自學(xué)去語(yǔ)言入門(mén)教程章算法

301—302，周三5、6節(jié)，第6，8—10，13-16周303—304，周二5、6節(jié)，第6，9—11，13-16周221—305，周五5、6節(jié)，第6，8—10，13-16周教室均在：教5-3202.1程序設(shè)計(jì)的基本步驟2.2算法的概念2.3算法的特性2.4算法的描述2.5算法設(shè)計(jì)舉例2.6程序設(shè)計(jì)的基本方法第2章算法和程序利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題基本過(guò)程：2.1程序設(shè)計(jì)的基本步驟提出問(wèn)題結(jié)束分析問(wèn)題調(diào)試程序確定算法模型編寫(xiě)程序設(shè)計(jì)算法分析出結(jié)果正確合理不正確2.1程序設(shè)計(jì)的基本步驟程序設(shè)計(jì)基本過(guò)程：提出問(wèn)題分析問(wèn)題編寫(xiě)程序確定數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)畫(huà)流程圖確定算法調(diào)試程序編寫(xiě)文檔一個(gè)程序主要包括以下兩方面的信息：(1)對(duì)數(shù)據(jù)的描述。在程序中要指定用到哪些數(shù)據(jù)以及這些數(shù)據(jù)的類(lèi)型和數(shù)據(jù)的組織形式

這就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(datastructure)(2)對(duì)操作的描述。即要求計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作的步驟

也就是算法(algorithm)2.2算法的概念數(shù)據(jù)是操作的對(duì)象操作的目的是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，以得到期望的結(jié)果著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家沃思(NikiklausWirth)提出一個(gè)公式：

算法

+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)=程序2.2算法的概念一個(gè)程序除了算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)這主要要素外，還應(yīng)當(dāng)采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，并且用某一種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表示算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計(jì)方法和語(yǔ)言工具是一個(gè)程序設(shè)計(jì)人員應(yīng)具備的知識(shí)2.2算法的概念算法是解決“做什么”和“怎么做”的問(wèn)題程序中的操作語(yǔ)句，是算法的體現(xiàn)不了解算法就談不上程序設(shè)計(jì)2.2算法的概念2.2算法的概念廣義地說(shuō)，為解決一個(gè)問(wèn)題而采取的方法和步驟，就稱(chēng)為“算法”對(duì)同一個(gè)問(wèn)題，可以有不同的解題方法和步驟為了有效地進(jìn)行解題，不僅需要保證算法正確，還要考慮算法的質(zhì)量，選擇合適的算法方法1：1+2，+3，+4，一直加到100加99次方法2：100+(1+99)+(2+98)+…+(49+51)+50=100+49×100+50加51次例：求計(jì)算機(jī)算法可分為兩大類(lèi)別：數(shù)值運(yùn)算算法非數(shù)值運(yùn)算算法數(shù)值運(yùn)算的目的是求數(shù)值解非數(shù)值運(yùn)算包括的面十分廣泛，最常見(jiàn)的是用于事務(wù)管理領(lǐng)域例如圖書(shū)檢索、人事管理、行車(chē)調(diào)度管理2.2算法的概念例2.1求1×2×3×4×5可以用最原始的方法進(jìn)行：步驟1：先求1*2，得到結(jié)果2。步驟2：將步驟1得到的乘積2再乘以3，得到結(jié)果6。步驟3：將6再乘以4，得24。步驟4：將24再乘以5，得120。這就是最后的結(jié)果。例2.1求1×2×3×4×5×…×1000太繁瑣2.2算法的概念改進(jìn)的算法：設(shè)變量p為被乘數(shù)變量i為乘數(shù)用循環(huán)算法求結(jié)果2.2算法的概念S1：使p=1，或?qū)懗?

pS2：使i=2，或?qū)懗?

iS3：使p與i相乘，乘積仍放在變量p中，可表示為：p*i

pS4：使i的值加1，即i+1

iS5：如果i不大于5，返回重新執(zhí)行S3；否則，算法結(jié)束最后得到p的值就是5!的值若是1000，求的是？2.2算法的概念S1：使p=1，或?qū)懗?

pS2：使i=2，或?qū)懗?

iS3：使p與i相乘，乘積仍放在變量p中，可表示為：p*i

pS4：使i的值加1，即i+1

iS5：如果i不大于5，返回重新執(zhí)行S3；否則，算法結(jié)束最后得到p的值就是5!的值若求1×3×5×7×9×1133221111!相當(dāng)于i≦112.2算法的概念2.3算法的特性一個(gè)有效算法應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：(1)

