title: “计算机程序设计”

2 编程 ¶

计算机编程或编码涉及通过一种或多种编程语言来设计和实现算法的逐步步骤说明。

程序员通常选择使用高级编程语言，因为这些语言相较于直接由中央处理单元执行的机器代码而言，更加易于人类理解和使用。
同时，熟练的编程通常需要掌握多个不同领域的知识，包括应用领域的知识、编程语言、通用代码库、专门的算法以及形式逻辑。

除了编写代码这一核心任务外，编程还涉及一系列相关的辅助任务。这些任务包括需求分析（明确程序需要实现的功能和性能要求）、测试（验证程序是否按照预期工作，并发现和修复其中的错误）、调试（调查和修复程序中的问题，确保程序能够稳定运行）、以及构建系统的实现（将程序的各个部分组合在一起，形成一个完整的系统）。此外，还需要管理派生工件，如程序的机器代码等，这些工件是程序编译或执行过程中产生的，对于程序的运行和维护至关重要。
尽管这些辅助任务有时被视为编程的一部分，但技术人员通常使用“软件开发”这一术语来描述这一更大的整体过程。而“编程”、“实现”和“编码”等术语，则更专注于描述编写和编辑代码的过程。在某些情况下，当软件开发采用正式方法或遵循工程设计流程时，我们甚至将其称为“软件工程” [28]。

中文名 编程

外文名 computer programming
运用领域 软件开发、程序开发

1编程技术的发展与演变历史

编程技术的发展与演变历史

可编程设备的历史可追溯至数世纪前。早在9世纪，波斯的班努·穆萨兄弟便在其著作《巧妙机械装置之书》中描述了一种可编程的音乐序列器，该装置通过自动机械笛手展现了其独特的功能 [1-2]。 随后，在1206年，阿拉伯工程师阿尔-杰扎里进一步推动了可编程设备的发展，他发明了一种利用凸轮和木钉机制的可编程鼓机，能够演奏出不同的节奏和鼓点 [3-4]。 进入18世纪，雅卡尔织机的出现标志着可编程技术在纺织领域的重大突破，通过更换带有穿孔的硬纸板卡片这一“程序”，织机能够生产出多样化的织物图案。
密码破译算法同样拥有悠久的历史。9世纪时，阿拉伯数学家阿尔·金迪在《解密密码信息的手稿》中首次阐述了一种密码学算法，该算法通过频率分析的方法破解加密代码，这一开创性的思想被视为最早的密码破解算法 [5]。
关于计算机程序的起源，通常可追溯到1843年，数学家艾达·洛夫莱斯发表了一种用于计算伯努利数列的算法，该算法旨在由查尔斯·巴贝奇的分析机执行。然而，值得注意的是，查尔斯·巴贝奇本人在1837年便已为分析机编写了一个程序，这一事实在后续的研究中得到了确认 [6-8]。
在数据存储与指令执行的早期阶段，穿孔卡片扮演了重要角色。这些卡片按顺序排列，并组成了程序包，用于存储数据和指令。1880年代，赫尔曼·霍勒瑞斯提出了将数据存储为机器可读形式的概念，这一创新为后续的计算机编程奠定了重要基础。 1906年，他的I型制表机增加了控制面板（插接板），使得设备能够根据不同的任务进行编程。到了20世纪40年代末，诸如IBM 602和IBM 604等单位记录设备也采用了控制面板进行编程，而早期的电子计算机同样沿用了这一方式。然而，随着1949年存储程序计算机概念的引入，程序和数据开始以相同的方式存储和处理在计算机内存中，这一变革标志着计算机科学进入了一个全新的发展阶段。
机器语言
机器语言是计算机编程中的基础语言，它直接依据特定计算机的指令集进行编写，并采用二进制表示法来编码指令。随后，为了提升编程的便捷性和可读性，汇编语言应运而生。汇编语言允许程序员以文本格式来指定指令，例如使用“ADD X, TOTAL”这样的表达形式，其中操作码被简化为易于理解的缩写，而地址则通过具有实际意义的名称来指定。然而，值得注意的是，由于汇编语言本质上只是机器语言的一种符号化表示，因此，对于具有不同指令集的两台计算机而言，它们所使用的汇编语言也会存在差异。
汇编语言
汇编语言的发明极大地简化了程序开发过程，提高了代码的可读性和可维护性，同时降低了对底层硬件细节的直接依赖。1952年，Grace Hopper开发了首个与编译器相关的工具——A-0系统，这一创举不仅推动了编译技术的发展，还促使她首次提出了“编译器”这一术语 [9-10]。 随后，在1957年，FORTRAN语言[35]的诞生标志着编译型高级编程语言在实际应用中的重大突破，它成为首个被广泛应用且功能完善的汇编语言。 此后，众多其他高级编程语言如雨后春笋般涌现，其中，COBOL[37]专注于商业数据处理领域，而LISP[36]则在计算机科学研究领域展现出独特优势。
