單片機(jī)常用的14個(gè)C語言算法簡(jiǎn)析算法（Algorithm）：計(jì)算機(jī)解題的基本思想方法和步驟。算法的描述：是對(duì)要解決一個(gè)問題或要完成一項(xiàng)任務(wù)所采取的方法和步驟的描述，包括需要什么數(shù)據(jù)（輸入什么數(shù)據(jù)、輸出什么結(jié)果）、采用什么結(jié)構(gòu)、使用什么語句以及如何安排這些語句等。通常使用自然語言、結(jié)構(gòu)化流程圖、偽代碼等來描述算法。一、計(jì)數(shù)、求和、求階乘等簡(jiǎn)單算法此類問題都要使用循環(huán)，要注意根據(jù)問題確定循環(huán)變量的初值、終值或結(jié)束條件，更要注意用來表示計(jì)數(shù)、和、階乘的變量的初值。例：用隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生100個(gè)[0，99]范圍內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)，統(tǒng)計(jì)個(gè)位上的數(shù)字分別為1，2，3，4，5，6，7，8，9，0的數(shù)的個(gè)數(shù)并打印出來。本題使用數(shù)組來處理，用數(shù)組a[100]存放產(chǎn)生的確100個(gè)隨機(jī)整數(shù)，數(shù)組x[10]來存放個(gè)位上的數(shù)字分別為1，2，3，4，5，6，7，8，9，0的數(shù)的個(gè)數(shù)。即個(gè)位是1的個(gè)數(shù)存放在x[1]中，個(gè)位是2的個(gè)數(shù)存放在x[2]中，……個(gè)位是0的個(gè)數(shù)存放在x[10]。

voidmain(){inta[101],x[11],i,p;for(i=0;i<=11;i++)x=0;for(i=1;i<=100;i++){a=rand()%100;printf("%4d",a);if(i%10==0)printf("");}for(i=1;i<=100;i++){p="a"%10;if(p==0)p="10";x[p]=x[p]+1;}for(i=1;i<=10;i++){p="i";if(i==10)p="0";printf("%d,%d",p,x);}printf("");}二、求兩個(gè)整數(shù)的最大公約數(shù)、最小公倍數(shù)分析：求最大公約數(shù)的算法思想：(最小公倍數(shù)=兩個(gè)整數(shù)之積/最大公約數(shù))(1)對(duì)于已知兩數(shù)m，n，使得m>n；(2)m除以n得余數(shù)r；(3)若r=0，則n為求得的最大公約數(shù)，算法結(jié)束；否則執(zhí)行(4)；(4)m←n，n←r，再重復(fù)執(zhí)行(2)。

例如:求m="14",n=6的最大公約數(shù).

mnr1462620

voidmain(){intnm,r,n,m,t;printf("pleaseinputtwonumbers:");scanf("%d,%d",&m,&n);nm=n*m;if(m{t="n";n="m";m="t";}r=m%n;while(r!=0){m="n";n="r";r="m"%n;}printf("最大公約數(shù):%d",n);printf("最小公倍數(shù):%d",nm/n);}三、判斷素?cái)?shù)只能被1或本身整除的數(shù)稱為素?cái)?shù)基本思想：把m作為被除數(shù)，將2—INT（）作為除數(shù)，如果都除不盡，m就是素?cái)?shù)，否則就不是。（可用以下程序段實(shí)現(xiàn)）voidmain(){intm,i,k;printf("pleaseinputanumber:");scanf("%d",&m);k=sqrt(m);for(i=2;iif(m%i==0)break;if(i>=k)printf("該數(shù)是素?cái)?shù)");elseprintf("該數(shù)不是素?cái)?shù)");}將其寫成一函數(shù),若為素?cái)?shù)返回1，不是則返回0intprime(m%){inti,k;k=sqrt(m);for(i=2;iif(m%i==0)return0;return1;}四、驗(yàn)證哥德巴赫猜想（任意一個(gè)大于等于6的偶數(shù)都可以分解為兩個(gè)素?cái)?shù)之和）基本思想：n為大于等于6的任一偶數(shù)，可分解為n1和n2兩個(gè)數(shù)，分別檢查n1和n2是否為素?cái)?shù)，如都是，則為一組解。如n1不是素?cái)?shù)，就不必再檢查n2是否素?cái)?shù)。先從n1=3開始，檢驗(yàn)n1和n2（n2=N-n1）是否素?cái)?shù)。然后使n1+2再檢驗(yàn)n1、n2是否素?cái)?shù)，…直到n1=n/2為止。

