第一章程序設(shè)計(jì)與C++語(yǔ)言初步

1、第一章第一章 程序設(shè)計(jì)與C語(yǔ)言初步 算法、實(shí)體與程序 程序設(shè)計(jì)方法與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 Backus-Naur范式 C+語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu) 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)思維方式 概述n程序程序：完成一定功能的指令或語(yǔ)句序列n程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)：編寫計(jì)算機(jī)程序的活動(dòng)n程序設(shè)計(jì)方法n程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言n本課程以面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)方法為核心，并選用C+程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言為工具來介紹程序設(shè)計(jì)一、算法與程序n例例: 求解最大公約數(shù)的歐幾里德算法。步驟1：如果p a; cinb; c=a+b; coutc; n這個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)的算法是： 輸入a 輸入b 計(jì)算a+b的和并存于c中 輸出c的值（即a+b的和） a,b,c稱為變量，是用來記錄程序所需要

2、的數(shù)據(jù)。程序在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示n機(jī)器語(yǔ)言：二進(jìn)制指令n匯編語(yǔ)言：用簡(jiǎn)單的符號(hào)表示二進(jìn)制指令n高級(jí)語(yǔ)言n要把高級(jí)語(yǔ)言程序翻譯成計(jì)算機(jī)能理解的機(jī)器語(yǔ)言n翻譯n編譯編譯n解釋解釋二、程序設(shè)計(jì)的演變1. 早期的程序設(shè)計(jì)手工作坊式手工作坊式2. 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)n采用三種基本結(jié)構(gòu)：順序、循環(huán)、選擇分支順序、循環(huán)、選擇分支n單入口/單出口控制結(jié)構(gòu)n以流程為主，圍繞操作本身來設(shè)計(jì)3. 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)n圍繞被操作的數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)n結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的主要思想：由三種基本控制結(jié)構(gòu)組成程序n這三種結(jié)構(gòu)的示意圖如下：可以看到,三種基本結(jié)構(gòu)都具有以下特點(diǎn): 有一個(gè)入口。 有一個(gè)出口。 結(jié)構(gòu)中每一部分都應(yīng)當(dāng)有被執(zhí)

3、行到的機(jī)會(huì),也就是說,每一部分都應(yīng)當(dāng)有一條從入口到出口的路徑通過它(至少通過一次)。 沒有死循環(huán)(無終止的循環(huán))。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)n1)實(shí)體：現(xiàn)實(shí)生活中的客觀事物（人、動(dòng)物、企業(yè)、部門等等）。一個(gè)實(shí)體應(yīng) 有一個(gè)名字，應(yīng)有描述這個(gè)實(shí)體特征的數(shù)據(jù)（狀態(tài)），應(yīng)有作用于這些實(shí)體上面的操作（行為）。n2)對(duì)象：面向?qū)ο蠓椒ㄖ械膶?duì)象，是系統(tǒng)中用來描述客觀事物的一個(gè)實(shí)體，它是用 于構(gòu)成系統(tǒng)的一個(gè)基本單位。nC+使用類類來描述對(duì)象三、C+語(yǔ)言程序n源程序（源代碼）n用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言編寫的程序存放在一個(gè)文本文件中。n后綴為 .cppn目標(biāo)程序（目標(biāo)代碼）n用編譯程序?qū)⒃闯绦蜣D(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能理解的形式n后綴為 .ob

4、jn可執(zhí)行代碼n把目標(biāo)代碼和現(xiàn)有的庫(kù)通過鏈接程序產(chǎn)生可執(zhí)行代碼n后綴為 .exe開發(fā)一個(gè)C+程序的過程源程序源程序目標(biāo)程序目標(biāo)程序可執(zhí)行代碼可執(zhí)行代碼庫(kù)庫(kù)編譯程序鏈接程序.cpp.hpp.obj.exe1.編輯編輯 2.編譯編譯 3.鏈接鏈接 4.運(yùn)行運(yùn)行四、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的定義程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的定義1.程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的描述n語(yǔ)法語(yǔ)法(syntax)：由程序語(yǔ)言基本符號(hào)組成程序中各個(gè)語(yǔ)法成分的一組規(guī)則。n語(yǔ)義語(yǔ)義(semantics)：程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中按語(yǔ)法規(guī)則構(gòu)成的各個(gè)語(yǔ)法成分的意義 。2.字符集n字符集字符集：任何一種語(yǔ)言都是建立在某一個(gè)有限的字符集上的。C+語(yǔ)言使用的是ASCII字符集。n單詞單詞