这些编译型高级编程语言在后来被称为汇编语言，为程序员提供了语法上更为丰富、抽象能力更强的编程手段。通过编译声明和启发式算法，它们能够轻松地将高级语言代码转换为针对特定机器指令集的底层代码。编译器的运用充分利用了计算机的强大计算能力，极大地提升了编程的效率和便捷性。 程序员得以通过输入使用中缀表示法的数学公式等直观方式，来指定复杂的计算任务，从而进一步简化了编程过程。
高级语言
高级语言，作为一类与人类自然语言及数学语言相接近的程序设计语言，其设计出发点和方式的不同，进一步细分为面向过程的语言和面向对象的语言两大类别 [13]。具体而言，FORTRAN语言、C语言以及汉语程序设计语言等，均属于面向过程的语言范畴；而C++、Smalltalk等语言，则作为面向对象的语言的代表，与面向过程的语言存在显著差异。面向对象语言支持一种全新的程序设计思维方式，即“程序是相互关联的离散对象集合”，并具备封装性、继承性和多态性等显著特征 [14]。
高级语言依据特定的语法规则构建，由表达各类运算对象和运算方法的元素所组成 [15]。采用高级语言进行程序设计的优势在于：编程过程相对简单直观，易于理解和维护，且出错率较低。此外，高级语言具有计算机独立性，这意味着使用高级语言编写的计算机程序具有良好的通用性和移植性，能够在不同计算机平台上运行。然而，高级语言编写的程序，即源程序，无法直接被计算机系统理解和执行。因此，必须借助一个语言处理系统，将其转换为计算机系统能够识别和执行的目标程序，方能实现程序的运行。
现代编程
播报
编辑
基本特性
无论采用何种开发方法，最终的程序均需满足一系列基本特性，这些特性对于确保程序的质量和效用至关重要。以下是其中最为关键的几个特性，具体阐述如下：

1. 可靠性：指程序输出结果正确的频率，这主要取决于算法的逻辑正确性以及编程错误的最小化。这包括避免资源管理中的错误（例如缓冲区溢出和竞态条件）和逻辑错误（如除以零或超出数据范围的操作）。
2. 鲁棒性：指程序在面对非预期情况（非漏洞）时的应对能力，包括处理错误、不适当或损坏的数据、所需资源（如内存、操作系统服务、网络连接）的不可用性、用户错误以及意外断电等情况。程序应能够优雅地处理这些异常情况，确保系统的稳定运行。
3. 可用性：指程序的易用程度，即用户在使用程序完成预期任务或应对意外情况时的便捷性。可用性问题可能直接影响程序的成败，甚至超过其他因素。这涉及到用户界面设计的清晰度、直观性、连贯性和完整性，包括文本、图形和有时硬件元素的合理布局与交互设计。
4. 可移植性：指程序的源代码能够在多种计算机硬件和操作系统平台上进行编译、解释并运行的能力。这取决于不同平台所提供的编程功能差异，包括硬件和操作系统资源、预期行为的一致性，以及特定平台编译器（有时还包括库）的可用性。
5. 可维护性：指当前或未来的开发者对程序进行修改以改进、定制、修复漏洞或适应新环境的难易程度。良好的开发实践在此过程中起着决定性作用。尽管这一特性对最终用户可能不太明显，但它对程序的长期发展和维护具有重要影响。
6. 效率/性能：指程序在运行时消耗的系统资源（如处理器时间、内存空间、慢速设备如磁盘和网络带宽，以及用户交互时间）的多少。资源消耗越少，程序性能越好。这还包括对资源的仔细管理，如清理临时文件和消除内存泄漏。尽管编程语言的选择会影响性能，但即便是较慢的语言（如Python），从用户的角度来看，程序也能在可接受的时间内完成执行。速度、资源使用和性能对于那些可能导致系统瓶颈的程序尤为重要，但程序员时间的高效利用同样重要，且与成本效益密切相关：在某些情况下，增加硬件资源可能比优化代码更经济。
   为了维护上述特性，可以采用自动化测试和适应度函数等技术和方法 [11]。这些技术和方法有助于确保程序在开发过程中持续满足既定的质量标准和用户需求。
   源码可读性
   在计算机编程领域，可读性是指人类读者理解源代码的目的、控制流程及具体操作逻辑的难易程度。这一特性对多个质量维度产生深远影响，包括可移植性、可用性以及尤为关键的可维护性。
