RAPTOR程序設(shè)計教程.ppt

1、RAPTOR程序設(shè)計基礎(chǔ),可視化計算,1,學習目標,為什么學習RAPTOR系統(tǒng)？ RAPTOR程序設(shè)計環(huán)境有那些基本概念? 如何使用程序設(shè)計進行計算問題的求解？,2,為什么要學習RAPTOR？,RAPTOR（the Rapid Algorithmic Prototyping Tool for Ordered Reasoning-用于有序推理的快速算法原型工具），是一種基于流程圖仿真的可視化的程序設(shè)計環(huán)境，為程序和算法設(shè)計的基礎(chǔ)課程的教學提供實驗環(huán)境 使用RAPTOR設(shè)計的程序和算法可以直接轉(zhuǎn)換成為C+、C#、Java等高級程序語言，這就為程序和算法的初學者鋪就了一條平緩、自然的學習階梯,3,使

2、用RAPTOR的理由,可以在最大限度地減少語法要求的情形下，幫助用戶編寫正確的程序指令 程序就是流程圖，可以逐個執(zhí)行圖形符號，以便幫助用戶跟蹤指令流執(zhí)行過程 容易掌握 用RAPTOR可以進行算法設(shè)計和驗證，從而使初學者有可能理解和真正掌握“計算思維”,4,RAPTOR基本程序環(huán)境,基本界面,5,四種基本符號/語句,6,變量,變量（variable）表示的是計算機內(nèi)存中的位置，用于保存數(shù)據(jù)值 在任何時候，一個變量只能容納一個值 在程序執(zhí)行過程中，變量的值可以改變 命名：以字母開頭，由字母、數(shù)字、下劃線組成,7,變量賦值過程,8,RAPTOR變量值的設(shè)置,基本原則： 任何變量在被引用前必須存在并被

3、賦值 變量的類型由最初的賦值語句所給的數(shù)據(jù)決定 設(shè)置方法 通過輸入語句賦值 通過賦值語句的中的公式運算后賦值 通過調(diào)用過程的返回值賦值,9,RAPTOR數(shù)據(jù)類型,數(shù)值（Number）： 如12，567，-4，3.1415，0.000371 字符串 （String）： 如“Hello， how are you?”， “James Bond”， “The value of x is： ” 注意：本系統(tǒng)不能使用漢字字符！,10,變量報錯的原因,未定義引用,11,變量報錯的原因,拼寫錯,12,不同類型的數(shù)據(jù)不可比較,13,RAPTOR常量,RAPTOR定義了四個常量（Constant） 下列四個符號取

4、值為固定值，不可更改，只能引用 pi（圓周率） 定義為 3.1416 e （自然對數(shù)的底）定義為 2.7183 true /yes(布爾值: 真) 定義為 1 false/no(布爾值：假) 定義為 0,14,給程序增加語句符號,在“start”和“End”之間的箭頭上點鼠標右鍵，在快捷菜單可以添加語句符號。,15,輸入(Input)語句,輸入語句的編輯（Edit）對話框 提示部分 變量部分,16,輸入(Input)語句,輸入語句在流程圖中顯示的狀態(tài) 運行時對話框,17,輸出語句,執(zhí)行輸出語句將在主控（Master Console）窗口顯示輸出結(jié)果 輸出的結(jié)果可以使用或不使用換行操作 其中Th

5、e Number Is:是輸出語句的提示部分，為文本型數(shù)據(jù)兩端加雙引號，+ 表示連接后面的內(nèi)容，n 兩端無雙引號表示它是一個變量。End current line 選中表示下一個輸出語句將另起一行。注意：提示部分文字只能用英文，不支持漢字。,18,輸出語句,運行程序，點擊工具欄的 在輸入框輸入數(shù)字：5 輸出結(jié)果出現(xiàn)在主控窗口。,19,賦值語句（編輯）,在輸入語句和輸出語句之間插入賦值符號，雙擊 Set部分為接受賦值的變量或 To部分為表達式,20,賦值語句（顯示）,流程圖中的賦值語句,21,表達式,可以是任何計算單個值的簡單或復雜公式 是值（無論是常量或變量）和運算符的組合。 例如，考慮下面的

6、兩個例子：（1）x (3+9)/3（2）x 3+(9/3),22,內(nèi)置運算符和函數(shù),數(shù)學運算: +，-，*，/，*（加、減、乘、除、乘方） rem， mod（求余），sqrt（開平方） log， abs， （對數(shù)，絕對值） ceiling， floor （向下取整，向上取整）,23,內(nèi)置運算符和函數(shù),三角函數(shù): sin，cos，tan；正弦 ，余弦 ，正切 cot，arcsin，arccos；余切 ，反正弦 ，反余弦 arctan， arccot；反正切 ，反余切,24,內(nèi)置運算符和函數(shù),random，偽隨機數(shù) Length_of 求數(shù)組元素個數(shù)，求字符串長度,25,表達式計算的“優(yōu)先順序”,

