第3章 簡單程序設(shè)計(jì)初步

第3章程序設(shè)計(jì)初步

第3章程序設(shè)計(jì)初步3.1面向過程的程序設(shè)計(jì)和算法面向過程的程序設(shè)計(jì):就是考慮程序要“做什么”，解決“怎么做”的問題.一個(gè)面向過程的程序應(yīng)包括以下兩方面內(nèi)容：(1)對(duì)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)(datastructure)。(2)對(duì)操作的描述。即操作步驟，也就是算法(algorithm)。3.1面向過程的程序設(shè)計(jì)和算法面向過程的程序，可以用下面的公式表示：

程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法：解決一個(gè)問題而采取的方法和步驟。（廣義）計(jì)算機(jī)算法分兩類：數(shù)值算法和非數(shù)值算法學(xué)習(xí)面向?qū)ο蟮恼Z言依然要學(xué)習(xí)和掌握一些常用的算法。（C++語言也是如此）3.1面向過程的程序設(shè)計(jì)和算法算法的表示：

1、自然語言2、流程圖（特點(diǎn)：形象直觀，修改不方便，不適合復(fù)雜程序，本教材多使用流程圖表示算法）3、偽代碼（pseudocode）（一種介于自然語言和計(jì)算機(jī)語言之間的文字和符號(hào)）4、用計(jì)算機(jī)語言3.2C++程序的組成1.聲明語句如inta,b;2.執(zhí)行語句通知計(jì)算機(jī)完成一定的操作。執(zhí)行語句包括：(1)控制語句，完成一定的控制功能。C++有9種控制語句，即

①if()~else~（條件語句）②for()~（循環(huán)語句）③while()~（循環(huán)語句）④do~while（）（循環(huán)語句）⑤continue（結(jié)束本次循環(huán)語句）⑥break（中止執(zhí)行ｓｗｉｔｃｈ或循環(huán)語句）⑦switch（多分支選擇語句）⑧goto（轉(zhuǎn)向語句）⑨return（從函數(shù)返回語句）C++程序的語句(2)函數(shù)和流對(duì)象調(diào)用語句。函數(shù)調(diào)用語句由一次函數(shù)調(diào)用加一個(gè)分號(hào)構(gòu)成一個(gè)語句，例如sort(x,y,z);//假設(shè)已定義了sort函數(shù)，它有3個(gè)參數(shù)cout<<x<<endl;//流對(duì)象調(diào)用語句(3)表達(dá)式語句。由一個(gè)表達(dá)式加一個(gè)分號(hào)構(gòu)成一個(gè)語句。x=(a+1,a+2,a+3,a+4,a+5)是表達(dá)式x=(a+1,a+2,a+3,a+4,a+5);是語句3.空語句下面是一個(gè)空語句：；有時(shí)用來做被轉(zhuǎn)向點(diǎn)，或循環(huán)語句中的循環(huán)體。4.復(fù)合語句可以用{}把一些語句括起來成為復(fù)合語句。如下面是一個(gè)復(fù)合語句。{z=x+y;if(z>100)z=z-100；cout<<z;}3.4C++的輸入與輸出

在C++程序中可以方便的利用cout和cin進(jìn)行輸出和輸入。但是cout和cin并不是C++語言中正式的輸入與輸出語句。

cout和cin是輸入輸出流庫中的流對(duì)象，是在編譯系統(tǒng)提供的I/O庫中定義的。

在使用cout和cin進(jìn)行輸出和輸入時(shí)要使用預(yù)處理命令把頭文件stream包含到本文件中：#include<iostream>3.4C++的輸入與輸出3.4C++的輸入與輸出cout語句的一般格式：cout<<表達(dá)式1<<表達(dá)式2<<…….<<表達(dá)式n;

