C語言程序設(shè)計教程第1章.ppt

第1章 緒 論,1.1 程序設(shè)計語言的發(fā)展 1.2 程序設(shè)計的基本過程 1.3 程序設(shè)計的基本方法,程序設(shè)計語言一般分為機器語言、匯編語言和高級語言三大類。 1機器語言 對于計算機來說，一組機器指令就是程序，稱為機器語言程序。 2匯編語言 為了便于理解與記憶，人們采用能幫助記憶的英文縮寫符號（稱為指令助記符）來代替機器語言指令代碼中的操作碼，用地址符號來代替地址碼。 3高級語言 機器語言和匯編語言都是面向機器的語言，一般稱為低級語言。,1.1 程序設(shè)計語言的發(fā)展,返回目錄,表1.1,1.2 程序設(shè)計的基本過程 程序設(shè)計算法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方法工具 1問題分析 （1）問題的性質(zhì) （2）輸入/輸出數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)處理是計算機應(yīng)用中最廣泛的一個領(lǐng)域。在用計算機解決問題時，一般總要有一些輸入數(shù)據(jù)，計算的結(jié)果也要以某種方式進行輸出。 （3）數(shù)學(xué)模型或常用的方法 對于數(shù)值型問題，一般要考慮數(shù)學(xué)模型的設(shè)計，或者要對常用的一些方法進行分析與比較，從而根據(jù)問題的性質(zhì)選擇一種合理的解決方案。,返回目錄,2結(jié)構(gòu)特性的設(shè)計 （1）控制結(jié)構(gòu) 1966年，Bohm和Jacopini證明了任何復(fù)雜的程序都可以用順序、選擇和循環(huán)3種基本結(jié)構(gòu)組合而成。 這幾種基本控制結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)流程圖如圖1.1所示。,圖1.1 基本控制結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)流程圖,（2）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 在計算機的各種應(yīng)用中，數(shù)據(jù)處理所占的比重將越來越大。在實際應(yīng)用中，需要處理的數(shù)據(jù)元素一般有很多，而且，各數(shù)據(jù)元素之間不僅具有邏輯上的關(guān)系，還具有在計算機中實際存儲位置上的關(guān)系。,3算法的設(shè)計 所謂算法，是指解題方案的準確而完整的描述。 選擇算法主要應(yīng)考慮以下兩個基本原則： 實現(xiàn)算法所花費的代價要盡量的小，即計算工作量要小； 根據(jù)算法所得到的計算結(jié)果應(yīng)可靠。,例1.1 某計算工具具有4位有效數(shù)字（如4位數(shù)學(xué)用表），現(xiàn)要計算當(dāng)x1000時的下列函數(shù)值： 解：直接將x1000代入函數(shù)表達式，其計算結(jié)果如下： 將該函數(shù)表達式作如下恒等變換： 然后將x1000代入，其計算結(jié)果如下：,4流程的描述 （1）自然語言 自然語言是人們在日常生活、工作、學(xué)習(xí)中通用的語言，一般不需專門的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練就能理解用這種語言所表達的意思。 （2）算法描述語言 為了說明程序的流程，還可以用專門規(guī)定的某種語言來描述，這種語言通常稱為算法描述語言。,（3）流程圖 人們在程序設(shè)計的實踐過程中，總結(jié)出了一套用圖形來描述問題的處理過程，使流程更直觀，易被一般人所接受。,圖1.2 結(jié)構(gòu)化流程圖例,（4）編程 用某種程序設(shè)計語言編寫的程序，本質(zhì)上也是問題處理方案的描述，并且是最終的描述。 5調(diào)試與運行 最后編寫出的程序還需要進行測試和調(diào)試。只有經(jīng)過調(diào)試后的程序才能正式運行。,1.3 程序設(shè)計的基本方法,1.3.1 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計要求把程序的結(jié)構(gòu)限制為順序、選擇和循環(huán)3種基本結(jié)構(gòu)，以便提高程序的可讀性。這種結(jié)構(gòu)化程序具有以下兩個特點： （1）以控制結(jié)構(gòu)為單位，只有一個入口和一個出口，使各單位之間的接口比較簡單，每個單位也容易被人們所理解； （2）縮小了程序的靜態(tài)結(jié)構(gòu)與動態(tài)執(zhí)行之間的差異，使人們能方便、正確地理解程序的功能。,返回目錄,NS圖是一種不允許破壞結(jié)構(gòu)化原則的圖形算法描述工具，又稱盒圖。 NS圖有以下幾個基本特點： （1）功能域比較明確，可以從框圖中直接反映出來； （2）不可能任意轉(zhuǎn)移控制，符合結(jié)構(gòu)化原則； （3）很容易確定局部和全程數(shù)據(jù)的作用域； （4）很容易表示嵌套關(guān)系，也可以表示模塊的層次結(jié)構(gòu)。,1順序結(jié)構(gòu) 順序結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖如圖1.3所示。,圖1.3 順序結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖,2選擇結(jié)構(gòu) （1）兩路分支結(jié)構(gòu) 兩路分支選擇結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖如圖1.4所示。,圖1.4 兩路分支選擇結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖,（2）多路分支結(jié)構(gòu),圖1.5 多路分支選擇結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖,3循環(huán)結(jié)構(gòu) 循環(huán)結(jié)構(gòu)分為當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)和直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)。 （1）當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu) 當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖如圖1.6所示。,圖1.6 當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖,（2）直到型循環(huán)結(jié)構(gòu) 直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖如圖1.7所示。,圖1.7 直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化流程圖,圖1.8是順序輸出3到100之間所有素數(shù)的結(jié)構(gòu)化流程圖，在這個流程圖中，表示了3種基本結(jié)構(gòu)互相嵌套的情況。,圖1.8 3種基本結(jié)構(gòu)互相嵌套的情況,1.3.2 模塊化程序設(shè)計 模塊化設(shè)計是指把一個大程序按人們能理解的大小規(guī)模進行分解。 1按功能劃分模塊 （1）模塊間的接口關(guān)系比較簡單，并且每個模塊都是人的智力所能及的。 （2）各模塊的功能比較單一，當(dāng)需要修改某一功能時，一般只涉及到一個模塊，不會影響到其他模塊。 （3）人們可以脫離程序的上、下文也能單獨地驗證一個模塊的正確性。 （4）在擴充系統(tǒng)或建立新系統(tǒng)時，可以充分利用已有的一些模塊，用積木式的方法進行開發(fā)。,2按層次組織模塊,圖1.9 按層次組織模塊,1.3.3 自頂向下、逐步細化的設(shè)計過程 自頂向下、逐步細化的設(shè)計過程，包括以下兩個方面： （1）將一個復(fù)雜問題的解法分解和細化成由若干模塊組成的層次結(jié)構(gòu)； （2）將一個模塊的功能逐步分解細化為一系列的處理步驟，直到某種程序設(shè)計語言的語句或某種機器指令。,自頂向下、逐步細化的設(shè)計