程序设计技术概述

C语言主要特点如下:

表达能力强。丰富的数据类型和运算符，其中运算符有34种，C把括号、赋值、逗号等都作 为运算符处理。从而使C的运算类型极为丰富，可以实现其他高级语言难以实现的运算。 可直接访问内存物理地址和硬件寄存器，能实现二进制位运算。 C语言结构清晰，流程控制结构化、程序结构模块化。具有顺序、分支、循环三种结构化控 制结构，便于开发大型软件 C语言语言简练、紧凑，。如i=i+1; 在C中可写为 i++; C语言生成的目标代码质量高，程序执行速度快。编译后生成的目标程序运行速度高占用存 储空间少，几乎与汇编语言相媲美。 目前Ｃ语言版本 目前最流行的Ｃ语言是Microsoft C 或称 Turbo C，这些C语言版本不仅实现 了ANSI C标准，而且在此基础上各自作了一些扩充，使之更加方便、完美。
第一阶段：确定软件开发需求 第二阶段：软件设计与开发
• • • • 问题分析 选择一个全面的解决算法方案 编写程序 调试程序
第三阶段：文档整理 第四阶段：软件维护
1.4 C程序设计语言的产生与特点

C语言是一种得到广泛重视并普遍应用的计算机语言， 也是国际上公认的最重要的几种通用程序设计语言之一， 它既可用来写系统软件，也可用来写应用软件。
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综上所述，以上四种计算机语言各有优缺点。程序员在 使用时，需根据应用场合选用。

一般在实时控制中，特别是在对程序的空间和时间要求 很高，需要直接控制设备的场合，通常采用汇编语言；
在系统程序设计、多媒体应用、数据库等诸多领域采用 面向对象语言比较合适， 面向过程是程序设计的基础，所以对程序设计的初学者 来说，只有学习好面向过程的程序设计，才能对程序设 计的学习打下坚实的基础.
算法分析：这是一最原始方法： 步骤1：先求1×3，得到结果3。 步骤2：将步骤1得到的乘积3乘以5，得到结果15。 步骤3：将15再乘以7，得105。 步骤4：将105再乘以9，得945。 这样的算法虽然正确，但太繁锁。 改进的算法： s1: 使t=1 s2: 使i=3 s3: 使t×i, 乘积仍然放在在变量t中，可表示为t×i→t s4: 使i的值+2，即i+2→i s5: 如果i≤9, 返回重新执行步骤s3以及其后的s4和s5；否则，算法结束。
常用的流程图 符号
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【例1.4】将例1.1求1×3×5×7×9的算法用流程图表示， 流程图如图1-3所示。如果需要打印出来运算结果，这可 以用流程图1-4表示。 【例1.5】将例1.2的算法用流程图表示，流程图如图1-5 所示。 【例1.6】将例1.3的算用流程图表示，流程图如图1-6所 示
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（4）伪代码 虽然用流程图描述算法直观易理解，但画起来比较麻烦，当 算法稍微复杂时，算法修改很不方便。为使算法设计容易修 改，使用伪代码描述算法比较合适。伪代码也称为类程序设 计语言，是一种近似高级语言但又不受语法约束的一种算法 语言描述形式，是介于自然语言和计算机语言之间的文字符 号来描述算法。通过用伪代码描述的算法看到，其中可以包 含计算机语言语句，也可以不用像计算机语言语法那样严格， 有些地方还可以用自然语言进行描述。这样的方式方便修改 算法，很大程度上可以简化了算法的设计工作。
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（5）计算机语言 直接使用计算机语言书写算法，可以令算法由设计到实现一步到位，
通常对计算机语言非常熟悉的程序员来说，直接使用计算机语言编写
算法很方便，这种方法的优点是避免了算法到计算机语言的转换，其 缺点是要求程序员在书写时严格谨慎，必须按照程序语言的语法规则
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（1）机器语言。 机器语言（Machine Language）是直接用二进制编码指 令表示的计算机语言，就是机器指令的集合，它与计算 机同时诞生属于第一代计算机语言，其指令是由0 和1 组 成的一串代码，有一定的位数，并被分成若干段，各段 的编码表示不同的含义。