   可读性之所以至关重要，是因为程序员在日常工作中，大部分时间都用于阅读、理解、复用及修改现有的源代码，而非编写全新的代码。代码可读性不佳往往会导致错误频发、工作效率低下以及代码冗余。研究表明，通过实施一些简单的可读性优化措施，可以使代码更加简洁，并显著缩短理解代码所需的时间 [12]。
   遵循一致的编程风格是提升代码可读性的有效途径之一。然而，可读性并非仅由编程风格所决定。众多因素虽与计算机高效编译及执行代码的能力无直接关联，却对可读性产生显著影响。 这些因素包括但不限于：
   多样化的缩进风格（涉及空白符的使用）
   注释的详尽程度与准确性
   代码结构的合理分解
   命名规范的遵循（涉及变量、类、函数、过程等命名）
   代码的呈现形式（例如缩进、换行、颜色高亮等）通常由源代码编辑器负责处理，而代码的内容则直接体现了程序员的专业素养与技能水平。
   为了应对可读性方面的挑战，业界已开发出多种可视化编程语言，这些语言采用非传统的代码结构与展示方式。同时，集成开发环境（IDE）通过整合多种辅助工具，旨在为用户提供全面的支持。此外，代码重构等技术手段也被广泛应用于提升代码的可读性。
   计算复杂度
   在计算机编程的学术研究与工程实践中，核心目标在于探索并实现针对特定问题类别最为高效的算法。为实现这一目标，算法通常使用大O符号进行分类，该符号以输入规模为参数，用于表征资源的使用情况，具体包括执行时间或内存消耗等关键指标 [16]。专家级程序员对各类公认的算法及其相应的复杂度有着深入的了解，他们凭借这些知识，能够针对特定应用场景，精准选择最为适宜的算法。
   方法步骤
   在正式的软件开发流程中，需求分析通常作为首要步骤，紧随其后的是测试环节，旨在验证价值模型、实现效果及进行故障排除（即调试）。每个阶段均包含多种实施方法。其中，用例分析是需求分析阶段的一种常见且有效的方法。众多程序员倾向于采用敏捷软件开发模式，该模式下，各个正式的软件开发阶段被更加紧密地集成在一起，形成持续数周而非数年的短周期迭代。值得注意的是，软件开发过程涵盖了多种多样的方法体系。
   在建模技术方面，面向对象分析与设计（OOAD）和模型驱动架构（MDA）备受推崇。统一建模语言（UML）作为一种符号表示方法，在OOAD和MDA中得到了广泛应用 [17]。
   在数据库设计领域，实体关系建模（ER建模）则是一种类似且重要的技术。
   至于实现技术，则涵盖了命令式语言（包括面向对象和过程式）、函数式语言以及逻辑编程语言等多种类型。
   程序调试
   调试在软件开发过程中占据着举足轻重的地位，因为程序中的缺陷可能会对用户产生深远影响。不同编程语言因其规范对编译器检查程度的要求各异，从而在某些类型错误的易发性上存在差异。利用静态代码分析工具，可以有效检测并预防部分潜在问题。一般而言，调试的首要步骤是尝试重现问题场景，这并非易事，特别是在处理并行进程或罕见软件错误时尤为棘手。此外，特定的用户环境和使用历史记录也可能增加问题重现的难度。
   一旦问题得以重现，程序员往往会简化程序的输入以便于调试。例如，当编译器在解析大型源文件时崩溃，简化测试案例至仅包含引发崩溃的几行代码，通常足以重现相同的错误。调试过程中，程序员常采用试错法或分而治之的策略：通过逐步删除原始测试案例的部分内容，检查问题是否仍然存在。在调试图形用户界面（GUI）中的问题时，程序员可能会尝试省略问题描述中的部分用户交互步骤，以验证剩余操作是否足以触发问题。脚本化及断点设置也是调试过程中的重要环节。
   调试工作通常在集成开发环境（IDEs）中完成，而独立的调试器如GDB也常被使用。这些工具虽然通常提供的可视化环境较为有限，主要通过命令行进行操作，但功能强大。部分文本编辑器，如Emacs，支持通过其界面调用GDB，从而为用户提供了一个更为直观的调试环境。
   编程语言
   播报
   编辑
