C_C++程序设计教程（第二版）第1章计算机程序设计与算法.pdf

C/C++程序设计教程 第1章 计算机程序设计与算法 主要内容有 • 程序设计语言 • 程序设计过程 • 程序设计算法 • 自然语言描述计算机算法 • 程序流程图描述计算机算法 • N-S图描述计算机算法 • 用程序设计语言描述计算机算法 1.1程序设计 学习程序设计并不是简单地学习计算机 语法规范或程序设计语言的本身，而是要学 会怎么用计算机程序设计语言解决实际问题 、提高工作效率和工作质量。计算机技术应 用领域博大而广泛，谁也不可能完全学会计 算机技术的方方面面，这是因为计算机涉及 到的领域太广了，计算机技术的发展日新月 异，即使学上很久我们也不可能完全学到头 ，可以说学无止境。 1.1.1程序设计语言 （1）科学计算语言。用于科学计算，基础是数学模型，过程描述的是数 值计算，如FORTRAN语言； （2 ）系统开发语言。用于编写编译程序、操作系统、数据库管理系统 DBMS等，如C语言； （3 ）实时处理语言。及时响应环境信息，可以根据外部信号对不同的程序 段进行并发控制执行；如汇编语言 （4 ）商用语言。主要用于商业处理、经济管理, 基础为自然语言模型；如 COBOL语言 （5 ）人工智能描述语言。模拟人的思维推理过程，实现智能化控制等； （6 ）模拟建模语言。用于模拟实现客观事物的发展与变化过程，以提前预 测未来发展的结果； （7 ）网络编程语言，在网络技术基础上进入深层次的应用研究与开发的语 言, 如Dephi适于网络化环境的编程，而JAVA是一种-新型跨平台分布式程 序设计语言，语义规范与C语言相同等等，不再列举。 1.1.2 程序设计过程 1.程序实现过程 程序设计是指我们使用一种计算机语言为实 现解决实际问题的算法去设计编写计算机程序的 过程。 计算机语言是人与计算机进行交流的媒介， 通过语言编写的程序，计算机就会准确地按程序 步骤执行操作，计算机解决实际问题的一般过程 如图1.1所示： 2. 程序设计的过程 程序设计大致包含以下几个步骤 (1) 分析问题 程序设计首先要进行对问题的分析，明白我们要作什么，确定要使用 的数学模型。 (2) 确定算法 确定算法即确定解决问题时要执行的一系列步骤。 (3) 算法描述 算法描述就是使用计算机语言对算法予以描述。 (4) 确定程序设计语言 由于不同的计算机程序设计语言有不同的特点，根据实际情况与需要 选定好程序设计语言后，就可以用该语言编程实现以算法。 (5) 调试和运行程序 1.2 程序设计算法 计算机程序可以这样表示 程序=算法+数据结构 其中 数据结构: 对数据的描述,包括对数据类型的描述核对数据组织形式描述定义. 算法: 对操作过程的描述, 即操作步骤的描述。 如果考虑现代编程的工程化与多样性，可以这样表示： 程序=数据结构+算法+ （程序设计方法+编程工具+语言环境） 其中算法是关键，是实现程序设计的依据和基础，算法分析作的 完整，作的精细，才能有完整的程序设计，才可能对程序进行优化， 所以掌握算法至关重要。 1.3计算机算法的表示 1.3.1 自然语言描述 期末数学成绩高于90分，英语成 绩高于95分，有很好的团队协作精 神的同学，可以报名参加国际数学 建模比赛。 （有很多种理解） 1.3计算机算法的表示 1.3.2 程序流程图描述 图1.4 表示复杂的算法看似乱麻 顺序结构 条件判断分支结构 循环控制结构 1.3计算机算法的表示 1.3.3 N-S 图描述 图1.6 N-S图表示三种基本结构 1.4 用程序设计语言描述 1.机器语言(Machine language) 例如，计算 表达式 m÷n-z 的值