cin語句的一般格式：cin>>變量1>>變量2>>………>>變量n；一個(gè)cout語句可以分寫成若干行。如cout<<″ThisisasimpleC++program.″<<endl;可以寫成cout<<″Thisis″//注意行末尾無分號(hào)<<″aC++″<<″program.″<<endl;//語句最后有分號(hào)也可寫成多個(gè)cout語句，即cout<<″Thisis″;//語句末尾有分號(hào)cout<<″aC++″;cout<<″program.″;cout<<endl;比較printf與cout在用cout輸出時(shí)，用戶不必通知計(jì)算機(jī)按何種類型輸出，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)判別輸出數(shù)據(jù)的類型，使輸出的數(shù)據(jù)按相應(yīng)的類型輸出。如已定義a為int型，b為float型，c為char型，則cout<<a<<′′<<b<<′′<<c<<endl;會(huì)以下面的形式輸出：4345.789a用printf輸出時(shí):printf(″a=%d,b=%f,c=%c＼n″,a,b,c);putchar函數(shù)作用:向終端輸出一個(gè)字符格式:putchar(字符變量與常量)；putchar(‘a(chǎn)’)；//輸出結(jié)果acharc=‘a(chǎn)’;putchar(c)；//輸出結(jié)果aputchar(66);//輸出結(jié)果Bputchar('＼101′)//輸出結(jié)果A;

cin輸入cin>>a>>b>>c>>d;可以寫成

cin>>a//注意行末尾無分號(hào)>>b//這樣寫可能看起來清晰些>>c>>d;也可以寫成cin>>a;cin>>b;cin>>c;cin>>d;以上3種情況均可以從鍵盤輸入：1234↙也可以分多行輸入數(shù)據(jù)：在用cin輸入時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)根據(jù)變量的類型從輸入流中提取相應(yīng)長度的字節(jié)charc1,c2;inta;floatb;cin>>c1>>c2>>a>>b;cout<<c1<<""<<c2<<""<<a<<""<<b<<endl;如果輸入123456.78↙(空格字符和回車換行符被跳過)輸出為:123456.78getchar函數(shù)此函數(shù)的作用是從終端（或系統(tǒng)隱含指定的輸入設(shè)備）輸入一個(gè)字符。getchar函數(shù)沒有參數(shù)，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.cin語句不能把空格字符、tab鍵、回車換行符作為字符輸入給字符變量，它們將被跳過。getchar函數(shù)可將空格字符tab鍵、回車換行符(或任何其他鍵盤上的字符)輸入給字符變量用scanf輸入scanf(“格式控制字符串”，地址列表)變量地址為&變量名Eg.scanf(″%d%c%f″,&a,&c,&b);而cin>>a>>c>>b就可以3.4.2在輸入流與輸出流中使用控制符滿足輸入輸出時(shí)有一些特殊的要求doublea=123.456789012345;對(duì)a賦初值cout<<a;輸出：123.456cout<<setprecision(9)<<a;輸出：123.456789cout<<setiosflags(ios∷fixed)<<setprecision(8)<<a;輸出：123.45678901cout<<setiosflags(ios∷scientific)<<setprecision(4)<<a;輸出：1.2346e02intb=123456;cout<<setw(10)<<b<<′,′<<b;輸出：123456，123456setw.:只對(duì)其后的第一個(gè)數(shù)據(jù)起作用程序的三種基本結(jié)構(gòu)1、順序結(jié)構(gòu)AB…C#include<iostream>#include<cmath>//由于程序要用到//數(shù)學(xué)函數(shù)sqrt，故應(yīng)包含頭文件cmathusingnamespacestd;intmain(){ floata,b,c,x1,x2; cin>>a>>b>>c; x1=(-b+sqrt(b*b-4*a*c))/(2*a); x2=(-b-sqrt(b*b-4*a*c))/(2*a); cout<<″x1=″<<x1<<endl; cout<<″x2=″<<x2<<endl; return0;}2、選擇條件？真假ABx>y？真假z=xz=y例如： if(x<y)cout<<“xissmallerthany.”; elsecout<<“xislargerthanyorequaltoy.”; if(a==b&&x==y)cout<<“xissmallerthany.”;3.6關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算關(guān)系表達(dá)式：用關(guān)系運(yùn)算符將兩個(gè)表達(dá)式連接起來的式子；

