第4章 程序设计知识课件.ppt

第4章 程序设计知识 4.1 程序的概念 程序是可以被计算机处理的指令序列。通常，程序是为完成一项任务、由汇编语言或高级语言编写的代码的集合。程序设计是根据所提出的任务，用某种程序设计语言编制一个能正确完成该任务的计算机程序。 4.1.1 程序的特性 著名的计算机科学家沃思（Nikiklaus Wirth）提出一个公式：程序=数据结构+算法。 现在又有很多专家对这个公式加以扩充：程序=算法+数据结构+程序设计方法+语言工具和环境。 所有程序（包括计算机程序）都有一些共同的性质，这些性质主要包括： （1）指令是顺序执行的。 （2）程序的执行都有一个结果。 （3）程序总是要对某些对象进行操作。 （4）有的程序要加入对操作对象的说明。 （5）有时指令要求执行者做出判断。 （6）一条或一组指令可能需要执行多次。 4.1.2 程序设计语言 多数专家认为，计算机语言大致可以分为以下五代。 1．第一代语言——机器语言 2．第二代语言——汇编语言 3．第三代语言——高级语言 4．第四代语言 5．第五代语言 4.2 算 法 程序设计离不开算法，算法指导程序设计，算法是程序的灵魂。因此程序设计的大致步骤如下。 （1）问题定义 （2）算法设计 （3）算法表示 （4）程序编制 （5）程序调试、测试及资料编制 4.2.1 算法的特点 精确地讲，算法是被精确定义的一系列规则，这些规则规定了解决特定问题的一系列操作顺序，以便在有限步骤内产生出所求问题的解答。 1．确定性 2．能行性 3．有穷性 4．输入 5．输出 4.2.2 算法的表示 通常，表示算法的方法有以下四种。 1．自然语言描述法 2．伪码表示法 伪码是用介于自然语言和计算机语言之间的文字和符号来描述算法，类似一篇短文，它把算法的思想表达清楚。 例如求三个数中最大值问题，用伪码可表示为： IF ab THEN把 a交给 max ELSE 把b交给 max IF maxc THEN输出最大值 max ELSE 输出最大值c 3．N-S图表示法 4．流程图表示法 常用的图例主要有图4-2中所示的几种。 例4-1 用辗转相除法求两个正整数的最大公约数。 ① 用自然语言描述（其中S1，S2，…分别表示步骤1，步骤2，…）： S1. 输入两个正整数m和n； S2. 比较m和n，如m小于n，则二者交换值，保证m是最大数。m当作相除时的分子； S3. 求m除以n的余数r； S4. 如余数r=0，转S6； S5. 把除数n作为新的分子m，余数r作为新的分母n，然后转S3； S6. 打印除数n，n即为最大公约数。 ② 用伪码描述： input m, n if mn then 交换m 和 n r=mod (m,n) while r≠0 do m=n n=r r=mod (m,n) end do print n 其中，符号mod(m,n)代表m除以n的余数。 ③ 用N-S图描述，如图4-4所示。 ④ 用流程图描述，如图4-5所示。 4.3 结构化程序设计方法 4.3.1 结构化程序设计概念 结构化程序设计的基本方法是：在设计程序时，本着从上到下、逐步求精的原则，将一个大的原始问题分解为多个可独立进行编程的小问题（即小模块），如果某个模块还未精细到能直接进行编程的程度，则继续对它进行分解，直至能直接编程为止。每个模块只有一个入口和一个出口。 4.3.2 结构化程序设计的三种基本结构 结构化程序设计方法有三种基本的控制结构，即：顺序结构、选择结构和循环结构。 这三种基本结构可以用图表示法加以描述。 1．用N-S图表示 （1）顺序结构 （2）选择结构 （3）循环结构 ① while结构 ② repeat_until结构 2．用流程图表示 （1）顺序结构 （2）选择结构，又有如下三种形式： ① if结构（单路选择结构） ② if-else结构（双路选择结构） ③ switch结构 （多路选择结构） （3）循环结构 ① while结构 ② do-while结构 ③ for结构 结构化程序设计的规则有4条： （1）从最简单的流程图开始； （2）任何矩形框都可以被两个按顺序放置的矩形框取代； （3）任何矩形框都可以被任何结构取代； （4）规则（2）和规则（3）可按任何顺序运用多次。 例4-2 用二分法求方程的解。