法与程序设计(高中选修)复习资料

主题一利用计算机解决问题的基本过程点击考点1、了解利用计算机解决问题的基本过程2、了解问题分析与算法设计之间的关系3、了解算法的基本特征4、能用自然语言、流程图或伪代码描述算法5、了解程序设计语言产生与发展过程考点注解1、了解利用计算机解决问题的基本过程一般来说，用计算机解决一个具体问题时，大致经过以下几个步骤：首先要从具体问题抽象出一个适当的数学模型，然后设计一个解此数学模型的算法，最后编出程序进行测试调整直道到最终解答。

寻求数学模型的实质就是分析问题，从中提取操作的对象，并找出这些操作对象之间含有的关系，然后用数学的语言加以描述。

2、了解问题分析与算法设计之间的关系任何一个问题必须弄清楚其内容、性质、规模，才能找到解决问题的方法，所以分析问题就是要确定用计算机做什么，接下来，就解决怎么做的问题，也就是算法。

算法就是解决问题的方法与步骤。

有了算法才能转化成指令代码，计算机才能按照指令代码一步一步去执行，直到得到问题的解。

算法是程序设计的灵魂，算法独立于任何一种程序设计语言，一个算法可以用多种程序设计语言来实现。

一个问题，可能有多种算法，应该通过分析、比较、挑选一种最优的算法。

一个好算法必须用到科学的方法，应该好好学习各学科处理问题的科学方法。

3、了解算法的基本特征一个算法应该具有以下特征：1）有穷性：一个算法必须保证它的执行步骤是有限的，即它是能终止的。

2）确定性：算法中的每一个步骤必须有确切的含义，而不应当是模糊的，模棱两可的。

3）可行性：算法的每一步原则上都能精确运行4）有零个或多个输入：所谓输入是指算法在执行时需要从外界获得数据，其目的是为算法建立某些初始状态。

如果建立初始状态所需的数据已经包含在算法中了，那就不再需要输入了。

5）有一个或多个输出：算法的目的是用来求解问题的，问题求解的结果应以一定的形式输出。

4、能用自然语言、流程图或伪代码描述算法一个算法可以用多种不同的方法来描述。

一般用自然语言、流程图、伪代码描述。

1）自然语言自然语言是人们日常所用的语言，如汉语、英语、德语等。

用自然语言描述算法符合我们的表达习惯，并且容易理解。

缺点：书写较烦、不确定性、对复杂的问题难以表达准确、不能被计算机识别和执行。

用自然语言描述一下解决以下问题的算法：借助一个空杯将一杯橙汁和一杯可乐互换所盛放的杯子。

(1) 橙汁倒入空杯；(2) 可乐倒入刚空出的杯子；(3) 橙汁倒入刚倒出可乐的杯子2）流程图流程图是由一些图框和流程线组成的，其中图框表示各种操作的类型，图框中的文字和符号表示操作的内容，流程线表示操作的先后次序。

也称为程序框图，它是算法的一种图形化表示方法。

优点：形象、直观、容易理解。

由键盘输入一个任意值作为n，求1到n 的累加值。

用流程图的方法描述一下求一元二次方程ax2+bx+c=0 （其中a≠0 ）的实数解的算法。

Input 三个实数值（其中a≠0 ）To a,b,cd=b^2-4*a*cIf d 大于等于0 ThenX1= （-b-d ）/2*aX2= （-b+d ）/2*a输出X1和X2的值Else输出方程无实数解3）伪代码伪代码是介于自然语言和计算机程序语言之间的一种算法描述。

优点：简洁、易懂、修改容易缺点：不直观、错误不容易排查比如：IF 九点以前THENdo 私人事务；ELSE 9点到18点THEN工作；ELSE下班;END IF这样不但可以达到文档的效果,同时可以节约时间. 更重要的是,使结构比较清晰,表达方式更加直观.5、了解程序设计语言产生与发展过程程序设计语言泛指一切用于书写计算机程序的语言。

