第1章程序设计与软件开发基础概述

线性 逻辑结构
非线性
树 图 最常用的
数据结构
存储结构
顺序存储结构 链式存储结构 索引存储结构
散列存储结构 抽象运算：初始化、读取访问、插入、删除等
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第二节 算法与数据结构
（第一章 程序设计与软件开发基础概述）
三、
算法概述
算法：是对特定问题求解步骤的一种描述，它是指令的有限序列，其中每一条指令表 示一个或多个操作。算法解决的是“做什么”和“怎么做”的问题，程序中的操作语句 就是算法的体现。 计算机算法可分为两大类：数值运算算法、非数值运算算法。 数值运算算法：数值运算的目的是求数值解，如：求方程的根、函数的定积分等。 非数值运算算法：应用十分广泛，如：图书检索、人事管理、行车调度管理、排序 算法等。 常用算法： ●递推化算法(牛顿迭代法、二分法、梯形法、穷举法等)； ●排序算法(选择法、冒泡法)； ●查找算法(顺序查找、折半查找)； ●有序数列的插入、删除操作； ●存储区的动态分配与释放，单向线性链表的建立、查找、插入、删除操作； ●初等数论问题求解的有关算法(最大公约数、最小公倍数、素数等)； ●递归算法(求最大公约数、阶乘等)； ●字符串的处理(字符和字符串的插入、删除、字符串的连接、比较等)。
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第二节 算法与数据结构
（第一章 程序设计与软件开发基础概述）
二、
数据结构的分类
根据数据元素之间关系的不同特性，数据结构有4类基本结构： 集合：结构中的数据元素之间除了“同属于一个集合”的关系外，别无其他关系。 线性结构：结构中的数据元素之间存在一个对一个(简记为1：1)的关系。 树形结构：结构中的数据元素之间存在一个对多个(简记为1：N)的关系。 图状(网状)结构：结构中的数据元素之间存在多个对多个(简记为M：N)的关系。
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第二节 算法与数据结构
（第一章 程序设计与软件开发基础概述）
顺序结构：
a
顺序结构是程序设计中最简单的 一种基本结构。
如右图所示，形象地描述了一个 最简单的顺序结构：图中虚线框内是 一个顺序结构。其中A和B两个框是顺 序执行的，即在执行完A框所指定的 操作后，必然接着执行B框所指定的 操作。
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第一节 基础知识回顾与软件工程
（第一章 程序设计与软件开发基础概述）
二、
原码、反码、补码、ASCII码
原码：在原码中规定正数符号位为0，负数符号位为1，后面的数据位则表示该 数的绝对值。 如：[+15]原=0000000000001111B ， [-15]原=1000000000001111B。 反码：在反码中规定正数的反码与原码相同；负数的反码由该负数的原码进行 计算：原码符号位不变，数据位按位取反（即0变为1，1变为0）。 如： [+15]反=0000000000001111B ， [-15]反=1111111111110000B。 补码：正数的补码等于原码；负数的补码等于该负数的反码加1，即该数绝对 值的原码按位取反加1。如：[+15]补=[+15]原=0000000000001111B， [-15]补=1111111111110001B。 ASCII 码：无符号整型数据值即为ASCII码值。 标准ASCII码取值 0～127 。 扩展ASCII码取值 128～255 。如：字母A～Z的ASCII码值为65～90。
第1章 程序设计与软件开发基础概述 《C语言程序设计》 龙昭华主编
第一节 基础知识回顾与软件工程 第二节 算法与数据结构
第三节 C语言介绍 第四节 常用C开发工具
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第一节 基础知识回顾与软件工程
（第一章 程序设计与软件开发基础概述）
一、 各种进制之间数的转换
十进制转换成二进制：对于整数部分采用除2取余法，用2逐次去除十进制数， 直至商为0为止。先得到的余数为二进制的低位数，最后得到的余数为二进 制的最高位的数。 十进制数转换成八进制、十六进制：方法同转换成二进制，只是将2分别改成8 和16。 二进制、八进制、十六进制数转换成十进制数：使用按权展开、逐项相加的方 法。 二进制转换成八进制、十六进制：因为23=8、24=16，所以3位二进制对应一位 八进制，4位二进制对应一位十六进制。 八进制、十六进制转换成二进制：上面的逆过程，将1位八进制数转成3位二进 制数，将1位十六进制数转成4位二进制数即可。 例如： （10001）B = 1*2^4+1 =（17）D =（21）O =（11）H （20）D =（10100）B =（24）O =（14）H （2B）H = 2*16+11 =（43）D =（53）O =（101011）B
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第二节 算法与数据结构
（第一章 程序设计与软件开发基础概述）
算法的设计目标：
