结构化程序设计与C语言

1第四讲

结构化程序设计与C语言

2主要内容结构化程序设计——三种基本结构程序设计的过程分析问题算法设计编码测试C程序要素函数主函数系统函数格式化输入输出函数常用数学函数程序设计方法面向机器结构化程序设计方法－－面向过程，特点：简单：三种基本结构程序可读性强易维护是面向对象程序设计的基础面向对象程序设计方法，基本原则计算机程序是由单个能够起到子程序作用的单元或对象组合而成。4顺序结构选择结构三种基本结构的图示循环结构三种基本结构任何算法都是由三种基本结构的程序模块组合而成的组合程序：顺序结构：语句之间为顺序执行关系的结构选择结构：根据条件作判断，再决定执行哪一种操作的结构循环结构：从某处开始，按照一定条件，反复执行某一处理过程，可细分为两类：当型和直到型循环结构6三种基本结构的共同特点三种基本结构可表示一个良好算法的基本单元。特点：(1)只有一个入口。(2)只有一个出口。(3)结构内的每一部分都有机会被执行到——无死语句。(4)结构内不存在“死循环”——无终止的循环，需要有外部事件触发的例外。注1：一个菱形判断框有两个出口，而一个选择结构只有一个出口。注2：不要将菱形框的出口和选择结构的出口混淆。目录71.分析问题→2.算法设计→3.编码→4.测试P14分析问题的方法输入输出处理——解决问题的基本方法数学中解答应用题已知什么求什么解题思路82.算法设计——程序设计之第一步算法：解决问题所需的具体步骤算法设计：采用自顶向下的设计方法P14自顶向下的设计方法：整体规划，自上而下、逐步将复杂问题分解成若干个简单问题，各个击破。例：画女孩算法设计还应该：由具体到抽象（个例→通用）求5!→n!编程问题的基本算法获得数据－－输入执行计算－－处理显示结果－－输出算法的描述方法自然语言流程图P3伪代码9①自然语言

求三个数中的最大值的算法如下：第1步：输入三个正整数a,b,c；第2步：如果a大于b，则将a的值赋给max，否则将b的值赋给max；第3步：如果c大于max，则将c的值赋给max；第4步：打印“最大值为”＝max10②流程图P3求：1～100的偶数之和基本组件课堂作业：画流程图

12请画出处理以下问题的算法流程图：输入3个数a,b,c；若a>b，则max=a；否则max=b；若c>max，则max=c；输出max③伪代码

inputthreeintegernumbersprint“请输入三个整数”inputa,b,cjudgethemaxonefromthreenumbersifa>bthenmax=aelsemax=bifc>maxthenmax=c

outputtheresultprint:“最大数是”；max

13143.编码——程序实现P3编码是将算法转化为程序的过程编码的主要工作内容输入：确定数据的存储方式－－数据类型处理：完成处理的语句输出：确定输出格式算法＝数据结构+程序例：将算法转化为C语言程序#include<stdio.h>voidmain(void){inta,b,c,max;

printf("输入三个整数:");scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);

if(a>b)max=a;elsemax=b;if(c>max)max=c;

printf("最大数是:%d",max);}//sample01_02.cpp15返回P48164.测试可运行的程序并不一定是正确的程序，还要根据问题的实现目标，设计测试用例来检查所编写的程序是否还存在逻辑错误。测试的过程就是查找错误的过程。测试用例的设计是测试程序的核心。精心设计一批测试用例[输入数据，预期输出结果]

，然后分别用这些测试用例运行程序，看程序的实际运行结果与预期输出结果是否一致。例：C语言程序的测试sample01_02.cpp

#include<stdio.h>voidmain(void){inta,b,c,max;printf("输入三个整数:");scanf("%d%d%d",&a,&b,&c);

if(a>b)max=a;elsemax=b;if(c>max)max=c;

printf("最大数是:%d",max);}

17测试用例设计：测试用例一：输入：1

2

3输出：3测试用例二：输入：3

2

1输出：3测试用例三：输入：1

3

2输出：3

目录18C语言要素解释P2-P7，P95-96通过P7～16例讲解注释预处理指令数据类型常量和变量用户自定义标识符语句表达式函数1.2简单程序扩展

P7C语言计算器解决方案(1)变量声明：声明用于存放数据的变量；(2)变量初始化：通过变量赋值或通过键盘输入给出变量的初始值；(3)输出结果：将运算结果输出到屏幕或窗口；(4)在对变量初始化时，要保证作除法运算有意义，即保证除数不为零；注：整除——2个整数相除结果仍为整数P13(5)取余运算仅对于整数有意义。注：模运算仅对整数而言P13P8整数运算/整除运算符（求商）

