吴宏瑜全套配套课件c语言程序设计第1章算法与c语言概述

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1、1,第1章 算法与C语言概述,程序设计的基本概念 算法 C语言概述,2,11程序设计的基本概念,程序设计的基本步骤与程序设计语言 程序设计方法,111程序设计的基本步骤与程序设计语言,1程序与计算机程序 程序就是对一系列操作过程的描述。 例11求解一元二次方程。 步骤1：为计算机提供一元二次方程的三个系数； 步骤2：用数学公式计算方程的第一个解； 步骤3：用数学公式计算方程的第二个解； 步骤4：输出方程的两个解； 步骤5：程序结束。 为求解一个计算任务，我们会告诉计算机按照特定操作顺序完成一系列的指令，这一系列指令的集合就是计算机程序。,111程序设计的基本步骤与程序设计语言,2程序设计的基本

2、步骤 分析问题 设计算法 编写程序 运行程序 分析结果 编写文档,111程序设计的基本步骤与程序设计语言,3程序设计语言 （1）第一代机器语言 机器语言就是由二进制 0、1 代码形式构成的指令。 不同的计算机系统具有不同的指令系统。 如PC机中，表示相加运算的指令代码就是01001。,111程序设计的基本步骤与程序设计语言,3程序设计语言 （2）第二代汇编语言 汇编语言中的语句就是机器指令的符号化形式。 即用十进制数据和英文缩写词来取代二进制形式的机器指令。 例如： 指令代码01001可改写成ADD 二进制数据1001可改写成9 计算机不能直接识别汇编语言中的语句，需要翻译成二进制形式的机器指

3、令。 这种翻译一般称为“汇编”，所用软件称为“汇编程序”。,111程序设计的基本步骤与程序设计语言,3程序设计语言 （3）第三代高级语言 高级语言是面向用户的、独立于计算机硬件的编程语言。 计算机不能直接识别高级语言中的语句，需要翻译成二进制形式的机器指令。 这种翻译一般分为称为“编译”和“解释”两种方式。 所用软件称为“编译程序”和“解释程序”，如图所示。,111程序设计的基本步骤与程序设计语言,3程序设计语言 （4）第四代非过程化语言 使用非过程化语言编程时只需告诉计算机“做什么”而不是“怎样做” 即不需要描述算法实现的细节,112程序设计方法,1结构化程序设计方法 （1）结构化程序设计原

4、则 自顶向下 逐步细化 模块化 限制使用goto语句 （2）三种基本结构 顺序结构 选择结构 循环结构 顺序结构 表示程序中的各操作是按照它们出现的先后顺序执行的。,112程序设计方法,1结构化程序设计方法 选择结构 对于要先做判断后进行选择的问题就要使用选择结构。 选择结构分为三种形式： 单分支选择 双分支选择 多选择分支,112程序设计方法,1结构化程序设计方法 循环结构分为两种形式： 当型循环 直到型循环 当型循环 表示先进行条件判断，当满足给定的条件后才执行循环体，并且在循环终端处流程自动返回到循环入口处；如果条件不满足，则退出循环体直接到达循环出口处。 直到型循环 表示从循环入口处直

5、接执行循环体，在循环终端处判断条件。如果条件不满足，返回入口处继续执行循环体，直到条件为真时再退出循环到达循环出口处，是先执行循环后进行条件判断。,112程序设计方法,1结构化程序设计方法 （3）结构化程序特点 结构内不存在死循环 每种结构都有且仅有一个入口 每种结构都有且仅有一个出口 结构内的每一部分都有机会被执行到 2面向对象程序设计方法 例12从键盘输入数据n，计算其对应的平方根。 int n; float result; scanf(“%d“,112程序设计方法,2面向对象程序设计方法 （1）对象 在现实世界中，对象就是我们认识世界的基本单元。 它可以是人，也可以是物，还可以是一件事。

