考核方式平时：30%ACM作业点到课堂提问期末：70%第一章l 本章要点本章要点n n C C C C语言的特点语言的特点语言的特点语言的特点n n C C C C程序的结构程序的结构程序的结构程序的结构n n 在计算机上运行在计算机上运行在计算机上运行在计算机上运行C C C C程序的方法程序的方法程序的方法程序的方法 l 主要内容主要内容1.1 1.1 语言出现的历史背景语言出现的历史背景1.2 1.2 程序的特点程序的特点1.3 1.3 简单的简单的C C语言程序介绍语言程序介绍1.4 1.4 运行程序的步骤和方法运行程序的步骤和方法 1.1 语言出现的历史背景C语言是国际上广泛流行的高级语言。C语言是在B语言的基础上发展起来的。B （BCPL）语言是1970年由美国贝尔实验室设计的, 并用于编写了第一个UNIX操作系统,在PDP 7上实现。优点：精练,接近硬件，缺点：过于简单,数据无类型。 1973年贝尔实验室的D.M.Ritchie 在B语言的基础上设计出了C语言，对B取长补短，并用之改写了原来用汇编编写的UNIX，(即UNIX第5版），但仅在贝尔实验室使用。 1.1语言出现的历史背景1975年UNIX第6版发布,C优点突出引起关注。1977年出现了可移植C语言编译程序 ，推动了UNIX在各种机器上实现 ，C语言也得到推广，其发展相辅相成。1978年影响深远的名著The C Programming Language由 Brian W.Kernighan和Dennis M.Ritchie 合著,被称为标准C。之后，C语言先后移植到大、中、小、微型计算机上,已独立于UNIX和PDP，风靡世界,成为最广泛的几种计算机语言之一。 1.1语言出现的历史背景1983年,美国国家标准化协会(ANSI)根据C语言各种版本对C的发展和扩充,制定了新的标准ANSI C ，比标准C有了很大的发展。1988年K & R按照 ANSI C修改了他们的The C Programming Language。1987年,ANSI公布了新标准87 ANSI C。1990年，国际标准化组织接受了87 ANSI C为ISO C 的标准(ISO98991990)。1994年，ISO又修订了C语言标准。目前流行的C语言编译系统大多是以ANSI C为基础进行开发的。 1.2 语言的特点（1）语言简洁、紧凑,使用方便、灵活。 32个关键字、9种控制语句,程序形式自由。（2）运算符丰富。34种运算符 。（3）数据类型丰富,具有现代语言的各种数据结构。（4）具有结构化的控制语句 ，是完全模块化和结构化的语言。 （5）语法限制不太严格,程序设计自由度大。 1.2 语言的特点（6）允许直接访问物理地址,能进行位操作,能实现汇编语言的大部分功能,可直接对硬件进行操作。兼有高级和低级语言的特点 。（7）目标代码质量高,程序执行效率高。只比汇编程序生成的目标代码效率低10-20%。（8）程序可移植性好(与汇编语言比)。基本上不做修改就能用于各种型号的计算机和各种操作系统。 1.2 语言的特点解释解释解释解释1 1 1 1：C+是由于开发大型应用软件的需要而产生的，并不是所有的人都要去编写大型软件。解释解释解释解释2 2 2 2：面向对象的基础是面向过程。C+是面向对象的语言，C是面向过程的， C+学起来比C语言困难得多，所以不太适合程序设计的初学者。问题：问题：问题：问题：既然有了面向对象的既然有了面向对象的C+C+语言，为什么还要学习语言，为什么还要学习C C语言？语言？ 1.3 简单的C语言程序介绍#include void main( ) printf (This is a C program.n); /*文件包含*/*主函数 */*函数体开始*/*输出语句*/*函数体结束*/ 说明：说明：说明：说明： main-主函数名， void-函数类型每个C程序必须有一个主函数main 是函数开始和结束的标志,不可省每个C语句以分号结束使用标准库函数时应在程序开头一行写： #include 说明：说明： 本程序的作用是输出一行信息本程序的作用是输出一行信息: :This is a C program.This is a C program.例1.2 求两数之和#include #include void main( ) void main( ) /*/*求两数之和求两数之和* */ / int a,b,sum; int a,b,sum; /*/*声明，定义变量为整型声明，定义变量为整型* */ / /*/*以下以下3 3行为行为C C语句语句 * */ / a=123; b=456; a=123; b=456; sum=a+b; sum=a+b; printf(sum is %d printf(sum is %dn,sum);n,sum); 说明：说明：说明：说明： /*/表示注释。注释只是给人看的,对编译和运行不起作用。所以可以用汉字或英文字符表示，可以出现在一行中的最右侧，也可以单独成为一行。说明：说明： 输出一行信息输出一行信息:sum is 579:sum is 579例1.3 求3个数中较大者。