優(yōu)先級(jí)相同(高)①< (小于)②<= (小于或等于)③> (大于)④>= (大于或等于) ⑤== (等于)⑥！=(不等于)優(yōu)先級(jí)相同(低)1.前4種關(guān)系運(yùn)算符（<，<＝，>，>＝）的優(yōu)先級(jí)別相同，后兩種也相同。前4種高于后兩種。例如，“>”優(yōu)先于“＝＝”。而“>”與“<”優(yōu)先級(jí)相同。2.關(guān)系運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)低于算術(shù)運(yùn)算符。3.關(guān)系運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)高于賦值運(yùn)算符。例如：c>a+b等效于c>(a+b)a>b==c等效于(a>b)==ca==b<c等效于a==(b<c)a=b>c等效于a=(b>c)關(guān)系表達(dá)式的值是一個(gè)邏輯值，即“真”或“假”。例如，關(guān)系表達(dá)式“5==3”的值為“假”，“5>=0”的值為“真”。在C和C++中都用數(shù)值1代表“真”，用0代表“假”。如果有以下賦值表達(dá)式： d=a>b則d得到的值為1 f=a>b>cf得到的值為0邏輯常量和邏輯變量C語言沒有提供邏輯型數(shù)據(jù)，關(guān)系表達(dá)式的值(真或假)分別用數(shù)值1和0代表。C++增加了邏輯型數(shù)據(jù)。邏輯型常量只有兩個(gè)，即false(假)和true(真)。邏輯型變量要用類型標(biāo)識(shí)符bool來定義，它的值只能是true和false之一。如： boolfound,flag=false;//定義邏輯變量found和flag，并使flag的初值為false found=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。設(shè)立邏輯類型的目的是為了看程序時(shí)直觀易懂。在編譯系統(tǒng)處理邏輯型數(shù)據(jù)時(shí)，將false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(jìn)行算術(shù)運(yùn)算。如果將一個(gè)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true cout<<flag;輸出為數(shù)值1。邏輯運(yùn)算和邏輯表達(dá)式將兩個(gè)關(guān)系表達(dá)式用邏輯運(yùn)算符連接起來就成為一個(gè)邏輯表達(dá)式。C++提供3種邏輯運(yùn)算符：(1)&&邏輯與(相當(dāng)于其他語言中的AND)(2)||邏輯或(相當(dāng)于其他語言中的OR）(3)!邏輯非(相當(dāng)于其他語言中的NOT)邏輯運(yùn)算舉例如下： a&&b若a,b為真，則a&&b為真。 a||b若a,b之一為真，則a||b為真。 !a若a為真，則!a為假。邏輯表達(dá)式的值是一個(gè)邏輯量“真”或“假”。在給出邏輯運(yùn)算結(jié)果時(shí)，以數(shù)值1代表“真”，以0代表“假”。但在判斷一個(gè)邏輯量是否為“真”時(shí)，采取的標(biāo)準(zhǔn)是：如果其值是0就認(rèn)為是“假”，如果其值是非0就認(rèn)為是“真”。判斷選擇語句，有三種形式：if（表達(dá)式）語句語句條件真假語句2語句1條件真假2)if（表達(dá)式）語句1else語句2if(a>b)

cout<<a;if(a>b)

cout<<a;else

cout<<b;3.7選擇結(jié)構(gòu)和if語句3)if(表達(dá)式1)語句1elseif(表達(dá)式2)語句2elseif(表達(dá)式3)語句3…elseif(表達(dá)式m)語句melse語句n例如：if(number>500)cost=0.15;elseif(number>300)cost=0.10;elseif(number>100)cost=0.075;elseif(number>50)cost=0.05;elsecost=0;注意：1)if后可跟復(fù)合語句。2)注意；的位置。3)注意多重ifelse的搭配。if(a>b){a=1;b=0;}else{a=0;b=1;}a=0b=1a=1b=0a>b真假if(i>j)i++;if(i>j);i++;i++i>j真假if總是與它上面最近的else配對(duì)，如要改變，用復(fù)合語句｛｝。注意書寫格式，相互配對(duì)的語句要對(duì)齊。i>j真假i++例：輸入兩個(gè)實(shí)數(shù)，按代數(shù)值由小到大次序輸出這兩個(gè)數(shù)。voidmain(void){floata,b,t;//定義變量cout<<“Input2RealNumber:\n";//在屏幕上的提示信息