6、 对象作为现实世界中的一个实体，主要特性如下： 每一个对象必须有一个标记名称以便区别于其它对象。 用状态或属性可以描述对象具有的特征。 对象含有一组操作，每个操作都决定对象的一种行为。 对象操作与对象属性是不可分离的。 （2）类 就是对一组具有共同的属性特征和行为特征的对象所进行的抽象，类和对象之间的关系是抽象和具体的关系。,112程序设计方法,1结构化程序设计方法 （1）结构化程序设计原则 自顶向下 逐步细化 模块化 限制使用goto语句 （2）三种基本结构 顺序结构 选择结构 循环结构 顺序结构 表示程序中的各操作是按照它们出现的先后顺序执行的。,112程序设计方法,2面向对象程序设计方法

7、 表11学生类中的一个对象实例 对象状态：对象的状态是全部静态属性的动态值集合。,112程序设计方法,2面向对象程序设计方法 （4）对象特征 模块性 继承性 动态链接 易维护性 封装性,17,12算法,121算法的概述 122算法的表示 123常用算法的简介 人类求解问题的两种方式： 推理方式 算法方式,121算法的概述,算法： 一个有穷规则的集合，其规则规定一个解决某一特定类型问题的操作序列。 算法特征： 有穷性 确定性 输入项 输出项 有效性,122算法的表示,1使用自然语言描述算法 例14使用自然语言描述：12399100。 求解方法：使用循环结构来表示100次相加运算。其中，使用两个变

8、量sum和n，变量sum表示累和变量，初始值为0，每次加一个“加数”；变量n表示“加数”，初始值为1，取值范围是1至101，为累和变量sum准备数据，而变量n的值为101时退出循环。 步骤1：假设sum的初值为0； 步骤2：假设n的初值为1； 步骤3：如果n100时，则执行步骤4，否则转出执行步骤7； 步骤4：计算sum加i的值后，重新赋值给sum； 步骤5：计算n加1的值后，重新赋值给n； 步骤6：转去执行步骤3； 步骤7：输出sum 的值； 步骤8：算法结束。,122算法的表示,2使用传统流程图描述算法 圆角矩形表示算法的“开始”和“结束”； 平行四边形表示输入操作和输出操作。 菱形表示表

9、示条件判断； 直角矩形表示算法中的具体操作； 箭头表示算法的操作流程； 圆圈表示连接其它流程图符号，具有汇合的功能。,122算法的表示,2使用传统流程图描述算法 传统流程图有如下三类共5种。 顺序结构如图1-4所示。 选择结构如图1-5所示。,122算法的表示,2使用传统流程图描述算法 循环结构如图1-6所示。,122算法的表示,2使用传统流程图描述算法 传统流程图的主要优点： 形象直观，各种操作容易理解，也不会产生二义或歧义性 算法出错时容易发现并修改。 传统流程图的主要缺点： 所占篇幅较大且不易绘制，由于使用流程线导致算法过于灵活，不受阻挠限制，常使流程转向混乱，最终造成程序的阅读和修改困

10、难，更不利于结构化程序的具体实现。,122算法的表示,2使用传统流程图描述算法 例15使用传统流程图描述：12399100。,122算法的表示,3使用NS流程图描述算法 顺序结构如图1-8所示。 选择结构如图1-9所示。,122算法的表示,3使用NS流程图描述算法 循环结构如图1-10所示。,122算法的表示,3使用NS流程图描述算法 NS流程图的主要优点： 简单且易学易用，具有较好的可读度，尤其适合描述循环和条件结构的算法。另外，NS流程图的设计意图易理解，从而为编程、查错、选择测试用例、软件维护等提供方便。 NS流程图的主要缺点： 不容易进行手工修改，在嵌套过多时不容易绘制。 例16使用N

