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类型语言基础1.ppt

  • 上传人:scg750829
  • 文档编号:8145941
  • 上传时间:2019-06-11
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    1、数据结构的描述工具 C语言 C language,学习程序设计的方法,第3页,概 述,强调动手,强调实践 只有通过大量的实践才能不断的培养编程感觉 编程是有感觉的,就好象英语阅读一样,是有语感的 每天都要编写代码,不断培养编程感觉,学习程序设计方法,打破同学以往在程序设计学习中存在的误区 误区一:注重理论,轻视实践:学习新知识前想把关于这方面的理论全部掌握后再去实践,大错特错 解决方法:在了解理论后,就立即去实践,实践驱动理论的学习,这样掌握理论才更加扎实,不容易忘记,学习程序设计方法,误区二:不善于做笔记,不善于总结。 解决方法:人总是有忘性的,今天记得很牢的东西,过一星期也许就完全忘记了,

    2、用笔记下来,好记性不如烂笔头,不要太相信自己的记忆,学习程序设计方法,误区三:不善于思考,遇到问题首先想到问别人 解决方法:勤于思考,在学习的道路上会遇到大量问题,这些遇到的问题是你的宝贵财富。遇到问题时首先想为什么会出现该错误,尤其在程序中,应该学会看错误提示,根据提示去寻找错误的根源,实在不行再去问同学,问老师,学习程序设计方法,因为自己寻找错误的过程是最好的学习过程,这个错误一旦被自己解决掉,首先得到的是极大的满足感,另外会留下深刻的印象,这是看书所得不到的,有过这种经历的同学才会有这种体会。即使没有解决也会从这个过程中学到很多东西,这种感觉是:只可意会,不可言传。,学习程序设计方法,误

    3、区四:容易骄傲 解决方法:做人要谦虚,学习程序设计更要谦虚。要知道山外有山,人外有人,只有谦虚才会督促自己不断的去学习,编程水平的提高才会一点点上去的,学习程序设计方法,误区五:没有耐心,怕麻烦,思考时间不够长 解决方法:没有耐心是写不好程序的,写程序是不仅是知识的体现,更是耐心与毅力的体现,任何程序开始都会有错误的,耐心寻找错误体现一个人的编程素养。要多思考,多去想,脑子越用越灵,学习程序设计方法,误区六:想慢慢学好技术,一步一个脚印,踏踏实实,严重错误 解决方法:技术的发展日新月异,尤其在软件方面。学习一门新的技术,开始时不必面面俱到,先把hello world写出来再说,要“趁热打铁”,

    4、会的东西,仔细看;不会的东西,硬着头皮去看,实在不行就跳过。,学习程序设计方法,误区七:不看英文,只看中文 解决方法:很多帮助文件,比如最重要的JDK帮助文件都是英文的,只有习惯看英文才能进步快,中文的翻译很多都是文不对题,看了还不如不看,看英文虽然慢,可是过了不久,你就会发现英文也没那么难懂,总结,实践,实践,还是实践 即使书上有代码,也要把它敲出来,敲代码也是有感觉的 看明白 != 运行出来,是两个概念,中国矿业大学管理学院,主要内容,一、概述 七、函数二、数据类型 八、编译预处理三、运算符和表达式 九、指针四、判断选取控制 十、结构体与共用体 五、循环控制 六、数组,一 C语言概述,C语

    5、言的发展历史 C语言的特点 简单的C程序介绍 C 上机过程及步骤,1.1 C语言的起源与发展,B,CPL,C,BCPL,C 美.贝尔实验室.D.M.Ritchie 1972-1973最初C只是为描述和实现UNIX 操作系统而提供工作语言而设计,局限于PDP系列小型机,主要在Bell 实验室内部自用。1977年出现了不依赖具体机器(主指PDP系列机)的C语言编译版本,推动了UNIX 的移植、推广。同时C与用它所编写的UNIX一起闻名于世。1983年,美国国家标准化协会制定了标准:ANSI C。现今C已经在大、中、小、微型机上得到广泛应用,并且独立于UNIX而发展了。已有多种版本:Microsof

