第4章

程序設(shè)計(jì)初步參考書：編程思想及基礎(chǔ)：《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》、《計(jì)算機(jī)算法基礎(chǔ)》、《算法設(shè)計(jì)與分析》、《面向面向?qū)ο蠹夹g(shù)》各種編程語言：《C語言程序設(shè)計(jì)》、《visualC++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教程》、《JAVA程序設(shè)計(jì)》等章節(jié)內(nèi)容4.1計(jì)算機(jī)程序的一般概念

4.2結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的產(chǎn)生

4.3結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的基本思想

4.4計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)行過程

4.5C語言對(duì)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的支持4.6算法

4.7

面向?qū)ο缶幊趟枷?/p>

4.1計(jì)算機(jī)程序的一般概念做一件事或解決一個(gè)問題都要有程序（具體的步驟）計(jì)算機(jī)程序：計(jì)算機(jī)為完成某一任務(wù)所必須執(zhí)行的一系列的指令的集合。！要想更好地駕馭計(jì)算機(jī)，就需要進(jìn)行“編程（Programming），即程序設(shè)計(jì)。老兄，幫我計(jì)算一下2＋3＝？自然語言機(jī)器語言程序設(shè)計(jì)語言編程翻譯或解釋4.1計(jì)算機(jī)程序的一般概念當(dāng)然，若有現(xiàn)成的軟件，就無需編程了。程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展簡史機(jī)器語言匯編語言例：C++，JAVA等面向?qū)ο蟮慕咏祟惖淖匀徽Z言和數(shù)學(xué)語言。例：Fortran、Basic、C、Prolog等面向過程的用助記符表示指令由0、1序列構(gòu)成的指令碼例：SQL等面向問題的高級(jí)語言/~nkinners/LangList/Extras/langlist.htm簡單介紹了約2500種計(jì)算機(jī)語言各種語言編寫的1＋1程序機(jī)器語言：101110000000000100000000000001010000000100000000匯編語言：MOVAX,1ADDAX,1像不像天書？C語言：printf("%d\n",1+1);一個(gè)計(jì)算機(jī)程序主要描述兩部分內(nèi)容：一是實(shí)施的動(dòng)作，二是動(dòng)作所施加的對(duì)象。程序的共性目的性：有窮性：有序性：操作性：4.1計(jì)算機(jī)程序的一般概念4.2結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的產(chǎn)生20世紀(jì)60年代，在開發(fā)大型軟件的過程中出現(xiàn)了所謂的“軟件危機(jī)”，其主要表現(xiàn)是：開發(fā)進(jìn)度被推遲；成本超出預(yù)算；軟件產(chǎn)品不可靠。人們認(rèn)識(shí)到軟件開發(fā)要比想象的復(fù)雜得多。為解決“軟件危機(jī)”，誕生了“結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)”的概念。4.3結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

的基本概念、理論和方法44.自頂向下，逐步求精將一個(gè)大的原始問題分解為多個(gè)可獨(dú)立進(jìn)行編程的小問題(即小模塊)。學(xué)生成績處理輸入輸出查找排序輸入到內(nèi)存按學(xué)號(hào)查找按姓名查找從文件讀數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)總分輸出到文件排序從文件讀數(shù)據(jù)從文件讀數(shù)據(jù)輸出到屏幕輸出到屏幕輸出到屏幕4.3結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

的基本概念、理論和方法33.單入口和單出口無需對(duì)內(nèi)部具體過程進(jìn)行詳細(xì)的了解，只由入口與出口與其他模塊相連即可。第i個(gè)模塊和上一個(gè)模塊的出口相連和下一個(gè)模塊的入口相連4.3結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

的基本概念、理論和方法11.結(jié)構(gòu)定理

三種結(jié)構(gòu)：順序、選擇、循環(huán)BABNA條件PYA假條件PNY4.3結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)

的基本概念、理論和方法22.goto之爭

Goto語句不符合結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的基本原則，或者說它破壞了三種結(jié)構(gòu)有一定的用處結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的基本思想

