C語言第1講 程序和程序設(shè)計(jì)算法結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法

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C語言第1講程序和程序設(shè)計(jì)、算法、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法

第1講程序和程序設(shè)計(jì)算法、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法

C語言第1講程序和程序設(shè)計(jì)、算法、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法

第一章程序設(shè)計(jì)基本概念教學(xué)目標(biāo)–把握程序及程序設(shè)計(jì)的基本概念，程序的運(yùn)行過程、算把握程序及程序設(shè)計(jì)的基本概念，程序的運(yùn)行過程、法及其特點(diǎn)、算法的描述、語言程序的基本結(jié)構(gòu)。法及其特點(diǎn)、算法的描述、C語言程序的基本結(jié)構(gòu)。–熟悉設(shè)計(jì)程序時(shí)應(yīng)遵循的基本原則。熟悉設(shè)計(jì)程序時(shí)應(yīng)遵循的基本原則。–了解利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的過程、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)了解利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問題的過程、方法并在以后的程序設(shè)計(jì)中應(yīng)用并逐步熟練把握。方法并在以后的程序設(shè)計(jì)中應(yīng)用并逐步熟練把握。–能將日常生活中解決一些簡(jiǎn)單問題的步驟用算法描述。能將日常生活中解決一些簡(jiǎn)單問題的步驟用算法描述。熟悉程序開發(fā)環(huán)境，學(xué)習(xí)上機(jī)基本操作。熟悉程序開發(fā)環(huán)境，學(xué)習(xí)上機(jī)基本操作。

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1.1程序與程序設(shè)計(jì)程序與程序設(shè)計(jì)–程序是控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行的指令序列。程序是控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行的指令序列。–程序設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)、書寫及檢查程序的過程。程序設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)、書寫及檢查程序的過程。

程序設(shè)計(jì)語言–程序設(shè)計(jì)語言是軟件系統(tǒng)的重要組成部分–程序設(shè)計(jì)語言是描述計(jì)算機(jī)指令的工具。–各種程序設(shè)計(jì)語言有自己的語法、詞匯。–可分為機(jī)器語言、匯編語言和高級(jí)語言三類。可分為機(jī)器語言、匯編語言和高級(jí)語言三類。

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1.機(jī)器語言由“0〞和“1〞組成的二進(jìn)制表示的機(jī)器指令的集合。例如某種類型的計(jì)算機(jī)規(guī)定以“10000000表示一個(gè)表示一個(gè)“例如某種類型的計(jì)算機(jī)規(guī)定以“10000000〞表示一個(gè)“加操作，10010000〞表示一個(gè)減法〞操作。表示一個(gè)“法〞操作，以“10010000表示一個(gè)“減法〞操作。

機(jī)器指令一般由操作碼和操作數(shù)兩個(gè)部分組成。機(jī)器指令一般由操作碼和操作數(shù)兩個(gè)部分組成。計(jì)算機(jī)硬件可以直接識(shí)別，因此，它的執(zhí)行速度比較快。針對(duì)一種計(jì)算機(jī)所編寫的機(jī)器語言程序，一般不能在另一種類型的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，而且程序的編寫難度較大，修改、調(diào)試也不便利，簡(jiǎn)單出錯(cuò)，程序的直觀性較差。

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2.匯編語言用能夠幫助記憶的指令助記符來代替機(jī)器指令中的操作碼，用地址符號(hào)或十進(jìn)制數(shù)來代替操作數(shù)。如用“ADD表示加法操作表示加法操作，SUB〞表示減法操作表示減法操作。如用“ADD〞表示加法操作，用“SUB表示減法操作。

比機(jī)器語言直觀，簡(jiǎn)單記憶和理解，編寫的程序比機(jī)器語言程序易讀、易檢查、易修改不同類型的計(jì)算機(jī)，匯編語言源程序不能通用。必需由一種專門的翻譯程序

(匯編程序)將匯編語言源程序翻譯成機(jī)器語言程序，計(jì)算機(jī)才能執(zhí)行。

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3.高級(jí)語言面向問題的程序設(shè)計(jì)語言與具體的計(jì)算機(jī)硬件無關(guān)，其表達(dá)方式接近于被描述的問題，接近于自然語言和數(shù)學(xué)語言，易為人們接受和把握。其顯著特點(diǎn)是獨(dú)立于具體的計(jì)算機(jī)硬件，通用性和可移植性好。計(jì)算機(jī)高級(jí)語言已有上百種之多，得到廣泛應(yīng)用計(jì)算機(jī)高級(jí)語言已有上百種之多，得到廣泛應(yīng)用的也有十幾種，并且?guī)缀趺恳环N高級(jí)語言都有其適用的領(lǐng)域。C適用的領(lǐng)域。C語言是其中之一。