5、：由字符集中的若干字符構(gòu)成且具有某一特定含義的字符序列。n保留字保留字：有些語(yǔ)言中預(yù)先規(guī)定一些單詞具有特殊的意義，并保留其名字，不允許程序員另作它用，這種單詞被稱為保留字。n關(guān)鍵字關(guān)鍵字：還有些語(yǔ)言規(guī)定一些特殊單詞在一定的上下文中具有預(yù)先定義的特殊意義，這種單詞被稱為關(guān)鍵字。注意注意nC/C是大小寫字母是敏感的，同一字母的大寫狀態(tài)和小寫狀態(tài)將視為22個(gè)不同字符。下劃線視為一個(gè)字母。3.語(yǔ)法描述n形式化定義程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的語(yǔ)法一般包括一個(gè)明確定義的字符集和一組有限的規(guī)則，這些規(guī)則規(guī)定符號(hào)如何組成表達(dá)式、語(yǔ)義 和程序等形式。n 較常用的語(yǔ)法定義方法是Backus-Naur范式(簡(jiǎn)寫為BNF)和語(yǔ)法圖

6、。 Backus-Naur范式(BNF)n元符號(hào)：元符號(hào)：BNF規(guī)定了一些符號(hào)作為描述語(yǔ)法的機(jī)制，稱作元符號(hào)，包括： := 表示“定義為”。 | 表示“或者”。 表示“任選”，即方括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容可以出現(xiàn)一次或不出現(xiàn)。 表示“重復(fù)”，即花括號(hào)內(nèi)的內(nèi)容可以出現(xiàn)零次或任意多次。n終結(jié)符號(hào)：終結(jié)符號(hào)：BNF中不必定義的符號(hào)或字符串，如A、B、0、1等n非終結(jié)符號(hào)：非終結(jié)符號(hào)：在用法規(guī)則中需要加以定義的語(yǔ)法變量，如字母、數(shù)字、標(biāo)識(shí)符等每一個(gè)非終結(jié)符號(hào)都必須有一個(gè)規(guī)則定義它，非終結(jié)符號(hào)按規(guī)則總是可以展開為一串終結(jié)符號(hào)。例：標(biāo)識(shí)符的BNF描述。標(biāo)識(shí)符 :=字母 字母 | 數(shù)字 字母 := A | B | |

7、Z | a | b | | z | _數(shù)字 := 0 | 1 | | 9 整數(shù)的BNF描述整數(shù) :=正負(fù)號(hào) 無符號(hào)整數(shù)無符號(hào)整數(shù) := 數(shù)字 數(shù)字 正負(fù)號(hào) :=+ | -數(shù)字 :=0 | 1 | | 9 非零數(shù)字非零數(shù)字 := 1 | | 9數(shù)字 :=0 | 非零數(shù)字| 0語(yǔ)法圖n語(yǔ)法圖是與BNF等價(jià)的另一種語(yǔ)法描述方法，但比BNF更加直觀。n一條BNF可轉(zhuǎn)換成一個(gè)語(yǔ)法圖BNF轉(zhuǎn)換為語(yǔ)法圖的規(guī)則 n(1) 每一個(gè)終結(jié)符號(hào)的出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于 n(2) 每一個(gè)非終結(jié)符號(hào)X的出現(xiàn)對(duì)應(yīng)于 X n(3) 形如P := V1 V2 Vk則轉(zhuǎn)換為 V1V2 Vk n(4)形如P := V1 | V2 | | Vk