整数除整数结果整数，其中一个是实数结果也是实数如：1/2＝0，9/4＝2,3/2=1,3.0/2=1.5%模（求余）运算符

针对整型数据做除法取余数如：5％6＝5，9％4＝1，100％4＝021整数类型intP10Integer[‘ɪntɪdʒɚ]整数存储特点：直接二进制存储存储字节：TC：2字节32767~-32768

VC：4字节2147483647~-214748364822整数变量的定义分配内存空间，按名存取操作不同的定义形式intx,y;intx;inty;23整数的输入和输出%d——格式控制符scanf(“%d”,&x);printf(“x=%d”,x);2425示例sample01_04.cppvoidmain(void){intx,y,q,c;x=230;y=107;

q=x/y;c=x%y;printf(“quotient=%d,remainder=%d”,q,c);}整数变量声明赋值语句——初值整数运算：/,%输出26整数运算特性的运用取位算法，例一个整数n由abcd4位数组成。如，1024a=abcd/1000%101024/1000%10=1b=abcd/100%101024/100%10=10%10＝0c=abcd/10%101024/10%10=102%10=2d=abcd%101024%10=4整除运算取头几位求余运算取末几位27示例sample01_06.cppvoidmain(void){intx,y,q,c;

printf(“inputx:”);

scanf(“%d”,&x);

printf(“inputy:”);

scanf(“%d”,&y);

q=x/y;

c=x%y;

printf(“quotient=%d,remainder=%d”,q,c);}输入语句：变量值的输入加强程序通用性运行体验printf作用？Printf输出格式？P2/*简单计算器程序*/#include<stdio.h>#include<stdlib.h>voidmain(void){ intlOperator,rOperator; //定义两个整型变量，用于存放左右操作数 intnResult1,nResult2,nResult3,nResult4,nResult5;//定义五个整型变量，用于存放结果 lOperator=4; rOperator=5; nResult1=lOperator+rOperator;/*计算lOperator+rOperator将和存入nResult1*/ nResult2=lOperator-rOperator; /*计算lOperator-rOperator将差存入nResult2*/ nResult3=lOperator*rOperator;

/*计算lOperator*rOperator将积存入nResult3*/ nResult4=lOperator/rOperator; /*计算lOperator/rOperator将商存入nResult4*/ nResult5=lOperator%rOperator;

/*计算lOperator%rOperator将余数存入nResult5*/ printf(“%d“,nResult1); /*将和显示在屏幕上*/ printf(“%d“,nResult2); /*将差显示在屏幕上*/ printf(“%d“,nResult3); /*将积显示在屏幕上*/ printf(“%d“,nResult4); /*将商显示在屏幕上*/ printf(“%d“,nResult5); /*将余数显示在屏幕上*/}因篇幅关系，参见P9完善显示结果创建程序sample01_03_1.cpp/*简单计算器程序*/#include<stdio.h>voidmain(void){ intlOperator,rOperator; //定义2个整型变量，存放左右操作数