#include #include void main( ) void main( ) /* /* 主函数主函数* */ / int max(int x,int y); int max(int x,int y); / / 对被调用函数对被调用函数maxmax的声明的声明 * */ / int a, b, c; int a, b, c; /*/*定义变量定义变量a a、b b、c */c */ scanf(scanf(d,d,d,&a,&b); d,&a,&b); /*/*输入变量输入变量a a和和b b的值的值* */ / c=max(a,b); c=max(a,b); /*/*调用调用maxmax函数函数, ,将得到的值赋给将得到的值赋给c */c */ printf(max=printf(max=dn,c); dn,c); /*/*输出输出c c的值的值* */ / 程序运行情况如下程序运行情况如下：8,5 8,5 ( (输入输入8 8和和5 5赋给赋给a a和和b)b)max=8 (max=8 (输出输出c c的值的值) )int max(int x, int y) int z; if (xy) z=x; else z=y; return (z); max(int x,int y); max(max(a a, ,b b);); 说明：说明：说明：说明：本程序包括main和被调用函数max两个函数。max函数的作用是将x和y中较大者的值赋给变量z。return语句将z的值返回给主调函数main。 1.3 简单的C语言程序介绍CCCC程序：程序：程序：程序：(1) C程序是由函数构成的。 这使得程序容易实现模块化。 (2) 一个函数由两部分组成: 函数的首部：例1.3中的max函数首部 int max(int x,int y ) 函数体：花括号内的部分。若一个函数有多个花括号,则最外层的一对花括号为函数体的范围。 函数体包括两部分 ：声明部分：int a,b,c; 可缺省执行部分：由若干个语句组成。可缺省 1.3 简单的C语言程序介绍注意：注意：注意：注意：函数的声明部分和执行部分都可缺省，例如：void dump ( ) 这是一个空函数,什么也不做,但是合法的函数。 1.3 简单的C语言程序介绍小结：小结：(3) C程序总是从main函数开始执行的,与main函数的位置无关。(4) C程序书写格式自由,一行内可以写几个语句, 一个语句可以分写在多行上，C程序没有行号。(5) 每个语句和数据声明的最后必须有一个分号。(6) C语言本身没有输入输出语句。输入和输出的操作是由库函数scanf和printf等函数来完成的。C对输入输出实行“函数化”。 1.4 运行程序的步骤和方法1.4.1 运行程序的步骤上机输入与编辑源程序对源程序进行编译与库函数连接运行目标程序 1.4 运行程序的步骤和方法1.4.2上机上机运行程序的方法运行程序的方法l目前使用的大多数C编译系统都是集成环境(IDE)的。可以用不同的编译系统对C程序进行操作。l常用的有Turbo C 2.0、Turbo C+ 3.0、Visual C+等。 lTurbo C+ 3.0：是一个集成环境，它具有方便、直观和易用的界面，虽然它也是DOS环境下的集成环境，但是可以把启动Turbo C+ 3.0 集成环境的DOS执行文件tc.exe生成快捷方式，也可以用鼠标操作。lVisual C+：也可以用Visual C+对C程序进行编译。第二章l 本章要点本章要点n n算法的概念算法的概念算法的概念算法的概念 n n算法的表示算法的表示算法的表示算法的表示n n结构化程序设计方法结构化程序设计方法结构化程序设计方法结构化程序设计方法 l 主要内容主要内容2.1 2.1 算法的概念算法的概念2.2 2.2 简单算法举例简单算法举例2.3 2.3 算法的特性算法的特性2.4 2.4 怎样表示一个算法怎样表示一个算法2.5 2.5 化程序设计方法化程序设计方法 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: 数据结构数据结构 + 算法算法 = 程序程序 数据结构算法程序设计方法语言工具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: 2.1 算法的概念 广义地说，为解决一个问题而采取的方法和步骤，就称为“算法”。方法1：1+2，+3，+4，一直加到100 加99次方法2：100+(1+99)+(2+98)+(49 +51)+50 = 100 + 49100 +50 加51次对同一个问题，可有不同的解题方法和步骤例： 求 2.1 算法的概念 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。计算机算法可分为两大类别：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。非数值运算：包括的面十分广泛，最常见的是用于事务管理领域，例如图书检索、人事管理、行车调度管理等。 2.2 简单算法举例例例2.1: 求求12345 步骤步骤1 1：先求：先求1 12 2，得到结果，得到结果2 2步骤步骤2 2：将步骤：将步骤1 1得到的乘积得到的乘积2 2再乘以再乘以3 3，得到结果，得到结果6 6步骤步骤3 3：将：将6 6再乘以再乘以4 4，得，得2424步骤步骤4 4：将：将2424再乘以再乘以5 5，得，得120120如果要求如果要求1 12 210001000，则要写，则要写999999个步骤个步骤 S1： 1 p S2： 2 i S3： pi p S4： i+1 i S5：如果i不大于5，返回重新执行步骤S3以及其后的步骤S4和S5；否则，算法结束。最后得到p的值就是5!的值。可以设两个变量：可以设两个变量：一个变量代表被乘数，一个变量代表乘数。