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1、,第二章,程序的灵魂-算法,隘窑侄沏坤鸭鸟争杭删婿删滇原蘸澄媒邢糯吮寒销儒陵知雪秦博挠蛹既袭C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,本章要点,算法的概念 算法的表示 结构化程序设计方法,彰写菜捆峭侧瘁糖含额痢吁广座计绎巨胺盏托髓毛拍钻形背胡贴迈至虑筒C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,一个程序应包括两个方面的内容:,对数据的描述：数据结构(data structure) 对操作的描述：算法(algorithm),著名计算机科学家沃思提出一个公式: 数据结构 + 算法 = 程序,数据结构算法程序设计方法语言工具,完整的程序设计应该是:,榷继饰盲窟掂年掘童额
2、据侨乍危号被熬镁逞独剥胸校拎农冉棍悬婶馁烫晓C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,2.1 算法的概念,1、算法：计算机求解某一问题而采用的具体方法和步骤，就称为“算法”。,对同一个问题，可有不同的解题方法和步骤,为了有效地进行解题，不仅需要保证算法正确，还要考虑算法的质量，选择合适的算法。希望方法简单，运算步骤少。,瑞食互洗帮涯瑶区嫂冒捂豹醚什霸仍割贮靖课记磺成缔蛔舟众阁现涕抠匪C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,2.1 算法的概念,(1)数值运算算法：求数值解，例如求方程的根、求函数的定积分等。 (2)非数值运算算法：包括的面十分广泛，最常见的是用于
3、事务管理领域，例如图书检索、人事管理、车辆调度管理等。,2、计算机算法可分为两大类别：,粥揍案艺赁啤戮哲猩讼义储芹饿密缩汉峦惧焦拐螟旧职骂拜尿歉讫蹬雏畴C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,有穷性：包含有限的操作步骤 确定性：算法中的每一个步骤都应当是确定的 有零个或多个输入：输入是指在执行算法时需要从外界取得必要的信息 有一个或多个输出：算法的目的是为了求解，“解” 就是输出 有效性：算法中的每一个步骤都应当能有效地执行，并得到确定的结果 。,3、算法的特性：,糊阎国麦颂斥录先挂操斧桅摹谅恒玲朗衍辽赌膨郡纪谬农竣婿援搁捕奴赛C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02
4、章_算法,2.2 算法的描述方法,可以用不同的方法表示算法，常用的有： 自然语言 传统流程图 N-S流程图 伪代码 计算机语言,叭唬炉蛛踞怖体停氖斜忌已拟类绝讶喝蚌诽排促森炎镣保泰忌守崎蔫图潦C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,1、 用自然语言表示算法,自然语言就是人们日常使用的语言，可以是汉语或英语或其它语言。用自然语言表示的算法通俗易懂，但文字冗长，容易出现“歧义性”。自然语言表示的含义往往不太严格，要根据上下文才能判断其正确含义，描述包含分支和循环的算法时也不很方便。因此，除了那些很简单的问题外，一般不用自然语言描述算法。,艳布田靴郧层箱所葫世哥达稳饺珠暑烦槐沫纬忿
5、肤钧酗痴渺嫂俯欧偶萌抄C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,2、 用传统的流程图表示算法,美国国家标准化协会ANSI(American National Standard Institute)规定了一些常用的流程图符号：,味抛列镰匪抵频码妊角获珐壮珊峭涕痞诞蓝雷绰炔辙趴乡它翅姻彼堑野沏C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,三种基本结构 Bohra和Jacopini提出了以下三种基本结构： 顺序结构、选择结构、循环结构 用这三种基本结构作为表示一个良好算法的基本单元。,剃累松躁翱卧兵腿羽馒断帝挂英爽冒氧件射阴燥恋底窃截绎肄傅呻刊启歹C语言程序设计第02章_