intnResult1,nResult2,nResult3,nResult4,nResult5;//定义5个整型变量，存放结果

lOperator=4; rOperator=5; nResult1=lOperator+rOperator;//计算lOperator+rOperator将和存入nResult1 nResult2=lOperator-rOperator;//计算lOperator-rOperator将差存入nResult2 nResult3=lOperator*rOperator;//计算lOperator*rOperator将积存入nResult3 nResult4=lOperator/rOperator;//计算lOperator/rOperator将商存入nResult4 nResult5=lOperator%rOperator;//计算lOperator%rOperator将余数存入nResult5 printf("和=%d\n",nResult1); /*将和显示在屏幕上*/ printf("差=%d\n",nResult2); /*将差显示在屏幕上*/ printf("积=%d\n",nResult3); /*将积显示在屏幕上*/ printf("商=%d\n",nResult4); /*将商显示在屏幕上*/ printf("余数=%d\n",nResult5); /*将余数显示在屏幕上*/}C语言要素解释如下sample01_03.cpp注释（绿色）的作用——帮助理解程序程序的开始功能、版本、修改时间、作者、程序名函数定义前P88功能，参数、返回值、作者、修改时间语句后功能注释例2-5P4231注释的规则P4行注释//注释内容遇到空格，注释结束多行注释/*注释内容

*/位置出现在一行语句的右侧或单独成为一行编译程序忽略注释内容，将注释替换为一个空格注释不能嵌套///**///×32编译预处理P6预处理：在正式词法扫描和语法分析前进行预处理不是语句，不能编译，在编译前将预处理命令转换成相应的C程序段。预处理命令用#开头，预处理命令后不加;分号。例如：#include<stdio.h>//头文件，调用标准库函数P5#include<stdlib.h>//常用函数P5#definekg_per_pound

0.453593//宏定义P96

宏名

宏定义字符串33头文件包含（库）P5、95～96文件包含：一个源文件包含一或多个源文件的全部内容到包含文件中。P95#include<stdio.h>或#include“stdio.h”P96告诉编译系统，程序可访问的系统函数和符号的集合stdio.h——标准输入输出系统函数库，如：printf等一个#include只能包含一个头文，如：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>341.数据类型P10，P313附4C提供的基本数据类型int

(整型)integer[‘ɪntɪdʒɚ]

实型float

(单精度浮点型)double

(双精度浮点型)char

(字符型)character[‘kærəktɚ]

算法的处理对象－－数据数据以特定形式存储－－数据类型：是一组数据及在这组数据上的运算数据类型的选择成绩体积性别P18352.常量程序运行过程中值不会发生变化的量——常量。常量类型通常由书写格式决定：int整数常量：23，0，-135double浮点数常量：0.263，123.8float浮点数常量：0.263f，123.8fchar字符常量：’a’，’A’，’0’，’\n’36常量－－宏定义C语言常用宏来定义符号常量——宏定义。#definekg_per_pound0.453593示例#definePI3.1415926注：可用大写字母表示，以示与一般变量的区别不带参数的宏定义在C语言源程序中允许用一个标识符来表示一个字符串，称为“宏”。被定义为“宏”的标识符称为“宏名”。如：#definekg_per_pound

0.453593//宏定义P96

宏名宏定义字符串编译时所有出现宏名的地方用宏定义字符串代替一般形式：

#define标识符字符串P183.变量P10变量：程序运行时存储在变量中的数据可以改变的量。存储单元：用于存放程序的输入数据、中间结果和计算结果的，而数学中则代表未知数。存储单元的大小由数据类型决定，参见P313附4。先声明（定义），后使用变量声明（定义）一般格式：

数据类型变量表例：intfahr,

celsius;例：doublepounds;有若干个变量用，号分割变量名P18变量命名用户自定义标识符：变量名、函数名、符号常量1.由字母、数字、下划线_构成，如：a1，a_1，_a2.数字不能为首字符，如：1a×3.不能是保留字，如：int

×4.大小写敏感，如：a1，A1分别为2个变量名关键字：C中具有固定含义的单词P310附2int

chardoubleifelseforwhile……printfscanfmain……建议长度<=8位，见名知意doublepounds;P18复习——C语言组成元素注释//或/**/预处理#include<stdio.h>#definemain函数“{”开始，“}”结束变量先定义，后使用数据类型inti;floatx;doubley;chara;常量书写形式：12，,12.0符号常量#definePI4.13159640P641语句P6C的语句是向计算机系统发操作指令的。一条语句经编译后会产生若干条机器指令。C的程序是由若干条语句组成的，完成一个特定的操作任务。以;为C语句的结束符号，如intfahr,celsius;fahr=100;printf(“HelloWorld!\n”);//系统函数调用以下不是C的语句，所以没有以;结束＃include<stdio.h>intmain(void)#definekg_per_pound0.453593赋值语句（赋值运算符=）P11、13对一个变量进行赋值：是以新内容改写变量中原存放的内容。一般格式：变量=表达式；例：i=i+1;pounds=10;kgs=kg_per_pound*pounds;未知值0.45359310kgskg_per_poundpounds赋值前4.535930.45359310kgskg_per_poundpounds赋值后#definekg_per_pound0.453593编程：将华氏100度转换为摄氏温度