cin>>a>>b;//給變量賦值a:7,b:3if(a>b){t=a;a=b;b=t;}//交換數(shù)據(jù)，用中間變量cout<<a<<‘\t’<<b<<endl;//輸出變量

}}bat73773輸出結(jié)果：373.7.2ｉｆ語句的嵌套在if語句中又包含一個(gè)或多個(gè)if語句稱為if語句的嵌套。一般形式如下：if()if()語句1else語句2elseif()語句3else語句4 內(nèi)嵌if應(yīng)當(dāng)注意if與else的配對(duì)關(guān)系。else總是與它上面最近的、且未配對(duì)的if配對(duì)。{}限定了內(nèi)嵌if語句的范圍,關(guān)系清楚，不易出錯(cuò)1、編寫程序計(jì)算y的值：-1(x<0)y=0(x=0)1(x>0)1.#include<iostream>voidmain(){intx,y;cin>>x;if(x<0)y=-1;if(x==0)y=0;if(x>0)y=1;cout<<y<<endl;}2.#include<iostream>voidmain(){intx,y;cin>>x;if(x<0)y=-1;elseif(x==0)y=0;elsey=1;cout<<y<<endl;}3.

#include<iostream>voidmain(){intx,y;cin>>x;if(x<=0)if(x==0)y=0;elsey=-1;elsey=1;cout<<y<<endl;}4.#include<iostream>voidmain(){intx,y;y=1;cin>>x;if(x<=0)if(x==0)y=0;elsey=-1;cout<<y<<endl;}3.8條件運(yùn)算符和條件表達(dá)式條件表達(dá)式的一般形式為表達(dá)式1?表達(dá)式2∶表達(dá)式3優(yōu)先級(jí)高于賦值運(yùn)算符,低于邏輯運(yùn)算符用if語句表示則為：if(表達(dá)式1)表達(dá)式2;else表達(dá)式3;eg.x?′a′∶′b′若x=0，則條件表達(dá)式的值為字符′b′的ASCII碼。例3.7#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){ charch; cin>>ch; ch=(ch>=‘A’&&ch<=‘Z’)?(ch+32):ch; cout<<ch<<endl; return0;}b=(a<0?1:a>0?2:0);1.#include<iostream>voidmain(){ inta,b; cin>>a; if(a<0)b=1; elseif(a>0)b=2; elseb=0; cout<<b<<endl;}2.#include<iostream>voidmain(){ inta,b; cin>>a; if(a) if(a<0)b=1; elseif(a>0)b=2; elseb=0; cout<<b<<endl;}3.#include<iostream>voidmain(){ inta,b; cin>>a; b=2; if(a) if(a<0)b=1; elseif(a==0)b=0; elseb=2; cout<<b<<endl;}4.#include<iostream>voidmain(){ inta,b; cin>>a; b=0; if(a<=0) if(a<0)b=1; elseb=2; cout<<b<<endl;}格式如下：switch（表達(dá)式）｛case常量表達(dá)式1：語句1case常量表達(dá)式2：語句2...case常量表達(dá)式n：語句ndefault：語句n+1//可無｝語義為：根據(jù)對(duì)表達(dá)式的計(jì)算得到的值，從第一個(gè)case常量開始從上到下逐個(gè)進(jìn)行匹配，若相等，則以此為入口，順序向下執(zhí)行各條語句序列。3.9多分支選擇結(jié)構(gòu)和switch語句格式如下：Switch(<整型表達(dá)式>){case<整常型表達(dá)式1>:<語句序列1>;break;case<整常型表達(dá)式2>:<語句序列2>;break;……case<整常型表達(dá)式n>:<語句序列n>;break;default:<語句序列n+1>//可無}通過加break強(qiáng)行跳轉(zhuǎn)語句，在執(zhí)行完第一個(gè)語句序列后，就強(qiáng)行跳出switch結(jié)構(gòu)P86第11題:將百分制成績轉(zhuǎn)換成5級(jí)switch(int(score/10)){case10:case9:grade='A';break;case8:grade='B';break;case7:grade='C';break;case6:grade='D';break;default:grade='E';}3.11循環(huán)結(jié)構(gòu)和循環(huán)語句while語句的一般形式如下：while(表達(dá)式)語句例3.10求1+2+3+…+100。#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){inti=1,sum=0;while(i<=100){sum=sum+i;i++;}cout<<″sum=″<<sum<<endl;}do-while語句構(gòu)成循環(huán)do-while語句的特點(diǎn)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(dá)式)；例3.11用do-while語句求1+2+3+…+100。#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){inti=1,sum=0;do{sum=sum+i;i++;}while(i<=100);cout<<″sum=″<<sum<<endl;return0;}對(duì)同一個(gè)問題用while語句處理和用dowhile語句處理是否等價(jià)?#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){inti,sum=0;cin>>i;while(i<=100){sum=sum+i;i++;}cout<<"sum="<<sum<<endl;return0;}#include<iostream>usingnamespacestd;intmain(){inti,sum=0;cin>>i;do{sum=sum+i;i++;}while(i<=100);cout<<"sum="<<sum<<endl;return0;}格式：for(e1;e2;e3)<語句體>計(jì)算e2執(zhí)行<語句>非00退出循環(huán)計(jì)算e1計(jì)算e3e1;while(e2){<語句>;e3;}

