第3章程序設(shè)計初步

1、第3章 程序設(shè)計初步第4章 函數(shù)與預(yù)處理第5章 數(shù)組第6章 指針第7章 自定義數(shù)據(jù)類型第2篇面向過程的程序設(shè)計第3章 程序設(shè)計初步3.1 面向過程的程序設(shè)計和算法3.2 +程序和語句3.3 賦值語句3.4 C+的輸入與輸出3.5 編寫順序結(jié)構(gòu)的程序3.6 關(guān)系運算和邏輯運算3.7 選擇結(jié)構(gòu)和語句3.8 條件運算符和條件表達式3.9 多分支選擇結(jié)構(gòu)和switch語句3.10 編寫選擇結(jié)構(gòu)的程序3.11 循環(huán)結(jié)構(gòu)和循環(huán)語句3.12 循環(huán)的嵌套3.13 break語句和continue語句3.14 編寫循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序（1）方法與算法，）方法與算法，程序結(jié)構(gòu)與語句程序結(jié)構(gòu)與語句（哪些語句？）；（哪些語

2、句？）；（2）輸入、輸出）輸入、輸出的實現(xiàn)？的實現(xiàn)？（3）基本程序結(jié)）基本程序結(jié)構(gòu)（順序、條件分構(gòu)（順序、條件分支、循環(huán)）如何實支、循環(huán)）如何實現(xiàn)？現(xiàn)？在面向過程的程序設(shè)計中，程序設(shè)計者必須指定計算機執(zhí)行的具體步驟，清晰程序要“做什么”清晰“怎么做”，并寫出一個個語句，安排好它們的執(zhí)行順序。步驟要合理，保證它的正確性和具有較高的效率，這就是算法（algorithm）需要解決的問題。3.1 面向過程的程序設(shè)計和算法一個面向過程的程序應(yīng)包括以下兩方面內(nèi)容：(1) 對數(shù)據(jù)的描述。在程序中要指定數(shù)據(jù)的類型和數(shù)據(jù)的組織形式，即數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(data structure)。(2) 對操作的描述。即操作步驟，也

3、就是算法(algorithm)。算法是處理問題的一系列的步驟。對于面向過程的程序，可以用下面的公式表示： 程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 如：處理的數(shù)據(jù)如何讀入與存放？如何處理？結(jié)果如何存放與輸出？必須考慮與設(shè)計清晰！3.1.1 算法的概念（3）算法可分為兩大類別：數(shù)值算法和非數(shù)值算法。數(shù)值算法的目的是求數(shù)值解。非數(shù)值算法包括的面十分廣泛，最常見的是用于事務(wù)管理領(lǐng)域。C+既支持面向過程的程序設(shè)計，又支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計。無論面向過程的程序設(shè)計還是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計，都離不開算法設(shè)計。相對內(nèi)存，處理的數(shù)據(jù)如何進行輸入和輸出？輸入和輸出并不是C+語言中的正式組成成分。C和C+本身都沒有為輸入和輸出提供專門

4、的語句結(jié)構(gòu)。輸入輸出不是由C+本身定義的，而是在編譯系統(tǒng)提供的I/O庫中定義的。C+的輸出和輸入是用“流”(stream)的方式實現(xiàn)的。圖3.2和圖3.3表示C+通過流進行輸入輸出的過程。3.4 C+的輸入與輸出圖3.2圖3.3有關(guān)流對象cin、cout和流運算符的定義等信息是存放在C+的輸入輸出流庫中的，因此使用cin、cout和流運算符，就必須： #include 為了敘述方便，常常把由cin和流提取運算符“”實現(xiàn)輸入的語句稱為輸入語句或cin語句;把由cout和流插入運算符“”實現(xiàn)輸出的語句稱為輸出語句或cout語句。流運算符相當于一個輸入或輸出函數(shù)，由對象調(diào)用之。cout語句的一般格式

5、為 cout表達式1表達式2變量1變量2變量n;輸出流中的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)默認的設(shè)備(一般為顯示器)輸出。*3.4.1 輸入流與輸出流的基本操作有時為了輸入輸出特殊的要求，如在輸出實數(shù)時規(guī)定字段寬度，只保留兩位小數(shù)，數(shù)據(jù)向左或向右對齊等。C+提供了在輸入輸出流中使用的控制符(有的書中稱為操縱符)，見書中表3.1。P.53需要注意的是： 如果使用了控制符，在程序單位的開頭除了要加iostream頭文件外，還要加iomanip頭文件。具體自學！舉例： 輸出雙精度數(shù)。*3.4.2 在輸入流與輸出流中使用控制符double a=123.456789012345;對a賦初值(1) couta;輸出： 123.