分析：已知？求？解题思路？

输入？华氏温度fahr=100;Fahrenheit

[‘færən,haɪt]

输出？摄氏温度celsius的值[‘sɛlsiəs]

处理？将华氏温度fahr=100转换为摄氏温度：celsius=5*(fahr-32)/9创建程序sample01_05.cpp/*将华氏温度转换为摄氏温度*/＃include<stdio.h>intmain(void){intfahr,celsius;fahr=100;celsius=5*(fahr-32)/9;printf(“fahr=%d,celsius=%d\n”,fahr,celsius);return0;}运行结果：fahr=100,celsius=37注：printf格式化输出函数“”内字符串直接输出%d输出对应的变量值\n换行试编写程序！格式化输出函数printfp11#include<stdio.h>printf("HelloWorld!\n");printf(“最大数是:%d“,max);printf(“fahr=%d,celsius=%d\n”,fahr,celsius);一般格式：printf("格式控制字符串",输出参数1,…,输出参数n);用双引号括起来，表示输出的格式要输出的数据printf——格式控制字符串例printf("HelloWorld!\n");printf(“fahr=%d,celsius=%d\n”,fahr,celsius);格式控制字符串：普通字符：原样输出格式控制说明：按指定的格式输出数据,%…P315附6.1与数据类型有关int型：%dfloat和double型：%f默认保留6位小数47注意双引号之间的普通字符串依照原样显示在屏幕上printf("HelloWorld!\n");双引号不输出\n－－换行输出变量或表达式的值：格式控制符(%f或%d)printf("fahr=%d,celsius=%d\n",fahr,celsius);printf("kgs=%f",kg_per_pound*pounds);修改程序sample01_05.cpp：直接输出表达式48分析：程序sample01_05.cpp非通用程序：只能将华氏温度100转换成摄氏温度37。若能从键盘输入任何华氏温度fahr的值即可转换成相应的摄氏温度——通用程序。前例：输入a,b,c三个数

scanf(“%d%d%d”,&a,&b,&c);输入fahrscanf(“%d”,&fahr);格式化输入函数scanfP32数据输入：格式化输入函数scanf#include<stdio.h>scanf(“%d”,&fahr);一般格式：scanf("格式控制字符串",&输入参数1,…,&输入参数n);用双引号括起来，表示输入的格式变量地址：&x注：&取址运算符变量x的地址而非内容scanf－格式控制字符串格式控制字符串：格式控制说明：按指定的格式输入数据,%…与数据类型有关P316附6.2int型：%dfloat型：%fdouble型：%lf普通字符：原样输出，例如：

scanf("x=%lf",&x);x=9.5注：尽量不要出现普通字符可配合printf一起使用采用printf(“x=”);scanf(“%lf\n”,&x);x=9.551输入提示－－良好的程序风格//输入单位为磅的重量值printf("Enterthequantityinpounds:");scanf("%d",£s);52scanf作用举例接受键盘输入的数据，存储到指定变量中。scanf("%d",£s);scanf(“%lf”,£s);%d和%f的作用：设定数据类型。键盘击打字符——无数据类型；变量接受数据——明确数据类型。例：键入：12%d

