CN112416197B - 基于Excel和VBA的程序单步演示装置及方法 - Google Patents

基于Excel和VBA的程序单步演示装置及方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种基于Excel和VBA的程序单步演示装置及方法，获取待演示的伪代码以及真实代码；需要演示的伪代码被输入到Excel表格中，真实代码被输入到Excel内嵌的VBA中；Excel表格中需要单步演示的单元格被单独命名，VBA的实际代码中需要暂停的位置设有暂停函数，命名结果被对应的暂停函数调用；VBA代码中的关键变量被Excel表格中的至少一个单元格替换，Excel中的单元格中实时显示关键变量的数据变化，根据与暂停函数对应的单元格按钮进行程序中断演示或继续运行控制；能够实现程序的单步执行并能够显示下一步所要执行的代码位置。

Description

基于Excel和VBA的程序单步演示装置及方法
技术领域
本公开涉及计算机技术领域，特别涉及一种基于Excel和VBA的程序单步演示装置及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
算法的单步演示是学习和理解算法最为有效的方式之一。尤其是对于初学者和一些较为复杂的算法，使用单步演示可以帮助学习者观察算法的结构和内存中变量的变化从而更为容易和深刻的理解算法。
本公开发明人发现，尽管对于一般的集成开发系统(Integrated DevelopmentEnvironment，IDE)都具备Debug，即单步运行程序的功能，但IDE的Debug的使用一般较为复杂。尽管具备一定的可配置性，但学习曲线较高不易掌握。有时对于内存中的变量无法较为直观性的呈现。例如对于二维数组不能通过矩阵的方式呈现。另外，IDE的Debug程序只能运行实际的代码文件，无法呈现比如伪代码的形式。同时，IDE是基于某种编程语言的，对于不同语言需要使用相应的IDE程序。独立的不依赖IDE的代码演示系统实现较为复杂，基于其他方式的系统尽管存在，但是在实现方面都较为繁琐，无法快速和方便的建立代码演示系统。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了基于Excel和VBA的程序单步演示装置及方法，通过在VBA的实际代码中添暂停函数并与对Excel单元格中的展示代码进行连接，能够实现程序的单步执行并能够显示下一步所要执行的代码位置，且本公开基于Excel软件及本身内嵌宏编程语言VBA实现，对于一般条件的使用者该软件系统较容易获得，不需要使用其他IDE等辅助性软件。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
本公开第一方面提供了一种基于Excel和VBA的程序单步演示装置。
一种基于Excel和VBA的程序单步演示装置，包括处理器以及与处理器连接的显示模块，处理器搭载有Excel软件，处理器用于执行如下程序演示方法：
获取待演示的伪代码以及真实代码；
需要演示的伪代码被输入到Excel表格中，真实代码被输入到Excel内嵌的VBA中；
Excel表格中需要单步演示的单元格被单独命名，VBA的实际代码中需要暂停的位置设有暂停函数，命名结果被对应的暂停函数调用；
VBA代码中的关键变量被Excel表格中的至少一个单元格替换，Excel中的单元格中实时显示关键变量的数据变化，根据与暂停函数对应的单元格按钮进行程序中断演示或继续运行控制。
本公开第二方面提供了一种基于Excel和VBA的程序单步演示方法。
一种基于Excel和VBA的程序单步演示方法，包括以下步骤：
获取待演示的伪代码以及真实代码；
需要演示的伪代码被输入到Excel表格中，真实代码被输入到Excel内嵌的VBA中；
Excel表格中需要单步演示的单元格被单独命名，VBA的实际代码中需要暂停的位置设有暂停函数，命名结果被对应的暂停函数调用；
VBA代码中的关键变量被Excel表格中的至少一个单元格替换，Excel中的单元格中实时显示关键变量的数据变化，根据与暂停函数对应的单元格按钮进行程序中断演示或继续运行控制。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
1、本公开所述的装置及方法，通过在VBA的实际代码中添暂停函数并与对Excel单元格中的展示代码进行连接，能够实现程序的单步执行并能够显示下一步所要执行的代码位置，实现了代码运行过程的自动化单步显示，极大的方便了算法教学和算法演示。
2、本公开所述的装置及方法，基于Excel软件及本身内嵌宏编程语言VBA实现，对于一般条件的使用者该软件系统较容易获得，不需要使用其他IDE等辅助性软件，成本较低，利于推广。
3、本公开所述的装置及方法，使用Excel表格对与算法学习和讲解的关键性变量进行展示，在算法执行的过程中可以直接观察变量的状态，从而更为方便的对算法进行学习和讲解。
4、本公开所述的装置及方法，单步执行功能可以任意的定制粒度，即对于需要讲解的代码位置进行单步控制，对于不需要讲解的代码位置可以略过。
5、本公开所述的装置及方法，单步暂停的实现机制代码简单、容易理解，可以根据需要进行扩展，用于其他能够使用单步展示的场景。