有窮性。一個(gè)算法應(yīng)包含有限的操作步驟，而不能是無(wú)限的。(2)

確定性。算法中的每一個(gè)步驟都應(yīng)當(dāng)是確定的，而不應(yīng)當(dāng)是含糊的、模棱兩可的。2.3算法的特性一個(gè)有效算法應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：(3)

有零個(gè)或多個(gè)輸入。所謂輸入是指在執(zhí)行算法時(shí)需要從外界取得必要的信息。(4)

有一個(gè)或多個(gè)輸出。算法的目的是為了求解，“解”就是輸出。沒(méi)有輸出的算法是沒(méi)有意義的。(5)

有效性。算法中的每一個(gè)步驟都應(yīng)當(dāng)能有效地執(zhí)行，并得到確定的結(jié)果。2.3算法的特性對(duì)于一般最終用戶來(lái)說(shuō):他們并不需要在處理每一個(gè)問(wèn)題時(shí)都要自己設(shè)計(jì)算法和編寫(xiě)程序可以使用別人已設(shè)計(jì)好的現(xiàn)成算法和程序只需根據(jù)已知算法的要求給予必要的輸入，就能得到輸出的結(jié)果輸入3個(gè)數(shù)黑箱子3個(gè)數(shù)中最大數(shù)求3個(gè)數(shù)的最大數(shù)2.4算法的描述2.4.1用自然語(yǔ)言表示算法2.4.2用流程圖表示算法2.4.3三種基本結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的流程圖2.4.4用N-S流程圖表示算法2.4.5用偽代碼表示算法2.4.6用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表示算法2.4.1用自然語(yǔ)言表示算法2.2節(jié)介紹的算法是用自然語(yǔ)言表示的用自然語(yǔ)言表示通俗易懂，但文字冗長(zhǎng)，容易出現(xiàn)歧義性用自然語(yǔ)言描述包含分支和循環(huán)的算法，不很方便除了很簡(jiǎn)單的問(wèn)題外，一般不用自然語(yǔ)言2.4.2用流程圖表示算法流程圖是用一些圖框來(lái)表示各種操作用圖形表示算法，直觀形象，易于理解起止框輸入輸出框處理框判斷框流程線連接點(diǎn)注釋框x≧0Y……N……一個(gè)入口兩個(gè)出口2.4.2用流程圖表示算法流程圖是用一些圖框來(lái)表示各種操作用圖形表示算法，直觀形象，易于理解起止框輸入輸出框處理框判斷框流程線連接點(diǎn)注釋框③①②①③②③位置不夠防止交叉