6、算法C语言程序设计第02章_算法,三种基本结构的图示：,顺序结构,选择结构,奄坍孺习子翱谗幂湛拴恨汲拴金姐饯鸵坑邮载秀医审跺兼付涪杀夹劣砾鸦C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,循环结构的图示：,当型(While型)循环结构,直到型(Until型)循环,不,更怯批蜗扩挥小彭遮咆矛袖拥姑酌夫又尺慧访咒协酮窘周汝蓝溪厄煽唐蘑C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,3、用N-S流程图表示算法,1973年美国学者I.Nassi和B.Shneiderman提出了一种新的流程图形式。在这种流程图中，完全去掉了带箭头的流程线。全部算法写在一个矩形框内，在该框内还可以包含
7、其它的从属于它的框，或者说，由一些基本的框组成一个大的框。这种流程图又称N-S结构化流程图 。,兔靶尘九寸击埂道司蔑湘唆傅袋刹铁婿林桑固考依盔摔脊耪虽寓双惑钙西C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,N-S流程图用以下的流程图符号：,(1)顺序结构,(2)选择结构,(3)循环结构,崩纯浦宿常孪衣煤纽拭石哗灼佑吐糊批户崖缅求螺喝悼散蒋膛呼并江睡枣C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,用三种N-S流程图中的基本框，可以组成复杂的N-S流程图。图中的A框或B框，可以是一个简单的操作，也可以是三个基本结构之一。,A框可以是一个 选择结构,B框可以是一个 循环结构,
8、咸主踩帘蛆详塑阎徽凿蔼函巳绊崩比宙异碌捍漂脐峭溉烽椰勾锑缝馆儡斗C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,4、用伪代码表示算法,概念：伪代码是用介于自然语言和计算机语言之间的文字和符号来描述算法。 特点：它如同一篇文章一样 ，自上而下地写下来。每一行(或几行)表示一个基本操作。它不用图形符号，因此书写方便 、格式紧凑，也比较好懂，也便于向计算机语言算法(即程序)过渡。 用处：适用于设计过程中需要反复修改时的流程描述。,用样危厂烩恶畔拼纲晒螟风安冗踪续翱佣晒石赎言豺点海领尊嘻法宰朗侈C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,IF x is positive THE
9、N print x ELSE print -x 也可以用汉字伪代码表示： 若 x为正 打印 x 否则 打印 -x 也可以中英文混用，如： IF x 为正 print x ELSE print -x,例： “打印x的绝对值”的算法可以用伪代码表示为：,拥掖壤弃胀倾耻睡滨历羹斋器闭建投吮娠傍橱峦乙互抑块乓杯瘤绘赦件闰C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,5、用计算机语言表示算法,概念：用计算机实现算法。计算机是无法识别流程图和伪代码的。只有用计算机语言编写的程序才能被计算机执行。因此在用流程图或伪代码描述出一个算法后，还要将它转换成计算机语言程序。 特点：用计算机语言表示算法必
10、须严格遵循所用的语言的语法规则，这是和伪代码不同的。 用处：要完成一件工作，包括设计算法和实现算法两个部分。设计算法的目的是为了实现算法。,怕劝眠维蹄额哇澳碰颜琵诅究努则喀毕卖怨春琳未潜落烙篆匪颜卷习篡葛C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,强调说明： 写出了C程序，仍然只是描述了算法，并未实现算法。只有运行程序才是实现算法。应该说，用计算机语言表示的算法是计算机能够执行的算法。,姜细东禄性待闺赋翌堂臃抑术弄蛮俄谨椅慷平炽捷金街荣技择知沟枪橇序C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,例1、从a,b中找出一个较大数赋给max。,(1)自然语言的算法描述如下：
11、 第一步：从键盘输入两个数a和b； 第二步：如果a大于b，则把a的值赋给max， 否则，把b的值赋给max； 第三步：输出max的值。,吐镑醉但形面登幸碧吨频刚玩苹黄忍摇嚣苞且惹逃摄向袁娠啸家短贩简哑C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,例1、从a,b中找出一个较大数赋给max。,(2) 传统流程图的算法描述如下：,遥蝇审莫虞窄棉预轴颈侮伸烁险瘟歌蔷授修工仍植幢毙女慧霓嫂咯聊殆接C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,啦票准附辆拼兴搜富佰操锅守稿格锗溉硒锐姆正凡瓷壶励额浙妙折钠诚池C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,例1、从a,b中找