   不同的编程语言支持多样化的编程范式。编程语言的选择受多种因素制约，包括但不限于公司政策导向、任务适配性、第三方库的可用性，以及程序员的个人偏好。在理想状况下，应选取最能满足当前任务需求的编程语言。这一选择过程需权衡多个方面，包括组建熟悉该语言的程序员团队的可能性、该语言编译器的可获得性，以及用特定语言编写的程序的执行效率。编程语言大致形成了一个从“低级”到“高级”的谱系。“低级”语言通常更贴近机器层面，执行速度较快；而“高级”语言则更加抽象，易于使用，但执行速度相对较慢。一般而言，使用“高级”语言编写代码比“低级”语言更为简便。编程语言在软件开发中扮演着至关重要的角色，它们是构建从简单到复杂各类应用程序的基础模块。
   Allen Downey在其著作《如何像计算机科学家一样思考》中指出：
   尽管不同语言在细节上存在差异，但几乎所有语言都包含以下基本指令：
   输入：从键盘、文件或其他设备获取数据。
   输出：将数据显示在屏幕上，或将数据发送到文件或其他设备。
   算术运算：执行加、减、乘、除等基本算术操作。
   条件执行：根据特定条件判断，执行相应的语句序列。
   循环：重复执行某些操作，通常伴随一定的变化。
   许多计算机语言提供了调用共享库中函数的机制，只要这些函数遵循适当的运行时约定（例如参数传递方式），便可以用其他语言编写。
   以下列举了一些常见的编程语言：
   C语言：一种面向过程的计算机程序设计语言，广泛应用于底层开发和系统编程。
   O语言：一款中文计算机语言，包含汇编语言、中间语言、高级语言等多个层次。
   AAuto：一种专为桌面软件快速开发设计的新型混合型编程语言。
   APL、A+和J：属于数组编程语言，强调数学符号和数组操作。
   Ada：一种功能强大的通用程序设计语言，注重安全性和可靠性。
   ActionScript：Flash的脚本语言，与JavaScript类似，是一种面向对象编程语言。
   AWK：一种用于文本处理的编程语言，特别擅长处理结构化文本数据。
   BAS：一种为初学者设计的程序设计语言，易于上手。
   Brainfuck：一种极简的计算机语言，旨在挑战程序员的编程能力。
   C++、C#：C++是一种支持多重编程范式的通用程序设计语言，强调静态数据类型检查；C是微软发布的面向对象的编程语言，运行于.NET Framework之上。
   CSS：层叠样式表，用于描述HTML文档的外观和格式。
   Clipper：主要用于商业活动的计算机通信网中的编程语言。
   COBOL[37]：一种类似英语的程序设计语言，特别适合商业及数据处理领域。
   dBASE：首个在微型计算机上广泛使用的数据库管理系统。
   汇编语言：面向机器的程序设计语言，与机器码紧密相关。
   易语言：全中文编程环境中功能强大的编程语言。
   HTML：超文本标记语言，用于构建网页和网页应用。
   Forth：一种用于天文台自动控制系统及程序设计的语言，支持用户自定义高阶指令。
   FORTRAN[35]：译为“公式翻译器”，是世界上最早的计算机高级程序设计语言之一，广泛应用于科学和工程计算。
   FoxPro、Visual FoxPro：由Fox Software公司推出的数据库产品及其编程语言。
   F#：微软为.NET语言提供运行环境的程序设计语言。
   Fava语言：面向系统测试和小型嵌入式设备的解释型编程语言。
   IDL：用于数据分析和图像化应用程序的编程语言。
   Go语言：谷歌发布的开源编程语言，针对多处理器系统优化，兼具C/C++的速度和安全性。
   Java：由Sun Microsystems推出的面向对象跨平台编程语言，支持开源和大量类库。
   JavaScript：由Netscape的LiveScript发展而来的脚本语言，广泛用于网页开发。
   J#、Visual J#：供Java程序员构建.NET应用程序的工具。
   LISP[36]：基于λ演算的函数式编程语言，强调代码即数据。
   Lua：小巧灵活的脚本语言，广泛应用于嵌入式系统和游戏开发。
   LOGO：通过“绘图”方式学习编程的早期编程语言。
   Module：软件工程中的术语，指较高层次程序或模块使用的单元或模块。
   Nuva语言：面向对象的动态脚本语言，设计用于基于模板的代码生成。
   Objective-C：扩充C的面向对象编程语言，常用于iOS和macOS开发。