信息隱蔽和局部化是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的另一基本思想。

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的基本思想還應(yīng)該包括盡量使用3種基本結(jié)構(gòu)、保持單入口和單出口形式、限制使用goto語句等，使得程序容易理解、容易維護(hù)和容易驗(yàn)證其正確性。

W邊解釋邊運(yùn)行1、編輯：程序員按某種程序設(shè)計(jì)語言的語法規(guī)則編寫程序源代碼4運(yùn)行可執(zhí)行程序2編譯3連接可執(zhí)行程序4.4計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)行過程

編輯-編譯-連接-運(yùn)行4.4計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)行過程

1.操作系統(tǒng)：語言處理軟件的基礎(chǔ)（環(huán)境）

2.編輯程序：書寫程序代碼的程序?qū)懞玫某绦蛞韵鄳?yīng)的文件擴(kuò)展名存放在磁盤上。3.翻譯程序：將程序設(shè)計(jì)語言翻譯為機(jī)器語言（目標(biāo)程序）4.連接程序：將目標(biāo)程序與引用的其它程序等連接成一個(gè)整體。C語言的發(fā)展簡史原型ALGOL60語言1963年CPL(CombinedProgrammingLanguage)1967年BCPL語言1970年B語言1973年C語言1978年

《TheCProgrammingLanguage》1982-90年制定現(xiàn)行的C語言標(biāo)準(zhǔn)--ANSIC1983年C++C語言的設(shè)計(jì)者

DennisM.Ritchie4.5C語言對(duì)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的支持為什么選擇C語言？是一種高級(jí)語言具有所有高級(jí)語言所具備的易學(xué)、易用、易讀、易懂、強(qiáng)大、可移植的特點(diǎn);歷史悠久，戰(zhàn)勛卓著誕生于上世紀(jì)70年代初，成熟于80年代“ANSIC”標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布是C語言成熟的標(biāo)志很多重量級(jí)軟件都是用C寫的上天入地，無所不能幾乎沒有不能用C寫出來的軟件，且代碼簡潔沒有不支持C的系統(tǒng)為什么選擇C語言？硬件（Hardware）操作系統(tǒng)（OS）應(yīng)用程序

（Application）低級(jí)語言的地盤高級(jí)語言的地盤C語言的地盤為什么選擇C語言？C語言被分類為高級(jí)語言，但實(shí)際上它是一種介于高級(jí)語言和低級(jí)語言之間的語言。很多流行語言、新生語言都借鑒了它的思想、語法從C++，到Java，再到C#正確地學(xué)好C語言，是學(xué)習(xí)這些流行語言的基礎(chǔ)，也是學(xué)好其它后續(xù)課程的基礎(chǔ)。4.5C語言對(duì)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法的支持4.5.1C程序設(shè)計(jì)的一般結(jié)構(gòu)（三種結(jié)構(gòu)）4.5.2子程序結(jié)構(gòu)（模塊化）C語言的順序結(jié)構(gòu)

順序結(jié)構(gòu)是指程序中語句的執(zhí)行次序是按照語句在程序中的自然次序來一條條執(zhí)行。

BAmain(){

printf(“welcometoC!”);

printf(“welcomeagain!”);}選擇結(jié)構(gòu)（分支結(jié)構(gòu)）選擇結(jié)構(gòu)又稱分支結(jié)構(gòu)。三種：單分支，雙分支，多分支BNA條件PYNA表達(dá)式PYA1條件P有n種情況情況1？A2情況2？An情況n？…C語言的選擇結(jié)構(gòu)（分支結(jié)構(gòu)）if（條件P）{

