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1、实践是能力赖以生长的土壤！,高级语言程序设计,主讲教师：丁丁 计算机与信息技术学院 ,第一章 程序设计与C语言,主要内容,程序和程序语言 程序和程序语言 算法及其描述工具 程序设计方法 问题与程序设计,2019/4/19,高级语言程序设计,4,1.1 程序和程序语言,例：到图书馆借参考书,1) 进入图书馆； 2 ) 查书目； 3 ) 填写索书单； 4 ) 如果书未借出 那么：交图书馆工作人员取书；办理借书手续；到5; 5) 如果还需借其它书,回到2;否则到6; 6 ) 离开图书馆。,“程序”(program)通常指完成某些事务的一种既定方式和过程。,2019/4/19,高级语言程序设计,5,一
2、些直观特征,按部就班地进行； 开始与结束； 完成某项具体任务； 需要用某种记法形式描述（计算机程序需要用某种精确定义的形式描述）； 是在一些基本动作的基础上描述的； 不同的描述粒度（细节程度）； ,2019/4/19,高级语言程序设计,6,1 程序,程序：规定了计算机执行的动作和动作的顺序。 一个程序应包括以下两方面的内容： 对数据的描述：在程序中要指定数据的类型和数据的组织形式，即数据结构。 对操作的描述：即操作步骤，也就是算法（解决问题的方法和步骤）。 数据是操作的对象，操作的目的是对数据进行加工处理，以得到期望的结果。 程序 数据结构 算法 著名计算机科学家Nikiklaus Wirth
3、 作为程序设计人员，必须认真考虑和设计数据结构和操作步聚,2019/4/19,高级语言程序设计,7,2019/4/19,高级语言程序设计,8,例：求12345,C语言编写的程序： #include void main( ) int i,t; t=1; i=2; t=t*i; i=3; t=t*i; i=4; t=t*i; i=5; t=t*i; printf(“%dn”,t); ,数据：1，2，3，4，5 数据结构：int 类型,算法： 步骤1：先求12，得到结果2 步骤2：将步骤1得到的乘积2再 乘以3，得到结果6； 步骤3：将6再乘以4，得24 步骤4：将24再乘以5，得120,2019/
4、4/19,高级语言程序设计,9,设变量t为被乘数，i为乘数。 用循环算法来求结果, 算法可改写为：,C语言编写的程序： #include Void main( ) int i,t; t=1; i=2; while(i=5) t=t*i; i=i+1; printf(“%dn”,t); ,步骤1：t=1 步骤2：i=2 步骤3：ti = t 步骤4：i+1 = i 步骤5：如果i不大于5，返回步骤3；否则结束。最后得到t的值就是5!的值。,硬件层面上的程序是机器指令的序列。 程序执行：将程序存入内存，通知CPU第一条指令的地址。命令它“开始”！ 一般情况下，CPU执行完一条指令后，自动取出下一条
5、指令，并如此继续下去。 转跳指令明确指定下一条指令的位置，人可以基于转跳指令描述复杂的执行流程。 人命令计算机去执行一个程序，计算机就会一丝不苟地按这个程序的内容，一条一条指令执行，直至程序结束（指令执行到了最后，或者遇到明确的停止指令）。,2019/4/19,高级语言程序设计,10,程序的执行,2 算法,算法：解决问题的方法和步骤 解决一个问题的过程就是实现一个算法的过程。 算法分为两大类： 数值运算：如解方程、求定积分 非数值运算：如排序、检索、绘图,2019/4/19,高级语言程序设计,11,例：用公式y=x2-2x+3计算x=0，1，2，3， 100 所对应的y值，使用如下算法： (1
6、) 置x为0； (2) 置x的上界n=100； (3) 当xn时，重复执行3.1，3.2，3.3步，否则，算法停止。 (3.1) 用公式计算y值； (3.2) 打印一组x和y的值； (3.3) x值增加1。,2019/4/19,高级语言程序设计,12,2019/4/19,高级语言程序设计,13,算法的5个特性,有穷性：即算法通过有限步骤后能够结束 确定性：无二义性，算法必须具有清晰的定义、不能存在任何的模糊 有零个或多个输入 有一个或多个输出 可行性：即算法的每一步都是可执行的,同一个问题可以有多种算法,2019/4/19,高级语言程序设计,14,算法的描述工具,（1）流程图（传统流程图） （
7、2）结构流程图（N-S结构图） （3）伪代码,2019/4/19,高级语言程序设计,15,算法的描述工具：流程图,用一些图框表示各种操作，形象直观，易于理解 ANSI规定一些常用的流程图符号,一个流程图包括以下几部分： 表示相应操作的框 带箭头的流程线 框内外必要的说明文字,x=n,x=0, n=100,计算y=x*x-2*x+3 打印x,y x=x+1,开始,结束,真,假,2019/4/19,高级语言程序设计,16,2019/4/19,高级语言程序设计,17,算法的描述工具：N-S图,美国学者I.Nassi和B.Shneiderman提出的一种新的流程图 全部算法写在一个矩形框内，由一些基本
8、的框组成一个大的框，称N-S图,x=0, n=100,x=n,计算y=x*x-2*x+3 打印x,y x=x+1,2019/4/19,高级语言程序设计,18,算法的描述工具：伪码,概念：伪代码(pseudo code)是用来描述算法的介于自然语言和计算机语言之间的文字和符号。 特点：自上而下 每一行（或几行）表示一个基本操作； 不用图形符号，书写方便、格式紧凑； 便于向计算机语言算法（即程序）过渡。 用处：适用于设计过程中需要反复修改时的流程描述。,伪码 begin initialize x to zero initialize n to 100 while x=n calculate y p
