程序设计基础

1,程序设计基础知识,第一章,叶龙yelongclass,共48页第2页,程序设计C语言,教学要求掌握程序设计语言的基本知识常用算法初步的程序设计能力学习方法重视上机实践自主学习,共48页第3页,如何尽快学会用C语言进行程序设计,了解程序设计语言(C语言)模仿、改写、编写通过不断的编程实践，逐步领会和掌握程序设计的基本思想和方法。,共48页第4页,教材和参考书,C语言教程（第4版），美AlKelley,IraPohl，徐波译，机械工业出版社，2007C语言编程（第3版），美Stephen,G.Kochan，张小潘译，电子工业出版社，2006C语言程序设计，何钦铭、颜晖主编，高等教育出版社，2008标准C语言基础教程（第4版），美GaryJ.Bronson，单先余等译，电子工业出版社，2006C程序设计语言，美BrianW.Kernighan,DennisM.Ritchie，徐宝文等译，机械工业出版社，2006,共48页第5页,考核方式,平时30%（实验、抢答、主见）期中考试30%期末考试40%考试内容较少的理论考核，大量的读程编程考核,共48页第6页,C语言的使用情况,引自:,共48页第7页,本章要点,什么是程序设计什么是算法，如何设计算法结构化程序设计的思想和方法,共48页第8页,第节第节第节,程序与程序语言算法和算法的表示结构化程序设计方法,主要内容,共48页第9页,一、计算机语言的基本概念,10R=520L=2*3.14*R30S=3.14*R*R40PRINTR,L,S50END,软件,程序,语言,语言规则,计算机语言是编写程序、制作软件的工具,1.1程序与程序语言,共48页第10页,计算机语言：是规则和符号的集合，是与计算机交流的工具程序：求解问题的指令序列软件：程序的集合,学习语言设计程序制作软件,概念：,共48页第11页,二、如何学习计算机语言,学软件与学语言的区别？,软件由语言编制而成，是解决某类问题，具有确定的、有限的功能,语言由确定的规则组成，可构造解决各种问题的软件。,学软件：学思想、学功能、学操作。熟练工种学语言：学规则、学方法、学设计、学应用。规范学习，灵活应用,共48页第12页,三、计算机语言分类,面向过程语言面向对象语言,FORTRANBASICCPASCALCOBOLLISP,C+C#VisualCVisualBASICVisualJ+,共48页第13页,四、程序设计的基本概念,计算机的别名：数据处理机数据元素：数据的最小单位数据结构：数据元素的组织形式,程序设计数据结构算法方法工具,数据结构的优劣决定了软件或程序的复杂程度和面貌,一个程序应包括两个方面的内容:,对数据的描述：数据结构对操作的描述：算法,完整的程序设计应该是:,共48页第14页,目的：改善环境，加快程序开发过程。常用工具：描述算法的图形工具、表示结构的开发工具等。,五、程序设计工具,共48页第15页,六、程序设计步骤,分析问题，建立数学模型确定数据结构确定算法，描述算法编制程序，调试程序运行结果,共48页第16页,程序设计过程：,语言处理系统,共48页第17页,程序设计过程：,语言处理系统,语言,问题求解的结果,第二章的内容,共48页第18页,算法：完成一项任务的具体步骤计算机语言的别名：算法语言,一、算法的概念,1.2算法和算法的表示,“一个算法，就是一个有穷规则的集合，其中的规则规定了一个解决某一特定类型的问题的运算序列。”任何解决问题的过程都是由一定的步骤组成的，把解决问题确定的方法和有限的步骤称作为算法。,共48页第19页,例1-1：有黑和蓝两个墨水瓶，但却错把黑墨水装在了蓝墨水瓶子里，而蓝墨水错装在了黑墨水瓶子里，要求将其互换。,算法分析：这是一个非数值运算问题。因为两个瓶子的墨水不能直接交换，所以，解决这一问题的关键是需要引入第三个墨水瓶。设第三个墨水瓶为白色，其交换步骤如下：,共48页第20页,将黑瓶中的蓝墨水装入白瓶中将蓝瓶中的黑墨水装入黑瓶中将白瓶中的蓝墨水装入蓝瓶中交换结束,共48页第21页,例1-2：计算函数M(x)的值。函数M(x)为：,算法分析：这是一个数值运算问题。其中M代表要计算的函数值，有两个不同的表达式，根据x的取值决定采用哪一个算式。根据计算机具有逻辑判断的基本功能，用计算机解题的算法如下：,共48页第22页,将a、b、c和x的值输入到计算机；判断xa?如果条件成立，执行第步，否则执行第步；按表达式bx+a2计算出结果存放到M中，然后执行第步；按表达式a(c-x)+c3计算出结果存放到M中，然后执行第步；输出M的值；算法结束。,这是用自然语言描述的算法,共48页第23页,广义地说，为解决一个问题而采取的方法和步骤，就称为“算法”。对同一个问题，可有不同的解题方法和步骤。算法决定了程序的质量。