例2.2將例2.1的算法用流程圖表示。

求1×2×3×4×5如果需要將最后結(jié)果輸出:1ti>5開(kāi)始2it*iti+1i結(jié)束NY2.4.2用流程圖表示算法通過(guò)例子可以看出流程圖是表示算法的較好的工具一個(gè)流程圖包括以下幾部分：(1)表示相應(yīng)操作的框(2)帶箭頭的流程線(3)框內(nèi)外必要的文字說(shuō)明流程線不要忘記畫(huà)箭頭，否則難以判定各框的執(zhí)行次序2.4.2用流程圖表示算法2.4.3三種基本結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的流程圖1.傳統(tǒng)流程圖的弊端傳統(tǒng)的流程圖用流程線指出各框的執(zhí)行順序，對(duì)流程線的使用沒(méi)有嚴(yán)格限制使用者可以毫不受限制地使流程隨意地轉(zhuǎn)來(lái)轉(zhuǎn)去，使人難以理解算法的邏輯2.4.3三種基本結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的流程圖2.三種基本結(jié)構(gòu)(1)順序結(jié)構(gòu)AB2.三種基本結(jié)構(gòu)(2)選擇結(jié)構(gòu)ABYpNAYpN2.4.3三種基本結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的流程圖2.三種基本結(jié)構(gòu)(3)循環(huán)結(jié)構(gòu)①當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)AYp1NYx<5N0x輸出x的值x+1x輸出1,2,3,4,52.4.3三種基本結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的流程圖2.三種基本結(jié)構(gòu)(3)循環(huán)結(jié)構(gòu)②直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)AYp2NYx≧5N0x輸出x的值x+1x輸出1,2,3,4,52.4.3三種基本結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的流程圖以上三種基本結(jié)構(gòu)，有以下共同特點(diǎn)：(1)只有一個(gè)入口(2)只有一個(gè)出口一個(gè)判斷框有兩個(gè)出口(3)結(jié)構(gòu)內(nèi)的每一部分都有機(jī)會(huì)被執(zhí)行到。也就是說(shuō)，對(duì)每一個(gè)框來(lái)說(shuō)，都應(yīng)當(dāng)有一條從入口到出口的路徑通過(guò)它(4)結(jié)構(gòu)內(nèi)不存在“死循環(huán)”2.4.3三種基本結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的流程圖2.4.4用N-S流程圖表示算法N-S流程圖用以下的流程圖符號(hào)：ABABYNpA當(dāng)p1成立A直到p2成立順序結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)（當(dāng)型）循環(huán)結(jié)構(gòu)（直到型）例2.3將例2.1的求5!算法用N-S圖表示。直到i>51t輸出t2it*iti+1i2.4.4用N-S流程圖表示算法比文字描述直觀、形象、易于理解；比傳統(tǒng)流程圖緊湊易畫(huà)。尤其是它廢除了流程線，整個(gè)算法結(jié)構(gòu)是由各個(gè)基本結(jié)構(gòu)按順序組成的，N--S流程圖中的上下順序就是執(zhí)行時(shí)的順序。用N--S圖表示的算法都是結(jié)構(gòu)化的算法，因?yàn)樗豢赡艹霈F(xiàn)流程無(wú)規(guī)律的跳轉(zhuǎn)，而只能自上而下地順序執(zhí)行。2.4.4用N-S流程圖表示算法N-S圖表示算法的優(yōu)點(diǎn)2.4.5用偽代碼表示算法偽代碼是用介于自然語(yǔ)言和計(jì)算機(jī)語(yǔ)言之間的文字和符號(hào)來(lái)描述算法用偽代碼寫(xiě)算法并無(wú)固定的、嚴(yán)格的語(yǔ)法規(guī)則，可以用英文，也可以中英文混用例2.4求5!。begin(算法開(kāi)始)1

t2

iwhilei≤5{t*i

ti+1

i}printtend(算法結(jié)束)2.4.5用偽代碼表示算法2.4.6用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表示算法要完成一項(xiàng)工作，包括設(shè)計(jì)算法和實(shí)現(xiàn)算法兩個(gè)部分。設(shè)計(jì)算法的目的是為了實(shí)現(xiàn)算法。不僅要考慮如何設(shè)計(jì)一個(gè)算法，也要考慮如何實(shí)現(xiàn)一個(gè)算法。

例2.5求5!用C語(yǔ)言表示。2.4.6用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表示算法#include<stdio.h>intmain(){inti,t;

t=1;i=2;while(i<=5){t=t*i;i=i+1;}printf("%d\n",t);return0;}一個(gè)面向過(guò)程的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法2.6程序設(shè)計(jì)的基本方法結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)程序設(shè)計(jì)風(fēng)格和程序結(jié)構(gòu)的規(guī)范化，提倡清晰的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的基本思路是：把一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題的求解過(guò)程分階段進(jìn)行，每個(gè)階段處理的問(wèn)題都控制在人們?nèi)菀桌斫夂吞幚淼姆秶鷥?nèi)。2.6程序設(shè)計(jì)的基本方法采取以下方法來(lái)保證得到結(jié)構(gòu)化的程序：自頂向下；逐步細(xì)化；模塊化設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)化編碼。

兩種不同的方法：自頂向下，逐步細(xì)化；自下而上，逐步積累。2.6程序設(shè)計(jì)的基本方法用這種方法逐步分解，直到作者認(rèn)為可以直接將各小段表達(dá)為文字語(yǔ)句為止。這種方法就叫做“自頂向下，逐步細(xì)化”。

2.6結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法自頂向下，逐步細(xì)化方法的優(yōu)點(diǎn)：考慮周全，結(jié)構(gòu)清晰，層次分明，作者容易寫(xiě)，讀者容易看。

如果發(fā)現(xiàn)某一部分中有一段內(nèi)容不妥，需要修改，只需找出該部分修改有關(guān)段落即可，與其它部分無(wú)關(guān)。

我們提倡用這種方法設(shè)計(jì)程序。這就是用工程的方法設(shè)計(jì)程序。

2.6程序設(shè)計(jì)的