●正确性：设计的算法应当满足具有输入、输出和加工处理等明确的无歧义性 的描述的具体问题的需求。验证正确性通常有4个层次： ①程序不含语法错误； ②程序对于几组输入数据能够得出满足规格说明要求的结果； ③程序对于精心选择的典型、苛刻而带有刁难性的几组输入数据能 够得出满足规格说明要求的结果； ④程序对于一切合法的输入数据能够得出满足规格说明要求的结 果。 一般情况至少通过第③层的验证。 ●可读性：算法主要是为了阅读与交流，其次才是机器执行。可读性好有助于 人对算法的理解；难懂的程序易于隐藏较多错误，难以调试和修改。 ●健状性：当输入非法数据时，算法也能适当地做出反应或进行处理，而不会 产生莫名其妙的输出结果。 ●效率与低存储量的需求：主要指算法执行时的最长时间与所需的最大存储空 间。
或
起止框 输入输出框
判断框
处理框
流程线
连接点
注释框
三种基本结构：
为了解决程序设计混乱的问题，1966年提出了三种基本结构：顺序结构、选 择结构、循环结构，然后由这些基本结构按一定规律组成一个算法结构，整个 算法结构是由上而下将各个基本结构顺序排列起来的。使用这三种基本结构顺 序组成的算法结构，可以解决任何复杂的问题，并且是“结构化”的算法。
软件定义（分析） 软件开发 软件生命 淘汰 系统说明书 设计说明书 软件设计（建模、算法） 程序、系统 软件实现（编程、测试） 编制有关文档（用户手册、操作手册等、报告）
软件运行：维护
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第一节 基础知识回顾与软件工程
（第一章 程序设计与软件开发基础概述） 3、软件开发模型 (1)、瀑布模型： 支持结构化软件开发。
注意：在计算机中，数值数据是用补码方式表示的，而字符数据 是用ASCII码表示的。
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第一节 基础知识回顾与软件工程
（第一章 程序设计与软件开发基础概述）
三、
编程语言
第一代语言又称“机器语言”，是计算机诞生和发展初期使用的语言，它是用二 进制形式编码的，由CPU可以识别的0、1序列构成指令码。 第二代语言是“汇编语言”，它开始于20世纪50年代初，是用助记符来表示每一 条机器指令。第一代语言和第二代语言都是低级语言。 第三代语言即“高级语言”，它起源于20世纪50年代中期，与人们的自然语言和 数学语言更接近，可读性强，编程方便。它告诉计算机怎么做。 如：BASIC，FORTRAN、COBOL、PASCAL、C等。C语言也是中级语言，它把 高级语言的基本结构和语句与低级语言的实用性结合起来。 第四代语言称为“非过程化语言”，又称为“面向对象的语言”。它告诉计算机做 什么。不必关心问题的解法和处理过程的细节描述，只要说明所要完成的 加工和条件，指明输入数据和输出形式，就能得到要的结果，其他工作由 系统来完成。如：C++、Visual C++、DELPHI等。 第五代语言，堪称智能性语言。PROLOG语言是第五代语言的代表，他广泛运用 于抽象问题求解、数据逻辑、公式处理、自然语言理解、专家系统和人工 智能的许多领域。
（第一章 程序设计与软件开发基础概述）
一、
数据结构的概念
程序：程序实质是完成既定任务的指令序列。而编写程序的工具是语言。 程序 = 数据结构 + 算法 + 程序设计方法 + 语言工具环境 算法是灵魂，是问题求解过程中的精确描述；数据结构是加工对象；语言是工 具；编程需要采用合适的方法。 数据：是对客观事物的符号表示，是所有能输入到计算机中并被计算机程序处理的符 号的总称。 数据元素：是数据的基本单位，在程序中通常作为一个整体进行考虑和处理。一个数 据元素可由若干个数据项组成。数据项是数据的不可分割的最小单位。如一本 书的书目为一个数据元素，而书目信息中的每一项(如书名、作者名等)为一个 数据项。 数据对象：是性质相同的数据元素的集合，是数据的一个子集。 数据结构：是相互之间存在一种或多种特定关系的数据元素的集合。 结构：数据元素相互之间的关系称为结构。 数据的逻辑结构：数据元素间的逻辑上的联系称为数据的逻辑结构。数据结构中的元 素之间的关系集合，反映的是数据的逻辑结构。数据结构研究的内容着重于数 据的逻辑结构，因此经常把逻辑结构称为数据结构。 数据的存储结构：数据的逻辑结构在计算机存储设备中的映像称为数据的存储结构。
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第二节 算法与数据结构
（第一章 程序设计与软件开发基础概述）
算法具有5个特性：
●有穷性：对任何合法的输入值，算法中每个步骤由计算机执行的次数及时间 都是有限的。
●确定性：算法中每个步骤含义明确，无二义性。在任何条件下，相同的输 入，必有相同的输出。 ●可行性：算法中描述的操作都可通过有限次的基本运算来实现。 ●输入：一个算法应具有零个或多个输入。 (无输入情况：如求：1*2*3*4*5)。 ●输出：一个算法应具有一个或多个输入。
A
B
b
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第二节 算法与数据结构
（第一章 程序设计与软件开发基础概述）
选择结构(或称选取结构，或称分支结构)：
如下图所示，虚线框内是一个选择结构。此结构必包括一个判断框，根据给 定的条件p是否成立，而选择执行A框或B框。 注意：无论条件p是否成立，只能执行A框或B框之一，不可能既执行A框又执 行B框。A或B两个框中可以有一个是空的，即该空框不执行任何操作。