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4.程序運(yùn)行過程編輯處理–通過編輯程序?qū)⒕帉懙脑闯绦蛩腿胗?jì)算機(jī)。

語言處理–將用戶編寫的源程序轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言的形式，以便計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別和運(yùn)行。–由翻譯程序自動(dòng)完成的，翻譯程序除了要完成語言間的轉(zhuǎn)換外，還要進(jìn)行語法、語義等方面的檢查。

裝配鏈接處理裝入內(nèi)存運(yùn)行

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5.語言處理

語言處理程序一般可分為：匯編程序匯編編譯程序編譯解釋程序解釋這三種類型

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5.語言處理匯編–由匯編程序(一種由專業(yè)的軟件開發(fā)商提供的系統(tǒng)軟件)匯編程序(一種由專業(yè)的軟件開發(fā)商提供的系統(tǒng)軟件)將用匯編語言編寫的源程序翻譯成目標(biāo)程序(某種類型將用匯編語言編寫的源程序翻譯成目標(biāo)程序(某種類型計(jì)算機(jī)的機(jī)器語言程序),這一過程稱為匯編。計(jì)算機(jī)的機(jī)器語言程序),這一過程稱為匯編。

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編譯由編譯程序?qū)⒏呒?jí)語言源程序翻譯成目標(biāo)程序。編譯程序?qū)⒏呒?jí)語言源程序翻譯成目標(biāo)程序。

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語言處理(續(xù))解釋–由解釋程序?qū)⒏呒?jí)語言源程序一句一句地讀入，每讀解釋程序?qū)⒏呒?jí)語言源程序一句一句地讀入，每讀入一個(gè)語句都要對(duì)它進(jìn)行分析和解釋，若有錯(cuò)誤就即時(shí)中斷其解釋過程，并通知用戶進(jìn)行修改，若沒有錯(cuò)誤就依照解釋結(jié)果執(zhí)行所要求的操作。解釋方式不產(chǎn)生目標(biāo)程序。

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6.程序設(shè)計(jì)基本原則正確性可靠性簡(jiǎn)明性有效性程序本身必需具備且只能具備程序設(shè)計(jì)規(guī)格說明書中所列舉的全部功能。它是判斷程序質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)。程序在屢屢反復(fù)使用過程中不失敗的概率。簡(jiǎn)明性的目標(biāo)是要求程序簡(jiǎn)明易讀。

程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行需要使用一定數(shù)量的計(jì)算機(jī)資源，如CPU程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行需要使用一定數(shù)量的計(jì)算機(jī)資源，如CPU的時(shí)間、存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)空間。有效性就是要在一定的軟、硬件條件下，反映出程序的綜合效率。

可維護(hù)性

程序的可維護(hù)可分為校正性維護(hù)、適應(yīng)性維護(hù)和完善性維護(hù)。一個(gè)軟件的可維護(hù)性如何直接關(guān)系到程序的可用性，因此應(yīng)特別予

以關(guān)注。程序主要與其所完成的任務(wù)有關(guān)，但也與它的運(yùn)行環(huán)境有著一定的聯(lián)系。軟件的開發(fā)應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離機(jī)器的特征，以提高它的可移植程度。

可移植性

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7.用計(jì)算機(jī)解決問題的基本步驟一般由分析問題、建立數(shù)學(xué)模型、選擇適合算法、編寫程序、調(diào)試、運(yùn)行程序直至得到正確的結(jié)果等幾個(gè)階段所組成。設(shè)計(jì)步驟1.確定要解決的問題。主要目的是搞明白“做什么〞。確定要解決的問題。主要目的是搞明白“做什么〞2.算法設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要任務(wù)是解決“如何算法設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要任務(wù)是解決“。涉及兩個(gè)方面的內(nèi)容，一是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做〞。涉及兩個(gè)方面的內(nèi)容，一是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(解決數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)),另一個(gè)是算法設(shè)計(jì)(解決數(shù)據(jù)的表示與存儲(chǔ)),另一個(gè)是算法設(shè)計(jì)(描述操作步驟)。3.編寫程序和調(diào)試程序。編寫程序和調(diào)試程序。4.整理資料，交付使用。整理資料，交付使用。