11、S流程图描述：12399100。,122算法的表示,4使用伪代码描述算法 例17使用伪代码描述累和算法：12399100。 算法描述如下： begin sum=0 n=1 while (n=100) sum=sum+n n=n+1 print sum end,122算法的表示,3使用NS流程图描述算法 例18两个变量内容的交换.。 求解方法：使用三个变量a，b，t，其中变量a和b的值由键盘输入，变量t作为暂存单元，通过三次赋值操作完成交换。 画出NS流程图：,122算法的表示,3使用NS流程图描述算法 例19取绝对值。 求解方法：使用一个变量n，并选择结构来进行判断。若变量n的值大于0，则输出

12、n的值，否则输出n的值。 画出NS流程图：,122算法的表示,3使用NS流程图描述算法 例110计算10!。 求解方法：使用循环结构来表示10次相乗运算。其中，使用两个变量f和n，变量f表示累乗变量，初始值为1，每次乗一个“乗数”；变量n表示“乗数”，初始值为1，取值范围是1至11，为累乗变量f准备数据，而变量n的值为11时退出循环。 画出NS流程图：,122算法的表示,3使用NS流程图描述算法 例111求裴波纳契数列中的前10个数据。 斐波那契数列是指：0、1、1、2、3、5、8、13、21、34，数学定义如下： F（0）0 F（1）1 F（n）F（n-1）F（n2）（n2） 求解方法：使用

13、循环结构和迭代算法。其中，循环控制变量k从2至10取值，在取值为2至9时求裴波纳契数，取值为10时结束循环；另外三个变量为f1，f2，f，其中f1的初始值为0，f2的初始值为1，f的值是f1和f2的和，迭代过程如下： f=f1+f2，f1=f2，f2=f,122算法的表示,3使用NS流程图描述算法 例111求裴波纳契数列中的前10个数据。 画出NS流程图：,122算法的表示,3使用NS流程图描述算法 例112求两个正整数的最大公约数。 求解方法：最大公约数就是两个正整数共有约数中最大的一个，下面介绍欧几里德算法（又称为辗转相除法），其主要操作如下： 步骤1：输入两个正整数，并放入变量m和n中；

14、 步骤2：求出m除以n的余数放入变量r中； 步骤3：如果r为0，则执行步骤7，否则执行步骤4； 步骤4：操作m=n，n=r； 步骤5：求出m除以n的余数放入变量r中； 步骤6：执行步骤3； 步骤7：n就是所求的结果，输出结果。,122算法的表示,3使用NS流程图描述算法 例112求两个正整数的最大公约数。 画出NS流程图：,122算法的表示,例113判断素数。 素数是一个大于1的自然数，除了1和它本身外，不能被其他自然数整除，换言之就是素数除了1和它本身以外不再有其他的因数。 求解方法：由键盘输入一个大于1的自然数n,，使用一个变量k，其取值范围从2至n1，用循环结构来判断所有的k值是否是n的

15、因数。若有因数，则输出不是素数的信息，并结束算法；若没有因数，则输出是素数的信息。,122算法的表示,例113判断素数。 画出NS流程图：,38,13C语言概述,131C语言的发展及特点 132C语言程序的构成及程序的书写格式 123程序调试步骤 134用VC系统实现C程序的操作过程,131C语言的发展及特点,1C语言的发展过程 表12 C语言标准,131C语言的发展及特点,2C语言的主要特点 简洁紧凑、灵活方便 运算符丰富 数据类型丰富 运算表达方式多样 允许访问物理地址并控制硬件 目标代码质量高 可移植性好 表达力强,132C语言程序的构成及程序书写格式,1C语言程序示例 例114求解一个一元二次方程。 #include #include int main() float a,b,c; float x1,x2; scanf(“%f,%f,%f“, ,132C语言程序的构成及程序书写格式,例115编写函数计算12399100。 #include int main() int s(int m);int m=100; printf(“sum=%dn“,s(m); return 0; int s(int m) int sum=0; int n=1; while (n=m) sum=sum+n; n=n+1; return sum; ,132C语