for循環(huán)語句for(循環(huán)變量賦初值；循環(huán)條件；循環(huán)變量增值)語句例如for(i=1;i<=100;i++)sum=sum+i;它的執(zhí)行過程與圖3.10完全一樣。它相當(dāng)于以下語句：i=1;while(i<=100){sum=sum+i;i++;}for語句for(;;)表示無限循環(huán)，相當(dāng)于while（１）語句包含逗號(hào)表達(dá)式的其它形式的for語句，如：for(sum=0,i=1;i<100;i++)for(i=1,j=100;i<=j;i++,j++)k=k+i+j;for(i=1;i<=100;i++,i++);例當(dāng)結(jié)束條件為和大于2000時(shí)，如何表示？while(sum<=2000){……}當(dāng)輸入的數(shù)字為-1作為結(jié)束條件時(shí)，如何表示？小紅今年內(nèi)12歲，父親比她大20歲，問多少年之后，父親的年齡是小紅的二倍？cin>>n;while(n!=-1){sum=sum+n;cin>>n;}inth=12,f=32;intcount=0;while(2*h!=f){h++;f++;count++;}例輸入若干字母，將它們變成其后的第四個(gè)字母,A—>E,W—>A,非字母字符忽略。思路：1.建立循環(huán)，循環(huán)結(jié)束以輸入回車符為準(zhǔn)while((c=getchar())!=‘\n’)2.判斷輸入的是否是字符，否則忽略{if((c>=′a′&&c<=′z′)||(c>=′A′&&c<=′Z′))3.變成其后的第四個(gè)字母c=c+4;4.若變換后超出Z時(shí)，要進(jìn)行模運(yùn)算。if(c>′Z′&&c<=′Z′+4||c>′z′)c=c-26……A……Z……a……z……多重循環(huán)－－九九乘法表(1)for(i=1;i<=1;i++)cout<<“1”<<“*”<<i<<“=”<<setw(2)<<1*i<<“”;cout<<endl;for(i=1;i<=2;i++)cout<<“2”<<“*”<<i<<“=”<<setw(2)<<2*i<<“”;cout<<endl;for(i=1;i<=n;i++)cout<<“n”<<“*”<<i<<“=”<<setw(2)<<n*i<<“”;cout<<endl;for(n=1;n<=9;n++) {for(i=1;i<=n;i++) cout<<n<<"*"<<i<<"="<<setw(2)<<n*i<<""; cout<<endl; }舉一反三for(i=1;i<=９;i++)cout<<“1”<<“*”<<i<<“=”<<setw(2)<<1*i<<“”;cout<<endl;for(i=1;i<=８;i++)cout<<“2”<<“*”<<i<<“=”<<setw(2)<<2*i<<“”;cout<<endl;for(i=1;i<=10-n;i++)cout<<“n”<<“*”<<i<<“=”<<setw(2)<<n*i<<“”;cout<<endl;for(n=1;n<=9;n++) {for(i=1;i<=10-n;i++) cout<<n<<"*"<<i<<"="<<setw(2)<<n*i<<""; cout<<endl; }＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊第1行一個(gè)＊第2行二個(gè)＊。。。。。第N行N個(gè)＊inti,j,n;cout<<"請(qǐng)輸入要打印的行數(shù)：";cin>>n;for(inti=1;i<=n;i++){