   Perl：实用报表提取语言，也称作病态折中垃圾列表器，用于文本处理和系统管理。
   PHP：嵌入HTML的脚本语言，广泛用于Web开发。
   PL/I：IBM公司发明的第三代高级编程语言，强调跨平台兼容性。
   Prolog：逻辑编程语言，基于一阶谓词逻辑。
   Python：面向对象的解释型编程语言，兼具强大功能和易用性。
   Pascal[39]、Delphi[40]：Pascal是通用的高级程序设计语言；Delphi是基于Pascal的可视化编程环境，用于Windows应用程序开发。
   QBasic：BASIC语言的一个变种，由微软开发。
   R：用于统计分析、绘图的编程语言和操作环境。
   Ruby：为简单快捷的面向对象编程而设计的脚本语言。
   Scheme：LISP语言的一种方言，支持编译成机器码，强调函数作为一等公民。
   Smalltalk：面向对象的程序设计语言、程序设计环境和应用开发环境。
   Tcl/Tk：脚本语言，提供跨平台的图形用户界面工具包。
   Visual Basic (VB)：微软开发的事件驱动编程语言，包含可视化开发环境。
   VBScript：Visual Basic的脚本语言版本，用于Web和桌面自动化任务。
   演变过程
   编程语言的演变历程，不仅映射了技术领域的飞跃，也彰显了软件工程与计算机科学界的持续进步。为了深入理解编程语言的发展脉络，以下是对关键历史事件及其背景的详尽阐述，特别是聚焦于每种语言背后的需求驱动、所解决的核心问题及其对计算机科学领域的深远影响。
   1946年：Plankalkul的诞生 [18]
   Konrad Zuse于1946年开创性地设计了Plankalkul，作为首个高层次编程语言的典范，尽管当时并未获得广泛接纳。Plankalkul标志着计算机编程思想的初步成形，其工作虽显孤立，却为后续的编程语言设计理念提供了宝贵的启示，展示了如何通过抽象的程序结构超越机器代码的局限。
   1949年：Short Code的问世 [19]
   Short Code被视为首个应用于电子计算机的语言，尽管仍需手动编译，但它标志着从纯粹机器代码向高级语言过渡的关键一步。尽管此时期的编程工作依然复杂且耗时，但Short Code为自动编译器的后续开发奠定了重要基础。
   1951年：Grace Hopper与A-0语言 [20]
   Grace Hopper作为编译器技术的先驱，其工作极大地推动了自动编译技术的发展，减轻了手动编写机器代码的重负。A-0语言为后续的高级编程语言设计铺设了基石，显著提升了代码编写与执行的效率。
   1957年：FORTRAN语言的引入 [20]
   FORTRAN（FormulaTranslation System）的诞生标志着高级编程语言的成熟。该语言专为科学计算与工程应用设计，极大地简化了编程流程，使得数学公式能够直接转化为可执行代码。通过引入子程序和模块化设计，促进了编程思想的革新。
   1958年：LISP语言的开发 [20-21]
   LISP由John McCarthy于1958年开发，是首种面向符号处理与人工智能研究的语言。LISP的最大贡献在于引入了递归与动态数据结构（如列表），这对后续的人工智能研究具有里程碑意义，至今仍在机器学习与自然语言处理等领域发挥重要作用。
   1959年：COBOL语言的诞生 [21]
   COBOL（Common Business-OrientedLanguage）专为商业数据处理而设计，旨在实现跨平台的编程标准化。COBOL为早期的银行、政府及企业应用提供了强大支持，即便在今日，仍广泛应用于众多遗留系统中。
   1960年：ALGOL60与结构化编程的起源 [22]
   ALGOL60作为首个广泛采用的结构化编程语言，为现代语言如Pascal[39]、C及其衍生语言奠定了坚实基础。ALGOL60引入了块结构与递归函数，推动了程序模块化设计的发展。
   1964年：BASIC语言的出现 [23]
   BASIC由John Kemeny和Thomas Kurtz于1964年为教学与初学者设计。其简洁性使得计算机编程更加普及，尤其在1970年代与1980年代的微型计算机上广泛应用。