6、456 默認為精度6(2) coutsetprecision(9)a;輸出： 123.456789 (3) coutsetprecision(6);恢復(fù)默認格式(精度為6)(4) cout setiosflags(ios fixed);輸出： 123.456789(5) coutsetiosflags(ios fixed)setprecision(8)a;輸出： 123.45678901(6) coutsetiosflags(ios scientific)a;輸出： 1.234568e+02(7) coutsetiosflags(ios scientific)setprecision(4)a;

7、 輸出： 1.2346e02下面是整數(shù)輸出的例子： int b=123456;對b賦初值(1) coutb;輸出： 123456(2) couthexb; 輸出： 1e240 (3) coutsetiosflags(ios uppercase)b;輸出： 1E240 (4) coutsetw(10)b,b; 輸出： 123456，123456(5) coutsetfill(*)setw(10)b;輸出： * 123456(6) coutsetiosflags(ios showpos)b;輸出： +123456如果在多個cout語句中使用相同的setw(n)，并使用setiosflags(ios

8、 right)，可以實現(xiàn)各行數(shù)據(jù)右對齊，如果指定相同的精度，可以實現(xiàn)上下小數(shù)點對齊。例3.1 各行小數(shù)點對齊。#include #include using namespace std;int main( ) double a=123.456,b=3.14159,c=-3214.67; coutsetiosflags(ios fixed)setiosflags(ios right)setprecision(2); coutsetw(10)aendl; coutsetw(10)bendl; coutsetw(10)cendl; return 0; 輸出如下： 123.46 (字段寬度為10，右對

9、齊，取兩位小數(shù)) 3.14 -3214.67先統(tǒng)一設(shè)置定點形式輸出、取兩位小數(shù)、右對齊。這些設(shè)置對其后的輸出均有效(除非重新設(shè)置)，而setw只對其后一個輸出項有效，因此必須在輸出a,b,c之前都要寫setw(10)。C+中用于輸入和輸出單個字符的函數(shù)：其中最常用的有g(shù)etchar函數(shù)和putchar函數(shù)。1. putchar函數(shù)（字符輸出函數(shù)）putchar函數(shù)的作用是向終端輸出一個字符。例如putchar(c)；它輸出字符變量的值。3.4.3 用getchar和putchar 函數(shù)進行字符的輸入和輸出例3.2 輸出單個字符。#include /或者包含頭文件stdio.h： #includ

10、e using namespace std;int main( )char a,b,c; a=B;b=O;c=Y; putchar(a);putchar(b);putchar(c);putchar(n); putchar(66);putchar(79);putchar(89);putchar(10); return 0;運行結(jié)果為BOYBOY可以看到： 用putchar可以輸出轉(zhuǎn)義字符，putchar(n)的作用是輸出一個換行符，使輸出的當前位置移到下一行的開頭。putchar(66)的作用是將66作為ASCII碼轉(zhuǎn)換為字符輸出，66是字母B的ASCII碼，因此putchar(66)輸出字母B

11、。其余類似。putchar(10)中的10是換行符的ASCII碼，putchar(10)輸出一個換行符，作用與putchar(n) 相同。也可以輸出其他轉(zhuǎn)義字符，如 putchar(015) （輸出回車，不換行，使輸出的當前位置移到本行開頭）2. getchar函數(shù)（字符輸入函數(shù)）此函數(shù)的作用是從終端輸入一個字符。其一般形式為getchar（ ），函數(shù)的值就是從輸入設(shè)備得到的字符。例3.3 輸入單個字符。#include using namespace std;int main( )char c; c=getchar( ); putchar(c+32); putchar(n); return

12、0; 在運行時，如果從鍵盤輸入大寫字母A并按回車鍵，就會在屏幕上輸出小寫字母a。請注意，getchar( )只能接收一個字符。getchar函數(shù)得到的字符可以賦給一個字符變量或整型變量，也可以不賦給任何變量，作為表達式的一部分。例3.5 求方程ax2+bx+c=0的根。a,b,c由鍵盤輸入。#include #include /! using namespace std;int main( )float a,b,c,x1,x2; cinabc; x1=(-b+sqrt(b*b-4*a*c)/(2*a); x2=(-b-sqrt(b*b-4*a*c)/(2*a); coutx1=x1endl;