计算机语言的发展经历了从机器语言、汇编语言到高级语言的历程，如图1-1所示。

1）机器语言（Machine Language）计算机使用的是由“0”和“1”组成的二进制数，二进制编码方式是计算机语言的基础。

计算机发明之初，科学家只能用二进制数编制的指令控制计算机运行。

每一条计算机指令均由一组“0”、“1”数字，按一定的规则排列组成，若要计算机执行一项简单的任务，需要编写大量的这种指令。

这种有规则的二进制数组成的指令集，就是机器语言（也称为指令系统）。

不同系列的CPU，具有不同的机器语言，如目前个人计算机中常用AMD公司的系列CPU和Intel公司的系列CPU，具有不同的机器语言。

机器语言是计算机唯一能识别并直接执行的语言，与汇编语言或高级语言相比，其执行效率高。

但其可读性差，不易记忆；编写程序既难又繁，容易出错；程序调试和修改难度巨大，不容易掌握和使用。

此外，因为机器语言直接依赖于中央处理器，所以用某种机器语言编写的程序只能在相应的计算机上执行，无法在其他型号的计算机上执行，也就是说，可移植性差。

2）汇编语言（Assemble Language）为了减轻使用机器语言编程的痛苦，20世纪50年代初，出现了汇编语言。

汇编语言用比较容易识别、记忆的助记符替代特定的二进制串。

下面是几条Intel80x86的汇编指令：ADD AX , BX ；表示将寄存器AX 和 BX 中的内容相加，结果保存在寄存器AX中。

SUB AX , NUM ；表示将寄存器AX中的内容减去NUM，结果保存在寄存器AX中。

MOV AX , NUM ；表示把数NUM保存在寄存器AX中。

通过这种助记符，人们就能较容易地读懂程序，调试和维护也更方便了。

但这些助记符号计算机无法识别，需要一个专门的程序将其翻译成机器语言，这种翻译程序被称为汇编程序。

汇编语言的一条汇编指令对应一条机器指令，与机器语言性质上是一样的，只是表示方式做了改进，其可移植性与机器语言一样不好。

总之，汇编语言是符号化的机器语言，执行效率仍接近于机器语言，因此，汇编语言至今仍是一种常用的软件开发工具。

3）高级语言尽管汇编语言比机器语言方便，但汇编语言仍然具有许多不便之处，程序编写的效率远远不能满足需要。

1954年，第一个高级语言—FORTRAN问世了。

高级语言是一种用能表达各种意义的“词”和“数学公式”按一定的“语法规则”编写程序的语言，也称为高级程序设计语言或算法语言。

半个多世纪以来，有几百种高级语言问世，影响较大、使用较普遍的有FORTRAN、A LGOL、COBOL、BASIC、LISP、SNOBOL、PL/1、Pascal、C、PROLOG、Ada、C++、Visual C++、Visual Basic 、Delphi、Java等。

高级语言的发展也经历了从早期语言到结构化程序设计语言、面向对象程序设计语言的过程。

高级语言与自然语言和数学表达式相当接近，不依赖于计算机型号，通用性较好。

高级语言的使用，大大提高了程序编写的效率和程序的可读性。

与汇编语言一样，计算机无法直接识别和执行高级语言，必须翻译成等价的机器语言程序（称为目标程序）才能执行，如图1-2所示。

高级语言源程序翻译成机器语言程序的方法有“解释”和“编译”两种。

解释方法采用边解释边执行的方法，如早期的BASIC 语言即采用解释方法，在执行BASIC 源程序时，解释一条BASIC语句，执行一条语句。

编译方法采用相应语言的编译程序，先把源程序编译成指定机型的机器语言目标程序，然后再把目标程序和各种标准库函数连接装配成完整的目标程序，在相应的机型上执行。

如C、C++、Visual C++及Visual Basic等均采用编译的方法。

编译方法比解释方法更具有效率。

同步集训一、选择题1、人们利用计算机解决问题的基本过程一般有如下五个步骤（①~⑤），请按各步骤的先后顺序在下列选项（A~D）中选择正确的答案（）①调试运行程序②分析问题③设计算法④问题解决⑤编写程序A、①②③④⑤B、②④③⑤①C、④②③⑤①D、②③⑤①④2、在下图中利用计算机解决问题的基本步骤流程图中，对于标注为（1）的流程线，以下说明正确的是（）A．该流程线可有可无B．当程序运行不出结果时，才需要该部分流程线C．该部分流程线保证了问题解决的正确性D．该部分流程线有错3、下列三种算法的描述，缺乏直观性、简洁性，最容易产生歧义的是( )A、自然语言描述法B、流程图C、伪代码4、流程图中表示判断的是（）A、矩形框B、菱形框C、圆形框D、椭圆形框5、“分支判断”作为解决问题的算法的一个基本步骤，正是体现了计算机的（）能力。

A、算术运算能力B、逻辑运算能力C、分布式运算能力D、记忆存储能力6、下面关于算法的描述，正确的是（）A、算法不可以用自然语言描述B、算法只能用框图来描述C、一个算法必须保证它的执行步骤是有限的D、算法的框图表示法有0个或多个输入，但只能有一个输出7、下面关于算法的描述，正确的是（）A、一个问题只有一个算法B、一个问题可能有多种算法C、能解决问题的算法都是好算法，没优劣之分D、算法不是程序设计所必需的8、下列关于算法的叙述，正确的是（）A、解决一个问题的算法只有一种B、有穷性是算法的基本特征之一C、可行性不属于算法基本特征D、算法对程序设计没有任何作用9、下列关于算法的叙述，正确的是（）A、解决一个问题的算法只有一种B、算法必定有一个或一个以上的输出C、算法中可以存在不确切的步骤D、描述算法的步骤可以是无穷的10、从以下计算S的算法可以看出，S的代数式表示是（）①变量S的初值是0；②变量I从1起循环到N；③循环表达式为S=S+(-1)*i；④输出变量S的值A．1－2+3－4+…+(－1)N*(N－1)B．1－2+3－4+…+(－1)N－1*nC．1+2+3+4+…+(n－1)+nD．－1－2－3－4－…－(n－1)－n11、下列选项都是属于高级语言的是( )A、汇编语言机器语言B、Basic语言 Pascal语言C、汇编语言 Basic语言D、机器语言 Pascal语言12、下列选项都是属于低级语言的是( )A、汇编语言机器语言B、Basic语言 Pascal语言C、汇编语言 Basic语言D、机器语言 Pascal语言13、________是计算机能直接识别，理解执行的语言。

A、汇编语言B、Pascal语言C、Basic语言D、机器语言开始 输入正整数n 赋初值 s=0 i=1 s=s+ii=i+1i>n 吗输出s 的值 结束否是开始输入正整数n 赋初值 s=0 i=1 s=s+i i=i+1i>n 吗输出s 的值 结束否是14、下列关于程序设计言中机器语言的说法，正确的是（ ） A 、Visual Basic 属于机器语言的一种 B 、机器语言就是Visual BasicC 、机器语言比高级语言更早出现D 、高级语言比机器语言更早出现15、下列选项中，最先出现的程序设计语言是（ ） A 、汇编语言 B 、高级语言 C 、Visual Basic D 、机器语言16、不能被计算机直接识别，理解执行的语言需要转换，这种转换是( ) A 、人工转换或机器转换B 、计算机语言提供的解释器或编译器负责转换C 、操作系统负责转换D 、人工智能技术中的自然语言理解 二、简答题1、简述什么是计算机程序、程序设计、程序设计语言、算法2、简述算法的特征。