《信息学奥赛课课通(C++)》第1单元电子课件.ppt

第 1 单元 程序设计基础,作者：林厚从,信息学奥赛课课通（C+）,第1课 计算机系统的组成,学习目标 1. 了解计算机硬件系统和软件系统的基础知识。 2. 初步了解计算机系统的组成结构和工作原理。,1.计算机硬件系统,计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成。 运算器的作用是按照程序中的指令功能，对数据进行加工处理。 控制器是计算机系统的控制中心，按照程序中的指令序列和需求，指挥计算机的各个部件有条不紊地协调工作。 运算器和控制器通常集成在一块半导体芯片上，称为中央处理器（又称微处理器，简称CPU）。,计算机硬件系统,存储器分为内存储器（简称内存）和外存储器（简称外存）。 输入设备是计算机在与人进行会话时，接收外部命令或者需要加工的数据而使用的设备。 输出设备是计算机在与人进行会话时，将处理结果以人们能够识别感受的方式呈现出来的设备,2.计算机软件系统,分为系统软件和应用软件。 系统软件主要用于调度、监控和维护计算机系统，负责管理计算机系统中各种独立的硬件，保证它们协调工作。系统软件的核心是操作系统（Operating System，OS），另外还包括各种服务性程序、语言程序和数据库管理系统等。 应用软件是为了某种特定的用途而被开发的软件。,计算机系统的组成（示意图）,计算机硬件系统,计算机软件系统,运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备,系统软件 应用软件,计算机硬件系统与软件系统关系,3.计算机系统的工作原理,约翰冯诺依曼原理,实践巩固,第2课 信息的表示及存储,学习目标 1. 体会二进制原理和表示方法。 2. 熟知常用字符的编码（ASCII 码）。 3. 熟知计算机中存储信息的基本单位。 4. 了解计算机中整数和小数的表示方法。,1.二进制原理和表示方法,比特（bit）是计算机存储信息的最小单位，它只有“0”或“1”两种取值。 计算机中的任何信息都是用“0”和“1”进行二进制编码、表示和存储的，包括英文字母、符号、汉字、图片、音乐、视频等。 例如，0，1，10，11，100，1011.01。,2.字符编码和存储单位,ASCII 码，全称为美国信息交换标准代码（American Standard Code for Information Interchange），是一种包括英文字母、数字、常用符号的全球通用编码方法。ASCII 码用 7 个二进制位来表示一个字符，最多可以表示 2 7 =128 个字符。 计算机将 8 个二进制位合在一起，作为存储的基本单位，称为 1 个字节（byte，简写成 B）。一个汉字在计算机中占用 2 个字节。 常见的计量单位有千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节（GB）、太字节（TB）、拍字节（PB）、艾字节（EB）、泽字节（ZB），他们之间都是1024的关系。,3.整数和小数的表示方法,计算机中的整数、小数虽然都是采用二进制表示，但是原理和方法是不一样的。 整数采用的是精确表示，小数采用的是近似表示，其可以表示的数据范围和精度也不一样。,3.整数和小数的表示方法,整数的表示：分为无符号数、有符号数。有符号整数有原码、反码和补码三种表示方法。 小数的表示：浮点表示法（科学记数法）。阶码和尾数。,实践巩固,第 3 课 编程解题的一般过程,学习目标 1. 体会使用计算机编程解题的一般过程。 2. 初识计算机程序及 C+ 编程软件。,使用计算机编程解题的过程,一般分为分析问题、设计算法、编写和调试程序、运行程序验证结果 4 个步骤。,例1、输入一个圆的半径，输出该圆的周长和面积。,【问题分析】 步骤 1：分析问题 要编写程序，首先要对问题进行详细的分析，弄清楚已知什么，要求什么，怎么求。 本题已知一个圆的半径 r，要求的是该圆的周长和面积。由数学知识可知，圆的周长计算公式为 L=2r，圆的面积计算公式 S=rr，其中=3.14159。,步骤 2：设计算法 根据问题分析的结果，确定解决问题的方法及具体步骤。可以用流程图、伪代码、自然语言 等方式描述算法。 