计算机算法通常可以分为两大类： 一类是用于解决数值计算，如科学计算中的数值积分、 解线性方程等计算方法，就是数值计算的算法； 另一类是用于解决非数值计算如信息管理、文字处理、 图象图形进行排序、分类、查找等操作，就是非数值计 算的算法。
【例1.1】求1×3×5×7×9。

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2．算法的特性 算法是有穷规则的集合，通过这些规则可以确定出解决某些问 题的运算序列。对于该类问题的任何输入值，都需要一步一步 地执行计算，经过有限步骤后终止计算并产生输出结果。归纳 起来，算法包括以下基本特性： ① 有穷性 ② 确定性 ③ 可行性 ④ 零个或则多个输入 ⑤ 一个或多个输出：一个算法中有一个或多个输出。
成立 不成立
成立
p
不成立
p
A
B
A
B
图1-8选择结构程序流程图

A
A
P 不成立
成立
P 成立
不成立
(a)当型循环
(b)直到型循环
图1-9循环结构程序流程图
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（3）N-S流程图 N-S流程图，是1973年美国学者I.Nassi和 B.Shneiderman提出了一种新型流程图形式，其中N-S是 两位学者的姓氏的首字母。这是一种去掉了流程线的流 程图，算法的描述是在一个矩形框内，每个框内又可以 包含下级矩形框，一个矩形框表示一个独立功能的N-S 图，因为其符合结构化程序设计要求的特点，比较适合 在软件工程中进行使用。
【例1-3】对给定的两个正整数m和n(m大于等于n)，求它们的 最大公约数。

【算法分析：本题中属于一种数学数值运算题目，利用它成熟的算法可以很好的解决这个问题，这个算法就是 辗转相除法求解最大公约数。

例如：假设m=35,n=15,余数用r表示，它们的最大公约数的求法为： 35/15 商为2 余数为5 将n作新的m，以r作新的n,继续相除； 15/5 商为3 余数为0 当余数为零时，所得n就是两数的最大公约数。 所以35和15的最大公约数为5。 使用计算机解题的算法描述如下 s1:将两个正整数分别存放到变量m和n中。 s2: 求余数：将m除以n，所得到的余数存放到变量r中。 s3: 判断余数r是否为0，如果余数为0则执行s5，否则执行s4。 s4: 更新被除数和除数：将n的值放入m中，余数r的值方如入到n中，然后转向到s2。 S5:输出n当前的值。 S6:算法结束。
开始
开始 1→t
1→t
3→i
3→i
t×i→t i+2→i N i>9 Y 结束 图1-3 算法流程图 N
t×i→t i+2→i
i>9 Y
打印t 结束
图1-4算法流程图
开始
开始
输入a,b,c,x N x≤a?
输入m和n Y m/n求得余数→r f=3x+a r=0? Y
f=ax+b+c +c
N
n→m r→ n
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（2）汇编语言。 汇编语言（Assembly Language）也是面向机器的程序 设计语言。在汇编语言中，用助记符（Memoni）代替操 作码，用地址符号（Symbol）或标号（Label）代替地 址码。所以这种用符号代替机器语言的二进制码的计算 机语言也被称为符号语言。
输出f
输出n
结束 图1-5
结束 图1-6
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在书写流程图时，人们规定了三种基本结构，这些结构 按照一定的规律组成算法结构，可以保证算法质量。三 种基本程序结构为：顺序结构（如图1-7）、分支结构 （如图1-8）和循环结构图（如图1-9）。
A
B
图1-7 顺序结构程序流程图
程序就是按某种顺序排列的，能使计算机执行某种任务（例
2．程序设计语言


