測(cè)量程序基本算法

測(cè)量程序基本算法第一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日2.1算法（Algorithm）及其表示2.1.1概念廣義地講：算法是為完成一項(xiàng)任務(wù)所應(yīng)尊循的一步一步的、規(guī)則的、精確的、無歧異的描述，它的總步數(shù)是有限的。狹義地講：算法是解決一個(gè)問題采取的方法和步驟的描述。第二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日例1：找出三個(gè)數(shù)中的最大的數(shù)。

假如三個(gè)數(shù)已存放在數(shù)組a(2)中了，用Max存儲(chǔ)最大的數(shù)。

算法設(shè)計(jì)如下：

1）比較a(0)與a(1)，將大的數(shù)放到Max中；

2）比較Max與a(2)，若Max小于a(2)，將a(2)賦值給Max。

例2：輸入10個(gè)數(shù)，輸出其中最大的數(shù)。算法設(shè)計(jì)如下：

1）輸入一個(gè)數(shù)，存入變量A中，將記錄數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的變量N賦值為1，即N=1；第三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日

2）將A存入表示最大值的變量Max中，即Max=A；

3）再輸入一個(gè)值給A，如果A>Max則

Max=A,否則Max不變；

4）讓記錄數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的變量增加1，即N=N+1；

5）判斷N是否小于等于10，若成立則轉(zhuǎn)到第（3）步執(zhí)行，否則轉(zhuǎn)到第（6）步；

6）輸出max。第四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日2.1.2算法的特性有窮性

對(duì)于任意一組合法輸入值，在執(zhí)行有窮步驟之后一定能結(jié)束，即：算法中的每一步驟都能在有限時(shí)間內(nèi)完成。確定性

對(duì)于每種情況下所應(yīng)執(zhí)行的操作，在算法中都有確切的規(guī)定，使算法的執(zhí)行者或閱讀者都能明白其含義以及如何執(zhí)行。第五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日可行性算法中的所有操作都必須足夠基本，都可以通過已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的基本操作運(yùn)算有限次實(shí)現(xiàn)它。有輸入作為算法加工對(duì)象的量值，通常體現(xiàn)為算法中的一組變量。有些輸入量需要在算法執(zhí)行過程中輸入，而有的算法表面上可以沒有輸入，實(shí)際上已經(jīng)被嵌入算法中。有輸出它是一組與“輸入”有確定關(guān)系的量值，是算法進(jìn)行信息加工后得到的結(jié)果，這種確定關(guān)系即為算法的功能。第六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日2.1.3算法設(shè)計(jì)的原則設(shè)計(jì)算法時(shí)，通常應(yīng)考慮達(dá)到以下目標(biāo)：1、正確性對(duì)算法是否“正確”的理解可以有以下四個(gè)層次：a.程序中不含語法錯(cuò)誤；b.程序?qū)τ趲捉M輸入數(shù)據(jù)能夠得到出滿足要求的結(jié)果；c.程序?qū)τ诰倪x擇的、典型、苛刻且?guī)в械箅y性的幾組輸入數(shù)據(jù)能夠得出滿足要求的結(jié)果；d.程序?qū)τ谝磺泻戏ǖ妮斎霐?shù)據(jù)都能得出滿足要求的結(jié)果；第七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日2、可讀性

算法主要是為了人的閱讀與交流，其次才是為計(jì)算機(jī)執(zhí)行。因此算法應(yīng)該易于人的理解；另一方面，晦澀難度的程序易于隱藏較多錯(cuò)誤而難以調(diào)試；3、健壯性當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)非法時(shí)，算法應(yīng)當(dāng)恰當(dāng)?shù)刈鞒龇磻?yīng)或進(jìn)行相應(yīng)處理，而不是產(chǎn)生莫名其妙的輸出結(jié)果。并且，處理出錯(cuò)的方法不應(yīng)是中斷程序的執(zhí)行，而應(yīng)是返回一個(gè)表示錯(cuò)誤或錯(cuò)誤性質(zhì)的值，以便在更高的抽象層次上進(jìn)行處理。第八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日4、高效率與低存儲(chǔ)量需求