    6、t C、Quick C、Turbo C、Borland C、 Borland C+、 Microsoft C+ 、Visual C+。,程序设计语言是人与计算机及计算机系统之间交流的工具,其发展经历了由低级到高级的过程。总的来说可分为三代,即机器语言、汇编语言、高级语言。1.机器语言(Machine Language) :用二进制代码形式表示,计算机能够识别并能直接执行的计算机全部指令的集合。不同的计算机系统具有不同的机器语言。,补充材料: 程序设计语言的发展历史,没有程序设计语言(甚至没有汇编),更谈不上操作系统 程序员提前预约一段时间,然后到机房将他的插件板插到计算机里 期盼着在接下来的时

    7、间中 几万个真空管不会烧断 从而可以计算自己的题目,ENIAC计算机(美国宾夕法尼亚大学),运算速度:5000次/每秒, 18000个真空管, 占地182平方米,重量130吨,功耗140kW,50年代早期 出现了穿孔卡片 程序写在卡片上然后读入计算机 但计算过程则依然如旧,用机器语言编写程序,编程工作量大,难编,难理解,出错难查。2.汇编语言(Assembler Language):用有一定意义的符号(又称为助记符)代替机器语言的每条指令,以便于记忆、编写和修改,如用MOV 代替数据传送指令,用ADD 代替加法操作。因为汇编语言的助记符和机器语言的指令是一一对应的关系,因此,汇编语言也是面向机

    8、器.,用汇编语言编写的程序称为汇编语言程序(应用程序),不能在机器上直接运行,需要通过装入机器内部的汇编程序(系统软件),翻译成机器语言目标程序(这一过程称汇编),其过程如下:,汇编语言源程序,机器语言目标程序,结果,汇编程序,(汇编),(执行),3. 高级语言(High Level Language):不局限于计算机的硬件结构和指令系统,从根本上克服了低级语言的不足。用高级语言编写程序,直观、接近自然语言和数学公式,语句功能强大,一条语句相当于多条机器语言或汇编语言的指令,大大提高了编程效率。,用高级语言编写的程序也不能在计算机上直接运行,必须转换成机器语言目标程序后才可执行,常见的转换方式

    9、有下列两种:,编译:通过编译程序(系统软件内)将用户编写的应用程序全部翻译成机器语言目标程序后,然后再执行目标程序。过程如下:,高级语言 源程序,编译程序,机器语言目标程序,结果,(编译),(执行),解释:通过解释程序(系统软件)对高级语言的源程序边解释边执行,其具体过程如下图所示:,解释程序,高级语言源程序,结果,(解释并执行),#include int main() printf(“hello world“); return 0; , 程序执行系统调用,在文件描述符中写一字符串, 用户告诉操作系统执行hello程序, 操作系统找到该程序,检查其类型, 检查程序首部,找出正文和数据的地址,

    10、文件系统找到第一个磁盘块, 父进程需要创建一个新的子进程,执行hello程序, 操作系统需要将执行文件映射到进程结构, 操作系统设置CPU上下文环境,并跳到程序开始处, 程序的第一条指令执行,失败,缺页中断发生, 操作系统分配一页内存,并将代码从磁盘读入,继续执行, 更多的缺页中断,读入更多的页面, 操作系统检查字符串的位置是否正确, 操作系统找到字符串被送往的设备, 设备是一个伪终端,由一个进程控制, 操作系统将字符串送给该进程, 该进程告诉窗口系统它要显示字符串, 窗口系统确定这是一个合法的操作,然后将字符串转换成像素, 窗口系统将像素写入存储映像区, 视频硬件将像素表示转换成一组模拟信号