,方法1：1+2，+3，+4，一直加到100加99次方法2：100+(1+99)+(2+98)+(49+51)+50=100+49100+50加51次,例：求,共48页第24页,算法的两要素：,基本功能操作控制结构,基本功能操作：逻辑运算：与、或、非；算术运算：加、减、乘、除；数据比较：大于、小于、等于、不等于、大等于、小于等于；数据传送：输入、输出、赋值。控制结构：完成基本功能所需要的执行路线,共48页第25页,二、算法的基本特征,算法是一个有穷规则的集合，这些规则确定了解决某类问题的一个运算序列。算法的基本特征：,有穷性：算法必须在执行有限个操作后终止；确定性：算法中每一步的含义必须是确切的，不可出现任何二义性；有效性：算法中的每一步操作都应该能有效执行，一个不可执行的操作是无效的；有零个或多个输入；有一个或多个输出。,共48页第26页,三、算法的表示,可以用不同的方法表示算法，常用的有：自然语言传统流程图结构化流程图伪代码PAD图,共48页第27页,1、用流程图表示算法,美国国家标准化协会ANSI(AmericanNationalStandardInstitute)规定了一些常用的流程图符号：,共48页第28页,流程图符号,共48页第29页,2、用流程图表示算法,例2:求12345，即5。用流程图表示法,方法一：,方法二：,i=i+1计数器i=i+n计数器t=t+x累加器a=a*x累乘器,共48页第30页,选择结构流程图,循环结构流程图,共48页第31页,1.3结构化程序设计方法,程序设计的基本目标是用算法对问题的原始数据进行处理，从而获得所期望的效果。但这仅仅是程序设计的基本要求。要全面提高程序的质量，提高编程效率，使程序具有良好的可读性、可靠性、可维护性以及良好的结构，编制出好的程序来。,共48页第32页,一、程序的三种基本结构,特点：一个入口，一个出口顺序执行,顺序结构,共48页第33页,选择结构,功能：判断条件为真时执行语句否则跳过语句,单选择双选择,共48页第34页,循环结构,当型循环,直到型循环,共48页第35页,例：将求5!的算法用三种基本结构表示,如果需要将最后结果打印出来，可在菱形框的下面加一个输出框。,共48页第36页,三种基本结构的共同特点：(1)只有一个入口；(2)只有一个出口；（请注意：一个菱形判断框有两个出口，而一个选择结构只有一个出口。）(3)结构内的每一部分都有机会被执行到；(4)结构内不存在“死循环”(无终止的循环)。,共48页第37页,二、NS流程图,传统流程图的弊端传统流程图用流程线指出各框的执行顺序，对流程线的使用没有严格限制。因此，使用者可以毫不受限制地使流程随意地转向，使流程图变得毫无规律，阅读者要花很大精力去追踪流程，使人难以理解算法的逻辑。如图：,共48页第38页,传统流程图的流程可以是：,缺点：难以阅读、修改，使算法的可靠性和可维护性难以保证。解决办法：必须限制箭头的滥用，即不允许无规律地使流程随意转向，只能顺序地进行下去。,共48页第39页,用N-S流程图表示算法,1973年美国学者I.Nassi和B.Shneiderman提出了一种新的流程图形式。在这种流程图中，完全去掉了带箭头的流程线。全部算法写在一个矩形框内，在该框内还可以包含其它的从属于它的框，或者说，由一些基本的框组成一个大的框。这种流程图又称N-S结构化流程图。,共48页第40页,NS流程图,3.循环结构,共48页第41页,4、传统流程图与N-S流程图的比较,例1：1+2+3+加到100为止,共48页第42页,用三种N-S流程图中的基本框，可以组成复杂的N-S流程图。图中的A框或B框，可以是一个简单的操作，也可以是三个基本结构之一。,A框可以是一个选择结构,B框可以是一个循环结构,共48页第43页,小结：,由三种基本结构顺序组成的算法结构，可以解决任何复杂的问题。由基本结构所构成的算法属于“结构化”的算法，它不存在无规律的转向，只在本基本结构内才允许存在分支和向前或向后的跳转。,共48页第44页,扩展：,只要具有上述四个特点的都可以作为基本结构。可以自己定义基本结构，并由这些基本结构组成结构化程序。,此图符合基本结构的特点,共48页第45页,这是一个多分支选择结构，根据表达式的值决定执行路线。虚线框内的结构是一个入口一个出口，并且有上述全部的四个特点。由此构成的算法结构也是结构化的算法。,共48页第46页,例：打印50名学生中成绩高于80分的学号和成绩用N-S图表示。,共48页第47页,例判别素数的算法用N-S流程图表示。,传统流程图分析：,此图不符合基本结构特点！由于不能分解为三种基本结构，就无法直接用N-S流程图的三种基本结构的符号来表示。因此，应当先作必要的变换。,共48页第48页,传统流程图变换为：,共48页第49页,用N-S流程图表示：,共48页第50页,N-S图表示算法的优点,比文字描述直观、形象、易于理解；比传统流程图紧凑易画。尤其是它废除了流程线，整个算法结构是由各个基本结构按顺序组成的，N-S流程图中的上下顺序就是执行时的顺序。用N-S