大学C程序设计教程.ppt

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1、大学C+程序设计教程,西安交通大学 计算机教学实验中心 http:/,1/44,第2章 控制结构,本章目标 结构化程序设计方法的基本思想 C+的基本控制结构 C+的控制语句 结构化程序设计方法的基本思想 V+的几种基本控制语句 熟悉使用伪代码的编程方法,2/44,授 课 内 容,2.1 程序的基本控制结构 2.2 自顶向下，逐步求精 2.3 +的控制结构 2.4 伪代码 调试技术 程序设计举例,3/44,2.1 程序的基本控制结构,结构化程序设计方法 的基本思想是任何程序都可以用三种基本结构表示，即顺序结构，选择结构，循环结构。由这三种基本结构经过反复嵌套构成的程序成为结构化程序。而这些结构中

2、的各种程序流程语句就是流程控制语句。,4/44,结构化程序设计方法,“软件危机”-结构化程序设计 基本观点： 程序设计的目标不应再集中于如何充分发挥硬件的效率方面，新的程序设计方法应以能设计出结构清晰、可读性强、易于分工合作编写和调试的程序 结构化设计方法是以模块化设计为中心,5/44,模块化程序结构,模块化 就是把程序划分为若干个部分，每个部分独立存放、完成一个特定的功能。其目的是降低程序的复杂度，使设计出来的程序便于阅读、调试和维护。 一个模块可以是一条语句、一段程序、一个函数等 基本特征是其仅有一个入口和一个出口 模块相互独立，内聚性很强，一个模块完成一个功能,6/44,7/44,2.2

3、自顶向下, 逐步求精,结构化程序设计支持“自顶向下, 逐步求精”的程序设计方法。 “自顶向下” 是将复杂、大的问题划分为小问题，找出问题的关键、重点所在，然后用精确的思维定性、定量地去描述问题。 “逐步求精” 是将现实世界的问题经抽象转化为逻辑空间或求解空间的问题。复杂问题经抽象化处理变为相对比较简单的问题。经若干步抽象（精化）处理，最后到求解域中只是比较简单的编程问题。,8/44,例2-1 验证“哥德巴赫猜想”,“哥德巴赫猜想”表述为：任何 一个大于等于4的偶数均可以表示为两个素数之和。 第一步 提出问题： 验证哥德巴赫猜想 第二步 设一上限数M，验证 从4到M的所有偶数是否能被 分解为两个

4、素数之和。 1. 定义一个变量X，初值为4。 2. 每次令其加2，并验证X能否 被分解为两个素数之和，直到 X不小于M为止。,验证哥德巴赫猜想,X = 4,X M ?,验证x是否能被分解 为两个素数之和,X = X +2,否,是,9/44,验证哥德巴赫猜想（续一）,第三步 如何验证X是否能被分解为两个素数之和。 1. 从P=2开始； 2. 判别XP是否仍为素数： 3. 若是，打印该偶数的分解式。 4. 否则，换更大的素数，再继续执行2.。如此循环，直到用于检测的素数大X/2且X 与其之差仍不是素数，则打印“哥德巴赫猜想”不成立。,P = 2,PX/2且XP不是素数？,生成下一个素数,是,否,P

5、= x / 2 ?,处理哥德巴赫猜想 不成立的情况,打印出X的 分解情况,是,否,10/44,验证哥德巴赫猜想（续二）,第四步 生成下一个素数。 （1）当前素数P加1 （2）判别P是否是素数； （3）若是素数，返回P； （4）否则，P加1，继续执行（ 2）。,P = P + 1,是素数？,P = P + 1,否,返回素数 P,11/44,验证哥德巴赫猜想（续三）,经过四步分解精化，将“验证哥德巴赫猜想”这个命题已经分解为计算机可以求解的数学模型了。 剩下的问题就是编程求解了。如何编程正是我们这门课程要解决的问题。 关于“验证哥德巴赫猜想”的求解程序稍后给出。,12/44,2.3 C+语言的控制

6、结构,C语言是一种很好的结构化程序设计语言，它提供了实现结构化程序所需的多种流程控制语句。分类如下：,13/44,1、顺序结构,顺序结构语句包括： 说明语句 赋值语句 I/O 语句 复合语句和空语句,用花括号括起来的程序段落又称为分程序或者复合语句。 复合语句的一般形式： 复合语句可以嵌套，即在复合语句中可以有其它复合语句 空语句：在C语言中经常使用只有一个分号的语句，它程为空语句 在语法上占据一个语句的位置，但不具备任何可执行的功能。, ,14/44,2、选择结构（之一）,一路分支 语句格式： if （表达式） 语句序列,条件？,成立,不成立,语句序列,两路分支 语句格式： if （表达式）