13、coutx2=x2endl; return 0;3.5 編寫順序結(jié)構(gòu)的程序運行情況如下： 4.5 8.8 2.4 x1=-0.327612x2=-1.17794如果程序中要用到數(shù)學函數(shù)，都要包含頭文件cmath(也可以用老形式的頭文件math.h，但提倡使用C+新形式的頭文件，請參閱第14章14.3節(jié))。在寫程序時，一定要注意將數(shù)學表達式正確地轉(zhuǎn)換成合法的C+表達式?？梢钥吹剑?順序結(jié)構(gòu)的程序中的各執(zhí)行語句是順序執(zhí)行的。這種程序最簡單，最容易理解。C+提供if語句來實現(xiàn)這種條件選擇。條件如何形成呢？簡單條件復(fù)合條件3.6 關(guān)系運算和邏輯運算C+的關(guān)系運算符有： (小于) (大于) = (大于或

14、等于) = (等于) ！= (不等于) 優(yōu)先級相同 (低)3.6.1 關(guān)系運算和關(guān)系表達式C+增加了邏輯型數(shù)據(jù)。邏輯型常量只有兩個，即false(假)和true(真)。邏輯型變量要用類型標識符bool來定義，它的值只能是true和false之一。如bool found,flag=false; /定義邏輯變量found和flag，并使flag的初值 為falsefound=true; /將邏輯常量true賦給邏輯變量found由于邏輯變量是用關(guān)鍵字bool來定義的，因此又稱為布爾變量。邏輯型常量又稱為布爾常量。所謂邏輯型，就是布爾型。3.6.2 邏輯常量和邏輯變量在編譯系統(tǒng)處理邏輯型數(shù)據(jù)時，將f

15、alse處理為0，將true處理為1。因此，邏輯型數(shù)據(jù)可以與數(shù)值型數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算。如果將一個非零的整數(shù)賦給邏輯型變量，則按“真”處理，如flag=123; /賦值后flag的值為truecouty) coutxendl；/多于一句加 cout yy) coutx；else cout500) cost=0.15;else if(number300) cost=0.10;else if(number100) cost=0.075;else if(number50) cost=0.05;else cost=0;圖3.例3.6 求三角形的面積。#include #include /使用數(shù)學函數(shù)時要包

16、含頭文件cmath#include /使用I/O流控制符要包含頭文件iomanipusing namespace std;int main( ) double a,b,c; coutabc; if (a+bc & b+ca & c+ab) /復(fù)合語句開始 double s,area; /在復(fù)合語句內(nèi)定義變量 s=(a+b+c)/2; area=sqrt(s*(s-a)*(s-b)*(s-c); coutsetiosflags(ios fixed)setprecision(4); /指定輸出的數(shù)包含4位小數(shù) coutarea=areaendl; /在復(fù)合語句內(nèi)輸出局部變量的值 /復(fù)合語句結(jié)束el

17、se coutit is not a trilateral!b)?a：b; 其中“(ab)?a：b”是一個“條件表達式”。它是這樣執(zhí)行的：如果(ab)條件為真，則條件表達式的值就取“?”后面的值，即條件表達式的值為，否則條件表達式的值為“：”后面的值，即b。3.8 條件運算符和條件表達式條件運算符要求有3個操作對象，稱三目（元）運算符，它是C+中惟一的一個三目運算符。條件表達式的一般形式為表達式1 ? 表達式2 表達式3條件運算符的執(zhí)行順序是：先求解表達式1，若為非0（真）則求解表達式2，此時表達式的值就作為整個條件表達式的值。若表達式1的值為0（假），則求解表達式3，表達式3的值就是整個條件

18、表達式的值。例3.7 輸入一個字符，判別它是否為大寫字母，如果是，將它轉(zhuǎn)換成小寫字母；如果不是，不轉(zhuǎn)換。然后輸出最后得到的字符。#include using namespace std;int main( ) char ch; cinch; ch=(ch=A & ch=Z)?(ch+32)：ch; /判別ch是否大寫 字母，是則轉(zhuǎn)換 coutchendl; return 0;switch語句是多分支選擇語句，用來實現(xiàn)多分支選擇結(jié)構(gòu)，又叫開關(guān)語句。它的一般形式如下：switch（表達式）/多種情況case case 常量表達式1：語句1 case 常量表達式2：語句2 . case 常量表達式n