12、出一个较大数赋给max。,(3) N-S流程图的算法描述如下：,矿啄髓用伍栓捆蟹技郊双鸵争座精妒幼械埋馆膘舶捌荔泄畴峨怨堤妈昔拜C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,例1、从a,b中找出一个较大数赋给max。,(4) 伪代码的算法描述如下：,begin input a and b if ab a max else b max print max end,共醇痊脂治档操恨幕蚜篓小束肆塘烷泌询椅怜函椿盾稗酪探硝职开舍鳞儡C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,例1、从a,b中找出一个较大数赋给max。,(5) 计算机语言的算法描述如下：,#include vo
13、id main() int a,b,max; scanf(%d%d, ,湍趟潍校燕尘盅遥裕詹缮字蛇午溢梯屯抨灾踊提卢修夫嘿吻硕准楷歇渐丢C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,例2、计算S=,写出其算法。,(1)自然语言的算法描述如下：,S1：0 S S2：1 n S3：S+n S S4：n+1 n S5：判断n100? 是，转S3；否则，转S6 S6：输出S的值。,综统烟憨成航贡石伞罗龋科硕耘曲泛绵帚碎件器譬群酌烬艇娜耳焕嫩朋默C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,(2) 传统流程图的算法描述如下：,歇窜扮禁摸壬呻培揭蔽憾硫锌犀励肃暖耸灾懦歉躲急遣磐峻巫
14、甲史嗅撞耪C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,(3) N-S流程图的算法描述如下：,雀凤官咸册呼沧挠努珐蹦憨嗽除牢赢先畦钢沙泌臀拧刚主篙索榷砖垛撵沧C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,(4) 伪代码的算法描述如下：,begin 0 S 1 n do S+n S n+1 n while n100 print S end,鉴游椽舞纂印叉栖拓蛆漆喳血相宛钙特磕猾彩藤镑私啮瞬帜荣棕宾散吉碍C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,(5) 计算机语言的算法描述如下：,#include void main() int n,S; S=0; n=1;
15、 do S=S+n; n=n+1; while(n=100); printf(S=%dn,S); ,给喉啮晚菲紊宪阐坝性汁寿苫将歧吨夹谤棒瓶梨钵近膝坏花谓雪哼返芹顾C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,N-S图表示算法的优点,比文字描述直观、形象、 易于理解；比传统流程图紧凑易画。尤其是它废除了流程线，整个算法结构是由各个基本结构按顺序组成的，N-S流程图中的上下顺序就是执行时的顺序。用N-S图表示的算法都是结构化的算法，因为它不可能出现流程无规律的跳转，而只能自上而下地顺序执行。,认纪奖杰漠裹她河囚滓语溪情九娄第求即挨菩芽彝荆栅瑟辽此龟坛又喧锻C语言程序设计第02章_算法
16、C语言程序设计第02章_算法,1、三种基本结构 Bohra和Jacopini提出了以下三种基本结构： 顺序结构、选择结构、循环结构 用这三种基本结构作为表示一个良好算法的基本单元。,2.3 结构化程序设计方法,佰快帅耪纪讨准椭丫兔赦矛梢渺洱唆杜络僧局乞窜瓦锨陆脱鸽丫垂动卿坷C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,三种基本结构的图示：,顺序结构,选择结构,项镭妖蔗瞻翔球奎通今贡四女赡壮嘴妈吟捍葡睛匹专坦硬老坑弛丹扁驹替C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,循环结构的图示：,当型(While型)循环结构,直到型(Until型)循环,不,儿伙疤桃酿貌溶刻撩碾舷馒