利用上面的prime函數(shù)，驗(yàn)證哥德巴赫猜想的程序代碼如下：#include"math.h"intprime(intm){inti,k;k=sqrt(m);for(i=2;iif(m%i==0)break;if(i>=k)return1;elsereturn0;}main(){intx,i;printf("pleaseinputaevennumber(>=6):");scanf("%d",&x);if(x<6||x%2!=0)printf("dataerror!");elsefor(i=2;i<=x/2;i++)if(prime(i)&′(x-i)){printf("%d+%d",i,x-i);printf("驗(yàn)證成功!");break;}}五、排序問題1．選擇法排序（升序）

基本思想：

1）對(duì)有n個(gè)數(shù)的序列（存放在數(shù)組a(n)中），從中選出最小的數(shù)，與第1個(gè)數(shù)交換位置；2）除第1個(gè)數(shù)外，其余n-1個(gè)數(shù)中選最小的數(shù)，與第2個(gè)數(shù)交換位置；3）依次類推，選擇了n-1次后，這個(gè)數(shù)列已按升序排列。

程序代碼如下：voidmain(){inti,j,imin,s,a[10];printf("input10numbers:");for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",&a);for(i=0;i<9;i++){imin="i";for(j=i+1;j<10;j++)if(a[imin]>a[j])imin="j";if(i!=imin){s=a;a=a[imin];a[imin]=s;}printf("%d",a);}}2．冒泡法排序（升序）

基本思想：(將相鄰兩個(gè)數(shù)比較，小的調(diào)到前頭)

1）有n個(gè)數(shù)（存放在數(shù)組a(n)中），第一趟將每相鄰兩個(gè)數(shù)比較，小的調(diào)到前頭，經(jīng)n-1次兩兩相鄰比較后，最大的數(shù)已“沉底”，放在最后一個(gè)位置，小數(shù)上升“浮起”；2）第二趟對(duì)余下的n-1個(gè)數(shù)（最大的數(shù)已“沉底”）按上法比較，經(jīng)n-2次兩兩相鄰比較后得次大的數(shù)；3）依次類推，n個(gè)數(shù)共進(jìn)行n-1趟比較，在第j趟中要進(jìn)行n-j次兩兩比較。

程序段如下voidmain(){inta[10];inti,j,t;printf("input10numbers");for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",&a);printf("");for(j=0;j<=8;j++)for(i=0;i<9-j;i++)if(a>a[i+1]){t=a;a=a[i+1];a[i+1]=t;}printf("thesortednumbers:");for(i=0;i<10;i++)printf("%d",a);}3．合并法排序（將兩個(gè)有序數(shù)組A、B合并成另一個(gè)有序的數(shù)組C，升序）

基本思想：

1）先在A、B數(shù)組中各取第一個(gè)元素進(jìn)行比較，將小的元素放入C數(shù)組；2）取小的元素所在數(shù)組的下一個(gè)元素與另一數(shù)組中上次比較后較大的元素比較，重復(fù)上述比較過程，直到某個(gè)數(shù)組被先排完；3）將另一個(gè)數(shù)組剩余元素抄入C數(shù)組，合并排序完成。程序段如下：voidmain(){inta[10],b[10],c[20],i,ia,ib,ic;printf("pleaseinputthefirstarray:");for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",&a);for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",&b);printf("");ia=0;ib=0;ic=0;while(ia<10&&ib<10){if(a[ia]{c[ic]=a[ia];ia++;}else{c[ic]=b[ib];ib++;}ic++;}while(ia<=9){c[ic]=a[ia];ia++;ic++;}while(ib<=9){c[ic]=b[ib];b++;ic++;}for(i=0;i<20;i++)printf("%d",c);}六、查找問題