    11、控制显示器(重画屏幕), 显示器发射电子束, 你在屏幕上看到hello world,1.2 C语言的特点,1. C语言是中级语言(1)保持了高级语言的特征 易于移植(与机器硬件无关性); 便于识读记写和交流; 不必熟悉计算机内部结构和工作原理,便于非计算机专业人员使用。(2)兼备低级语言的特性 具有对计算机硬件的操作能力和基本单位、成分的操作能力,例如对地址、位的操作; 可包容汇编指令、调用汇编程序、调用系统功能及中断,实现汇编语言的大部分功能。此为C的一个重要优点。,2 C语言是结构化程序设计语言 结构化的控制语句:顺序、循环、选择、分支等等流程控制语句。用函数作为程序的模块单位,便于实现程

    12、序的模块化。 3. C语言是编译型语言一次性开销,目标代码执行效率高。C相对其它编译型语言效率高,仅比汇编程序的目标代码低1020%,此为C的另一重要优点。 4. 代码精练,使用灵活,限制少 5. 运算符丰富共34种,括号、逗号、赋值号、强制类型转换都可作为运算符处理,运用灵活,表达力强。,解释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,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:既然有了面向对象的C+语言,为什么还要学习C语言?,1.3 简单的C语言程序介绍,#in

    13、clude 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: 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: 本程序的作用是输出一行信息: This is a C program.,例1.2 求两数之和 #include void main( ) /*求两数之和*/ int a,b,sum; /*声明,

    14、定义变量为整型*/ /*以下3行为C语句 */ a=123; b=456; sum=a+b; printf(sum is %dn,sum); ,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: 输出一行信息:sum is 579,例1.3 求3个数中较大者。 #include void main( ) /* 主函数*/ int max(int x,int y); / 对被调用函数max的声明 */ int a, b, c; /*定义变量a、b、c */ scanf(d,d, /*输出c的值*/

    15、,程序运行情况如下: 8,5 (输入8和5赋给a和b) max=8 (输出c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(a,b);,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,C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(

    16、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: 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: (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

    17、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”。,中国矿业大学管理学院,7)用/*.*/注释语句,可以对程序中的相关部分进行注释,以增加程序的可读性。适当注释是一个良好的编程习惯。 4 C程序的书写格式,算法的概念 算法的表示 结构化程序设计方法,程序的灵魂-算法,二、,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

    18、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 方法3?,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

    19、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2.1: 求12345,步骤1:先求12,得到结果2 步骤2:将步骤1得到的乘积2再乘以3,得到结果6 步骤3:将6再乘以4,得24 步骤4:将24再乘以5,得120,太繁琐,如果要求121000,则要写999个步骤,S1:使p=1。S2:使i=2。S3:使pi,乘积仍放在变量p中,可表示为:pipS4:使i的值加1,即i+1i。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: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

    20、,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:,例2.3 判定20002500年中的每一年是否闰年,将结果输出。,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 y S2: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

    21、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 y S7: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。,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:

    22、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:,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,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AN

    23、SI(American National Standard Institute)规定了一些常用的流程图符号:,例2.6 将求5!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2.7 将例2.2的算法用流程图表示。打印50名 学生中成绩在80分以上者的学号和成绩。,例2.8 将例2.3判定闰年的算法用流程图表示,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。,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

    24、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、循环结构用这三种基本结构作为表

    25、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,选择结构,循环结构的图示:,当型(While型)循环结构,直到型(Until型)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)。,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。,2.

    26、4.4 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。,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,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,例2.11 将例2.1的求5!算法用N-S图表

    27、示,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 THENprint xELSEprint -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 xELSEprint -x,例: “打印x的绝对值”的算法可以用伪代码表示为:,开始

    28、置t的初值为1置i的初值为2当i=5,执行下面操作:使t=ti使i=i+1循环体到此结束输出t的值结束,也可以写成以下形式: BEGIN算法开始1t2 iwhile i5ti t i+1 iprint tEND算法结束,例2.16 求5!。用伪代码表示算法:,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

    29、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 2.20 将例2.16表示的算法(求5!)用C语言表示。,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

    30、。,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。,

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