for(j=1;j<=i;j++)cout<<"*";//打印若干個(gè)＊

cout<<endl;//換行}＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊for(j=1;j<=n-i+1;j++)@@@@＊@@@＊＊＊@@＊＊＊＊＊@＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊第1行:4個(gè)@,接著1個(gè)＊,換行第2行:3個(gè)@,接著3個(gè)＊,換行第3行:2個(gè)@,接著5個(gè)＊,換行第4行:1個(gè)@,接著7個(gè)＊,換行第5行:0個(gè)@,接著9個(gè)＊,換行每行@的個(gè)數(shù)：5-i每行＊的個(gè)數(shù)：2*i-1每次循環(huán)要做三件事：先打印(5-i)個(gè)@后，接著打印(2*i-1)個(gè)＊，再換行for(inti=1;i<=5;i++){for(j=1;j<=5-i;j++)cout<<"@";//打印若干個(gè)@

for(k=1;k<=2*i-1;k++)cout<<"＊";//打印若干個(gè)＊cout<<endl;//換行}練習(xí)分析程序運(yùn)行結(jié)果。

inti(1),a(0);for(;i<=5;i++)

{

do{i++; a++;}while(i<3);

i++;

}cout<<a<<","<<i<<endl;

ia1021i<3成立32i<3不成立45for(;I<=5;I++)6378for(;I<=5;I++)格式：break;該語句在程序中只用于下列兩種情況：1、在開關(guān)語句中，其功能是退出開關(guān)語句，執(zhí)行其后的語句；2、在循環(huán)體中，其功能是用來退出該重循環(huán)break語句格式：continue;功能：只用在循環(huán)體中，用來結(jié)束該次循環(huán)。在循環(huán)體中遇到continue語句時(shí)，本次循環(huán)結(jié)束，回到循環(huán)條件判斷是否執(zhí)行下一次循環(huán)。continue語句#defineM10voidmain(){ intnum,sum(0); cout<<"inputnumber:"; for(inti=0;i<M;i++) { cin>>num; if(num<0)break; sum+=num; }cout<<"sum="<<sum<<endl;}#defineM10voidmain(){ intnum,sum(0); cout<<"inputnumber:"; for(inti=0;i<M;i++) { cin>>num; if(num<0)continue; sum+=num; }cout<<"sum="<<sum<<endl;}求10個(gè)數(shù)之和，遇負(fù)數(shù)終止求10個(gè)中的正數(shù)之和m是素?cái)?shù)的條件是不能被2，3，…，m-1整除。

intm;cout<<"pleaseinputanumber:\n";cin>>m;//輸入for(intI=2;I<m;I++) if(m%I==0)break;//處理if(I>=m)cout<<m<<"isprime.\n";elsecout<<m<<"isn'tprime.\n";//輸出

判斷整數(shù)

m其是否為素?cái)?shù)快速算法：判斷它能否被2到sqrt(m)之間的數(shù)整除，若不