整数12%f

实数12.0%s

字符串“12”£s的作用？将键盘输入的值送到pounds变量所对应的存储单元中。课堂练习将左边“将华氏温度转换为摄氏温度”的程序改为通用程序——可以将任意值的华氏温度转换为摄氏温度。修改后程序/*将华氏温度转换为摄氏温度*/#include<stdio.h>intmain(void){intfahr,celsius;fahr=100;celsius=5*(fahr-32)/9;printf("fahr=%d,celsius=%d\n",fahr,celsius);return0;//返回0}printf("fahr=");scanf("%d",&fahr);54案例分析学生在做奶粉市场调查时发现国产奶粉使用公斤为单位，进口奶粉则使用磅为单位。现在希望采用公斤统一计量单位，请写出实行转换的程序。分析：输入pounds输出kgs解题思路1公斤=0.453593磅55案例算法实现数据（变量）磅公斤数据类型选择浮点数据功能输入单位为磅的重量值将磅转换成公斤显示单位为公斤的重量值课堂练习：将算法转化为C语言程序完善程序

sample01_07.cpp1、依“例题”（样）画葫芦（编制）将磅值转换为公斤的程序。源程序2、输出保留6位小数——printf函数%f格式默认保留6位小数点，不足位右侧补0。

若只要保留2位小数怎么办？

printf(“kgs=%.2f\n",kgs);注：%m.nf

输出m列其中小数n列P315

%md

输出m列，不足位则左端补空格/*将磅值转换为公斤*/#include<stdio.h>intmain(void){floatpounds,kgs;printf("pounds=");scanf("%f",£s);kgs=0.453593*pounds;printf("kgs=%f\n",kgs);return0;}pounds=10Kgs=4.535930pounds=10kgs=4.5457磅转换公斤：sample01_07.cpp

连接错/*---------------------*//*磅到公斤的转换*//*---------------------*/#include<stdio.h>#definekg_per_pound0.453593intmain()/*小括号内void可省*/{intpounds;doublekgs;//获得以磅表示的重量printf("Enterthequantityinpounds:");scanf("%d",£s);//将重量转换成公斤kgs=kg_per_pound*pounds;//显示以公斤表示的重量printf(“thatequals%.2fkilograms",kgs);return0;//返回值0}测试用例：输入:10输出:4.535930P3158例：交换算法分析：inta,b;a=10;b=20;交换变量a和b中的值？1瓶可乐与1瓶雪碧交换？必须借助第三方变量tt=a;a=b;b=t;或t=b;b=a;a=t;,t59交换的过程1020未知值abt102010t=a;202010a=b;b=t;201010交换前P29作业1：编程实现交换算法对变量a和b分别赋初值；交换变量a和b中的值；输出结果请按软件开发的过程完成问题的求解问题需求分析问题设计算法编码测试答题要求如下作业本封面：学号、姓名、班级、C程序设计

页面对折，布局如下：题目分析测试用例及结果(1)黑屏上内容测试用例及结果(2)黑屏上内容源程序P18作业2：修改作业1——通用程序从键盘接收2个数，存入变量a和b；交换变量a和b中的值；输出结果请按软件开发的过程完成问题的求解问题需求分析问题设计算法编码测试交换算法

通用程序#include<stdio.h>voidmain(void){ inta,b,t; scanf("%d%d",&a,&b); t=a;a=b;b=t; printf("a=%d,b=%d\n",a,b);}64算术运算符P11双目（2个操作数）运算符：+、-、*、/、%优先级：()最高，*、/、%高于+、-单目运算符－－1个操作数运算顺序：从左至右按优先级进行运算65算术表达式用算术运算符将运算对象连接起来的符合C语言语法规则的式子——算术表达式。数学表达式：(a+b)(a-c)(a+b)÷(a-c)C表达式：(a+b)*(a-c)(a+b)/(a-c)P1866函数功能模块与函数函数的种类主函数被调函数系统函数输入输出函数数学函数……用户自定义函数67例：设计输出简图的算法图形女孩房子男孩68模块结构图模块结构独立函数69模块的实现－－函数自顶向下的分析结果得到模块结构图，每一个模块在C程序中的实现与函数相对应。函数是C程序设计语言的基本单位P6当用C来编程序时，一个复杂的大程序可被分割成更容易控制的函数和子函数P43函数的种类主函数main()系统函数P317～323附7常用系统函数：输入输出函数，如printf常用数学函数，如sin用户自定义函数70P4371最简单的C程序voidmain(void){}它能被执行，但无任何功能它包含一个main函数空语句在{}之间添加语句intmain(){return0;}72main函数每一个C程序有且只有一个main函数程序执行自动调用main函数程序顺次执行每一条可执行语句形式：voidmain(void)intmain(void){声明{声明

