为什么三种基本的程序结构就够了？

• 2020 年 3 月 27 日
• 笔记

需要编程解决的问题逻辑纷繁复杂，程序设计语言里面为什么只有三种基本的程序结构就够用了？

对于程序设计语言中的三种基本结构：顺序、选择、循环，大家应该都比较熟悉了，确实也只有这些。

其实，这个问题是经过严格证明过的。1966年，计算机科学家 Bohm 和 Jacopini 证明了这样的事实：任何简单或复杂的算法都可以由顺序结构、选择结构和循环结构这三种基本结构组合而成。所以，这三种结构就被称为程序设计的三种基本结构。也是 结构化程序设计 必须采用的结构。想详细了解的可以去看下论文：Bohm C., Jacopini G. "Flow diagrams, Turing machines and languages with only two formation rules." Communications of the Association for Computing Machinery, Vol.9, pp. 366–371. 1966.

荷兰学者Dijkstra1968年提出了“结构化程序设计”的思想，它规定了一套方法，使程序具有合理的结构，以保证和验证程序的正确性，这种方法要求程序设计者不能随心所欲地编写程序，而要按照一定的结构形式来设计和编写程序，它的一个重要目的是使程序具有良好的结构，使程序易于设计，易于理解，易于调试修改，以提高设计和维护程序工作的效率。

结构化程序规定了以下三种基本结构作为程序的基本单元： 以上三种基本结构可以派生出其它形式的结构.由这三种基本结构所构成的算法可以处理任何复杂的问题.所谓结构化程序就是由这三种基本结构所组成的程序.可以看到,三种基本结构都具有以下特点:①有一个入口.②有一个出口.③结构中每一部分都应当有被执行到的机会,也就是说,每一部分都应当有一条从入口到出口的路径通过它(至少通过一次).④没有死循环(无终止的循环).

按结构化程序设计方法设计出的程序优点是：结构良好、各模块间的关系清晰简单、每一模块内都由基本单元组成。这样设计出的程序清晰易读，可理解性好，容易设计，容易验证其正确性，也容易维护。同时，由于采用了“自顶向下、逐步细化”的实施方法，能有效地组织人们的智力，有利于软件的工程化开发。