①順序查找法（在一列數(shù)中查找某數(shù)x）

基本思想：一列數(shù)放在數(shù)組a[1]---a[n]中，待查找的數(shù)放在x中，把x與a數(shù)組中的元素從頭到尾一一進(jìn)行比較查找。用變量p表示a數(shù)組元素下標(biāo)，p初值為1，使x與a[p]比較，如果x不等于a[p]，則使p=p+1，不斷重復(fù)這個(gè)過程；一旦x等于a[p]則退出循環(huán)；另外，如果p大于數(shù)組長(zhǎng)度，循環(huán)也應(yīng)該停止。（這個(gè)過程可由下語句實(shí)現(xiàn)）voidmain(){inta[10],p,x,i;printf("pleaseinputthearray:");for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",&a);printf("pleaseinputthenumberyouwantfind:");scanf("%d",&x);printf("");p=0;while(x!=a[p]&&p<10)p++;if(p>=10)printf("thenumberisnotfound!");elseprintf("thenumberisfoundtheno%d!",p);}思考：將上面程序改寫一查找函數(shù)Find，若找到則返回下標(biāo)值，找不到返回-1②基本思想：一列數(shù)放在數(shù)組a[1]---a[n]中，待查找的關(guān)鍵值為key，把key與a數(shù)組中的元素從頭到尾一一進(jìn)行比較查找，若相同，查找成功，若找不到，則查找失敗。(查找子過程如下。index：存放找到元素的下標(biāo)。)voidmain(){inta[10],index,x,i;printf("pleaseinputthearray:");for(i=0;i<10;i++)scanf("%d",&a);printf("pleaseinputthenumberyouwantfind:");scanf("%d",&x);printf("");index=-1;for(i=0;i<10;i++)if(x==a){index="i";break;}if(index==-1)printf("thenumberisnotfound!");elseprintf("thenumberisfoundtheno%d!",index);}七、二分法

在一個(gè)數(shù)組中，知道一個(gè)數(shù)值，想確定他在數(shù)組中的位置下標(biāo)，如數(shù)組：A[5]={1，2，6，7，9};我知道其中的值為6，那么他的下標(biāo)位置就是3。intDichotomy(int*ucData,intlong,intnum){intiDataLow=0;intiDataHigh=num-1;intiDataMIDDLE;while(iDataLow<=iDataHigh){iDataMIDDLE=(iDataHigh+iDataLow)/2;if(ucData[iDataMIDDLE]>long){iDataHigh=iDataMIDDLE-1;}elseif(ucData[iDataMIDDLE]<long){iDataLow=iDataMIDDLE+1;}else{returniDataMIDDLE;}}}八、限幅濾波法

對(duì)于隨機(jī)干擾,限幅濾波是一種有效的方法；

基本方法：比較相鄰n和n-1時(shí)刻的兩個(gè)采樣值y(n)和y(n–1)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定兩次采樣允許的最大偏差。如果兩次采樣值的差值超過最大偏差范圍,認(rèn)為發(fā)生可隨機(jī)干擾,并認(rèn)為后一次采樣值y(n)為非法值,應(yīng)予刪除,刪除y(n)后,可用y(n–1)代替y(n)；若未超過所允許的最大偏差范圍,則認(rèn)為本次采樣值有效。下面是限幅濾波程序：(A值可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，value為有效值,new_value為當(dāng)前采樣值濾波程序返回有效的實(shí)際值)#defineA10charvalue;charfilter(){charnew_value;new_value=get_ad();if((new_value-value>A)||(value-new_value>A))returnvalue;returnnew_value;}九、中位值濾波法