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1.2算法計(jì)算機(jī)算法是為計(jì)算機(jī)解題設(shè)計(jì)的有明確意義的運(yùn)算步驟的有限集合。算法可以用不同的方法表示。常用的有自然語言、傳統(tǒng)流程圖、結(jié)構(gòu)化流程圖、偽代碼等。算法的特點(diǎn)–有窮性有窮性–確定性確定性–有效性有效性–有零個(gè)或多個(gè)輸入有零個(gè)或多個(gè)輸入–有一個(gè)或多個(gè)輸出有一個(gè)或多個(gè)輸出

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1.簡(jiǎn)單算法舉例

例1.1給出求x1+x2+x3+x4+x5的值的算法。給出求x1+x2+x3+x4+x5算法分析：算法分析：(1)手工計(jì)算步驟為：手工計(jì)算步驟為：①求x1與x2的和，得到兩個(gè)數(shù)之和；的和，得到兩個(gè)數(shù)之和；將上一步的和與x相加，得到三個(gè)數(shù)之和；②將上一步的和與x3相加，得到三個(gè)數(shù)之和；將上一步的和與x相加，得到四個(gè)數(shù)之和；③將上一步的和與x4相加，得到四個(gè)數(shù)之和；將上一步的和與x相加，得到五個(gè)數(shù)之和。④將上一步的和與x5相加，得到五個(gè)數(shù)之和。從手工計(jì)算過程中可知：從手工計(jì)算過程中可知：其運(yùn)算方法類似于用算盤計(jì)算該題的過程，每次僅求出兩個(gè)數(shù)之和，的過程，每次僅求出兩個(gè)數(shù)之和，其中一個(gè)加數(shù)為上一步所得的結(jié)果，另一加數(shù)為多項(xiàng)式中的一項(xiàng)，重復(fù)這個(gè)過程，得的結(jié)果，另一加數(shù)為多項(xiàng)式中的一項(xiàng)，重復(fù)這個(gè)過程，直到加到最終一項(xiàng)為此。到加到最終一項(xiàng)為此。

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(2)適合計(jì)算機(jī)處理的算法。

該算法能更加簡(jiǎn)單地表達(dá)上述解題過程，并具有通用性。該算法能更加簡(jiǎn)單地表達(dá)上述解題過程，并具有通用性。先定義幾個(gè)變量：設(shè)置變量s表示多項(xiàng)式之和，其初值為零；先定義幾個(gè)變量：設(shè)置變量s表示多項(xiàng)式之和，其初值為零；設(shè)置變

量a表示多項(xiàng)式中的一項(xiàng)，它的值可以為x設(shè)置變量a表示多項(xiàng)式中的一項(xiàng)，它的值可以為x1,x2,,記錄被加了幾次，其初值為1解題步驟為：x5;用i記錄被加了幾次，其初值為1。解題步驟為：①s0;②i1;xi;等于多項(xiàng)式中的第i③axi;(使a等于多項(xiàng)式中的第i項(xiàng))④ss+a;(求和，并將結(jié)果保存在s中)s+a;求和，并將結(jié)果保存在si+1計(jì)數(shù)增值)⑤ii+1;(計(jì)數(shù)增值)則重復(fù)③各步；否則，計(jì)算終止；⑥若i≤5,則重復(fù)③、④、⑤各步；否則，計(jì)算終止；輸出s⑦輸出s。

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2.算法描述用自然語言表示–通俗易懂、直觀、簡(jiǎn)單把握，但算法的表達(dá)與計(jì)算機(jī)的高級(jí)語言形式差距較大，尋常用在較簡(jiǎn)單的問題中。

用偽代碼表示–不在計(jì)算機(jī)上實(shí)際執(zhí)行，僅僅用于程序員使用C等程不在計(jì)算機(jī)上實(shí)際執(zhí)行，僅僅用于程序員使用C序設(shè)計(jì)語言編寫程序之前幫助其構(gòu)思，而且與自然語言相像，十分便利和友好。

用傳統(tǒng)流程圖表示–直觀，設(shè)計(jì)者的思路表達(dá)得明白易懂，便于檢查修改。

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傳統(tǒng)流程圖常用的符號(hào)

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