提出来的。冯?诺伊曼的想法是，使用计算机的存储器既存储数据又存储程序。这样，程序可被视为数据，可像数据一样被其他程序处理。这一想法极大地简化了在计算机中存储与执
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