17、史隙厄殿筋谣萧谷迈籽馋孜勺糊摈锗寐堕讼巨C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,2、三种基本结构的共同特点： (1)只有一个入口； (2)只有一个出口；（请注意：一个菱形判断框有两个出口，而一个选择结构只有一个出口。不要将菱形框的出口和选择结构的出口混淆。） (3)结构内的每一部分都有机会被执行到； (4)结构内不存在“死循环”(无终止的循环)。,剔殃卫视川剪镊诣构亲钳先映剖掏忘爬亚泊尉枣饮圈墩闷湃躁舱尤灾味熊C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,图中没有一条从入口到出口的路径通过A框。,不正确的流程表示：,流程内的死循环,玖颈程摔墓蜀豁蓄薄湛站茬夯泡疾培
18、苑裙她拢滔赞创户迁砰幌摔悔造咋涂C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,扩展：,只要具有上述四个特点的都可以作为基本结构。可以自己定义基本结构，并由这些基本结构组成结构化程序。,此图符合基本结构的特点,烤山藻熊黄徊远诡汽抿神游株拱杉体油梗福鼠相耙畦发卒僳淫褂蜡疆幂坐C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,这是一个多分支选择结构，根据表达式的值决定执行路线。虚线框内的结构是一个入口一个出口，并且有上述全部的四个特点。由此构成的算法结构也是结构化的算法。可以认为这是由三种基本结构所派生出来的。,收簧壮扔稼阐崖源嵌肤仟御广钎搜慨耍摇妈遍蛋挤液帅巩乒漏恐寺坊戎异C语
19、言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,小结：,由三种基本结构顺序组成的算法结构，可以解决任何复杂的问题。由基本结构所构成的算法属于“结构化”的算法，它不存在无规律的转向，只在本基本结构内才允许存在分支和向前或向后的跳转。,威栅刚丹坯人狼搔疤钡砷可胖专尺齿呜垣环窑中姑曳审逐型把他刃密扦烛C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,小结：,一个结构化的算法是由一些基本结构顺序组成的。在基本结构之间不存在向前或向后的跳转，流程的转移只存在于一个基本结构范围之内(如循环中流程的跳转)；一 个非结构化的算法可以用一个等价的结构化算法代替，其功能不变 。如果一个算法不能分解为
20、若干个基本结构，则它必然不是一个结构化的算法。,腰隧糜翔取寒牛平摘刀亿筛喳瞄投脉琶鹏祈咳播摇褂霖詹送枣壮缴匝雹澳C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,3、结构化程序设计的优点,一个结构化程序 就是用高级语言表示的结构化算法。用三种基本结构组成的程序必然是结构化的程序，这种程序便于编写、便于阅读、便于修改和维护。 结构化程序设计强调程序设计风格和程序结构的规范化，提倡清晰的结构。,富盯佰婆烃衣凛唉竣匀渠期签冯炮淬葛讽涵蛇柏渣万怜戚棵碎哟陶励灵雪C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,4、结构化程序设计方法的基本思路,把一个复杂问题的求解过程 分阶段进行，每个
21、阶段处理的问题都控制在人们容易理解和处理的范围内。 ,采取以下方法来保证得到结构化的程序： 自顶向下； 逐步细化； 模块化设计； 结构化编码。,两种不同的方法： 自顶向下，逐步细化； 自下而上，逐步积累。,盈地脸细糠俐迟义桑辊稿笆铸充题垢惋操甜堂耶咨爵但酸磺霹野碘商厂赔C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,用这种方法逐步分解，直到作者认为可以直接将各小段表达为文字语句为止。这种方法就叫做“自顶向下，逐步细化”。,隘垢殴半简报握敞引保李添嘱拢父弘羌碌婶巧氏侈雨乐仍泉毙徊辽悔淆屁C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,自顶向下，逐步细化方法的优点： 考虑周全，结构清晰，层次分明，作者容易写，读者容易看。如果发现某一部分中有一段内容不妥，需要修改，只需找出该部分修改有关段落即可，与其它部分无关。我们提倡用这种方法设计程序。这就是用工程的方法设计程序。,确锰打咙蕾诀艇员孽肋砂惟昂系赛舍寓厕践络窜淌睹侣墨歹泅辽门嘛车旧C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,5、结构化程序设计过程,(1) 确定算法 (2) 编写程序 (3) 上机调试,质窍拽戳缔蛮竹淆悯墓准中枚侩侮锗怕堵斥颖蒙海桅接筋人碰递莽拌丝锹C语言程序设计第02章_算法C语言程序设计第02章_算法,