本题可以用以下 5 个步骤解决（自然语言描述）： 1） 从键盘输入圆的半径 r； 2） 利用公式 L=2r 计算圆的周长； 3） 利用公式 S=rr 计算圆的面积； 4） 输出该圆的周长； 5） 输出该圆的面积。,步骤 3：编写和调试程序 /p1-3-1 #include using namespace std; int main() const float pi = 3.14159; double r,l,s; cin r; l = 2 * pi * r; s = pi * r * r; cout l s endl; return 0; ,步骤 4：运行程序验证结果 运行程序，输入符合题意的不同数据（半径），查看输出的结果是否正确，是否按照题意解决了问题。 本例题，输入“10”，输出“62.8318 314.159”。,实践巩固,第 4 课 算法及其描述,学习目标 1. 理解算法的概念及其特征。 2. 学会使用自然语言、流程图描述算法。 3. 了解算法的三种基本结构，并尝试用流程图描述。,1.算法的概念,算法，解决一个实际问题的方法和具体步骤。 算法是程序设计的灵魂。 程序 = 算法 + 数据结构。,2.算法的特征,算法具有以下特征： 可行性 确定性 有穷性 输入 输出,3.算法的描述,算法一般可以用自然语言、流程图、N-S 图、伪代码等方式描述。 自然语言就是人们日常使用的语言。用自然语言描述算法虽然比较自然和容易接受，但叙述烦琐冗长，容易出现“二义性”。 流程图是用一组几何图形表示计算机中各种类型的操作，在图形上用扼要的文字和符号表示具体的操作，并用带有箭头的流程线表示操作的先后顺序。用流程图描述算法，能够将解决问题的步骤清晰、直观地表示出来。,4.算法的基本结构,任何一个算法都可以表示成三种基本结构：顺序结构、分支结构和循环结构。 （1） 顺序结构 顺序结构是一种最简单、最基本的控制结构。计算机从前往后，依次执行所有的操作步骤，不遗漏、不重复。,例1、给变量x、y分别赋值，再交换x和y的值，最后重新输出x和y的值。,【问题分析】 算法已经很清楚，可以用自然语言描述如下： 1） 给 x 和 y 赋初值； 2） 定义一个临时变量 m，将 x 中的数据赋值给 m； 3） 将 y 中的数据赋值给 x； 4） 将 m 中的数据赋值给 y； 5） 输出 x 和 y 的值。 其流程图描述如右。,（2） 分支结构 分支结构由一个“判断条件”和两个“分支”构成，根据判断条件的成立与否，决定执行哪一条分支路径,例2、输入两个数，输出较大者。,【问题分析】 设置一个变量 max，用于存放较大数。输入 a、b 两个数后，将 a 与 b 进行比较，把较大的那个变量值赋值 max，最后再输出 max 的值。 用自然语言描述如下： 1） 输入 a、b 的值； 2） 如果 ab，那么 max 赋值为 a，否则 max 赋值为 b； 3） 输出 max 的值。 其流程图描述如右图。,（3） 循环结构 循环结构又称重复结构，目的是将某一条或某一组语句重复执行若干次，其中的“某一条或某一组语句”称为循环体。,例3 求1+2+3+100 的值。,【问题分析】 采用循环结构实现。用自然语言描述如下： 1） sum 0； 2） i 1； 3） 如果 i 小于或等于 100，那么继续，否则转 6）； 4） sum sum+i； 5） i i+1，转 3）继续； 6） 输出 sum 的值。 其流程图描述如右图。,实践巩固,第 5 课 程序的基本结构,学习目标 1. 了解 C+ 程序的基本结构。 2. 知晓标识符、关键字等基本概念,程序的基本结构,C+ 是一种面向对象的程序设计语言，同时又兼备了结构化程序设计语言的一些特点。 下面结合一个例题，讲解程序的基本结构，以及头文件、名字空间、主函数、语句、标识符、关键字等概念。,例1、输入a和b两个整数的值，输出表达式3a-2b+1的值。,【问题分析】 算法很简单，首先输入 a 和 b，然后求出表达式的值存放到 c 中，最后输出 c 的值。 /p1-5-1 #include / 头文件 using namespace std; / 名字空间 int main() /* 主函数 */ int a,b,c; cin a b; c = 3 * a - 2 * b + 1; cout c endl; return 0; ,实践巩固,第 6 课 Dev-C+