不另设变量存放乘积结果，而直接将每一步骤的乘积放在被乘数变量中。设p为被乘数，i为乘数。用循环算法来求结果, 算法可改写： S1：1pS2：3 iS3：pi pS4：i+2 iS5：若i1000，返回S3。否则，结束。 如果题目改为：求1351000算法只需作很少的改动： 用这种方法表示的算法具有通用性、灵活性。S3到S5组成一个循环，在实现算法时 要反复多次执行S3，S4，S5等步骤，直到某一时刻，执行S5步骤时经过判断，乘数i已超过规定的数值而不返回S3步骤为止。此时算法结束，变量p的值就是所求结果。例例2.2 有有50个学生，要求将他们之中成绩在个学生，要求将他们之中成绩在80分以上者打印出来。设分以上者打印出来。设n表表示学号，示学号， n1代表第一个学生学号，代表第一个学生学号， ni代表第代表第i个学生学号。用个学生学号。用g代表学生代表学生成绩成绩 ， gi代表第代表第i个学生成绩，算法表示如下个学生成绩，算法表示如下: S1S1：1 1 i i S2 S2：如果：如果gi 8080，则打印，则打印ni ，否则不打印。，否则不打印。 S3S3：i+1 i+1 i i S4 S4：如果：如果i50i50，返回，返回S2S2，继续执行。否则算法结束，继续执行。否则算法结束 变量i作为下标，用来控制序号(第几个学生，第几个成绩)。当i超过50时，表示 已对50个学生的成绩处理完毕，算法结束。例例2.3 判定判定20002500年中的每一年是否闰年，将结果输出。年中的每一年是否闰年，将结果输出。 变量变量i i作为下标，用来控制序号作为下标，用来控制序号( (第几个学生，第几个成绩第几个学生，第几个成绩) )。当。当i i超过超过5050时，表示时，表示 已对已对5050个学生的成绩处理完毕，算法结束。个学生的成绩处理完毕，算法结束。分析：分析：闰年的条件是：(1)能被4整除，但不能被100整除的年份都是闰年，如1996,2004年是闰年；(2)能被100整除，又能被400整除的年份是闰年。如1600,2000年是闰年。不符合这两个条件的年份不是闰年。 设y为被检测的年份，算法可表示如下 ：S1：2000 yS2：若y不能被4整除，则输出y “不是闰年”。然后转到S6。S3：若y能被4整除，不能被100整除，则输出y “是闰年”。然后转到S6。S4：若y能被100整除，又能被400整除，输出y“是闰年”，否则输出“不是闰年”。 然后转到S6。S5: 输出y “不是闰年”。S6：y+1 yS7：当y2500时，转S2继续执行，如y2500，算法停止。 以上算法中每做一步都分别分离出一些范围(巳能判定为闰年或非闰年)，逐步缩小范围，直至执行S5时，只可能是非闰年。“其它” 包括能被4整除，又能被100整除，而不能被400整除的那些年份(如1990) 是非闰年。例例2.4 求求算法如下 ： S1：sign=1 S2：sum=1 S3：deno=2 S4：sign=(-1)sign S5：term=sign(1/deno) S6：sum=sum+term S7：deno=deno+1 S8：若deno100返回S4，否则算法结束。单词作变量名，以使算法更易于理解：sum表示累加和，deno是英文分母（denom inator）缩写，sign代表数值的符号，term代表某一项。 反复执行S4到S8步骤，直到分母大于100为止。一共执行了99次循环，向sum累加入了99个分数。sum最后的值就是多项式的值。 例例2.5 对一个大于或等于对一个大于或等于3的正整数，判断它是不是一个素数。的正整数，判断它是不是一个素数。 概念：概念：所谓素数，是指除了1和该数本身之外，不能被其它任何整数整除的数。例如，13是素数。因为它不能被2，3，4，12整除。分析：分析：判断一个数n(n3)是否素数的方法： 将n作为被除数，将2到(n-1)各个整数轮流作为除数，如果都不能被整除，则n为素数。 算法如下 ：S1：输入n的值S2：i=2 （i作为除数）S3：n被i除，得余数rS4：如果r=0，表示n能被i整除，则打印n“不是素数”，算法结束。否则执行S5S5：i+1iS6：如果in-1，返回S3。否则打印 n “是素数”。然后结束。 实际上，n不必被2到(n-1)的整数除，只需被2到n/2间整数除，甚至只需被2到 之间的整数除即可。 2.3 算法的特性有穷性：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 。一个算法应该具有以下特点：一个算法应该具有以下特点： 2.4 算法的表示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结构化流程图伪代码PAD图 2.4.1 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大严格，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。 2.4.2 用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：起止框起止框判断框判断框处理框处理框输入输入/输出框输出框注释框注释框流向线流向线连接点连接点例例2.6 将求将求5!的算法用流程图表示的算法用流程图表示如果需要将最后结果打印出来，可在菱形框的下面加一个输出框。 例例2.7 将例将例2.2的算法用流程图的算法用流程图表示。打印表示。打印50名名 学生中成绩在学生中成绩在80分以上者的学号和成绩。