7、 语句序列1 else 语句序列2,条件？,语句序列 1,成立,不成立,语句序列 2,语句序列可以是一个语句， 也可以是复合语句结构。,15/44,选择分支的嵌套,if(表达式1) 语句1 else if(表达式2)语句2 else if(表达式3) 语句3 else if(表达式m) 语句m else语句n else总是与它上面的最近的if配对。 如果if与else的数目不一样，可以加花括弧来确定配对关系。 例如: if() if ()语句1 else语句2(内嵌if),16/44,选择结构之二,多路（开关）选择语句 语句格式： switch（整数表达式） case 数值1： 语句序列1；

8、. case 数值n： 语句序列n； default : 语句序列n+1； ,计算整型表达式,值 = ？,语句 序列1,.,语句 序列2,语句 序列n,17/44,3、循环结构（之一）,当型循环 语句格式： while （表达式） 语句序列 ,直到型循环 语句格式： do 语句序列 while （表达式）;,条件？,语句序列,成立,不成立,语句序列,不成立,成立,条件？,18/44,2.4 伪代码,C语言的控制结构语句和自然语言结合起来描述算法比画流程图省时、省力，且更容易转化为程序 不能运行,例如：,e = 1.0; n = 1; u = 1.0; while (通项u大于等于107) 计算

9、新的通项值 u = u/n; 将新通项值加到结果近似值上; 准备处理下一项 n = n+1; ,19/44,获得帮助的方法（四种）,F1帮助。单击一个单词、突出显示一条短语或单击一条错误信息，再按F1就可以了；可在源代码编辑器窗口、帮助窗口、输出窗口中使用； 帮助索引，它包含绝大多数所需的信息； 搜索机制，搜索的范围比索引要广的多； 帮助目录，使用帮助窗口中目录选项卡可以阅读某个主题的所有内容。,20/44,常见错误,语法错误 少了； 函数名输入错误 语义错误 将“=”误输入为“=” 逻辑错误 简单跟踪：在程序中加入输出语句 注意：双击Visual C+ output窗口的错误信息，就可以打开

10、产生该错误的源代码，并且光标会位于出错的那一行上。,21/44,2.7 调试技术:Developer Studio 的文本编辑器,Undo和Redo 查找和替换 Find& Replace Find in Files 编程指导信息 List Member 列成员 Type Info 简单介绍 Parameter Info 参数信息 Complete Word 自动输入,22/44,程序设计举例,2.百分制化为五分制 3.用while结构求e值 4.用do-while结构求e值 5.水仙花 6.猜幻数游戏 实例编程：哥德巴赫猜想,23/44,例2.2 百分制化为五分制,算法分析： 1、取一个百分

11、成绩经过运算得到5分制成绩。构造什么样的表达式呢？ “百分成绩/10 =” ？ 2、共有5个分数档，选择分支大于2，因此用多路开关语句switch。 3、计算结果应该是唯一的。转换后应从switch中break出来。 4、输入一个百分成绩，就应该转换成5分制成绩。因此，转换程序应编成子函数。,24/44,程序逻辑功能框图,继续 ？,输入成绩X,X / 10 = ？,10，9 8 7 6 5,X = 1,X = 2,X = 3,X = 4,X = 5,返回、打印X,是,否,转换子函数功能,25/44,转换成绩子函数,/ Example 2-2：将百分制的分数转换为5级制分数 #include i

12、nt main() int old_grade, new_grade; coutold_grade; switch (old_grade/10) case 10: case 9: new_grade = 5; break; case 8: new_grade = 4; break; case 7: new_grade = 3; break;,26/44,主函数（VC0202.cpp),case 6: new_grade = 2; break; default: new_grade = 1; cout”Before transformed, the score is ”old_gradeendl

13、; cout”After transformed, the score is ”new_gradeendl; return 0; ,27/44,例2-3 求e值,算法分析： 1、这是个级数计算问题，求n+1项累加和；用循环实现。循环终止的条件是 2、第i项（1 i n）可以写成 u = u / i。 I=1,u=1/1, I=2,I=1/1*2, I=3,u=1/1*2*3, 3、累加和放在e中，可以写成 e = e + u； 4、要设一个计数器n，每循环一次， n = n + 1。,28/44,程序逻辑功能框图,设初值：e，u，n =1,u 10 -7 ?,计算： u = u / n； e

14、= e + u ； n = n + 1；,是,否,输出结果 e,29/44,计算e程序（VC0203.cpp),/ Example 2-3：计算常数e的值 #include int main() double e = 1.0; double u = 1.0; int n = 1; while(u = 1.0e-7) u = u/n; e = e+u; n = n+1; cout “e = “ e “ ( n = “ n “ )“ endl; return 0; ,30/44,例2.4 用do-while结构求e值,/ Example 2-4：计算常数e的值 #include int main(

