《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課件算法及結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法

概述

程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)算法，算法與程序設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

算法是解決問(wèn)題的一系列操作步驟的集合，是設(shè)計(jì)思路的描述，也是指令的有限序列。

比如，廚師做菜時(shí)，都經(jīng)過(guò)一系列的步驟——洗菜、切菜、配菜、炒菜和裝盤(pán)。用計(jì)算機(jī)解題的步驟就叫算法，編程人員必須告訴計(jì)算機(jī)先做什么，再做什么，即按照算法的思想去工作，從而解決實(shí)際問(wèn)題。

（數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法=程序）1、有窮性：有限步驟之內(nèi)正常結(jié)束，不能形成無(wú)窮循環(huán)。算法的特性：2、確定性：算法中的每一個(gè)步驟必須有確定含義，無(wú)二義性得以實(shí)現(xiàn)。3、可行性：原則上能精確進(jìn)行，操作可通過(guò)已實(shí)現(xiàn)基本運(yùn)算執(zhí)行有限次而完成。4、有輸入：有多個(gè)或0個(gè)輸入。5、有輸出：至少有一個(gè)或多個(gè)輸出。算法的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)算法時(shí)，通常需要考慮達(dá)到以下目標(biāo)：

一般可分為四個(gè)層次：(1)程序不含語(yǔ)法錯(cuò)誤；(2)程序?qū)τ趲捉M輸入數(shù)據(jù)能夠得出滿足規(guī)格說(shuō)明要求的結(jié)果；(3)程序?qū)τ诰倪x擇的典型、苛刻而帶有刁難性的幾組輸入數(shù)據(jù)能夠得出滿足規(guī)格說(shuō)明要求的結(jié)果；（軟件測(cè)試）(4)程序?qū)τ谝磺泻戏ǖ妮斎霐?shù)據(jù)都能產(chǎn)生滿足規(guī)格說(shuō)明要求的結(jié)果。（極為困難）2、可讀性3、健壯性（魯棒性）4、高效率與低存儲(chǔ)量需求例如：求n個(gè)數(shù)的最大值問(wèn)題給出算法如下：

max:=0;for（i=1；i<=n;i++）

{scanf("%f",x);if(x>max)max=x;}正確？1、正確性算法的表示（1）流程圖：是描述算法最常用的一種方法，它是用圖形符號(hào)來(lái)表示算法。描述方法：自然語(yǔ)言、數(shù)學(xué)方法、某種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言描述規(guī)范的方法：流程圖、N-S結(jié)構(gòu)流程圖、偽代碼和PAD圖等。起至框輸入輸出判斷框處理框或流程線連接點(diǎn)注釋框算法的表示（2）N-S結(jié)構(gòu)流程圖：完全去掉了流程線，全部算法寫(xiě)在一個(gè)矩形框內(nèi)，而且在框內(nèi)還可以包含其他的框。N-S結(jié)構(gòu)流程圖算法清晰，流程不會(huì)無(wú)規(guī)律亂轉(zhuǎn)移。N-S結(jié)構(gòu)流程圖基本元素流程圖例1：求三個(gè)整數(shù)的和開(kāi)始輸出sum的值結(jié)束輸入x,y,zsum=x+y+z輸出sum的值sum=x+y+z輸入x,y,zN-S結(jié)構(gòu)流程圖main(){floatx,y,z,sum;scanf("%f%f%f\n",&x,&y,&z);

sum=x+y+z;printf("sum=%f\n",sum);}結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的方法伴隨著軟件產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，軟件系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，開(kāi)發(fā)成本越來(lái)越高，而且在開(kāi)發(fā)過(guò)程出現(xiàn)一系列問(wèn)題，將軟件開(kāi)發(fā)與維護(hù)過(guò)程中遇到的一系列嚴(yán)重問(wèn)題被人們稱為“軟件危機(jī)”。為此，荷蘭學(xué)者E.W.Dijkstra提出了程序設(shè)計(jì)中常用的GOTO語(yǔ)句的三大危害，并由此產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法，隨后誕生了基于這一設(shè)計(jì)方法的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言Pascal、C語(yǔ)言等。

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的簡(jiǎn)潔明了及豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)，為程序員提供了極大的方便性與靈活性。

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的方法

結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想采用了模塊分解與功能抽象和自頂向下、分而治之的方法，解決人腦思維能力的局限性和所處理問(wèn)題的復(fù)雜性之間的矛盾，從而便于開(kāi)發(fā)和維護(hù)，減少程序的出錯(cuò)概率和提高軟件的開(kāi)發(fā)效率。

采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法應(yīng)遵循的原則：

1、自頂向下

2、模塊化

3、限制使用GOTO語(yǔ)句一、自頂向下設(shè)計(jì)方法敘述要解決的問(wèn)題定義輸入和輸出設(shè)計(jì)算法將算法轉(zhuǎn)換C語(yǔ)句測(cè)試程序問(wèn)題分解逐步細(xì)化開(kāi)始結(jié)束二、模塊化

將一個(gè)大任務(wù)分成若干個(gè)較小的部分，每一部分承擔(dān)一定的功能，稱為“功能模塊”。每個(gè)模塊可以分別編程和調(diào)試，然后組成一個(gè)完整的程序。模塊的劃分遵循一些基本原則，如模塊內(nèi)部聯(lián)系要緊密，關(guān)聯(lián)程度要高；模塊間的接口要盡可能簡(jiǎn)單，以減少模塊間的數(shù)據(jù)傳遞。三、限制使用GOTO語(yǔ)句

goto語(yǔ)句無(wú)條件跳轉(zhuǎn)，會(huì)降低代碼的可讀性。結(jié)構(gòu)化程序質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)同樣以正確性作為前提。在正確的前提下，程序符合“清晰第一，效率第二”的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。#include<stdio.h>intmain(){inti=10,s=0;

L1:s+=i;i--;

if(i!=0){gotoL1;}printf("s=%d\n",s);return0;}#include<stdio.h>intmain(){inti=10,s=0;

while(i){s+=i;i--;}printf("s=%d\n",s);return0;}一個(gè)好的程序在滿足運(yùn)行結(jié)果正確的基本條件之后，首先要有良好的結(jié)構(gòu)，使程序清晰易懂。