   1970年：Prolog与逻辑编程的兴起 [24]
   Prolog的诞生标志着逻辑编程领域的崛起。作为一种基于形式逻辑的编程语言，Prolog主要应用于人工智能、自然语言处理及专家系统。Prolog引入了基于规则的推理系统，为解决复杂逻辑问题提供了有力工具。
   1972年：C语言的开发 [20-21]
   C语言由Dennis Ritchie于1972年开发，是现代编程语言体系中的核心之一。C语言以其简洁、高效及灵活性著称，同时提供对低级系统操作的直接访问，使其成为系统编程的首选。C语言的设计对后续众多语言如C++、Java及C产生了深远影响。
   1980年代：面向对象编程的兴起 [20] [25]
   1980年代，面向对象编程（OOP）理念获得广泛关注，Smalltalk与C++成为这一编程范式的重要代表。OOP通过类与对象封装数据和行为，显著增强了程序的模块化、重用性及维护性。
   1990年代：互联网与脚本语言的繁荣 [26]
   随着互联网的发展，编程语言经历了显著变革。1995年发布的Java提供了跨平台能力，通过Java Virtual Machine (JVM)实现了“一次编写，处处运行”的理念。同时，JavaScript的推出推动了客户端Web编程的发展。此外，Perl、PHP及Python等脚本语言也在这一时期迅速发展，成为Web开发与自动化的重要工具。
   2000年代至今：现代编程语言的多样化与专业化 [27]
   进入21世纪，编程语言呈现出多样化与专业化的趋势。Python凭借其简洁性与强大的库支持，在数据科学、机器学习与自动化领域崭露头角。Ruby、PHP等语言则在Web开发中占据重要地位。此外，Swift、Rust及Go等现代编程语言在安全性、并发处理及性能优化方面取得了显著进步。
   随着多核处理器与分布式系统的普及，并行编程与函数式编程（如Haskell、Erlang）日益受到关注。现代编程语言更加注重多线程处理与高性能计算，以适应大数据、云计算等新兴领域的需求。
   结语
   编程语言的演变是技术进步与计算机科学不断发展的直观体现。每种语言的诞生均是对特定时代需求的积极响应，并推动了新的计算范式与技术的诞生。现代编程语言在提高开发效率、增强系统可靠性及拓展应用领域方面发挥着关键作用，并将随着技术的持续进步不断演化。

程序设计是给出解决特定问题程序的过程，是软件构造活动中的重要组成部分。程序设计往往以某种程序设计语言为工具，给出这种语言下的程序。程序设计过程应当包括分析、设计、编码、测试、排错等不同阶段。专业的程序设计人员常被称为程序员。
任何设计活动都是在各种约束条件和相互矛盾的需求之间寻求一种平衡，程序设计也不例外。在计算机技术发展的早期，由于机器资源比较昂贵，程序的时间和空间代价往往是设计关心的主要因素；随着硬件技术的飞速发展和软件规模的日益庞大，程序的结构、可维护性、复用性、可扩展性等因素日益重要。

程序设计是给出解决特定问题程序的过程，是软件构造活动中的重要组成部分。程序设计往往以某种程序设计语言为工具，给出这种语言下的程序。程序设计过程应当包括分析、设计、编码、测试、排错等不同阶段。专业的程序设计人员常被称为程序员。
某种意义上，程序设计的出现甚至早于电子计算机的出现。英国著名诗人拜伦的女儿爱达·勒芙蕾丝曾设计了巴贝奇分析机上计算伯努利数的一个程序。她甚至还创建了循环和子程序的概念。由于她在程序设计上的开创性工作，爱达·勒芙蕾丝被称为世界上第一位程序员。
任何设计活动都是在各种约束条件和相互矛盾的需求之间寻求一种平衡，程序设计也不例外。在计算机技术发展的早期，由于机器资源比较昂贵，程序的时间和空间代价往往是设计关心的主要因素；随着硬件技术的飞速发展和软件规模的日益庞大，程序的结构、可维护性、复用性、可扩展性等因素日益重要。
另一方面，在计算机技术发展的早期，软件构造活动主要就是程序设计活动。但随着软件技术的发展，软件系统越来越复杂，逐渐分化出许多专用的软件系统，如操作系统、数据库系统、应用服务器，而且这些专用的软件系统愈来愈成为普遍的计算环境的一部分。这种情况下软件构造活动的内容越来越丰富，不再只是纯粹的程序设计，还包括数据库设计、用户界面设计、接口设计、通信协议设计和复杂的系统配置过程。