執(zhí)行語句1； 執(zhí)行語句2； …}else{

執(zhí)行語句m；

執(zhí)行語句m+1；

…}

switch(條件P){

case

值1:語句1;…;break;

case

值2:語句m;…;break; …

case

值n:語句k;…;break;

default:語句k;…;break;}C語言的循環(huán)結(jié)構(gòu)APT循環(huán)變量增加步長循環(huán)變量賦初值F1.while語句

while（條件A） {

執(zhí)行語句1;執(zhí)行語句2;…}

2.do…while語句

do{

執(zhí)行語句1;執(zhí)行語句2;…}while（條件A）;3.for語句：for（初始化表達(dá)式1；條件判斷表達(dá)式2；計(jì)數(shù)表達(dá)式3） {執(zhí)行語句1;… }4.5.2子程序結(jié)構(gòu)在C語言中，每一個(gè)模塊都是一個(gè)函數(shù)，即子程序，也稱子函數(shù)。函數(shù)是一組相關(guān)語句的集合，能完成一個(gè)獨(dú)立的功能調(diào)用和被調(diào)用轉(zhuǎn)向語句1、break語句break語句只能用在switch語句或循環(huán)語句中，其作用是跳出switch語句或跳出本層循環(huán)，轉(zhuǎn)去執(zhí)行后面的程序。由于break語句的轉(zhuǎn)移方向是明確的，所以不需要語句標(biāo)號(hào)與之配合。2、continue語句continue語句只能用在循環(huán)體中，執(zhí)行該命令后結(jié)束本次循環(huán)，即不再執(zhí)行循環(huán)體中continue語句之后的語句，轉(zhuǎn)入下一次循環(huán)條件的判斷與執(zhí)行。小結(jié)程序與程序設(shè)計(jì)語言結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想（重點(diǎn)）程序的運(yùn)行過程理解結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想在C語言中的具體體現(xiàn)作業(yè)思考題第2題4.6算法

4.6.1算法概述4.6.2算法的表示4.6.3算法舉例

一個(gè)公式計(jì)算機(jī)程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法+程序設(shè)計(jì)語言

一、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)元素之間具有某種相互關(guān)系，稱之為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。常指數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)。邏輯結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)線性非線性樹圖存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)鏈接存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)順序存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)抽象運(yùn)算：初始化、讀取訪問、插入、刪除等二、算法-程序設(shè)計(jì)的靈魂1、算法的概念：為解決一個(gè)問題而采取的具體方法和步驟。2、算法的分類:數(shù)值運(yùn)算和非數(shù)值運(yùn)算3、特點(diǎn)：（1）有窮性：每個(gè)步驟執(zhí)行的次數(shù)及時(shí)間是有限的（2）確定性：每個(gè)步驟含義明確，無二義性。（3）可行性：描述的操作都可實(shí)現(xiàn)。（4）輸入：一個(gè)算法應(yīng)具有一個(gè)或多個(gè)輸入。（5）輸出：一個(gè)算法應(yīng)具有一個(gè)或多個(gè)輸出。二、算法-程序設(shè)計(jì)的靈魂4、評(píng)價(jià)算法的標(biāo)準(zhǔn)：正確性與可靠性簡單性與易理解性效率5、算法的表示方法：（1）自然語言描述（2）流程圖描述（3）N-S盒圖（4）偽碼表示法等現(xiàn)在的問題是：找出三個(gè)數(shù)的最大值。先來分析一下問題（1）自然語言描述求三個(gè)數(shù)最大值：

先將兩個(gè)數(shù)a和b進(jìn)行比較，找出其最大者，然后再把它和第三個(gè)數(shù)c進(jìn)行比較，如果它比第三個(gè)數(shù)大，則它就是最大數(shù)，否則第三個(gè)數(shù)c就是最大數(shù)。特點(diǎn)：書寫簡單，但比較哆嗦，看起來結(jié)構(gòu)也不夠清晰

（2）流程圖這是一種圖語言表示法，它用一些不同的圖例來表示算法的流程。常用的圖例主要有如下幾種。流程圖表示法常用圖例求三個(gè)數(shù)的最大值問題的流程圖表示優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)清晰缺點(diǎn)：流程線過長，圖較大（3）N-S盒圖也是一種圖語言表示法，其特點(diǎn)是在一個(gè)矩形框內(nèi)完成算法的流程說明AB順序AB條件TF選擇當(dāng)條件成立A直到條件成立A循環(huán)N-S圖表示的三種基本結(jié)構(gòu)求三個(gè)數(shù)的最大值問題的N-S盒圖表示優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)清晰（4）偽碼表示法所謂偽碼就是類似于程序設(shè)計(jì)語言的語句，但又不是任何一種真實(shí)的程序設(shè)計(jì)語言的語句，

