C语言学习过程中几种常用的算法,计算机应用技术论文

C语言学习过程中几种常用的算法,计算机应用技术论文内容摘要：C语言是一门构造化的程序设计语言,在解决实际问题时,除了把握扎实的基本语法知识,更重要的是要学习怎样编写程序。本文针对C语言程序设计课程实践教学中存在的问题,从算法设计的角度,对常用的递归算法,排序算法,迭代法,打擂台法,辗转相除法等进行描绘叙述和分析。设计程序不仅保证算法的正确性,还要考虑算法的质量。所以怎样编写高效且正确的程序是至关重要的。

本文关键词语：C语言;算法;程序设计;

著名计算机科学家Wirth提出算法+数据构造=程序。这一公式对于构造化设计语言是适用的[1]。算法是解决做什么和怎么做的问题,数据构造是加工对象。所以不了解算法就谈不上程序设计。随着教学内容的增加,程序设计的难度随之增大,对特定问题设计相应的算法尤为重要。利用C语言的知识在解决实际问题时,除了考虑算法和数据构造外,还应采用构造化程序设计的方式方法进行程序设计。

C语言程序设计作为大学生的一门基础必修课程,对提升大学生计算机编程能力至关重要,也是后续专业课程学习的先修课程。在C语言教学经过中,学生对程序设计往往显得力不从心,十分是在程序设计实验课上,对于一道程序难度不大的编程题,部分学生却不知道怎样下手去做。在教学经过中,于清[2]建议以算法优先并结合案例教学的形式开展C语言的教学。屈婉玲[3]对算法课程的教学改革进行的总结。其他学者对C语言设计的递归算法[4,5]、排序算法[6]等分别进行了研究。

结合个人的实际教学情况,本文对常见的几种算法进行分析。

1算法与分析

该课程教学中,牵涉的典型算法有递归算法,排序算法,迭代法,打擂台算法,辗转相除法等。

1.1递归算法

递归的概念是,在调用一个函数的经过中,直接或间接调用该函数本身。递归算法的执行经过分为回溯和递推两个阶段[1]。在第一个回溯阶段,把较复杂的问题求解到比原问题简单的一些问题。这个阶段,必需要有结束递归的条件。在第二个递推的阶段,当获得最简单情况的解后,逐级返回,依次得到稍复杂的解。

递归调用方式有直接递归调用和间接递归调用。常见应用于求解斐波那契数列[7]、汉诺塔问题[8,9]、树的遍历[10,11]、求阶乘(见示例1)等。

递归一般能够代替循环语句使用,固然程序构造优美,但执行效率较低,消耗损费计算机内存资源,难以阅读和维护[12]。当效率处在第一位的时候,还须慎重使用递归。

示例1:求阶乘

1.2排序算法

排序方式方法根据排序的规律可分为升序和降序。排序的方式方法[13,14,15]有很多,如希尔排序、堆排序、快速排序、冒泡排序、选择法排序等。在C语言课程教学中,主要介绍的是冒泡法排序和简单项选择择法排序两种。

冒泡法升序排列若干个数的基本思想:每次将相邻两个数比拟,将小的调在前头。排序算法如下(示例2所示):

S1:比拟第一个数与第二个数,若前者大于后者,则交换;然后比拟第二个数与第三个数;依次类推,直至第n-1个数和第n个数比拟为止,结果最大的数被安置在最后一个元素位置上;

S2:对前n-1个数进行第二趟冒泡排序,结果使次大的数被安置在第n-1个元素位置;

S3:重复上述经过,共经过n-1趟冒泡排序后,排序结束。

示例2:对n个数使用冒泡法排序(升序)

简单项选择择法排序的思想是:先将n个待排序中的最小数与第一个数对换;再将剩余n-1个数中的最小数与第二个数交换;如此往复,找出一个未经排序的数中最小的一个。共比拟n-1轮结束。示例3所示:

示例3:对n个数使用选择法排序(升序)

冒泡法排序的效率不及快速排序和堆排序,花费大量的时间,但编写容易且稳定性高,可应用在规模较小的排序算法中。简单项选择择法排序所需移动记录的次数较少,稳定性好,算法速度慢。

