计算机导论单元4 程序设计与数据结构基础.pptx

1单元?4程序设计与数据结构基础程序设计是设计和构建可执行的程序，以完成特定数值计算和数据处理的过程，是软件开发过程的重要组成部分。熟悉和掌握程序设计的基础知识，是在现代信息社会中生存和发展应具备的基本技能之一。计算机系统软件和应用软件都要用到各种类型的数据结构。数据结构与数学、计算机硬件和软件有十分密切的关系，数据结构技术也被广泛应用于信息科学、系统工程、应用数学、工程技术等领域。计算长方形面积的流程图如图4-1所示

22算法初步4.1程序设计基础4.24.34.44.5目录Python语言程序设计数据和数据结构概述典型的数据结构

3图4-1计算长方形面积的流程图

4计算长方形面积一般步骤的文字描述如下。第1步：输入长方形的长度和宽度。即设置num1和num2两个变量，接收用户输入的长度和宽度，并存储到num1和num2两个变量中。第2步：判断输入长方形的长度和宽度是否大于0，如果长度和宽度大于0，执行第3步，否则执行第5步。即判断num1和num2是否大于0，如果大于0，执行第3步，否则执行第5步。第3步：计算长度和宽度的乘积。即计算num1和num2的乘积，并将乘积结果存储到result变量。第4步：输出长方形的面积。即显示result变量的值到屏幕并退出。第5步：显示输入错误。即提示用户输入的长度和宽度有误。根据计算长方形面积一般步骤的文字描述和图4-1所示的流程图，猜测一下图4-2所示图例的作用是什么？图4-2流程图的图例

5某洗衣机不启动的故障排除步骤的文字描述如下。第1步：检查电源是否接通，如果电源有问题，则解决电源问题后，故障排除。如果电源没有问题，则进入第2步。第2步：检查洗衣机门是否关严，如果洗衣机门没有关严，则关严洗衣机门，故障排除。如果洗衣机门已关严，则进入第3步。第3步：检查洗衣机进水部分，查看水龙头是否打开，如果水龙头没有打开，则打开水龙头，故障排除。如果水龙头已打开且有水压，则进入第4步。第4步：检查是否按下了启动键并有蜂鸣声，如果没有按下启动键，则按下启动键，故障排除。如果已按下启动键且有蜂鸣声，则需要给售后服务打电话报修。使用图4-2所示的图例尝试绘制洗衣机不启动故障排除流程图，明确排除使用不当而造成洗衣机不启动故障的排查方法和流程。

4.?1算法初步在计算机发展的初期，人们使用计算机的主要目的是处理数值计算问题。使用计算机解决具体问题一般需要经过以下几个步骤：首先从具体问题抽象出适当的数学模型，然后设计或选择求解此数学模型的算法，接着编写程序并进行调试、测试，直至得到最终的解答。计算机解决问题的一般过程是：分析问题、设计算法、编写程序、调试运行、检测结果。64.1.1算法的概念做任何事情都有一定的步骤和方法，广义地讲，为解决某个问题而设计的确定的方法和有限的步骤，称为算法。算法是一个基本的概念，但也是一门深奥的学问，小到如何输出九九乘法表，如何对一组数据进行排序，大到如何控制飞行器的姿态，如何让无人机避障等。我们先分析如何求1×2×3×4×5的值。原始的算法如下。步骤1：先求1乘以2，得到结果2。步骤2：将2乘以3，得到结果6。步骤3：将6乘以4，得到结果24。步骤4：将24乘以5，得到结果120。这样的算法虽然正确，但有些烦琐。

改进的算法如下。S1：使t=1。S2：使i=2。S3：求t×i，乘积仍然放在变量t中，可表示为t×i→t。S4：求i+1的值，即i+1→i。S5：如果i≤5，返回重新执行S3以及其后的S4和S5；否则，算法结束。如果要计算100！只需将S5的“i≤5”改成“i≤100”即可。如果改成求1×3×5×7×9×11，算法也只需做很少的改动，如下所示。S1：1→t。S2：3→i。S3：t×i→t。S4：i+2→i。S5：若i≤11，返回S3以及其后的S4和S5；否则，算法结束。该算法不仅正确，而且是便于计算机处理的算法，因为计算机是高速运算的自动机器，实现循环轻而易举。7

算法设计具有以下特点。①解决同一个问题可以有不同的解题方法和步骤。②算法有优劣之分，有的算法只需要很少的步骤。同一个问题，计算机根据一种好的算法编写的程序只需运行很短的时间（几秒或几分钟）就能得到正确的解，而根据一种差的算法编写的程序可能需要运行很长的时间（几小时或几天）才能得到最终的解。可见优秀的算法可以带来高效率。③设计算法时，不仅要保证算法正确，还要考虑算法的质量。最优的算法应该实现计算次数最少，所需存储空间最小，但两者很难兼得。④不是所有的算法都能在计算机上实现。有些算法设计思路很巧妙，但计算机可能无法实现，不具有可行性。计算机算法分为数值运算算法和非数值运算算法。（1）数值运算算法数值运