本公开附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例1提供的基于Excel和VBA的程序单步演示装置的结构示意图。
图2为本公开实施例1提供的演示代码区域示意图。
图3为本公开实施例1提供的对覆盖代码的单元格命名示意图。
图4为本公开实施例1提供的for循环暂停时代码展示区域示意图。
图5为本公开实施例1提供的运行截图。
图6为本公开实施例1提供的元素交换步骤暂停时截图。
图7为本公开实施例2提供的基于Excel和VBA的程序单步演示方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
如图1所示，本公开实施例1提供了一种基于Excel和VBA的程序单步演示装置，包括处理器以及与处理器连接的显示模块，处理器搭载有Excel软件，处理器用于执行如下程序演示方法：
获取待演示的伪代码以及真实代码；
需要演示的伪代码被输入到Excel表格中，真实代码被输入到Excel内嵌的VBA中；
Excel表格中需要单步演示的单元格被单独命名，VBA的实际代码中需要暂停的位置设有暂停函数，命名结果被对应的暂停函数调用；
VBA代码中的关键变量被Excel表格中的至少一个单元格替换，Excel中的单元格中实时显示关键变量的数据变化，根据与暂停函数对应的单元格按钮进行程序中断演示或继续运行控制。
本实施例使用计算机编程语言中最为常用的“冒泡算法”作为例子阐述具体的实现步骤，具体如下：
S1：在Excel表格中输入需要演示的算法或伪代码并命名。
在单元格合适的位置填入要演示的代码，建立结果如图2所示，注意第一行代码是全部打在单元格“C3”中。
随后对要单步讲解的代码所在的单元格命名，如图3所示。
假设第一行代码需要单步执行，则对于B3到J3单元格选定并名为“initialize”(初始化)，即在左上角的位置添加名字，该步骤的目的是为了单步执行时能够有选择框将该代码选中以便观察，同时方便在VBA实际代码中插入暂停函数，对于其他行的代码依次重复该步骤。
S2：在VBA中实现演示代码对应的实际代码。
由于要演示代码，因此需要在VBA中实现实质性的“冒泡排序”算法，这里使用最基本的VBA实现方法即可，对于数组和临时变量在这一步骤中均可以使用VBA内部的数组和变量来实现。
S3：建立单步暂停函数和继续执行变量。
该步骤是实现单步执行最为主要的一步，在Excel表格中选取两个单元格命名为“play”和“continue”作为控制按键，在VBA的代码文件中添加布尔变量和暂停函数，VBA代码如下所示：
代码1：暂停函数定义
Figure BDA0002792916560000061
Figure BDA0002792916560000071
代码中第1行continueFlag变量为暂停标志位，如果该变量的值为True，则函数从暂停处一直执行到整个算法结束。该功能是为了当一个算法的单步演示足够讲明问题时，或对于某些较长的算法(比如有循环较多)使用单步执行较为费时的情况下使用。
代码2到12行为暂停函数，本实施例中取名为pause，该函数的功能是使用DoEvents来暂停当前程序的执行，使用Do Until循环来实现。如果使用者点击了play或者continue按键则会跳出该循环。进一步，如果按键为continue，则会将continueFlag置为True。当这种情况发生即用户不希望再单步执行算法，根据代码第3行，则不会进入DoEvents循环，程序不会再暂停。
另外注意到pause函数接收一个单元格Range类的参数r，该参数是程序暂停时Excel选择框所停的位置，代码的第4行为选择该Range变量r。
S4：将暂停函数(pause)插入到VBA的实际代码中
在VBA实际冒泡排序的代码中，在要暂停的代码的前面插入pause函数。例如如果想对冒泡排序的外层循环的for循环语句进行暂停，则需要在for循环的前面和循环内部的最后一行添加pause函数，并将for循环所在的单元格名称传入函数，如下列代码所示：
代码2：暂停函数插入示例
Figure BDA0002792916560000072
Figure BDA0002792916560000081
代码2到7行为外层循环，则在第1行和第6行添加pause函数。这里的“outerLoop”为演示代码中的for语句的单元格区域。暂停时的展示代码如图4所示。其中图中选择框的单元格区域即为“outerLoop”。这里之所以在两个地方添加pause函数，原因在于由于是循环因此要在第一次和后面循环的每一次进行暂停，而对于不是循环的代码可以直接在紧挨实际语句的前一行添加即可。
S5：在Excel单元格中建立需要观察的变量。
选取合适的单元格替换VBA代码中的变量从而可以对算法中的关键变量的值进行观察。这里假设在“冒泡排序”中对要排的数组和内外层循环变量值的观察可以帮助理解算法。因此使用单元格来代替或更新变量可以使代码在执行的过程中对单元格内容进行改变。对于前面所有步骤修改后的VBA关键代码如下所示，代码3不包括一些初始化步骤，本实例的数组元素个数为8。
代码3：可单步执行的“冒泡排序”VBA关键代码示例
Figure BDA0002792916560000082
Figure BDA0002792916560000091