1.3迭代算法

迭代法[16,17]是求解方程或方程近似根的一种常用的算法设计方式方法。例如用迭代法求,求平方根的迭代公式(示例4):

S1:设定一个x的初值x0;

S2:用上述公式求出x的下一个值x1;

S3:再将x1代入以上公式右侧的xn,求出x的下一个值x2;

S4:重复这一经过,直到前后两次求出的x之差的绝对值小于一个给定的精度。

示例4:设有两个值x0和x1,令x的初值x0=a/2。程序代码如下:

在迭代经过中,对方程有解或者无解时应加以区别对待。假如方程有解,但是迭代公式选择不恰当,或者迭代的初始近似根选择不合理,也会导致迭代的失败。假如方程无解,算法求出的近似根序列就不会收敛,迭代经过会变成死循环,所以在迭代之前应首先考察方程能否有解,并在编写程序时对迭代的次数加以限制。

1.4打擂台算法

该算法[1]应用于求解一维数组或二维数组若干个元素的最值问题。其思想是,将一组数据以为是介入打擂台的比赛者,先让第一个人站在台上,第二人上去与之比武,胜者留在台上。再上去第三个人,与台上的人(即刚刚的得胜者)比武,胜者留在台上,败者下台。以后每一个人都是与当时留在台上的人比武。直到所有人都上台比过为止,最后在台上的就是冠军。

示例5:设有一个整型M行N列的二维数组,找出其最大值

1.5辗转相除算法

求最大公约数能够用到辗转相除法[18],也称欧几里德法。设有两整数a和b:

S1:a%b得余数c;

S2:若c=0,则b即为两数的最大公约数;

S3:若c0,则a=b,b=c,转向执行S1。示例6所示:

示例6:求a和b两个数最大公约数

if(ab)//保证a大于b

2趣味性案例及求解算法

在学习经过中,常介绍一些趣味性的程序设计题目,例如猴子吃桃子、求解杨辉三角、n阶魔方阵的问题等。这些题目对提高学生的学习兴趣也起到了至关重要的作用。

还有一些实际应用题目也包含了相应的算法思想,比方:穷举法求解百钱买百鸡问题,回溯法求解n皇后问题等,KMP算法求解字符串匹配问题等。

3结论与瞻望

上述主要介绍和分析了学生学习C语言经过中几种常用的算法,并给出了详细实例。另外简单介绍了C语言中的一些趣味性实例对应的求解算法。为了有效地解决实际问题,不仅需要保证算法的正确性,还要考虑算法的质量等要素,所以在编写程序的经过中,逐步教会或引导学生设计一个正确且有效的算法是至关重要的。

以下为参考文献

[1]谭浩强.C程序设计(第四版)[M].清华大学出版社.2018.

[2]于清,吐尔根依布拉音,等.算法为先的C语言教学形式讨论[J].计算机教育,2018(20):106-108+96.

[3]屈婉玲,王捍贫,段莉华.面向软件工程学科的算法课程建设[J].中国大学教学,2020(12):55-57.

[4]任伟,任正云.C语言中递归调用的算法研究[J].襄阳职业技术学院学报,2020(1303):27-30+34.

[5]李伟.浅析C语言递归算法[J].电脑知识与技术,2020(830):7229-7235.

[6]闫鑫,王琴竹.循序渐进学习C语言选择排序算法[J].当代计算机(专业版),2021(14):53-56.

[7]孙义欣,宋大伟.斐波那契数列问题的C语言教学施行讨论[J].电脑编程技巧与维护,2020(16):151-152+154.

[8]白会波,高瑞平.汉诺塔问题的算法分析及C语言演示程序的实现[J].电脑知识与技术,2018(609):2130-2131.

[9]肖桂云,袁亚丽.用C语言解决汉诺塔问题的方式方法及经过分析[J].河北北方学院学报(自然科学版),2006(03):71-73.

[10]王敏,赵晓雷.基于遍历搜索二叉树中最长途径的算法研究[J].当代电子技术,2018(3308):54-55+58.

[11]龚佳,袁赟,刘远军.一种二叉树非递归遍历算法的C语言实现[J].电脑知识与技术,2020(1001):223-225.

[12]StenphenPrata.CPrimerPlus(第五版)中文版[M].人民邮电出版社.2005.

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