通常，算法的效率指的是算法執(zhí)行時(shí)間；存儲(chǔ)量指的是算法執(zhí)行過程中所需的最大存儲(chǔ)空間。兩者都與問題的規(guī)模有關(guān)。第九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日2.1.4算法的表示1）用自然語言及偽代碼來表示

自然語言：是指人們?nèi)粘Ｊ褂玫恼Z言，可以是漢語、英語或其它語言。

偽代碼：是用介于自然語言和計(jì)算機(jī)語言之間的文字和符號(hào)（包括數(shù)學(xué)符號(hào)）來描述算法。

例1用偽代碼表示

Begin算法開始

Ifa(0)>a(1)則a(0)->Max

否則a(1)->MaxIfa(2)>Max則a(2)->MaxEnd算法結(jié)束第十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日2）用傳統(tǒng)流程圖來表示

1、傳統(tǒng)流程中的基本符號(hào)起止框I/O框流程線處理框判斷框第十一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日

2、三種基本結(jié)構(gòu)的表示

順序結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)語句1語句2條件語句1語句2YN第十二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日循環(huán)結(jié)構(gòu)當(dāng)循環(huán)

直道循環(huán)條件(a)YN語句組條件語句組YN(b)第十三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日三種基本結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：只有一個(gè)入口只有一個(gè)出口不存在死語句不存在死循環(huán)從10個(gè)數(shù)中選出最大的數(shù)的算法流程圖N<10Max=AN=1A>MaxMax=A輸入A再輸入給AN=N+1結(jié)束YNNY開始打印Max第十四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日3）用N—S流程圖表示

將全部算法寫在一個(gè)矩形框內(nèi)，在矩形內(nèi)還可包含其它從屬于它的框。三種基本結(jié)構(gòu)的N—S圖表示：

語句A語句B循序結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)語句A語句B條件YN第十五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日循環(huán)結(jié)構(gòu)

當(dāng)循環(huán)直道循環(huán)語句組當(dāng)條件成立語句組直到當(dāng)條件成立例4畫出從10個(gè)數(shù)中選出最大的數(shù)的N—S流程圖第十六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日傳統(tǒng)流程圖N<10Max=AN=1A>MaxMax=A輸入A開始再輸入給AN=N+1輸出Max結(jié)束YNNY輸入A當(dāng)N<10Max=AN=N+1打印MaxMax=A,N=1N—S流程圖A>MaxYN輸入A第十七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日2.2測(cè)量程序中幾種常用算法2.2.1數(shù)據(jù)文件操作（讀寫文件）

數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)里的存儲(chǔ)格式五花八門。如Image，它可以以Bmp、Jpeg、Tif等格式來存儲(chǔ)；又如對(duì)于GPS數(shù)據(jù)文件，不同的儀器型號(hào)，它的數(shù)據(jù)記錄格式一般是不一樣的。

測(cè)量程序處理的對(duì)象主要為野外采集原始數(shù)據(jù)。（外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)、已知數(shù)據(jù)以及網(wǎng)形數(shù)據(jù)）。計(jì)算的開始、結(jié)束以及計(jì)算過程中，會(huì)涉及數(shù)據(jù)的讀取、存儲(chǔ)（中間計(jì)算結(jié)果）以及輸出（成果）。那么我們進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)以哪種形式的文件來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)呢？數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)到文件中又怎樣來組織呢?第十八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日在VB6.0中讀取該格式的文本數(shù)據(jù)要到:CommonDialog外部控件、For循環(huán)、While…loop以及l(fā)ineInput語句第十九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日文本操作算法流程N(yùn)YYN第二十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日2.2.2矩陣運(yùn)算

對(duì)矩陣運(yùn)算進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)時(shí)，一般需在內(nèi)存中申請(qǐng)一塊連續(xù)的空間來存儲(chǔ)矩陣中各個(gè)元素。在C++語言中，可以定義一個(gè)指針來指向內(nèi)存中所申請(qǐng)的地址；在VB中，可利用數(shù)組（可以用一維數(shù)組，也可以用二維數(shù)組）存儲(chǔ)矩陣中的各個(gè)元素。A(0)A(1)A(2)A(n)….