除代码中的注释说明外的进一步的说明如下。其中第3和第6行中单元格“indexI”和“indexJ”分别等于为外层和内层循环变量的值。代码第9行是直接对单元格中的数组进行操作，因此这里可以看作是将VBA中的数组替换成了单元格的数组。
图5为某步暂停时的截图，图中下一步要执行的语句是第3行。外层循环变量i此时为1，内层变量j此时为0。注意选择框是通过pause函数中的r.select语言实现，目的是更容易观察下一步要执行的代码；图中的示例下一步要执行的是源代码区域的第3行，且此时的数组为“元素”区域所示，“下标”是额外添加的辅助观察的值。
图6为交换步骤执行之前的暂停截图。图中选择了5到7行作为下一步要执行的代码。这里的含义是下一步要执行交换操作。结合代码3的第11行可以看出，由于可以任意指定代码段，这里对于交换操作没有将使用临时变量的三步赋值分别暂停，而是将整个步骤作为一个大的步骤来暂停。对于要演示的算法的一些较为直观或者暂时不需要关心的代码，可以使用该方法更为灵活的控制需要暂停的位置。
S6：建立相关的交互元素
最后一步是对界面进行排版和格式化，添加运行代码的按钮等操作，均使用Excel和VBA中的标准方法完成即可，图4或图5中的“单步执行”和“继续执行”按钮用来控制代码的单步执行和继续执行到结束。运行按钮是启动整个“冒泡排序”算法。
实施例2：
如图7所示，本公开实施例2提供了一种基于Excel和VBA的程序单步演示方法，包括以下步骤：
获取待演示的伪代码以及真实代码；
需要演示的伪代码被输入到Excel表格中，真实代码被输入到Excel内嵌的VBA中；
Excel表格中需要单步演示的单元格被单独命名，VBA的实际代码中需要暂停的位置设有暂停函数，命名结果被对应的暂停函数调用；
VBA代码中的关键变量被Excel表格中的至少一个单元格替换，Excel中的单元格中实时显示关键变量的数据变化，根据与暂停函数对应的单元格按钮进行程序中断演示或继续运行控制。
详细步骤与实施例1中的处理器执行步骤相同，这里不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于Excel和VBA的程序单步演示装置，其特征在于，包括处理器以及与处理器连接的显示模块，处理器搭载有Excel软件，处理器用于执行如下程序演示方法：
获取待演示的伪代码以及真实代码；
需要演示的伪代码被输入到Excel表格中，真实代码被输入到Excel内嵌的VBA中；
Excel表格中需要单步演示的单元格被单独命名，VBA的实际代码中需要暂停的位置设有暂停函数，命名结果被对应的暂停函数调用；
VBA代码中的关键变量被Excel表格中的至少一个单元格替换，Excel中的单元格中实时显示关键变量的数据变化，根据与暂停函数对应的单元格按钮进行程序中断演示或继续运行控制。
2.如权利要求1所述的基于Excel和VBA的程序单步演示装置，其特征在于，待演示的伪代码中的数组和临时变量均使用VBA的数组和变量来实现。
3.如权利要求1所述的基于Excel和VBA的程序单步演示装置，其特征在于，所述暂停函数包括有布尔变量，当布尔变量为真时，函数从暂停处一直执行到整个算法结束，否则执行暂停。
4.如权利要求1所述的基于Excel和VBA的程序单步演示装置，其特征在于，在要暂停的代码的前面插入暂停函数。
5.如权利要求1所述的基于Excel和VBA的程序单步演示装置，其特征在于，如果对外层循环的循环语句进行暂停，在循环的前面和循环内部的最后一行添加暂停函数，并将循环所在的单元格名称传入暂停。
6.如权利要求1所述的基于Excel和VBA的程序单步演示装置，其特征在于，伪代码的第一行代码全部写在某一单元格中。
7.如权利要求1所述的基于Excel和VBA的程序单步演示装置，其特征在于，暂停函数执行时，与暂停函数对应的被单独命名的伪代码被框选。
8.如权利要求7所述的基于Excel和VBA的程序单步演示装置，其特征在于，被框选的伪代码为下一步要执行的代码。
9.一种基于Excel和VBA的程序单步演示方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取待演示的伪代码以及真实代码；
需要演示的伪代码被输入到Excel表格中，真实代码被输入到Excel内嵌的VBA中；
Excel表格中需要单步演示的单元格被单独命名，VBA的实际代码中需要暂停的位置设有暂停函数，命名结果被对应的暂停函数调用；
VBA代码中的关键变量被Excel表格中的至少一个单元格替换，Excel中的单元格中实时显示关键变量的数据变化，根据与暂停函数对应的单元格按钮进行程序中断演示或继续运行控制。
10.如权利要求9所述的基于Excel和VBA的程序单步演示方法，其特征在于，待演示的算法或伪代码中的数组和临时变量均使用VBA的数组和变量来实现；
或者，
所述暂停函数包括有布尔变量，当布尔变量为真时，函数从暂停处一直执行到整个算法结束，否则执行暂停；
或者，
在要暂停的代码的前面插入暂停函数；
或者，
如果对外层循环的循环语句进行暂停，在循环的前面和循环内部的最后一行添加暂停函数，并将循环所在的单元格名称传入暂停；
或者，
伪代码的第一行代码全部写在某一单元格中；
或者，
暂停函数执行时，与暂停函数对应的被单独命名的伪代码被框选，被框选的伪代码为下一步要执行的代码。
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