中位值濾波法能有效克服偶然因素引起的波動(dòng)或采樣不穩(wěn)定引起的誤碼等脈沖干擾；

對(duì)溫度液位等緩慢變化的被測(cè)參數(shù)用此法能收到良好的濾波效果,但是對(duì)于流量壓力等快速變化的參數(shù)一般不宜采用中位值濾波法；

基本方法：對(duì)某一被測(cè)參數(shù)連續(xù)采樣n次(一般n取奇數(shù)),然后再把采樣值按大小排列,取中間值為本次采樣值。

下面是中位值濾波程序：#defineN11charfilter(){charvalue_buf[N]，count,i,j,temp;for(count=0;count{value_buf[count]=get_ad();delay();}for(j=0;j{for(i=0;i{if(value_buf>value_buf[i+1]){temp=value_buf;value_buf=value_buf[i+1];value_buf[i+1]=temp;}}}returnvalue_buf[(N-1)/2];}十.算術(shù)平均濾波法

算術(shù)平均濾波法適用于對(duì)一般的具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波。這種信號(hào)的特點(diǎn)是信號(hào)本身在某一數(shù)值范圍附近上下波動(dòng),如測(cè)量流量、液位；

基本方法：按輸入的N個(gè)采樣數(shù)據(jù),尋找這樣一個(gè)Y,使得Y與各個(gè)采樣值之間的偏差的平方和最小。編寫算術(shù)平均濾波法程序時(shí)嚴(yán)格注意:

一.為了加快數(shù)據(jù)測(cè)量的速度,可采用先測(cè)量數(shù)據(jù)存放在存儲(chǔ)器中,測(cè)完N點(diǎn)后,再對(duì)N個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均值計(jì)算;

二.選取適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)格式,也就是說采用定點(diǎn)數(shù)還是采用浮點(diǎn)數(shù)。其程序如下所示：#defineN12charfilter(){intsum=0，count;for(count=0;count{sum+=get_ad();delay();}return(char)(sum/N);}十一、遞推平均濾波法

基本方法：采用隊(duì)列作為測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,設(shè)隊(duì)列的長(zhǎng)度為N,每進(jìn)行一次測(cè)量,把測(cè)量結(jié)果放于隊(duì)尾,而扔掉原來隊(duì)首的一個(gè)數(shù)據(jù),這樣在隊(duì)列中始終就有N個(gè)“最新”的數(shù)據(jù)。當(dāng)計(jì)算平均值時(shí),只要把隊(duì)列中的N個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行算數(shù)平均,就可得到新的算數(shù)平均值。這樣每進(jìn)行一次測(cè)量,就可得到一個(gè)新的算術(shù)平均值。#defineN12charvalue_buf[N]，i=0;charfilter(){charcount;intsum=0;value_buf[i++]=get_ad();if(i==N)i=0;for(count=0;countsum=value_buf[count];return(char)(sum/N);}十二、一階滯后濾波法

優(yōu)點(diǎn)：對(duì)周期性干擾具有良好的抑制作用,適用于波動(dòng)頻率較高的場(chǎng)合；

缺點(diǎn)：相位滯后，靈敏度低.滯后程度取決于a值大小.不能消除濾波頻率高于采樣頻率的1/2的干擾信號(hào)。程序如下：#definea50charvalue;charfilter(){charnew_value;new_value=get_ad();return(100-a)*value+a*new_value;}十三、PID控制算法

在過程控制中，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進(jìn)行控制的PID控制器（亦稱PID調(diào)節(jié)器）是應(yīng)用最為廣泛的一種自動(dòng)控制器;

對(duì)于過程控制的典型對(duì)象──“一階滯后＋純滯后”與“二階滯后＋純滯后”的控制對(duì)象，PID控制器是一種最優(yōu)控制;

PID調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)改變靈活（PI、PD、…）。一模擬PID調(diào)節(jié)器