19、：語句n default：語句n+1 3.9 多分支選擇結(jié)構(gòu)和switch 語句例如，要求按照考試成績的等級打印出百分制分數(shù)段，可以用switch語句實現(xiàn)：switch(grade) case A： cout85100n； case B： cout7084n； case C： cout6069n； case D： cout60n； default ： couterrorn； (1) switch后面括號內(nèi)的“表達式”，允許為任何類型。(2) 當switch表達式的值與某一個case子句中的常量表達式的值相匹配時，就執(zhí)行此case子句中的內(nèi)嵌語句，若所有的case子句中的常量表達式的值都不能與s

20、witch表達式的值匹配，就執(zhí)行default語句。要形成真正多分支，必須加break語句。即在執(zhí)行一個case子句后，使流程跳出switch結(jié)構(gòu)，可以用一個break語句來達到此目的。將上面的switch結(jié)構(gòu)改寫如下：switch(grade) case A： cout85100n；break; case B： cout7084n；break; case C： cout6069n；break; case D： cout60n；break; default ： couterrorn；break; 最后一個子句（default）可以不加break語句。如果grade的值為B，則只輸出“7084”

21、。流程圖見圖3.7。圖3.7(3) 多個case可以共用一組執(zhí)行語句，如 . case A： case B： case C： cout60n； .當grade的值為A、B或C時都執(zhí)行同一組語句。因為，沒加break.例3.8 編寫程序，判斷某一年是否為閏年。#include /注意ifelse的嵌套關(guān)系using namespace std;int main( ) /注意if-else 配對的對應(yīng)性！ int year; bool leap; coutyear; /輸入年份 if (year%4=0) /年份能被4整除 if(year%100=0) /年份能被4整除又能被100整除 if (y

22、ear%400=0) /年份能被4整除又能被400整除 leap=true; /閏年，令leap=true(真) else leap=false; /非閏年，令leap=false(假) else /年份能被4整除但不能被100整除肯定是閏年 leap=true; /是閏年，令leap=true3.10 編寫選擇結(jié)構(gòu)的程序 else /年份不能被4整除肯定不是閏年 leap=false; /若為非閏年，令leap=false if (leap) coutyear is ; /若leap為真，就輸出年份和“是” else coutyear is not ; /若leap為真，就輸出年份和“不是”

23、 cout a leap year.endl; /輸出“閏年” return 0;運行情況如下： 2005 2005 is not a leap year. 1900 1900 is npt a leap year. 例3.9 運輸公司對用戶計算運費。路程(s)越遠，每公里運費越低。標準如下： s250km 沒有折扣 250s500 2折扣 500s1000 5折扣 1000s2000 8折扣 2000s3000 10折扣 3000s 15折扣設(shè)每公里每噸貨物的基本運費為p(price的縮寫)，貨物重為w(wright的縮寫)，距離為，折扣為d(discount的縮寫)，則總運費f(freig

24、ht的縮寫)的計算公式為： f = p * w * s * (1 - d)圖3.8S轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為C的值，以形成多分支：的值，以形成多分支：C=int (S/250)據(jù)此寫出程序如下： #include using namespace std;int main( )int c,s; float p,w,d,f; coutpws; if(s=3000) c=12; else c=s/250;/由c的值形成多分支 switch (c) case 0：d=0;break; case 1：d=2;break; case 2： case 3：d=5;break; case 4： case 5： case

25、6： case 7：d=8;break; case 8： case 9： case 10： case 11：d=10;break; case 12：d=15;break; f=p*w*s*(1-d/100.0);/計算公式 coutfreight=fendl; return 0;運行情況如下：please enter p,w,s：100 20 300freight=588000需要反復(fù)執(zhí)行某一操作時，就要用到循環(huán)結(jié)構(gòu)。順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的3種基本結(jié)構(gòu)，是各種復(fù)雜程序的基本構(gòu)造單元。因此程序設(shè)計者必須熟練掌握選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的概念及使用方法。3.11 循環(huán)結(jié)構(gòu)和循環(huán)語