優(yōu)點(diǎn)：很容易將其轉(zhuǎn)換成程序設(shè)計(jì)語言ifa>bthen把a(bǔ)交給maxelse把b交給maxifmax>cthen輸出最大值maxelse輸出最大值cif(a>b)max=a;elsemax=b;if(max>c)

printf(“themaxis%d\n”,max);else

printf(“themaxis%d\n”,c);總之，選擇一種自己習(xí)慣讀、寫的一種去表示即可?？偨Y(jié)：程序設(shè)計(jì)的大致步驟開始分析問題，確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法寫算法用程序設(shè)計(jì)語言編程結(jié)束編譯調(diào)試4.6.3算法舉例

例4.1：將兩個(gè)變量a,b的值交換.c=a

a=b

b=c開始結(jié)束4.6.3算法舉例例4.2、求一元二次方程的解。要求輸入系數(shù)a、b、c的值，判斷是否有解，并得出該方程的解。

是開始delta=b*b-4acDelta<0?delta=0?結(jié)束是否否輸入a,b,c的值輸出：沒有實(shí)根輸出兩個(gè)相同的實(shí)根輸出兩個(gè)不同的實(shí)根4.6.3算法舉例例4.3：求1+2+3+4+……+100的值。

是開始結(jié)束sum=0,n=1n=n+1n<=100?sum=sum+n否輸出sum課堂練習(xí)國王的許諾:相傳國際象棋是古印度舍罕王的宰相達(dá)依爾發(fā)明的。舍罕王十分喜歡象棋，決定讓宰相自己選擇何種賞賜。這位聰明的宰相指著8×8共64格的象棋盤說：陛下，請(qǐng)您賞給我一些麥子吧，就在棋盤的第一個(gè)格子中放1粒，第2格中放2粒，第3格放4粒，以后每一格都比前一格增加一倍，依此放完棋盤上的64個(gè)格子，我就感恩不盡了。sum=1+2+22+23+…+263是開始結(jié)束sum=0,n=0n=n+1n<=63?sum=sum+2n否輸出sum4.7面向?qū)ο缶幊趟枷?/p>

面向過程與面向?qū)ο竺嫦蜻^程：數(shù)據(jù)與操作分離面向?qū)ο螅簲?shù)據(jù)與操作一起封裝起來面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本概念對(duì)象：客觀事物由(內(nèi)部)屬性和行為組成例：一個(gè)學(xué)生，其內(nèi)在屬性指班級(jí)、學(xué)號(hào)等相關(guān)信息或數(shù)據(jù)，行為可以是對(duì)其各項(xiàng)數(shù)據(jù)的查詢、修改、輸出等。類：具有相同屬性和行為的對(duì)象的集合類是對(duì)同類對(duì)象的抽象(歸納)，模板對(duì)象是類中一個(gè)具體的實(shí)例例：學(xué)生類類的劃分至關(guān)重要面向?qū)ο蠹夹g(shù)的基本概念消息是指對(duì)象間相互聯(lián)系和相互作用的方式。一個(gè)消息主要由5部分組成：發(fā)送消息的對(duì)象、接

收消息的對(duì)象、消息傳遞辦法、消息內(nèi)容（參數(shù)）、反饋消息是對(duì)象之間發(fā)出的行為請(qǐng)求，也是描述事件發(fā)生的信息，事件由多個(gè)消息組成。程序的執(zhí)行順序不再是預(yù)先設(shè)定好了的，而是由事件驅(qū)動(dòng)的。面向?qū)ο蠹夹g(shù)的特性抽象性：學(xué)生1學(xué)