PID調(diào)節(jié)器各校正環(huán)節(jié)的作用：比例環(huán)節(jié)：即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用以減小偏差；積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。積分時(shí)間常數(shù)TI越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)；微分環(huán)節(jié)：能反應(yīng)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(變化速率)，并能在偏差信號(hào)的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。

PID調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，它將給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)的偏差的比例(P)、積分(I)、微分(D)通過線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制。

程序片段如下：#include#includetypedefstructPID{doubleSetPoint;//設(shè)定目標(biāo)DesiredvaluedoubleProportion;//比例常數(shù)ProportionalConstdoubleIntegral;//積分常數(shù)IntegralConstdoubleDerivative;//微分常數(shù)DerivativeConstdoubleLastError;//Error[-1]doublePrevError;//Error[-2]doubleSumError;//SumsofErrors}PID;主程序：doublesensor(void){return100.0;}voidactuator(doublerDelta){}voidmain(void){PIDsPID;doublerOut;doublerIn;PIDInit(&sPID);sPID.Proportion=0.5；sPID.Derivative=0.0;sPID.SetPoint=100.0;for(;;){rIn=sensor();rOut=PIDCalc(&sPID,rIn);actuator(rOut);}}十四、開根號(hào)算法

單片機(jī)開平方的快速算法

因?yàn)楣ぷ鞯男枰?，要在單片機(jī)上實(shí)現(xiàn)開根號(hào)的操作。目前開平方的方法大部分是用牛頓迭代法。我在查了一些資料以后找到了一個(gè)比牛頓迭代法更加快速的方法。不敢獨(dú)享，介紹給大家，希望會(huì)有些幫助。1.原理

因?yàn)榕虐娴脑?，用pow(X,Y)表示X的Y次冪，用B[0]，B[1]，...，B[m-1]表示一個(gè)序列，其中[x]為下標(biāo)。

假設(shè)：B[x],b[x]都是二進(jìn)制序列,取值0或1。M=B[m-1]*pow(2,m-1)+B[m-2]*pow(2,m-2)+...+B[1]*pow(2,1)+B[0]*pow(2,0)N=b[n-1]*pow(2,n-1)+b[n-2]*pow(2,n-2)+...+b[1]*pow(2,1)+n[0]*pow(2,0)pow(N,2)=M

(1)N的最高位b[n-1]可以根據(jù)M的最高位B[m-1]直接求得。設(shè)m已知,因?yàn)閜ow(2,m-1)<=M<=pow(2,m)，所以pow(2,(m-1)/2)<=N<=pow(2,m/2)如果m是奇數(shù)，設(shè)m=2*k+1,那么pow(2,k)<=N<pow(2,1/2+k)<pow(2,k+1),n-1=k,n=k+1=(m+1)/2如果m是偶數(shù)，設(shè)m=2k,那么pow(2,k)>N>=pow(2,k-1/2)>pow(2,k-1),n-1=k-1,n=k=m/2所以b[n-1]完全由B[m-1]決定。余數(shù)M[1]=M-b[n-1]*pow(2,2*n-2)

(2)N的次高位b[n-2]可以采用試探法來確定。因?yàn)閎[n-1]=1，假設(shè)b[n-2]=1，則pow(b[n-1]*pow(2,n-1)+b[n-1]*pow(2,n-2),2)=b[n-1]*pow(2,2*n-2)+(b[n-1]*pow(2,2*n-2)+b[n-2]*pow(2,2*n-4)),然后比較余數(shù)M[1]是否大于等于(pow(2,2)*b[n-1]+b[n-2])*pow(2,2*n-4)。這種比較只須根據(jù)B[m-1]、B[m-2]、...、B[2*n-4]便可做出判斷，其余低位不做比較。若M[1]>=(pow(2,2)*b[n-1]+b[n-2])*pow(2,2*n-4),則假設(shè)有效，b[n-2]=1；余數(shù)M[2]=M[1]-pow(pow(2,n-1)*b[