26、句一般形式如下：while (表達式) 語句其作用是： 當指定的條件為真(表達式為非0)時，執(zhí)行while語句中的內(nèi)嵌語句。其流程圖見圖3.9。其特點是：先判斷表達式，后執(zhí)行語句。while循環(huán)稱為當型循環(huán)（當條件滿足，循環(huán)之, 否則，不循環(huán)）。圖3.93.11.1 用while語句構(gòu)成循環(huán)例3.10 求1+2+3+100。根據(jù)流程圖寫出程序：/程序輸入格式#include using namespace std;int main( )int i=1,sum=0; while (i=100) sum=sum+i; i+;/叫循環(huán)變量 coutsum=sumendl;運行結(jié)果為sum=5050

27、需要注意：(1) 循環(huán)體如果包含一個以上的語句，應(yīng)該用花括號括起來，以復(fù)合語句形式出現(xiàn)。(2) 在循環(huán)體中應(yīng)有使循環(huán)趨向于結(jié)束的語句。do-while語句的特點是先執(zhí)行循環(huán)體，然后判斷循環(huán)條件是否成立。其一般形式為do 語句 while (表達式)；注意分號它是這樣執(zhí)行的：先執(zhí)行一次指定的語句(即循環(huán)體)，然后判別表達式，當表達式的值為非零(“真”) 時，返回重新執(zhí)行循環(huán)體語句，如此反復(fù)，直到表達式的值等于0為止，此時循環(huán)結(jié)束?？梢杂脠D3.11表示其流程。3.11.2 用do-while語句構(gòu)成循環(huán) 圖3.11 圖3.12例3.11 用do-while語句求1+2+3+100?？删帉懗鱿旅娴某?/p>

28、序： #include using namespace std;int main( )int i=1,sum=0; do sum=sum+i; i+; while (i=100); coutsum=sumendl; return 0;格式：for(表達式1；表達式2；表達式3) 語句int i,sum;sum=0;for(i=1;i=100;i+) sum=sum+1; 它的執(zhí)行過程如下：(1) 先求解表達式1。(2) 求解表達式2，若其值為真(值為非0)，則執(zhí)行for語句中指定的內(nèi)嵌語句，然后執(zhí)行下面第(3)步。若為假(值為0)，則結(jié)束循環(huán)，轉(zhuǎn)到第(5)步。3.11.3 用for語句構(gòu)成循環(huán)

29、(3) 求解表達式3。(4) 轉(zhuǎn)回上面第(2)步驟繼續(xù)執(zhí)行。(5) 循環(huán)結(jié)束，執(zhí)行for語句下面的一個語句。 一個循環(huán)體內(nèi)又包含另一個完整的循環(huán)結(jié)構(gòu)，稱為循環(huán)的嵌套。內(nèi)嵌的循環(huán)中還可以嵌套循環(huán)，這就是多層循環(huán)。3.12 循環(huán)的嵌套break;其作用為使流程從循環(huán)體內(nèi)跳出循環(huán)體，即提前結(jié)束循環(huán)，接著執(zhí)行循環(huán)體下面的語句。break語句只能用于循環(huán)語句和switch語句內(nèi)，不能單獨使用或用于其他語句中。3.13 break語句和continue語句continue語句的一般格式為continue;其作用為結(jié)束本次循環(huán)，即跳過循環(huán)體中下面尚未執(zhí)行的語句，接著進行下一次是否執(zhí)行循環(huán)的判定。contin

30、ue語句和break語句的區(qū)別是：continue語句只結(jié)束本次循環(huán)，而不是終止整個循環(huán)的執(zhí)行。而break語句則是結(jié)束整個循環(huán)過程，不再判斷執(zhí)行循環(huán)的條件是否成立。 圖3.18 圖3.19例3.12 用下面公式求的近似值。/41-1/3+1/5-1/7+直到最后一項的絕對值小于10-7為止。根據(jù)給定的算法很容易編寫程序如下：#include #include #include using namespace std;int main( )int s=1; /符號 double n=1,t=1,pi=0;/n 分母；t某一項的值 while(fabs(t)1e-7) pi=pi+t; n=n+2;3.14 編寫循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序 s=-s; t=s/n; pi=pi*4; coutpi=setiosflags(ios fixed)