一維數(shù)組在內(nèi)存中存放的順序第二十一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日1）兩矩陣相加

矩陣A、B相加就是矩陣對(duì)應(yīng)的元素相加即可實(shí)現(xiàn)。

fori=0tom-1forj=0ton-1c(i,j)=a(i,j)+b(i,j)nextnextN矩陣相加流程第二十二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日2）兩矩陣相減矩陣A、B相加就是矩陣對(duì)應(yīng)的元素相加即可實(shí)現(xiàn)。

fori=0tom-1forj=0ton-1c(i,j)=a(i,j)-b(i,j)

nextnextN矩陣相減流程第二十三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日3）矩陣轉(zhuǎn)置

通過將a(i,j)元素放到b(j1,i1)即可實(shí)現(xiàn)矩陣轉(zhuǎn)置。在VB實(shí)現(xiàn)時(shí)先定義一個(gè)存儲(chǔ)a(i,j)轉(zhuǎn)置后的矩陣b(j,i)。

fori=0tom-1forj=0ton-1b(i,j)=a(j,i) nextnext第二十四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日4）矩陣相乘

矩陣A有m*l個(gè)元素，矩陣B有l(wèi)*n個(gè)元素，則矩陣C=A*B有m*n個(gè)元素,矩陣C中任一元素

(i=1,2,…,m;j=1,2,…,n)

兩矩陣相乘流程

fori=1tomforj=1tonc(i,j)=0fork=1tolc(i,k)=c(i,j)+a(i,k)*b(k,j)nextk:nextj:Nexti第二十五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日

定義四個(gè)變量b,c,d,M分別存儲(chǔ)度、分、秒以及最終結(jié)果。2.2.3不同單位角度的轉(zhuǎn)化度分秒轉(zhuǎn)度

M=a+c/60+d/3600度分秒轉(zhuǎn)弧度

定義四個(gè)變量b,c,d,M分別用來存儲(chǔ)度、分、秒及最終結(jié)果。M=a+c/60+d/3600M=M*3.1415/180第二十六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日DimAnyString,MyStrAnyString="HelloWorld"'Definestring.MyStr=Left(AnyString,1)'Returns"H".MyStr=Left(AnyString,7)'Returns"HelloW".MyStr=Left(AnyString,20)'Returns"HelloWorld".*************************DimAnyString,MyStrAnyString="HelloWorld"'Definestring.MyStr=Right(AnyString,1)'Returns"d".MyStr=Right(AnyString,6)'Returns"World".MyStr=Right(AnyString,20)'Returns"HelloWorld".

VB中字符串操作函數(shù):Left()、Mid()、Split()、Right()類型轉(zhuǎn)換函數(shù)：CDbl(expression)、CInt(expression)、CLng(expression)、CStr(expression)；Str(number)第二十七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日Mid(string,start[,length])DimMyString,FirstWord,LastWord,MidWordsMyString="MidFunctionDemo"'Createtextstring.FirstWord=Mid(MyString,1,3)

'Returns"Mid".LastWord=Mid(MyString,14,4)'Returns"Demo".MidWords=Mid(MyString,5)'Returns"FunctionDemo".第二十八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日2.2.4排序算法1）選擇法排序（升序）

基本思想：（1）對(duì)有n個(gè)數(shù)的序列（存放在數(shù)組a(n)中），從中選出最小的數(shù)，與第1個(gè)數(shù)交換位置；753468

91排序開始前a(n)：第1遍交換后：753468

9171第二十九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日（2）第二遍時(shí)，除第1個(gè)數(shù)外，其余n-1個(gè)數(shù)中選最小的數(shù)，與第2個(gè)數(shù)交換位置；735468

9171第2遍交換后：（3）依次類推，選擇了n-1遍后，這個(gè)數(shù)列已按升序排列。第三十頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日

