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順序結構

順序結構(英語:Sequential structure)是指表明程序中所有操作都按其出現的順序執行的結構。它是三種類型的控制結構之一。這種結構的特點是程序從入口點開始,按順序執行所有操作,直到出口點結束。在順序結構中,無論程序中包含哪種結構,程序的整體過程都是順序結構,是自上而下執行的。序列結構是編程中最簡單、最常用的基本結構。它是任何程序的主要基本結構,甚至在選擇結構或循環結構中,序列結構也經常被用作其子結構。

序列結構的程序功能有限,在處理實際問題時會遇到復雜的問題,應用序列結構的程序無法完全解決這些問題。例如,有時需要根據某些條件是否成立進行判斷,然后根據判斷結果執行不同的處理程序,以確定程序的執行方向;有時需要多次重復執行一個程序。在某些情況下,有必要使用選擇結構和循環結構。有了順序結構,程序可以按順序執行每個動作。一個序列結構包含幾個事件,但它們不能分支和轉移。一旦程序按順序執行了事件,程序將一步一步地執行直到結束。

目錄

概念定義 編輯本段

順序結構意味著程序中的操作是按照它們出現的順序執行的。無論程序中包含哪種結構,程序的整體過程都是順序結構,自上而下執行。序列結構在不同編程語言中的不同表現如下:

C語言中的序列結構是C語句到C程序轉換的起點。一個C程序從主入口開始,從前到后依次執行,直到main()函數體中的語句執行完畢,程序結束。

Java的序列結構Java是默認的Java程序結構。默認情況下,Java程序將根據序列結構逐步執行程序。在Java中,序列結構中的語句可以分為三類:表達式語句、空語句和復合語句。

Python在Python中,縮進的代碼表示它屬于上一行代碼,而縮進的代碼表示它與上一行代碼是順序關系。

歷史進程 編輯本段

早期編程語言的使用:編程語言的發展主要經歷了三個階段:機器語言、匯編語言和高級語言。機器語言中的每條指令只代表一個非常簡單的動作,一系列按順序排列的指令組成一個指令整體來完成要做的事情。這個指令整體稱為程序。大多數早期應用程序都是部分或全部用匯編語言編寫的。匯編語言中的簡單程序是按照編程的順序一個接一個地執行的,這是程序最基本的結構。隨著內存容量的增加和處理器速度的快速提高,程序變得越來越復雜,程序員轉向具有某些結構能力的高級語言,如C、FORTRAN和COBOL。
順序結構順序結構

高級編程語言引入了控制結構:世界上最早的高級編程語言Fortran于1954年問世,并于1957年由IBM正式推出。它的缺點是不方便設計和編寫結構化程序。在隨后的十年中,針對不同的應用領域出現了ALGOL60、COBOL和LISP等高級語言。直到20世紀60年代末N. Wirth教授在瑞士蘇黎世聯邦理工大學創立Pascal編程語言之前,Pascal是第一個系統體現結構化編程思想的語言,其結構控制和數據類型非常豐富。在此期間,軟件工作者追求的主要目標是設計和實現一種在控制結構和數據結構方面具有強大性能的高級語言。為了提高程序的可靠性,首先要使程序具有簡明的控制結構和數據結構,因此必須對程序結構和風格施加必要的限制,并由此提出了結構化程序設計的思想。它將程序結構限制為三種基本結構:序列、選擇和循環。在高級語言的編程中,順序編程是編程的基礎。Sequence structure的程序按照程序的順序一個接一個地執行,直到程序完成,并且對程序的進程沒有控制。

結構化程序設計的提出:序列結構是結構化程序設計的一部分,結構化程序設計的概念最早是由荷蘭科學家E.W.Dijikstra提出的。早在1965年,他就指出任何程序都可以由序列、選擇和循環三種基本控制結構組成。1966年,Boehm和Jacopini證明了“任何單入口和單出口程序都可以僅通過三種基本控制結構來實現”。Boehm和Jacopini的證明為結構化程序設計技術奠定了理論基礎。1968年,E.W.Dijkstra給COMM.ACM雜志編輯部寫了一封信,指出了在語言中使用goto所帶來的問題,由此引發了關于是否在編程語言中使用goto的討論。1974年,D.Gries教授將結構程序設計現有的不同解釋分為13種。如今,序列結構作為編程中最簡單、最常用的基本結構,是任何程序的主要基本結構,被廣泛應用于C語言、Java、Python等各種編程語言中。