7、1.計算所有函數(shù)的值； 2.計算括號中表達式； 3.計算乘冪(，*)； 4.從左到右，計算乘法和除法，最后從左到右，計算加法和減法。,26,注釋,注釋本身對計算機毫無意義，并不會被執(zhí)行。注釋的目的是增強程序的可讀性，幫助他人理解你所設(shè)計的程序或算法,27,一個帶注釋的算法,注釋的四種類型： 1.編程標題 2.分節(jié)描述 3.邏輯描述 4.變量說明,28,選擇控制,29,當程序執(zhí)行時，如果決策的結(jié)果是“Yes”（True），則執(zhí)行左側(cè)分支 如果結(jié)果是“No”（False），則執(zhí)行右側(cè)分支,選擇控制,注意選擇控制語句的兩個路徑之一可能是空的，或包含多條語句 選擇控制結(jié)構(gòu)在英語環(huán)境中被稱為“if-th

8、en”結(jié)構(gòu),30,決策表達式,決策表達式（Decision Expressions）是一組值（常量或變量）和關(guān)系運算符的結(jié)合, 期望得到Y(jié)ES/NO這樣的結(jié)果 關(guān)系運算符（=、 / =、 、 =），必須針對兩個相同的數(shù)據(jù)類型值比較 例如，3 = 4或Wayne = Sam是有效的比較，但3 = Mike則是無效的,31,決策表達式中的運算符說明,32,級聯(lián)(嵌套)選擇控制,33,在選擇結(jié)構(gòu)里面插入選擇結(jié)構(gòu),循環(huán)控制,循環(huán)（loop）控制語句允許重復執(zhí)行一個或多個語句，直到某些條件變?yōu)檎嬷担═rue） 菱形符號中的表達式結(jié)果為“No”，則執(zhí)行“No”的分支，這將導致循環(huán)語句和重復 要重復執(zhí)行的語

9、句可以放在菱形符號上方或下方 循環(huán)控制結(jié)構(gòu)在英語環(huán)境中被稱為“While-do”結(jié)構(gòu),34,循環(huán)測試,在循環(huán)語句中，究竟是先計算后測試，還是先測試后計算，或者在計算的過程中間進行測試？ 前序測試（Pre-test） 后續(xù)測試（Post-test） 中序測試（Intermediate-test）,35,刪除圖的Statement 2 Statement1為前置條件 Statement 3是主循環(huán)體 如果進入了Statement3，測試條件也必須由這一部分進行修改；,前序測試,36,中序測試,Statement2是主循環(huán)體之一 而測試條件也是在Statement 2中產(chǎn)生 Statement3是主

10、循環(huán)體之二,37,后續(xù)測試,刪除和Statement3 Statement2是主循環(huán)體 而測試條件也是在Statement 2中產(chǎn)生；,38,輸入驗證循環(huán)之一,39,中序測試,輸入驗證循環(huán)之二,40,計數(shù)循環(huán),循環(huán)按特定的次數(shù)，來執(zhí)行某個代碼塊 一個著名的縮寫 I.T.E.M (Initialize， Test， Execute， Modify，初始化，測試，執(zhí)行，和修改)表示可以用來檢查一個循環(huán)計數(shù)器變量使用是否正確的基本過程,41,典型的循環(huán)錯誤,42,計數(shù)控制循環(huán)之一,43,前序測試,計數(shù)控制循環(huán)之二,44,后序測試,RAPTOR子程序與子圖定義與調(diào)用,在計算機科學中，將實際問題抽象化是

11、解決問題的關(guān)鍵要素之一 一項研究成果表明，人類的大腦平均只能同時積極關(guān)注約4件事情，大大少于以往研究所得的7件事情的結(jié)論 為了解決復雜的問題，必須能夠研究問題的“主要方面（big issues）”,45,組合數(shù)求解,很容易看到，求組合數(shù)需要多次求階乘，這會造成許多重復的代碼，現(xiàn)在將求階乘代碼獨立出主程序，定義為一個子程序，在主程序運行時，需要計算某數(shù)的階乘時就調(diào)用子程序，從而簡化整個軟件的組成，使結(jié)構(gòu)更清晰。,46,47,創(chuàng)建RAPTOR子程序,子程序如同一個加工廠，輸入原材料，然后按設(shè)計要求處理原材料，輸出產(chǎn)成品 子程序的原材料就是一些變量,例如（in:char）,為統(tǒng)計子程序輸入測試樣本 子程序的產(chǎn)成品也是變量，例如（out: count）,向調(diào)用它的程序返回統(tǒng)計結(jié)果 其中，in, out表示子程序的輸入輸出參數(shù),48,子程序定義,子程序定義界面上的接口參數(shù)稱為“形式參數(shù)” RAPTOR的子程序參數(shù)不得超過6個 子程序參數(shù)可以是單個變量，也可以是數(shù)組,49,一個設(shè)計完成的子程序,50,過程調(diào)用語句(編輯),編輯對話