分以上者的学号和成绩。如果如果包括这个输入数据的部分，流程图为 例例2.8 将例将例2.3判定判定闰年的算法用流程闰年的算法用流程图表示图表示 用流程图表示算法要比用文字描述算法逻辑清晰、易于理解。 例例2.9 将例将例2.4的算法用流程图表示的算法用流程图表示 例例2.10 将例将例2.5判断素数的算法用流程图判断素数的算法用流程图表示表示 小结：流程图是表示算法的较好的工具。一个流程图包括以下几部分 ：(1)表示相应操作的框；(2)带箭头的流程线；(3)框内外必要的文字说明。 2.4.3 三种基本结构和改进的流程图1.传统流程图的弊端 传统流程图用流程线指出各框的执行顺序，对流程线的使用没有严格限制。因此，使用者可以毫不受限制地使流程随意地转向，使流程图变得毫无规律，阅读者要花很大精力去追踪流程，使人难以理解算法的逻辑。如图：传统流程图的流程可以是： 这种如同乱麻一样的算法称为BS型算法，意为一碗面条(A Bowl of Spaghetti)，乱无头绪。缺点：难以阅读、修改，使算法的可靠性和可维护性难以保证。解决办法：必须限制箭头的滥用，即不允许无规律地使流程随意转向，只能顺序地进行下去。 2.三种基本结构 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。三种基本结构的图示： 顺序结构顺序结构选择结构选择结构循环循环结构的图示： 当型当型(While型型)循环结构循环结构 直到型直到型(Until型型)循环循环 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)。 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。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 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。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。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若干个基本结构，则它必然不是一个结构化的算法。 2.4.5 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。 IF x is positive THEN print x ELSE print -x也可以用汉字伪代码表示：也可以用汉字伪代码表示： 若若 x为正为正 打印打印 x 否则否则 打印打印 -x也可以中英文混用，如：也可以中英文混用，如： IF x 为正为正 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：开始开始 置置t的初值为的初值为1 置置i的初值为的初值为2 当当i=5，执行下面操作：，执行下面操作： 使使t=ti 使使i=i+1 循环体到此结束循环体到此结束 输出输出t的值的值 结束结束也可以写成以下形式：也可以写成以下形式： BEGIN算法开始算法开始 1t 2 i while i5 ti t i+1 i print t END算法结束算法结束例例2.16 求求5!。用伪代码表示算法：。用伪代码表示算法：例例2.17 输出输出50个学生中成绩高于个学生中成绩高于80分者的学号和成绩。分者的学号和成绩。用伪代码表示算法：用伪代码表示算法：BEGIN算法开始算法开始 1 i while i50 input ni and gi i+1 i 1 i while i50 if gi80 print ni and gi i+1 i END算法结束算法结束 2.4.6 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。#include void main( ) int i,t; t=1; i=2; while(i=5) t=t*i; i=i+1; printf(%dn,t); 例例 2.20 将例将例2.16表示的算法（求表示的算法（求5!）用）用C语言表示。语言表示。应当强调说明：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。 2.5 结构化程序设计方法一个结构化程序 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。结构化程序设计方法的基本思路是：把一个复杂问题的求解过程 分阶段进行，每个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。 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”。 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。模块设计的方法：模块化设计的思想实际上是一种“分而治之”的思想，把一个大任务分为若干个子任务，每一个子任务就相对简单了。在拿到一个程序模块以后，根据程序模块的功能将它划分为若干个子模块，如果这些子模块的规模还嫌大，还再可以划分为更小的模块。这个过程采用自顶向下方法来实现。子模块一般不超过50行。划分子模块时应注意模块的独立性，即：使一个模块完成一项功能，耦合性愈少愈好。