15、) double e = 1.0; double u = 1.0; int n= 1; do u = u/n; e = e+u; n = n+1; while(u=1.0E-7); cout “e = “ e “ ( n = “ n “ )“ endl; return 0; ,31/44,例2.5 水仙花,算法分析： 1、用穷举法对100999之间的每个数进行验证。验证公式为： hdn= h3 + d3 + n3 2、如何分解一个3位数的百位、十位和个位？是关键！ 百位 = n / 100 整除100，丢弃小数 十位 = （n / 10 ）% 10 整除10，得百十位。再 对10取余数，得十位

16、数 个位 = n % 10 n对10取余数，得个位 例： 371 h = 371/100 = 3 d = （371/10）%10 = 37 % 10 = 7 n = 371 % 10 = 1,32/44,程序逻辑功能框图,n = 100,n 999 ？,i = n / 100； j = （ n /10 ）% 10 ； k = n % 10 ； h = I 3+j 3 + k 3,h=n ?,打印该水仙花数,n = n +1,是,否,是,否,33/44,打印水仙花程序（VC0205.cpp),/ Example 2-5：打印所有的水仙花数 #include int main() int n, i

17、, j, k; for(n=100; n=999; n=n+1) i = n/100; / 取出n的百位数 j = (n/10)%10; / 取数n的十位数 k = n%10; / 取出n的个位数,34/44,if(n=i*i*i+j*j*j+k*k*k) cout n“ = “i“3 + “j“3 + “k“3“endl; return 0; ,35/44,例2-6 猜幻数游戏,系统随机给出一个数字（即幻数），游戏者去猜，如果猜对，打印成功提示，否则打印出错提示，并提示游戏者选择下一步动作，最多可以猜5次。 算法 for(i=0; n=5; i=i+1) if (猜对) 打印成功提示; el

18、se 打印出错提示;,36/44,/ Example 2-6：猜幻数游戏,#include #include int main() int magic; int guess; magic=rand(); coutguess; if(guess=magic) cout“*Right*“endl; break; else if(i=5) cout“The “i“ time is wrong. End of game!“endl; else,37/44,/ Example 2-6：猜幻数游戏(续),if(guessmagic) cout“You have been wrong for “i“ tim

19、e(s). Please try a bigger one.“endl; else cout“You have been wrong for “i“ time(s). Please try a smaller one.“endl; return 0; ,38/44,实例编程： 哥德巴赫猜想,算法分析： 1) 用“筛选”法生成素数表PrimeListM。先在素数表中产生到-1的所有自然数，然后将已确定的所有素数的倍数置(求模取余为）。 2,3,5,7,13,17,. 2) 这样一来，素数表中有许多0，为找下一个素数，要跳过这些0。 3) 分解0到M-1之间的所有偶数； 循环(x M) x初值取4

20、 先取素数P=2,判别 若PrimeListx-p等于0，说明分 解不成功，p取素数表中下一个素数；再执行 若PrimeListx-p不等于0，分解成功，打印分解式 x = x + 2，继续执行，检查下一个偶数。,39/44,程序逻辑功能框图,建立素数表reatPrimeList（PrimeList）,X M ？,P M/2且PrimeListx-p=0？,取下一个素数P=NextPrimeNumber（P，PrimeList）,P=M/2？,P = 2,x = x +2,是,否,是,否,是,否,x = 4,打印该偶数分解式,显示“哥德巴赫猜想错“,40/44,程序模块结构,主函数main（）

21、,子函数生成素数表 CreatPrimeList（ ）,子函数求下一个素数 NextPrimeNomber（）,子函数求下一个素数 NextPrimeNomber（）,41/44,程序（生成素数表子函数）,#include #define M 10001 /* 定义验证范围 */ void CreatPrimeList(int PrimeList) int i, j; for(i=0; iM; i = i+1) PrimeListi = i; i = 2; while( i M / 2 ) /只需验证一半数据 for(j=i+1; jM; j=j+1) if(PrimeListj!=0 i =

22、 NextPrimeNumber（i，PrimeList）； ,42/44,求下一个素数子函数,/函数 NextPrimeNumber: 求下一个素数 int NextPrimeNumber(int p, int PrimeList) p = p+1; while(PrimeListp=0) p = p+1; return PrimeListp; ,43/44,主函数(VC0201.cpp）,void main() int PrimeListM; int x,p; CreatePrimeList(PrimeList); x=4; while(x=M/2)cout“Great Discovery“endl; else cout“The even number“x“=“p“+“x-pendl; x=x+2; ,44/44,作业,1.编写计算阶乘n!的程序。 2.编写程序求斐波那契数列的第n项和前n项之和。 3.编程求arcsinx，其中|x|1。 4.求解猴子吃桃问题。 5.用弦截法求一元方程f(x)=0在区间x0,x1 之间的一个根。,