步骤
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分析问题
对于接受的任务要进行认真的分析，研究所给定的条件，分析最后应达到的目标，找出解决问题的规律，选择解题的方法，完成实际问题。
设计算法
即设计出解题的方法和具体步骤。
编写程序
将算法翻译成计算机程序设计语言，对源程序进行编辑、编译和连接。
运行程序，分析结果
运行可执行程序，得到运行结果。能得到运行结果并不意味着程序正确，要对结果进行分析，看它是否合理。不合理要对程序进行调试，即通过上机发现和排除程序中的故障的过程。
编写程序文档
许多程序是提供给别人使用的，如同正式的产品应当提供产品说明书一样，正式提供给用户使用的程序，必须向用户提供程序说明书。内容应包括：程序名称、程序功能、运行环境、程序的装入和启动、需要输入的数据，以及使用注意事项等。
方法
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面向过程
面向过程的结构化程序设计分三种基本结构：顺序结构、选择结构、循环结构
原则：
1,自顶向下：指从问题的全局下手，把一个复杂的任务分解成许多易于控制和处理的子任务，子任务还可能做进一步分解，如此重复，直到每个子任务都容易解决为止。
2，逐步求精
3，模块化：指解决一个复杂问题是自顶向下逐层把软件系统划分成一个个较小的、相对独立但又相互关联的模块的过程。
注意事项
1，使用顺序、选择、循环等有限的基本结构表示程序逻辑。
2，选用的控制结构只准许有一个入口和一个出口
3，程序语句组成容易识别的块，每块只有一个入口和一个出口。
4，复杂结构应该用基本控制结构进行组合或嵌套来实现。
5，程序设计语言中没有的控制结构，可用一段等价的程序段模拟，但要求改程序段在整个系统中应前后一致。
6，严格控制GOTO语句。
面向对象的程序设计
面向对象的基本概念
1，对象
2，类
3，封装
4，继承
5，消息
6，多态性
优点
1，符合人们认识事物的规律
2，改善了程序的可读性
3，使人机交互更加贴近自然语言
面向切面程序设计
Aspect Oriented Programming(AOP)，面向切面编程，是一个比较热门的话题。AOP主要实现的目的是针对业务处理过程中的切面进行提取，它所面对的是处理过程中的某个步骤或阶段，以获得逻辑过程中各部分之间低耦合性的隔离效果。比如我们最常见的就是日志记录了，举个例子，我们现在提供一个查询学生信息的服务，但是我们希望记录有谁进行了这个查询。如果按照传统的OOP的实现的话，那我们实现了一个查询学生信息的服务接口(StudentInfoService)和其实现类 （StudentInfoServiceImpl.java），同时为了要进行记录的话，那我们在实现类(StudentInfoServiceImpl.java)中要添加其实现记录的过程。这样的话，假如我们要实现的服务有多个呢？那就要在每个实现的类都添加这些记录过程。这样做的话就会有点繁琐，而且每个实现类都与记录服务日志的行为紧耦合，违反了面向对象的规则。那么怎样才能把记录服务的行为与业务处理过程中分离出来呢？看起来好像就是查询学生的服务自己在进行，但却是背后日志记录对这些行为进行记录，并且查询学生的服务不知道存在这些记录过程，这就是我们要讨论AOP的目的所在。AOP的编程，好像就是把我们在某个方面的功能提出来与一批对象进行隔离，这样与一批对象之间降低了耦合性，可以就某个功能进行编程. [1]
语言
播报
编辑
是用于编写计算机程序的语言。语言的基础是一组记号和一组规则。根据规则由记号构成的记号串的总体就是语言。在程序设计语言中，这些记号串就是程序。程序设计语言包含三个方面，即语法、语义和语用。语法表示程序的结构或形式，亦即表示构成程序的各个记号之间的组合规则，但不涉及这些记号的特定含义，也不涉及使用者。语义表示程序的含义，亦即表示按照各种方法所表示的各个记号的特定含义，但也不涉及使用着，语用表示程序与使用的关系。
语言分类
