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算法的實(shí)現(xiàn)—程序設(shè)計(jì)陶先平問(wèn)題1你如何將算法告訴計(jì)算機(jī)?問(wèn)題求解開始問(wèn)題理解和定義算法手工測(cè)試和檢查設(shè)計(jì)階段人可識(shí)別和使用的自然語(yǔ)言程序測(cè)試實(shí)現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)能夠精確識(shí)別的語(yǔ)言將自然語(yǔ)言描述的“算法”“翻譯”成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言描述的“程序”的過(guò)程請(qǐng)思考以下問(wèn)題在任何時(shí)候,編程之前必須先完成算法設(shè)計(jì)Why?計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別和處理的“語(yǔ)言”,不僅僅是C、C++等,也可以是自己定義的語(yǔ)言Forexample?程序運(yùn)行出錯(cuò),涉及到哪些內(nèi)容?在“翻譯”之前,盡量排除算法錯(cuò)誤問(wèn)題2計(jì)算機(jī)如何從二進(jìn)制bits中識(shí)別并執(zhí)行程序指令呢?40年代的編程:Beforethemiddleofthe1940s,computeroperators“hardwired”theirprograms而后,二進(jìn)制代碼顯然,hardwiredprogram不易修改,setswitches不能算是編碼!如何讓計(jì)算機(jī)的執(zhí)行做到:programmable?Abigproblem!Bigidea:1,計(jì)算機(jī)提供基本的hardwired“原子操作”2,提供編碼方式,支持程序員組合“原子操作”,編寫“程序”3,將“程序”存放在存儲(chǔ)空間中4,計(jì)算機(jī)“解讀”程序編碼,執(zhí)行原子操作例如:0010:操作碼,將”某個(gè)”內(nèi)存中的數(shù)據(jù)復(fù)制到”某個(gè)”寄存器中001:001號(hào)寄存器第一個(gè)操作數(shù)000000100:地址偏移量,4第二個(gè)操作數(shù):從下一條指令所存儲(chǔ)的地址向后偏移4個(gè)16位,取值5執(zhí)行效果:將5賦值給1號(hào)寄存器問(wèn)題3你看到“編程”了嗎?你看到“語(yǔ)言”了嗎?符號(hào)語(yǔ)言Theearlyprogrammersrealizedthatitwouldbeatremendoushelptousemnemonicsymbolsfortheinstructioncodesandmemorylocations,sotheydevelopedassemblylanguageforthispurpose.高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言Programminglanguageabstractionsfallintotwogeneralcategories:dataabstractionandcontrolabstraction.Dataabstractionssimplifyforhumanusersthebehaviorandattributesofdata,suchasnumbers,characterstrings,andsearchtrees.Controlabstractionssimplifypropertiesofthetransferofcontrol,thatis,themodificationoftheexecutionpathofaprogrambasedonthesituationathand.Examplesofcontrolabstractionsareloops,conditionalstatements,andprocedurecalls.Data:BasicAbstractionsBasicdataabstractionsinprogramminglanguageshidetheinternalrepresentationofcommondatavaluesinacomputerAnotherbasicdataabstractionistheuseofsymbolicnamestohidelocationsincomputermemorythatcontaindatavaluesintx;Data:StructuredAbstractionsThedatastructureistheprincipalmethodforcollectingrelateddatavaluesintoasingleunit.Array:inta[10];Record:……Data:UnitAbstractionsInalargeprogram,itisusefulandevennecessarytogrouprelateddataandoperationsonthesedatatogether.Typically,suchabstractionsincludeaccessconventionsandrestrictionsthatsupportinformationhiding.Theunitabstractionisoftenassociatedwiththeconceptofanabstractdatatype,broadlydefinedasasetofdatavaluesandtheoperationsonthosevalues.ClassesinC++andJavaControl:BasicAbstractionsTypicalbasiccontrolabstractionsarethosestatementsinalanguagethatcombineafewmachineinstructionsintoanabstractstatementthatiseasiertounderstandthanthemachineinstructions.SUM=FIRST+SECONDControl:StructuredAbstractionsStructuredcontrolabstractionsdivideaprogramintogroupsofinstructionsthatarenestedwithinteststhatgoverntheirexecution.They,thus,helptheprogrammertoexpressthelogicoftheprimarycontrolstructuresofsequencing,selection,anditeration(loops)Control:StructuredAbstractionsProcedure:ThisallowsaprogrammertoconsiderasequenceofactionsasasingleactionthatcanbecalledorinvokedfrommanyotherpointsinaprogramControl:UnitAbstractionsControlcanalsobeabstractedtoincludeacollectionofproceduresthatprovidelogicallyrelatedservicestootherpartsofaprogramandthatformaunit,orstand-alone,partoftheprogramForexampleintn=0;grade=compute_grade[n];while((grade<90)&&(n<number_of_students)){n++;pute_grade[n];}if(grade>=90)cout<<“Thereisastudentwhogotascoreof”<<grade<<endl;elsecout<<“Nostudenthasahighscore”Problem4:Wherearethedataabstractions?Wherearethecontrolabstractions?問(wèn)題5:如何做到編制出來(lái)的程序“精確”、“無(wú)歧義”?語(yǔ)言的語(yǔ)法和語(yǔ)義例如:intsum=0;intsalary[100];forindexfrom0to99by1dosum=sum+salary[index];end例如:intsum=0;intsalary[100];forindex=0to99by1dosum=sum+salary[index];end語(yǔ)法:規(guī)定了什么樣的句子是合法的,進(jìn)而規(guī)定了什么樣的程序是合法的!語(yǔ)法規(guī)定了程序的正確性嗎?語(yǔ)言的語(yǔ)法和語(yǔ)義語(yǔ)義:用來(lái)精確定義一條語(yǔ)句乃至一個(gè)程序的準(zhǔn)確意義例:#include"stdio.h"

main(){

intx,y;

x=3;

y=x+(++x)+(++x);

printf("%d,%d",x,y);

}總結(jié)算法設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)是問(wèn)題求解的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)當(dāng)然,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)隱藏在兩者中間出于不同的目的,我們可以采納不同“級(jí)別”和“風(fēng)格”的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行編程程序語(yǔ)言需要在“數(shù)據(jù)”和“

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