可执行语句序列可执行语句序列}

return0;}没有形参可省略空类型不产生返回值整型，产生返回值并返回结果返回整型值0intmain()73最基本的C程序模块(main函数)IPO结构始终是main函数模块的基本结构74示例#include<stdio.h>intmain(){intx,y,z;printf(“inputx,y);scanf(“%d%d”,&x,&y);z=x*100+y;printf(“z=%d”,z);}InputProcessOutputP43C函数可调用其他函数#include<stdio.h>voidmain(void){printf(“HelloCWorld\n”);printf(“HelloCWorld”);}头文件：math.h，功能：计算x的n次幂。返回值：x应大于零，返回计算幂指数的结果。printf是一个实现复杂功能的系统函数只需学会调用它，而不需要写函数函数可以多次被调用－－嵌套。如printf(“%f”,pow(x,n));76如何调用(使用)一个函数printf是函数的名称使用一个函数，函数名后面一定要跟()()

里是函数的参数，它提供函数所需要的数据。例如printf(“Hello!\n”)。字符串“Hello!\n”是printf所需要的参数。例如pow(x,n)pow函数包含两个参数n和x，参数之间以逗号分隔。P43系统函数介绍

系统提供的已写好的功能代码，可以直接调用系统函数的声明：include文件夹中系统函数的程序段：lib文件夹中常用函数库文件名stdio.h：标准输入输出函数库math.h：数学函数库string.h：字符串处理函数库7778常用数学库函数P317附7平方根函数sqrt(x)

绝对值函数fabs(x)fabs(-3.56)的值为3.56幂函数pow(x,n)：xnpow(1.1,2)的值为1.21（即1.12）指数函数exp(x)：exexp(2.3)的值为e2.3以e为底的对数函数log(x)：lnxlog(123.45)的值为4.815836以10为底的对数函数log10(x)：log10xlog10(123.45)的值为2.091491。使用系统函数#include<库文件名>按照函数调用的方法调用，如#include<stdio.h>voidmain(void){printf(“HelloCWorld\n”);printf(“HelloCWorld”);}80计算存款的本息

创建程序sample01_09.cpp输入存款金额money、存期year和年利率rate，根据公式计算存款到期时的本息合计sum，输出时保留2位小数。sum=money(1+rate)yearsum=money*pow((1+rate),year);课堂作业：编程实现上述功能请写出上述式子所对应的C语言算术表达式和赋值语句：81上例

程序#include<stdio.h>#include<math.h>intmain(void){intmoney,year;doublerate,sum;

printf("Entermoney:");

scanf("%d",&money);printf("Enteryear:");scanf("%d",&year);printf("Enterrate:");scanf("%lf",&rate);

sum=money*pow((1+rate),year);

printf("sum=%.2f",sum);return0;}Entermoney:1000Enteryear:

3Enterrate:

0.05sum=1157.63printf("Entermoney,year,rate:");scanf("%d%d%lf",&money,&year,&rate);P43输入部分太繁琐简化82作业3：高速公路收费站为提高通行速度，准备采用ETC收费方式，现需要测算采用ETC收费后车流量改善程度。假设：人工收费通道每辆车通过最快需要30秒，而ETC通道每辆车通过只需6秒。计划先将10个收费口中的若干个改成ETC收费口，其中ETC收费口的数量由程序执行时输入。请测算采用ETC收费口后，每小时车流量增加多少辆？83#include<stdio.h>intmain(){intn_ETC;//ETC通道的数目

intn_normal;//普通通道的数目

intnormal_flux;//现在收费口的一小时流量

intnew_flux;//增加ETC后收费口的一小时流量

printf("inputthenumberofETC:");scanf("%d",&n_ETC);normal_flux=1*60/0.5*10;n_normal=10-n_ETC;new_flux=1*60*60/6*n_ETC+1*60/0.5*n_normal;printf("theincreaseoffluxis%d\n",new_flux-normal_flux);

return0;}课堂作业：编程实现上述功能#definen_normal(10-n_ETC)//84作业4勾股定理：指组成直角三角形的三边，满足两条直角边平方和等于斜边的平方。设直角三角形两直角边为a