8、則轉(zhuǎn)換為V1 V2 Vk n(5) 形如P := V 則轉(zhuǎn)換為 V n(6) 形如P := V 則轉(zhuǎn)換為 V例：標(biāo)識(shí)符可用以下語(yǔ)法圖來定義 字母 字母 數(shù)字五、 C C程序的基本結(jié)構(gòu)程序的基本結(jié)構(gòu)1.基本概念 n程序程序：一個(gè)程序是實(shí)體的屬性及行為在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示。n類類：是對(duì)一群具有相同屬性，表現(xiàn)相同行為的對(duì)象的描述 。n對(duì)象對(duì)象：具體的單個(gè)存在的實(shí)體。n主函數(shù)主函數(shù)：具有特定名字“main”函數(shù)，由它去激活（調(diào)用）一個(gè)對(duì)象的行為（函數(shù)） 。2.C+程序的基本結(jié)構(gòu)n例1：一個(gè)很特殊的例子-只有一個(gè)主函數(shù) #include void main() coutComputer Science.n;

9、 注意：nC+語(yǔ)言程序中有一個(gè)特殊的函數(shù)，稱為主函數(shù)主函數(shù)main( )，這是程序執(zhí)行的入口，用于實(shí)現(xiàn)單入口/單出口結(jié)構(gòu)。n一個(gè)一個(gè)C語(yǔ)言程序有且只有一個(gè)主函數(shù)語(yǔ)言程序有且只有一個(gè)主函數(shù)/銀行帳戶存取款程序#include /利用函數(shù)庫(kù)iostream提供的操作在屏幕上輸出數(shù)據(jù)class ACCOUNT float balance; /本帳戶當(dāng)前的余額public: /開設(shè)帳戶，同時(shí)存入金額amount. ACCOUNT(float amount) balance=amount; /往帳戶中存款，存款金額為amount. void deposit(float amount) balance=b

10、alance+amount; 例2：一個(gè)帶有類完整的C+語(yǔ)言程序。/從帳戶中取款，取款金額為amount;如果取款成功則用1表示，否則用0表示。 int withdraw(float amount) if(amountbalance) /判斷是否透支 return 0; /如果透支則不作取款，返回0表示取款不成功 else balance=balance-amount; /減少當(dāng)前的存款余額 return 1; /返回1表示取款成功 /查詢帳戶中當(dāng)前的余額。 float get_balance() return balance; /返回當(dāng)前的余額 ;/主函數(shù)main() /開設(shè)帳戶 ACCOU

11、NT acc1(500); /開設(shè)第一個(gè)帳戶acc1,同時(shí)存入500元 ACCOUNT acc2(1500);/開設(shè)第二個(gè)帳戶acc2,同時(shí)存入1500元 /存款與取款 acc1.deposit(255.5); /往帳戶acc1中存入255.5元 acc2.deposit(500); /往帳戶acc2中存入500元 acc2.withdraw(700); /往帳戶acc2中取出700元 acc1.withdraw(700); /往帳戶acc1中取出700元 acc2.withdraw(350); /往帳戶acc2中取出350元 /查詢余額并在屏幕上顯示 cout帳號(hào)1的余額還有acc1.get_balance()元n; cout帳號(hào)2的余額還有acc2.get_balance()元n; return 1; n由一個(gè)主函數(shù)，加上0個(gè)或者若干個(gè)其它函數(shù)、0個(gè)或若干個(gè)其它的類組成。n程序的執(zhí)行總是從主函數(shù)開始，而不管主函數(shù)放在程序的任何位置； n由主函數(shù)調(diào)用其它函數(shù)（類的行為）、主函數(shù)執(zhí)行完，程序也就執(zhí)行完。歸納歸納C程序的基本構(gòu)成：3.兩種退化現(xiàn)象 n 1）只有函數(shù)，沒有類。除主函數(shù)外，還可能