C语言(第3章简单算法制定).ppt

C语言程序设计教程 （第2版）,第3章 简单算法设计,第3章 程序的简单算法制定,本章主要内容 1. 结构化程序的算法设计 2. 结构化算法的性质及结构 3. 结构化算法的描述方法 4. 结构化算法流程图,第3章 程序的简单算法制定,算法： 解决问题的方法和要遵循的步骤。 算法描述了程序要执行的操作及操作的步骤顺序。 程序的功能是通过算法来描述的。 C语言程序是一种结构化的程序。 结构化程序： 问题可以分解成相互独立的几个部分。 每个独立部分可以通过简单的语句或结构来实现。 分问题解的过程就是算法设计的过程。 重点：掌握分析问题、解决问题的方法。,3.1 结构化程序的算法设计,【例3-1】 要求从键盘输入3个数，找出其中最小的那个数，将其输出到屏幕。请给出解决这个问题的算法。 分析：程序对于从键盘输入的3个数必须用3个变量来保存，分别为a，b，c代表输入的3个数，另外，还需要一个变量min来保存最小的那个数。 1.先比较a和b的值，把数值小的放入min中； 2.再将min与c比较，又把数值小的放入min中。 3.经过两次比较，min中已存放的是a，b，c 3个数中最小的数。把min的值输出就是所需结果。,3.1 结构化程序的算法设计,算法步骤： 1输入3个数，其值分别赋给3个变量a，b，c； 2把a与b中较小的那个数放入变量min中； 3把c与min中较小的那个数放入变量min中； 4输出最后结果min的值。 改进上面的算法描述，将第2步和第3步的算法具体化。 1输入三个数，其值分别赋给三个变量a，b，c； 2比较a与b的值，如果ab，则min=a；否则min=b； 3比较c与min的值，如果cmin，则min=c； 4输出最后结果min的值。 通过算法描述的步骤，可以很方便地用程序语言来实现。,3.2 结构化算法的性质及结构,3.2.1 结构化算法性质 1算法名称 给算法命名，是为了方便算法的描述，在C语言中，算法的名字通常就是函数名。 2输入 算法应有输入的数据或初始条件。 3输出 算法通常会有一个或多个输出，是对输入数据加工后的结果。 4有效性 算法的每一步都是可执行的，可通过人工计算的。 5正确性 算法的结果必须是正确的，可验证的。 6有限性 任何算法必须在执行有限条指令后结束。,3.2 结构化算法的性质及结构,3.2.2 结构化算法的结构 在C语言算法的主要结构有如下3种。 1顺序结构 顺序结构的特点： 程序在执行过程中是按语句的先后顺序来执行的，每一条语句都代表着一个功能， 2分支结构 分支结构的特点： 程序在执行过程中，会根据条件的不同有选择的执行不同的功能。 3循环结构 循环结构的特点： 程序在执行过程中，在一定的时间段内或一定的条件下，重复地执行某个功能，直到时间已到或条件不再满足。,3.2 结构化算法的性质及结构,程序设计要解决的两个主要问题： （1）按什么顺序或步骤来执行； （2）用什么语句来实现。 算法设计是核心问题。,提示,3.3 结构化算法的描述方法,常用的描述方法有自然语言、流程图、伪代码等。 3.3.1 自然语言 用类自然语言表示算法。 如：汉语、英语或其他语言。 特点：通俗易懂，简单明了。,3.3 结构化算法的描述方法,【例3-2】 从键盘输入两个变量的值a、b，请按输入值从小到大的顺序将这两个变量的值输出到屏幕。请写出这个问题的算法描述。 算法描述： 第1步：输入变量a和b的值； 第2步：比较a和b的值； 如果a大于等于b，则先输出a，再输出b； 否则，先输出b，再输出a； 第3步：算法结束。,3.3 结构化算法的描述方法,【例3-3】 几何级数求和：sum=1+2+3+4+5+(n1)+n。请写出该问题的算法。 算法描述： 第1步：给定一个大于0的正整数n的值； 第2步：定义一个整型变量i，设其初始值1； 第3步：定义整型变量sum，其初始值设置为0； 第4步：如果i小于等于n，则转第5步，否则执行第8步； 第5步：将sum的值加上i的值后，重新赋值给sum； 第6步：将i的值加1，重新赋值给i； 第7步：执行第4步； 第8步：输出sum 的值； 第9步：算法结束。