C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程第1章.ppt

第1章 緒 論,1.1 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展 1.2 程序設(shè)計(jì)的基本過(guò)程 1.3 程序設(shè)計(jì)的基本方法,程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言一般分為機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言和高級(jí)語(yǔ)言三大類(lèi)。 1機(jī)器語(yǔ)言 對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，一組機(jī)器指令就是程序，稱(chēng)為機(jī)器語(yǔ)言程序。 2匯編語(yǔ)言 為了便于理解與記憶，人們采用能幫助記憶的英文縮寫(xiě)符號(hào)（稱(chēng)為指令助記符）來(lái)代替機(jī)器語(yǔ)言指令代碼中的操作碼，用地址符號(hào)來(lái)代替地址碼。 3高級(jí)語(yǔ)言 機(jī)器語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言都是面向機(jī)器的語(yǔ)言，一般稱(chēng)為低級(jí)語(yǔ)言。,1.1 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展,返回目錄,表1.1,1.2 程序設(shè)計(jì)的基本過(guò)程 程序設(shè)計(jì)算法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方法工具 1問(wèn)題分析 （1）問(wèn)題的性質(zhì) （2）輸入/輸出數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)處理是計(jì)算機(jī)應(yīng)用中最廣泛的一個(gè)領(lǐng)域。在用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題時(shí)，一般總要有一些輸入數(shù)據(jù)，計(jì)算的結(jié)果也要以某種方式進(jìn)行輸出。 （3）數(shù)學(xué)模型或常用的方法 對(duì)于數(shù)值型問(wèn)題，一般要考慮數(shù)學(xué)模型的設(shè)計(jì)，或者要對(duì)常用的一些方法進(jìn)行分析與比較，從而根據(jù)問(wèn)題的性質(zhì)選擇一種合理的解決方案。,返回目錄,2結(jié)構(gòu)特性的設(shè)計(jì) （1）控制結(jié)構(gòu) 1966年，Bohm和Jacopini證明了任何復(fù)雜的程序都可以用順序、選擇和循環(huán)3種基本結(jié)構(gòu)組合而成。 這幾種基本控制結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)流程圖如圖1.1所示。,圖1.1 基本控制結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)流程圖,（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 在計(jì)算機(jī)的各種應(yīng)用中，數(shù)據(jù)處理所占的比重將越來(lái)越大。在實(shí)際應(yīng)用中，需要處理的數(shù)據(jù)元素一般有很多，而且，各數(shù)據(jù)元素之間不僅具有邏輯上的關(guān)系，還具有在計(jì)算機(jī)中實(shí)際存儲(chǔ)位置上的關(guān)系。,3算法的設(shè)計(jì) 所謂算法，是指解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述。 選擇算法主要應(yīng)考慮以下兩個(gè)基本原則： 實(shí)現(xiàn)算法所花費(fèi)的代價(jià)要盡量的小，即計(jì)算工作量要??； 根據(jù)算法所得到的計(jì)算結(jié)果應(yīng)可靠。,例1.1 某計(jì)算工具具有4位有效數(shù)字（如4位數(shù)學(xué)用表），現(xiàn)要計(jì)算當(dāng)x1000時(shí)的下列函數(shù)值： 解：直接將x1000代入函數(shù)表達(dá)式，其計(jì)算結(jié)果如下： 將該函數(shù)表達(dá)式作如下恒等變換： 然后將x1000代入，其計(jì)算結(jié)果如下：,4流程的描述 （1）自然語(yǔ)言 自然語(yǔ)言是人們?cè)谌粘Ｉ?、工作、學(xué)習(xí)中通用的語(yǔ)言，一般不需專(zhuān)門(mén)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練就能理解用這種語(yǔ)言所表達(dá)的意思。 （2）算法描述語(yǔ)言 為了說(shuō)明程序的流程，還可以用專(zhuān)門(mén)規(guī)定的某種語(yǔ)言來(lái)描述，這種語(yǔ)言通常稱(chēng)為算法描述語(yǔ)言。,（3）流程圖 人們?cè)诔绦蛟O(shè)計(jì)的實(shí)踐過(guò)程中，總結(jié)出了一套用圖形來(lái)描述問(wèn)題的處理過(guò)程，使流程更直觀，易被一般人所接受。