1、1 第2章程序设计与算法 问题求解 2 本章主要内容 2 1程序的基本组成 输入 处理与输出2 2算法与编程工具 3 2 1程序的基本组成 输入 处理与输出 1 计算机解题示例 图2 1 4 2 程序设计的一般步骤 分析 问题定义设计 计划解题选择与创建界面 选择与确定界面对象编码 用程序设计语言描述对象测试与调试 查找并排除程序中的任何错误完成文档 整理和组织描述程序的所有资料 5 2 2算法与编程工具 设计程序前 根据实际问题的特点和需求 同时考虑到计算机的工作特性 确定解决该问题所需要的方法和步骤称为 算法设计 1 算法的概念2 算法示例3 算法的特征4 算法的描述5 基本算法结构 6
2、1 算法的概念 广义而言 算法就是解决某个问题或处理某件事的方法和步骤 狭义而言 算法是专指用计算机解决某一问题的方法和步骤 计算机算法可以分为两大类 一类是数值计算算法 另一类是非数值计算算法 研究解决各种特定类型问题的算法已成为一个称为 计算方法 的专门学科 对于同一问题的求解 往往可以设计出多种不同的算法 一般而言 评价一个算法的好坏优劣 主要看算法是否正确 运行的效率及占用系统资源的多少等 7 2 算法示例 算法1算法2 8 算法1 求两个自然数的最大公约数的算法 S1 输入两个自然数M N S2 求M除以N的余数R S3 使M N 即用N代换M S4 使N R 即用R代换N S5 若
3、R 0 则重复执行S2 S3 S4 循环 否则转S6 S6 输出M M即为M和N的最大公约数 本算法是由古希腊数学家欧几里德提出的 所以又称为 欧几里德算法 算法中的S1 S2 S3 叫作算法步骤 每个算法步骤明确规定所要进行的操作及处理对象的特性 M N为自然数 欧几里德算法是求两个自然数最大公约数的经典算法 9 算法2在N个字符数据集合中 查找有无特定的字符串存在 S1 输入字符数据的个数N和要查找的数据S S2 使I 1 I用于计数 S3 从字符数据集合中读取一个数据X S4 若X S 输出 找到S 的信息 算法结束 否则转S5 S5 使I I 1 计数器计数 S6 若I N 则重复执行
4、S3 S4 S5 循环 否则转S7 S7 输出 找不到S 信息 算法结束 本算法也称为 顺序查找算法 也是在处理非数值信息时最常用的一种算法 10 3 算法的特征 从上述算法的示例可以看出 作为算法 应具备以下特征 1 确定性 算法的每个步骤都应确切无误 没有歧义性 2 可行性 算法的每个步骤都必须是计算机能够有效执行 可以实现的 并可得到确定的结果 3 有穷性 一个算法包含的步骤必须是有限的 并在一个合理的时间限度内可以执行完毕 4 输入性 执行算法时可以有多个输入 但也可以没有输入 0个输入 5 输出性 一个算法必须有1个或多个输出 11 4 算法的描述 算法可以采用多种方式来表示 比如使
5、用人们的自然语言像英语 汉语等来描述 使用某种代码符号来描述或者使用特定的图形来描述等等 由于图形的描述方法既形象 又直观 所以得到广泛的应用 用于描述算法的图形使用较多的是所谓的流程框图 简称流程图 它是使用规定的图形符号来描述算法的 流程图使用的图形符号见表2 1 图2 2和图2 3分别是上一节两个算法示例的流程图 图框内的文字用于说明具体的操作内容 显而易见 使用流程图比使用自然语言描述算法优越地多 12 表2 1 13 图2 2 图2 3 14 5 基本算法结构 结构化程序设计方法 的核心是规定了算法的三种基本结构 顺序结构 分支结构和循环结构 三种基本结构的共同特点是 1 只有单一的入口和单一的出口 2 结构中的每个部分都有执行到的可能 3 结构内不存在永不终止的死循环 15 顺序结构 16 分支结构 17 循环结构