程序设计语言的基本成分有：①数据成分，用于描述程序所涉及的数据；②运算成分，用以描述程序中所包含的运算；③控制成分，用以描述程序中所包含的控制；④传输成分，用以表达程序中数据的传输。
程序设计语言 计算机 IT按照语言级别可以分为低级语言和高级语言。低级语言有机器语言和汇编语言。低级语言与特定的机器有关、功效高，但使用复杂、繁琐、费时、易出差错。机器语言是表示成数码形式的机器基本指令集，或者是操作码经过符号化的基本指令集。汇编语言是机器语言中地址部分符号化的结果，或进一步包括宏构造。高级语言的表示方法要比低级语言更接近于待解问题的表示方法，其特点是在一定程度上与具体机器无关，易学、易用、易维护。
程序设计语言按照用户的要求有过程式语言和非过程式语言之分。过程式语言的主要特征是，用户可以指明一列可顺序执行的运算，以表示相应的计算过程，如FORTRAN、COBOL、PASCAL等。
按照应用范围，有通用语言与专用语言之分。如FORTRAN、COLBAL、PASCAL、C语言等都是通用语言。目标单一的语言称为专用语言，如APT等。
按照使用方式，有交互式语言和非交互式语言之分。具有反映人机交互作用的语言成分的语言成为交互式语言，如BASIC等。不反映人机交互作用的语言称为非交互式语言，如FORTRAN、COBOL、ALGOL69、PASCAL、C语言等都是非交互式语言。
按照成分性质，有顺序语言、并发语言和分布语言之分。只含顺序成分的语言称为顺序语言，如FORTRAN、C语言等。含有并发成分的语言称为并发语言，如PASCAL、Modula和Ada等。
程序设计语言是软件的重要方面，其发展趋势是模块化、简明化、形式化、并行化和可视化。
程序设计语言还分为面向对象和面向过程，面向对象的例如：C++/C#/Delphi……面向过程的例如：Free Pascal/C语言……
常见语言
C语言 即中文版的C语言
O语言 O语言是一款中文计算机语言（或称套装：O汇编语言、O中间语言、O高级语言）
AAuto
ActionScript
APL、
A+
B语言
J语言
Ada
汇编语言
AWK
Basic
Fortran
VBScript
Brainfuck
C语言
C++
C#
Clipper
COBOL
dBase
易语言
PASCAL
Delphi
Forth
FoxPro
F#
Fava
IDL
Java
JavaScript
J#
LISP
Lua
LOGO
Modula
Nuva
Perl
PHP
PL/I
Prolog
Python
R语言
Ruby
Scheme
Smalltalk
IceMaker
SQL
Tcl/Tk
Visual Basic
Visual FoxPro
XML
分类
播报
编辑
按照结构性质，有结构化程序设计与非结构化程序设计之分。前者是指具有结构性的程序设计方法与过程。它具有由基本结构构成复杂结构的层次性，后者反之。按照用户的要求，有过程式程序设计与非过程式程序设计之分。前者是指使用过程式程序设计语言的程序设计，后者指非过程式程序设计语言的程序设计。按照程序设计的成分性质，有顺序程序设计、并发程序设计、并行程序设计、分布式程序设计之分。按照程序设计风格，有逻辑式程序设计、函数式程序设计、对象式程序设计之分。
规范
播报
编辑
程序设计的基本概念有程序、数据、子程序、子例程、协同例程、模块以及顺序性、并发性、并行性、和分布性等。程序是程序设计中最为基本的概念，子程序和协同例程都是为了便于进行程序设计而建立的程序设计基本单位，顺序性、并发性、并行性和分布性反映程序的内在特性。 程序设计规范是进行程序设计的具体规定。程序设计是软件开发工作的重要部分，而软件开发是工程性的工作，所以要有规范。语言影响程序设计的功效以及软件的可靠性、易读性和易维护性。专用程序为软件人员提供合适的环境，便于进行程序设计工作。
程序设计=数据结构+算法
程序设计(Programming)是指设计、编制、调试程序的方法和过程。它是目标明确的智力活动。由于程序是软件的本体，软件的质量主要通过程序的质量来体现，在软件研究中，程序设计的工作非常重要，内容涉及到有关的基本概念、工具、方法以及方法学等。程序设计通常分为问题建摸，算法设计，编写代码，编译调试和整理并写出文档资料五个阶段。