,圖1.2 結(jié)構(gòu)化流程圖例,（4）編程 用某種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，本質(zhì)上也是問(wèn)題處理方案的描述，并且是最終的描述。 5調(diào)試與運(yùn)行 最后編寫(xiě)出的程序還需要進(jìn)行測(cè)試和調(diào)試。只有經(jīng)過(guò)調(diào)試后的程序才能正式運(yùn)行。,1.3 程序設(shè)計(jì)的基本方法,1.3.1 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)要求把程序的結(jié)構(gòu)限制為順序、選擇和循環(huán)3種基本結(jié)構(gòu)，以便提高程序的可讀性。這種結(jié)構(gòu)化程序具有以下兩個(gè)特點(diǎn)： （1）以控制結(jié)構(gòu)為單位，只有一個(gè)入口和一個(gè)出口，使各單位之間的接口比較簡(jiǎn)單，每個(gè)單位也容易被人們所理解； （2）縮小了程序的靜態(tài)結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)執(zhí)行之間的差異，使人們能方便、正確地理解程序的功能。,返回目錄,NS圖是一種不允許破壞結(jié)構(gòu)化原則的圖形算法描述工具，又稱(chēng)盒圖。 NS圖有以下幾個(gè)基本特點(diǎn)： （1）功能域比較明確，可以從框圖中直接反映出來(lái)； （2）不可能任意轉(zhuǎn)移控制，符合結(jié)構(gòu)化原則； （3）很容易確定局部和全程數(shù)據(jù)的作用域； （4）很容易表示嵌套關(guān)系，也可以表示模塊的層次結(jié)構(gòu)。,1順序結(jié)構(gòu) 順序結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖如圖1.3所示。,圖1.3 順序結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖,2選擇結(jié)構(gòu) （1）兩路分支結(jié)構(gòu) 兩路分支選擇結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖如圖1.4所示。,圖1.4 兩路分支選擇結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖,（2）多路分支結(jié)構(gòu),圖1.5 多路分支選擇結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖,3循環(huán)結(jié)構(gòu) 循環(huán)結(jié)構(gòu)分為當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)和直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)。 （1）當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu) 當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖如圖1.6所示。,圖1.6 當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖,（2）直到型循環(huán)結(jié)構(gòu) 直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖如圖1.7所示。,圖1.7 直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖,圖1.8是順序輸出3到100之間所有素?cái)?shù)的結(jié)構(gòu)化流程圖，在這個(gè)流程圖中，表示了3種基本結(jié)構(gòu)互相嵌套的情況。,圖1.8 3種基本結(jié)構(gòu)互相嵌套的情況,1.3.2 模塊化程序設(shè)計(jì) 模塊化設(shè)計(jì)是指把一個(gè)大程序按人們能理解的大小規(guī)模進(jìn)行分解。 1按功能劃分模塊 （1）模塊間的接口關(guān)系比較簡(jiǎn)單，并且每個(gè)模塊都是人的智力所能及的。 （2）各模塊的功能比較單一，當(dāng)需要修改某一功能時(shí)，一般只涉及到一個(gè)模塊，不會(huì)影響到其他模塊。 （3）人們可以脫離程序的上、下文也能單獨(dú)地驗(yàn)證一個(gè)模塊的正確性。 （4）在擴(kuò)充系統(tǒng)或建立新系統(tǒng)時(shí)，可以充分利用已有的一些模塊，用積木式的方法進(jìn)行開(kāi)發(fā)。,2按層次組織模塊,圖1.9 按層次組織模塊,1.3.3 自頂向下、逐步細(xì)化的設(shè)計(jì)過(guò)程 自頂向下、逐步細(xì)化的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括以下兩個(gè)方面： （1）將一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題的解法分解和細(xì)化成由若干模塊組成的層次結(jié)構(gòu)； （2）將一個(gè)模塊的功能逐步分解細(xì)化為一系列的處理步驟，直到某種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的語(yǔ)句或某種機(jī)器指令。,自頂向下、逐步細(xì)化的設(shè)計(jì)