選擇法排序算法的流程圖第三十一頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日選擇法排序（升序）的VB程序：fori1=1ton-1‘n-1趟遍歷

P=i1 fori2=i1+1ton‘1次遍歷

ifa(P)>a(i2)then P=i2endif nexti2temp=a(i1):a(i1)=a(P):a(P)=tempnexti1思考：選擇排序降序算法怎樣？第三十二頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日2）冒泡排序（升序）基本思想：(將相鄰兩個(gè)數(shù)比較，小的調(diào)到前頭)（1）有n個(gè)數(shù)（存放在數(shù)組a(n)中），第一趟將每相鄰兩個(gè)數(shù)比較，小的放到前頭，經(jīng)n-1次兩兩相鄰比較后，最大的數(shù)已“沉底”，放在最后一個(gè)位置，小的數(shù)上升“浮起”；（2）第二趟對(duì)余下的n-1個(gè)數(shù)（最大的數(shù)已“沉底”）按上法比較，經(jīng)n-2次兩兩相鄰比較后得次大的數(shù)；（3）依次類推，n個(gè)數(shù)共進(jìn)行n-1趟比較，在第j趟中要進(jìn)行n-j次兩兩比較。

第三十三頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日冒泡排序（升序)VB程序：

fori=1ton-1'n-1趟遍歷

forj=1ton-i‘每1次遍歷過程

ifa(j)>a(j+1)then temp=a(j+1)a(j+1)=a(j)a(j)=tempendifnextjnexti第三十四頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日3）合并法排序（將兩個(gè)有序數(shù)組A、B合并成另一個(gè)有序的數(shù)組C，升序）基本思想：（1）先在A、B數(shù)組中各取第一個(gè)元素進(jìn)行比較，將小的元素放入C數(shù)組；（2）取小的元素所在數(shù)組的下一個(gè)元素與另一數(shù)組中上次比較后較大的元素比較，重復(fù)上述比較過程，直到某個(gè)數(shù)組被先排完；（3）將另一個(gè)數(shù)組剩余元素抄入C數(shù)組，合并排序完成。

第三十五頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日兩個(gè)有序數(shù)組A、B合并成一個(gè)有序數(shù)組C，VB實(shí)現(xiàn)的程序：

DoWhileia<=UBound(A)Andib<=UBound(B)'當(dāng)A和B數(shù)組均未比較完

IfA(ia)<B(ib)ThenC(ic)=A(ia)：ia=ia+1ElseC(ic)=B(ib)：ib=ib+1EndIfic=ic+1Loop

第三十六頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日DoWhileia<=UBound(A)'A數(shù)組中的剩余元素抄入C數(shù)組

C(ic)=A(ia)ia=ia+1ic=ic+1LoopDoWhileib<=UBound(B)'B數(shù)組中的剩余元素抄入C數(shù)組

C(ic)=B(ib)ib=ib+1：

ic=ic+1Loop第三十七頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日2.2.5坐標(biāo)方位角計(jì)算坐標(biāo)方位角MN：是指坐標(biāo)北到某一向量的角度，范圍為0～360o。假若存在兩點(diǎn)M(xm,ym)與N(xn,yn)，求取方位角……(1)……(2)第三十八頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日……..(3)………(4)其中，

從(2)、(3)、(4)式計(jì)算求得的方位角都有一定的局限性，就是計(jì)算的結(jié)果不一定是真正的坐標(biāo)方位角，都要進(jìn)行象限判斷后加上一定的數(shù)值后，才能變成真正的坐標(biāo)方位角。第三十九頁，共四十三頁，編輯于2023年，星期日改進(jìn)后的計(jì)算公式:式中,sgn()為取符號(hào)函數(shù),即，

通過以上分析，應(yīng)用式(5)計(jì)算時(shí),除第1象限結(jié)果大于360度外,其它象限,計(jì)算出的方位角都是真方位角，即使在大于360時(shí),-360也為第一象限真方位角?！?.(5)a=Atan((YN-YM)/(XN-XM))+180*2(1+sgn(x