第3章程序的控制结构及结构化程序设计方法ppt课件

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1、3.1 算法与算法的表示方法 3.2 顺序结构程序设计 3.3 选择结构程序设计 3.4 循环结构程序设计,第三章 程序的控制结构与结构化程序设计方法,3.1 算法与算法的表示方法,本章主要内容： 1.了解算法的表示方法及其在程序设计中的重要地位. 2.掌握 C 语言的基本控制结构和基本控制语句. 3.掌握用 C 语言的基本控制语句进行顺序，选择和 循环结构程序的设计. 4.掌握一些常用的算法,如递推法,迭代法,穷举法等. 5.了解结构化程序设计的基本思想,算法分类： 数值运算算法：解决的是求数值解的问题。 非数值运算算法：主要解决关于分析推理、逻辑推理等 问题，如排序、查找等。,3.1.1

2、算法的概念,数据结构 + 算法 = 程序 数据结构：对数据的描述和组织形式， 算法：对操作或行为的描述，即操作步骤。,算法为解决一个具体问题而采取的确定的有限的操 作步骤。,2、控制结构：操作序列的顺序控制。 三种基本控制结构，即： 顺序结构、选择结构、循环结构。,3.1.1 算法的概念,算法的组成要素：,1、操作：各种运算。 如：算术运算、逻辑运算、关系运算等。,算法的特性： 1、有穷性：在有限的时间内，操作步骤能够终止。 2、确定性：每一步操作的含义必须明确。 3、有效性：每一步都应当能有效地进行并得到确定的结果。 4、有0个或多个输入。 5、有1个或多个输出。,3.1.1 算法的概念,例

3、1：求12345。,算法一： S1：求12 ，得2； S2：将S1得的2再乘3，得6； S3：将S2得的6再乘4，得24； S4：将24再乘5，得120，结果。,算法二： S1：p=1 S2：i=2 S3：p =pi S4：i=i+1 S5：若i5，返回S3， 否则结束，得出结果 p为5！。,比较两个算法： 算法一：繁琐，数目大时步骤太多。 算法二：利用循环算法，借助两个变量，可求任意数的阶乘，提高通用性。,3.1.2 简单算法举例,3.1.2 简单算法举例,例2： 求1+2+3+4+100,算法： S1：n=1 S2：s=0 S3：s=s+n S4：n=n+1 S5：若n 100，返回到S3

4、， 否则结束。,1+3+5+7+99 2+4+6+8+.+100,思考：,S1：n=1 S2：s=0 S3：s=s+n S4：n=n+2 S5：若n 100，返回到S3， 否则结束。,S1：n=2 S2：s=0 S3：s=s+n S4：n=n+2 S5：若n 100，返回到S3， 否则结束。,算法： S1：sign=1 S2：n=2 S3：s=1 S4：sign=(-1) sign S5：s=s+sign n S6：n=n+1 S7：若n 100，返回到S4， 否则结束。,例3： 求1-2+3-4-100,3.1.2 简单算法举例,二、流程图表示,一、自然语言表示,3.1.3 算法的表示方法,

5、例1中求5！的算法用流程图表示:,算法： S1：p=1 S2：i=2 S3：p i p S4：i+1 i S5：若i 5，返回S3，否则 结束，得出结果 p为5！。,3.1.3 算法的表示方法,优点：既形象直观，又节省篇幅，基本结构及算法的表示均在 一个矩形框内，尤其适于表示结构化程序的设计。,三、N-S结构化流程图,取消改进流程图中的流程线，这种算法被迫只能从上到下顺 序执行，从而避免了算法流程的任意转向，保证了程序的质量。,所谓结构化程序设计就是由基本结构顺序组成的，基本结构之间无跳转。,3.1.3 算法的表示方法,例1中求5！用N-S图表示：,main( ) int i,p; p=1;

6、i=2; do p=p*i; i=i+1; while(i5) printf(“%d”,p); ,3.1.3 算法的表示方法,伪码是指介于自然语言和计算机语言之间的一种代码， 是帮助程序员制定算法的智能化语言，它不能在计算机上 运行，但是使用起来比较灵活，无固定格式和规范，只要 写出来自己或别人能看懂即可，而且比较容易转换为计算 机程序。,3.1.3 算法的表示方法,四、伪代码表示：,3.1.3 算法的表示方法,input n if n0 print “input error!” goto end else fac=1 i=1 loop: fac=fac*i i=i+1 if i=n goto

7、 loop print fac end,例：用伪码表示的计算n！的算法,返回,为了使流程图便于理解和阅读，限制无规律的任意转向，结构化程序设计规定了三种基本结构，即：顺序结构、选择结构、循环结构。然后由这些基本结构按一定规律组成一个算法结构，整个算法的结构由上而下地将各个基本结构顺序排列起来的。,三种基本结构:,三种基本结构的特点： （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 （4）结构内不存在“死循环”,3.2 顺序结构程序设计,3.2 顺序结构程序设计,顺序结构是最简单的C语言程序结构，也是C语言程序中 最常用的程序结构，主要由表达式语句组成。,特点： 完

8、全按照语句出现的先后顺序执行程序。,一、顺序结构概念：,二、顺序结构流程图表示：,3.2 顺序结构程序设计,三、应用举例：,例3.1：假设银行定期存款的年利率r为2.25%，存款期为n年， 存款本金为m元，求n年后可得到的本利之和。,3.2 顺序结构程序设计,3.2 顺序结构程序设计,程序清单：,printf(“Please enter n,m:”);,运行结果： Please enter n,m:1,500 Total=511.250000,main( ) ,int m,n; float r=0.0225,total;,scanf(“%d,%d”,total=m*pow(1+r,n);,pr