基本原理 編輯本段

線性執行

線性執行通常稱為順序執行,這意味著每個程序腳本中的命令都是按照程序中列出的順序執行的。一個應用程序可以分成幾個程序段,每個程序段必須按一定的順序執行。只有在執行了前一個程序段(操作)后,才能執行后一個程序段(操作)。例如,當計算機計算時,它總是需要先輸入用戶程序和數據,然后才能計算并最終打印出結果。

無條件跳轉

無條件轉移意味著程序可以在沒有任何前提條件的情況下更改執行順序。只要處理器執行無條件分支指令,它就可以使程序轉到指定的目的地址,并從目的地址開始執行指令。程序從上到下依次執行每個可執行語句指定的任務。這種程序結構被稱為序列結構,但大多數實際問題不能單獨使用這種結構來解決。在FORTRAN語句中,無條件分支語句可用于在程序執行過程中跳過程序段。

自上而下設計

自頂向下設計技術將一個算法分解成幾個函數。自上而下的設計過程如下:將程序的整個任務分解為一系列子任務;檢查每個子任務,以確定是否可以進一步分解為更多的子任務;重復此步驟,直到不再有子任務;一旦確定了所有子任務,就可以將它們寫入代碼。這個過程稱為自頂向下的設計方法。結構化程序設計采用“自上而下,逐步細化”的設計方法。順序結構是程序的基本結構之一,其特點是幾個程序步驟由順序結構組成,從上到下依次執行。

結構化程序設計

結構化程序設計也稱為結構化程序設計,包括三種重要的控制結構:序列結構、選擇結構(也稱為分支結構)和循環結構。其中,序列結構是在程序語句序列中執行以完成相應的功能。序列結構是最簡單、最基本的程序結構,是所有復雜程序設計的基礎和組成部分。通常,實際應用的結構要比序列結構復雜得多,但序列結構是復雜程序的基礎和支柱。

控制結構 編輯本段

選擇結構

選擇結構可以根據表達式的值選擇并執行程序中的一組語句。換句話說,選擇結構可以控制程序中的語句在滿足某些條件時執行,而在不滿足條件時不執行。

循環結構

循環結構是指只要滿足某些條件,程序就會重復執行,直到不再滿足這些條件。重復執行的程序段稱為循環體。如果不希望循環體連續循環,循環體中應該有更改循環條件的語句。

循環體中有兩種循環結構:一種是當前循環結構,先判斷條件表達式的值,只要值為yes就重復執行循環體;另一種是until循環結構,循環體執行一次,然后判斷條件表達式的值是否為真。如果為真,循環體將重復執行,直到條件表達式的值為假。

主要應用 編輯本段

LabVIEW程序的應用

LabVIEW程序的運行依賴于程序中的順序數據流,而其他文本編程語言(如C語言)是根據代碼的順序進行編譯和執行的。利用數據節點之間的數據流連接來實現程序的順序操作。此外,LabVIEW提供了圖形化的序列結構來實現模塊代碼的順序執行,包括兩種序列結構:平鋪序列結構和級聯序列結構。

在VBA的應用

順序結構是每個句子按照出現的順序執行。在一般程序設計語言中,序列結構的語句主要是賦值語句、輸入/輸出語句等。在VBA中,有用于人機交互的輸入函數InputBox()和輸出函數MsgBox()。

計算機應用場景中的應用

序列結構是計算機程序執行控制流的三種基本結構之一。在編程中,序列結構還用于需要以線性方式執行語句的各種場景。例如計算一系列數字的總和、從文件或用戶讀取輸入數據、將輸出數據寫入文件或控制臺以及執行數學計算。序列結構是常用的文件物理組織形式之一。文件的物理結構決定了如何將記錄或字節保存到存儲設備的物理塊中。使用序列結構的優點是訪問速度快。序列結構是最簡單、最基本的程序控制結構,但它是程序框架的基本組成部分,任何程序文件都必須包含序列結構。

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