面向过程编程的程序设计

 以程序过程为设计流程的思想
 程序设计中最自然的一种设计方法
 结构化编程

• 举例

 新闻报道：2015年8月22日，世界竞标赛揭开战幕，德国选手施瓦尼茨以20米37夺冠，中国选手巩立娇以20米30获得亚军。

 评论员评论分析:
     巩立娇是技术优秀型选手
     施瓦尼茨是力量型选手
    


铅球飞行计算问题

     在给定不同的投掷角度和初始速度下，求解计算铅球的飞行距离
     IPO描述为：
        输入：铅球发射角度、初始速度(m/s)、初始高度(m)
        处理：模拟铅球飞行，时刻更新铅球在飞行中的位置
        输出：铅球飞行距离(m)

image.png

• 简化问题

 忽略空气的阻力
 中立加速度9.8m/s^2
 铅球飞行过程
     铅球高度
     飞行距离
 时刻更新铅球在飞行中色位置
     假设起始位置是点（0，0）
     垂直方向运动距离（y轴）
     水平方向上移动距离（x轴）

• 设计参数

 仿真参数：投掷角度angle,ch初始速度velocity, 初始高度height,飞行距离interval
 位置参数：x轴坐标xpos, y轴坐标ypos
 速度分量： x轴方向上速度xvel，y轴方向上速度yvel

• 根据提示输入仿真参数

angle = eval(input("Enter the launch angle (in degrees):"))
vel = eval(input("Enter the initial velocity (in meters/sec):"))
h0 = eval(input("Enter the initial height (in meters):"))
time = eval(input("Enter the time interval:"))

• 计算初始速度：

 x轴的速度

    xvel = velocity*cos(theta)
    
 y轴速度

    yvel = 
    velocity*sin(theta)
    
from math import pi,sin,cos,radians

xpos = 0
ypos = 0

theta = radians(angle)
xvel =  vel * cos(theta)
yvel =  vel * sin(theta)

• 程序主循环

while ypos >= 0:
    xpos = xpos + time * xvel
    yvell = yvel - time * 9.8
    ypos = ypos + time * (yvel + yvell) / 2.0
    yvel = yvell

• 完整代码

from math import pi,sin,cos,radians
def main():
    angle = eval(input("Enter the launch angle (in degrees):"))
    vel = eval(input("Enter the initial velocity (in meters/sec):"))
    h0 = eval(input("Enter the initial height (in meters):"))
    time = eval(input("Enter the time interval:"))
    
    xpos = 0
    ypos = h0
    
    theta = radians(angle)
    xvel = vel * cos(theta)
    yvel = vel * sin(theta)
    
    while ypos >= 0:
        xpos = xpos + time * xvel
        yvell = yvel - time * 9.8
        ypos = ypos + time * (yvel + yvell) / 2.0
        yvel = yvell
    print("\nDistance traveled:{0:0.1f}meters.".format(xpos))

• 程序模块化：

def getInputs():
    angle = eval(input("Enter the launch angle (in degrees):"))
    vel = eval(input("Enter the initial velocity (in meters/sec):"))
    h0 = eval(input("Enter the initial height (in meters):"))
    time = eval(input("Enter the time interval:"))
    return angle,vel,h0,time
    
def getXYComponents(vel,angle):
    theta = radians(angle)
    xvel = vel * cos(theta)
    yvel = vel * sin(theta)
    return xvel, yvel
    
def updatPosition(time, xpos,ypos,xvel,yvel):
    xpos = xpos + time * xvel
    yvell = yvel - time * 9.8
    ypos = ypos + time * (yvel + yvell) / 2.0
    yvel = yvell
    return xpos, ypos,yvel

def main():
    angle,vel,h0,time = getInputs()
    xpos.ypos = 0,h0
    xvel,yvel = getXYComponents(vel,angle)
    while ypos >= 0:
        xpos, ypos, yvel = updatPosition(time,xpos,ypos,xvel,yvel)
    print("\nDistance traveled:{0:0.1f}meters.".format(xpos))

• 面向过程程序设计基本步骤：

 分析程序从输入到输出的各步骤
 按照执行过程从前到后编写程序
 将高耦合部分封装成模块或函数
 输入参数，按照程序执行过程调试

• 总结面向过程程序设计特点

 通过分步骤、模块化
     将一个大问题分解成小问题
     将一个全局过程分解为一系列局部过程
 面向过程
     最为自然、也是最贴近程序执行过程的程序设计思想
     在面向对象的程序设计中也会使用面向过程的设计方法