9、intf(“Total=%fn”,total);,#include ,注： 编译预处理命令不是C语句，每条指令单独占一行，同一行不能有其它的编译指令或C语句。,3.2 顺序结构程序设计,C程序结构框架:,以#开始的编译预处理命令行,main( ) ,局部变量说明语句;,执行语句序列;,包含头文件的方式：#include #include “文件名”,3.2 顺序结构程序设计,例3.2：任意从键盘输入一个三位整数，要求正确分离出它的 个位、十位、百位数，分别在屏幕上输出。,算法：,Step 1：输入一个三位整数x；,Step 2：计算最高位b2=x100；,Step 4：计算最低位b0=x%10

10、 或 b0=xb2100b110；,Step 3：计算中间位b1=(xb2100) 10 或 b1=(x10)%10；,Step 5：输出分离结果；,程序见eg3_2,3.2 顺序结构程序设计,3.2 顺序结构程序设计,算法：,Step 4：输出x1和x2；,Step 1：输入a，b，c；,Step 3：由于以假设判别式0，所以可直接按求根公式 计算两个实根x1和x2；,程序见eg3_3,返回,选择结构的应用场合,当需要根据不同的判断条件执行不同的操作时。,若输入的三角形三边能构成一个三角形，则计算三角形面积,计算分段函数的值,3.3 选择结构程序设计,选择结构的流程图表示,3.3 选择结构程

11、序设计,选择结构种类 单分支的选择结构 双分支的选择结构 多分支的选择结构 嵌套的if语句或switch语句,3.3 选择结构程序设计,if else 形式 if（表达式）语句1 else 语句2 适合于解决双分支选择问题,条件语句,if 形式 if(表达式) 语句A 适合于解决单分支选择问题,3.3 选择结构程序设计,elseif 形式 if（表达式1） 语句1 else if（表达式2） 语句2 else if（表达式m） 语句m else 语句m+1 适合于解决多分支选择问题,3.3 选择结构程序设计,例3.4 从键盘输入你和你朋友的年龄，编程判断谁的年龄最大，并打印他的年龄。,N-S流

12、程图：,程序见eg3_4_1,算法1: 用不带else子句的if语句编程。,3.3 选择结构程序设计,算法2: 用带有else子句的if语句编程。,N-S流程图：,程序见eg3_4_2,3.3 选择结构程序设计,算法3: 用条件表达式实现。,条件表达式： 表达式1 ? 表达式2 : 表达式3,N-S流程图：,程序见eg3_4_3,3.3 选择结构程序设计,例3.5 体型判断。判断某人是否属于肥胖，可根据身高与体重等因素来判断，按照“体指数”对肥胖程度进行划分： 体指数t = 体重w /（身高h ） （其中，w单位为kg，h单位为m） 当 t27 时，为肥胖。,2,3.3 选择结构程序设计,算法

13、1：用不带else子句的if语句编程。,N-S流程图：,程序见eg3_5_1,算法2：用在if子句中嵌入if语句的形式编程。,程序见eg3_5_2,3.3 选择结构程序设计,算法3：用在else子句中嵌入if语句的形式编程。,程序见eg3_5_3,N-S流程图：,3.3 选择结构程序设计,使用if-else语句应注意的事项,当需要多条语句时必须用复合语句，即把要执行的多条语句用一对大括号括起来。 if子句中内嵌if语句时，else子句总是与它前面最近的且没有配对的if相结合，而与书写的缩进格式无关。为避免错误，有两个办法： 1、if子句中内嵌的 if 语句用一对大括号括起来； 2、尽量采用在

14、else 子句中内嵌 if 语句的形式编程。,3.3 选择结构程序设计,例3.6 编程计算一元二次方程ax+bx+c=0的根，a，b，c由键盘输入，其中，a!=0。,算法（用自然语言描述）,Step1：输入系数 a，b，c；,Step4：若a=0，则输出“不是二次方程”；,Step5：若disc0，则计算并输出两个不相等的实根： x1=p+q，x2=p-q；,Step6：若disc=0，则计算并输出两个相等的实根： x1=x2=p；,Step7：若disc0，则计算并输出两个共轭复根： x1=p+qi，x2=p-qi；,3.3 选择结构程序设计,程序见eg3_6,2,例3.7 编程设计一个简单

15、的猜数游戏：先由计算机“想”一个数请人猜，如果人猜对了则计算机给出提示“right”，否则提示“wrong”，并告诉人所猜的数是大还是小。,算法： Step1：通过调用随机函数任意“想”一个数magic； Step2：输入人猜的数guess； Step3：如果guessmagic，则给出提示：“Wrong！Too high！” Step4：如果guessmagic，则给出提示：“Wrong！Too low！” Step5：如果guess=magic，则给出提示：“Right！”，并打印这 个数。,3.3 选择结构程序设计,程序见eg3_7,开关语句switch 当对问题需要分析的情况较多时(一

16、般大于三种)，常使用开关语句代替条件语句来简化程序的设计。常用于各种分类统计、菜单等程序的设计。,switch语句的一般形式 switch（表达式） case 常量1：语句序列1 case 常量2：语句序列2 case 常量n：语句序列n default： 语句序列n+1 ,3.3 选择结构程序设计,关于使用switch语句时的几点说明 1. switch后括号内的表达式的值一般为整型、字符型或枚举型， 而且，每个case后的“常量表达式”的类型应该与switch后括号 内表达式的类型一致。 2. 若case后面的语句省略不写，则表示它与后续case执行相同的 语句。 3. 程序执行到switch语句时，先计算表达式的值，然后自上而下 寻找与该值相匹配的case常量，找到后则按顺序执行此c