,3.3 结构化算法的描述方法,3.3.2 流程图 流程图是一种算法的形象表示。 流程图是由流程线和几何图形框连接而成的。 算法流程图的符号采用美国国家标准化协会(ANSI)规定的一些常用符号：,流程线,算法流程图的3种基本结构： 顺序结构、分支结构、循环结构 1.顺序结构 顺序结构是一种简单的线性结构，根据流程线所示的方向，按顺序执行各矩形框的指令。 基本流程图：,注： 指令A、指令B、指令C可以是一条或多条指令。 执行顺序：ABC。,3.3 结构化算法的描述方法,3.3 结构化算法的描述方法,2.分支结构 分支结构要对给定的条件进行判断，看是否满足给定的条件，根据条件结果的真假而分别执行不同的执行框。 基本流程图有两种：,注： (1) 虚线框表示可将分支结构看成一个矩形框。 (2)指令A、指令B可以是一条或多条指令，也可以是分支结构。,3.3 结构化算法的描述方法,3.循环结构 分支结构是在条件为真的情况下，重复执行某个执行框中的内容。 基本流程图有两种：,注：(1) 虚线框表示可将循环结构看成一个矩形框。 (2) 指令A称为循环体，可以是一条或多条指令，也可以是其 他分支或循环结构。 (3) do_while结构可以转化成while结构。,(1) while 循环：,(2) do_ while 循环：,3.3 结构化算法的描述方法,循环结构的特点： 在循环体指令A中必须要有对条件的值进行修改的语句，使得经过有限次循环后，循环一定能结束。 while型循环中循环体可能一次都不执行，而do_while型循环则至少执行一次循环。 do_while型循环可以转化成为while型循环结构，但while型循环不一定能转化为do_while型循环。,3.3 结构化算法的描述方法,关于结构化流程图的规则： 1. 可分别将顺序结构、分支结构、循环结构的基本流程图看成是一个执行框。 2. 任何两个按顺序的执行框可以合并为一个执行框。 反复运用规则1和规则2可得到结构化流程图的最简形式：,特别提示,3.3 结构化算法的描述方法,【例3-4】分析下面的流程图，是否符合结构化算法标准。,3.3 结构化算法的描述方法,【例3- 5 】将例3-1的算法用流程图表示，分析其是否符合结 构化的标准。 从键盘输入3个数，找出其中最小的那个数，将其输出到屏幕。,3.3 结构化算法的描述方法,【例3-6】 将例3-2所描述的问题用算法流程图来表示。 从键盘输入两个整型变量a，b的值，按输入值从小到大的顺序输出到屏幕。 算法流程图为：,3.3 结构化算法的描述方法,【例3-7】将例3-3所描述的问题用算法流程图来表示。 计算几何级数的和：sum=1+2+3+4+5+(n1)+n。 算法流程图为：,3.3 结构化算法的描述方法,3.3.3 伪代码 伪代码是一种接近于程序语言的算法描述方法。 特点： 采用有限的英文单词作为伪代码的符号系统，按照特定的格式来表达算法，可读性好，方便将算法改写成计算机的程序源代码。 伪代码的7个主要部分： (1) 算法名称 (2)指令序列 (3)输出/输出 (4)分支选择 (5)赋值 (6)循环 (7)算法结束,3.3 结构化算法的描述方法,1算法名称 两种表示算法的伪代码： 过程（Procedure）函数（Function） 过程和函数的区别是： 过程是执行一系列的操作，不需要返回操作的结果，无返回数据； 函数是执行一系列的操作后，要将操作的结果返回，有返回数据。 算法伪代码的书写规则： Procedure () Function () 如： Procedure Hanoi_Tower() 表示名为Hanoi_Tower的一个过程。 Function Fac(x) 表示名为Fac的一个函数。 Function Prog (n) 表示名为Prog的一个函数。,3.4 算法设计范例,【例3-11】 把从键盘输入的大写字母转换成小写字母输出，若为小写字母或其他字符，则不作任何转换直接输出。 分析：用字符变量ch来接收从键盘输入的字符。大、小写字母的ASCII码值相差32，大写字母A的值为65，而小写字母a的值为97。 流程图描述的算法：,3.4 算法设计范例,【例3-12】 已知实数a，b，计算u的值：u=(r+s)2，