2013语言简单的程序设计.ppt

第三章 简单程序设计 导入 要想借助C语言来辅助我们解决问题，至少需要解决两方面的问题，一是根据问题需求的描述，找出解决问题的方法或步骤，即设计算法。二是C语言实现算法，最终解决问题。 当我们使用C语言编写程序辅助解决问题时，一定是先在脑海里形成问题的处理逻辑，并把其步骤化后，才能够使用C语言编程实现。可见解决问题方法的设计和描述在程序设计中的重要作用，方法是整个过程的核心和灵魂，而好的描述方式则对后面的编程实现有着非常大的帮助，程序设计则是方法的实现工具。 这些具体的方法和步骤，其实就是解决一个问题的算法。根据算法，依据各种规则编写计算机执行的命令序列，就是编制程序，而书写时需要遵守的规则即为语言的语法。 本章将重点介绍算法的概念和描述方式，常用的输入输出语句，以及在此基础上的简单顺序C程序设计。 本章目标 理解算法，程序，数据在程序设计中的作用 掌握算法的常用表示方式（流程图，伪代码） 认识三种基本程序设计结构 掌握常见的输入输出语句的使用方法 练习编写简单的顺序结构程序 算法的概念 算法（Algorithm）是指完成一个任务所需要的具体步骤和方法。给定初始状态或输入数据，依据算法能够得出所要求或期望的终止状态或输出数据。或者说依据算法能够对一定规范的输入，在有限时间内获得所要求的输出。 Donald Knuth在他的著作The Art of Computer Programming里对算法下的定义： 1.输入：一个算法必须有零个或以上输入量。 2.输出：一个算法应有一个或以上输出量，输出量是算法计算的结果。 3.明确性：算法的描述必须无歧义，以保证算法的实际执行结果是精确地符合要求或期望，通常要求实际运行结果是确定的。 4.有限性：算法必须在有限个步骤内完成任务。 5.有效性：又称可行性。能够实现，算法中描述的操作都是可以通过已经实现的基本运算执行有限次来实现。 算法的概念 算法是计算机处理信息的本质，因为计算机程序本质上是通过一个算法来告诉计算机确切的步骤来执行一个指定的任务，如计算职工的薪水或打印学生的成绩单。 需要说明的是，不是只有计算问题才有算法。例如，加工一张写字台，其加工顺序是：桌腿 桌面 抽屉 组装，这就是加工这张写字台的算法。当然，如果是按“抽屉 桌面 桌腿 组装”这样的顺序加工，那就是加工这张写字台有另一种算法，这其中没有计算问题。 如果一个算法有缺陷，或不适合于某个问题，执行这个算法将不会解决这个问题。不同的算法可能用不同的时间、空间或效率来完成同样的任务。 一个算法的优劣可以用空间复杂度与时间复杂度来衡量。算法可以使用自然语言、伪代码、流程图等多种不同的方法来描述。 算法的分类 通常计算机算法分为两大类：数值运算算法和非数值运算算法。数值运算是指对问题求数值解，例如对微分方程求解、对函数的定积分求解等，都属于数值运算范围。非数值运算包括非常广泛的领域，例如资料检索、事务管理、数据处理等。 数值运算有确定的数学模型，一般都有比较成熟的算法。许多常用算法通常还会被编写成通用程序并汇编成各种程序库的形式，用户需要时可直接调用。例如数学程序库、数学软件包等。 非数值运算的种类繁多，要求不一，很难提供统一规范的算法，更多的非数值运算是需要用户设计的。 数据结构 + 算法 = 程序。算法是对程序控制结构的描述，是程序设计的灵魂，而数据结构是对程序中数据的描述。算法的处理对象必然是问题中所涉及到的相关数据，不能离开数据结构去抽象地分析程序的算法，也不能脱离算法去孤立地研究程序的数据结构，而只能从算法和数据结构的统一上去认识程序。 算法示例 例：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，要求编写算法实现将其互换。 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： ① 将黑瓶中的蓝墨水装入白瓶中； ② 将蓝瓶中的黑墨水装入黑瓶中； ③ 将白瓶中的蓝墨水装入蓝瓶中； ④ 交换结束。 上述的四个步骤即为解决此问题的算法 算法示例 例：计算长方形的面积（想法 = 算法？） 写程序前需要清楚“做什么”和“怎么做”。 “做什么”：主要从需求任务中获取，目标明确 “怎么做”：包括两方面内容，一是做哪些事情才能达到解决问题的目的，二是做事情的先后顺序。算法解决的是“怎么做”的问题 算法的表示 算法的基本特征是确定性，要求用一种精确的无歧义的描述语言对算法进行描述。因此，一个好的算法表达工具无论对算法的设计、描述、实现、程序的维护都必不可少。 编程实现的细节是初学程序设计者的重点，随着学习的深入，算法才是整个程序设计的灵魂，也是程序员相互交流最多的问题。算法不同于程序，只