9、rint x, y add one to x end,2019/4/19,高级语言程序设计,19,例：求1+2+100的和,i=100,sum=0, i=1,sum=sum+i i=i+1,开始,结束,真,假,print sum,传统流程图,2019/4/19,高级语言程序设计,20,例：求1+2+100的和,begin sum0, i1; while i=100 sumsum+i; ii+1; print sum end,sum=0, i=1,i=100,sum=sum+i i=i+1,print sum,NS图,伪代码,2019/4/19,高级语言程序设计,21,课堂练习1,请为24620
10、0设计算法并画流程图,2019/4/19,高级语言程序设计,22,课堂练习2,判断某一年是否为闰年 能被400整除 能被4整除，但不能被100整除,2019/4/19,高级语言程序设计,23,3 程序设计语言,算法是对所解决问题的精确描述，程序设计语言是计算机可处理的代码，是人与计算机交流的最基本最重要的媒介； 利用程序设计语言将算法转化为源程序，通过计算机处理解决问题。,2019/4/19,高级语言程序设计,24,25,计算机与人沟通,26,计算机与人沟通,27,计算机与人沟通,28,计算机与人沟通,29,计算机与人沟通,人和计算机通信使用 的语言为计算机语言,程序设计语言的产生发展,CPU
11、指令系统，由0、1序列构成的指令码组成 如：10000000 加 10010000 减,用助记符号描述的指令系统 如 ADD A, B,接近于人类的自然语言和数学语言 如：c=a+b,面向过程的语言算法语言 Basic, Fortan, Pascal,C语言等,Java,C+等,2019/4/19,高级语言程序设计,30,机器语言和程序,机器语言是机器指令形成的语言； 形式为二进制编码，机器可直接执行,00000001000000001000 00000001000100001010 00000101000000000001 00000001000100001100 0000010000000
12、0000001 00000010000000001110,数据装入寄存器0 数据装入寄存器1 寄存器0与1的数据乘 数据装入寄存器1 寄存器0与1的数据加 保存寄存器0里的数据,难写难读，不易编程，与机器有关、程序开发效率极低。,2019/4/19,高级语言程序设计,31,汇编语言和程序,汇编语言：采用助记的符号形式，有利于人的阅读和使用。汇编指令与机器指令一一对应,load 0 a load 1 b mult 0 1 load 1 c add 0 1 save 0 d,将单元a的数据装入寄存器0 将单元b的数据装入寄存器1 寄存器0与1的数据乘 将单元c的数据装入寄存器1 寄存器0与1的数据
13、加 将寄存器0里的数据存入单元d,仍然难理解，不易编程，与机器有关、程序开发效率低。,2019/4/19,高级语言程序设计,32,计算机无法直接执行汇编语言程序，执行前需要把汇编语言程序翻译为机器指令程序 最早时通过手工翻译为机器指令 后来人们开发出称为“汇编系统”的程序，让计算机去完成程序翻译工作,汇编语言的特点： 每条指令的意义容易理解 程序粒度太小，细节太多 程序无结构，缺乏组织手段 写大程序仍然很困难,2019/4/19,高级语言程序设计,33,高级语言和程序,高级语言的特点： 具有类似文字的表现形式，接近自然语言 具有丰富的数据结构，用类似数学表达式形式描述基本计算 用变量等概念取代
14、低级的存储概念，使人摆脱各种繁琐低级的工作，例如存储的安排 提供高级操作流程控制手段和程序组织手段 与具体的机器无关，可移值性好,在C语言里写前面同样的程序： d = a * b + c;,2019/4/19,高级语言程序设计,34,计算机无法直接执行高级语言写出的程序 常规方式是做一个编译系统，完成高级语言程序到机器语言可执行程序的翻译加工 编程 编译加工 执行,使用高级语言编程： 编程工作的效率大大提高 人更容易思考和把握复杂程序的意义 更多人愿意投身于这种工作，使编程发展成为一种职业和谋生方式 术语“程序设计语言”已专指“高级语言”,2019/4/19,高级语言程序设计,35,1954年
15、到1957年：高级语言Fortran诞生; 至1960年代中，开发了Algol 60 ，COBOL，BASIC等。还有函数式语言LISP 等; 1970年代开始：Pascal 和 C语言逐渐分别为教学科研和软件开发用的主要语言; 1980年代：逻辑程序语言Prolog，面向对象语言Smalltalk 和后来的C+; 1995年左右的Java 。,高级语言的简单历史,2019/4/19,高级语言程序设计,36,C语言比较小，入门容易，很快就可以开始编程 有丰富的程序机制、数据机制、函数定义机制，能满足复杂程序的需要。许多常用功能通过库实现 提供接近硬件的低级操作，广泛用于开发效率要求高的程序。被
16、用于代替汇编语言开发底层软件 生成目标代码质量高、可移植性好，被称为“中级语言” 提供了一些支持大规模复杂软件开发的机制,C 语言的工作得到世界计算机界的广泛赞许。对计算机工业和应用发展起了重要推动作用 许多新语言从C汲取营养。如C+，Java，C#等 语言设计者获得计算机领域最高奖图灵奖,C语言的特点,C语言1973年由贝尔实验室的Dennis Ritchie 设计，目标是书写操作系统和其他系统程序。 C语言最早用于写UNIX系统。70年代成为UNIX的标准开发语言，随UNIX流行而被广泛接受。 80年代被搬到各种机器的许多操作系统上，逐渐成为一种开发系统程序和复杂软件的通用语言。 后来成为使用最广泛的系统开发语言。人们用C开发各种程序，从简单应用到极其复杂的大型软件。 各种计算机都有可用的C语言系统。,C语言简介,2019/4/19,高级语言程序设计,38,