程序设计语言，通常称为编程语言，是一组用来定义计 算机程序的语法规则。 一种程序设语言能够准确地定义计算机所需要使用的数 据，并能精确定义在不同情况下所应当采取的操作。 程序设计语言按照使用的方式和功能可分为：机器语言、 汇编语言等低级语言和面向过程向对象的高级语言。


1.2算法

1.算法的概念 什么是算法？当代著名计算机科学家D.E.Knuth 在他的一本书中写到:“一个算法，就是一个有穷 规则的集合，其中之规则规定了一个解决某一特 定类型的问题的运算序列。”简单的说，算法 （Algorithm）就是确定的解决问题方法和有限 步骤。
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第1 章 程序设计技术概述
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本章知识要点


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程序设计语言和程序设计的概念
算法的概念、特征以及描述方式 软件编制的基本步骤

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C 语言特点及其运行环境
1.1 程序设计语言概述

1．程序 如，解题、检索数据或对一个系统进行控制等）的、连 续执行的一条条指令集合。
一个软件的开发，包含需求分析、可行性分析、初步设计、 详细设计、形成文档、建立初步模型、编写详细代码、测 试修改、发布等多个步骤。首先要找到解决问题的突破口 （先要搞明白需要做什么，然后再考虑如何做）。至于采 用什么表示方法（简单文本、UML 图、E-R 图）、什么语 言开发工具都是次要的问题。总体来看软件开发过程主要 包括以下四个阶段：
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程序流程图 程序流程图（Program Flow Chart）是最早提出的用图 形表示算法的工具，也称为传统流程图。用它表示算法， 具有直观性强、清晰性好、便于阅读、易于理解等特点， 也便于转化成计算机程序设计语言，是软件开发人员经 常使用的算法描述方式，具有程序无法取代的作用

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高级语言完全采用了符号化的描述形式，用类似自然语 言的形式描述对问题的处理过程，使得程序员可以认真 分析问题的求解过程，不需要了解和关心计算机的内部 结构和硬件细节，更易于被人们理解和接受。
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（4）面向对象的语言 面向对象语言(Object-Oriented Language)是以对象作 为程序基本结构单位的程序设计语言，程序设计的核心 是对象，对象是程序运行的基本成分。面向对象语言的 发展有两个方向：一种是纯面向对象语言，如Smalltalk、 Eiffel等；另一种是混合型面向对象语言，即在过程式 语言及其它语言中加入类、继承等成分，如C++、 Objective-C等。面向对象语言刻画客观系统较为自然， 便于软件扩充与复用。
汇编语言源程序汇编的过程
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（3）高级语言 高级语言语法和结构更类似普通英文，更关键的是不依赖于特 定计算机的结构与指令系统，用同一种高级语言缩写的源程序， 一般可以在不同计算机上运行而获得同一结果，计算机的硬件 结构没有多大关系。 目前常用的高级语言有BASIC、FORTRAN、COBOL、 PASCAL、PL/M、C等。
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3．算法的描述
原则上来说，算法可以用任何形式的语言和符号工具来 表示，采用不同的算法描述工具对算法的质量有很大的 影响。通常算法常用的表示方法有自然语言、传统流程 图、结构化N-S图、伪代码、程序设计语言等。
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自然语言
自然语言就是人们日常生活中使用的语言，可分为英语、 汉语或其他语言等，理想状态下，算法的描述过程应当 使用自然语言表达，因为其表示时算法通俗易懂，无需 任何的专业训练就能看明白。
编写语句，否则无法运行，同时改成其他计算机语言编程时，又需按
照新的计算机语言规则重新编写，对于不熟悉程序语言的人来说，看 不懂书写的算法。

允许在算法的描述和实现方法上有所不同，用各种算法描述方法描述 的同一算法功用是一样的。
1.3软件的编制步骤

日常生活中可以使用计算机进行画图、制表或者闲暇时 听歌曲、看电影，计算机可以帮我们做很多的事情，计 算机做为一种批量生产的设备，只有在安装了不同的软 件，才能处理问题，换句话说如果没有是计算机软件的 产生及其广泛应用，计算机也就不会在今天的工作以及 生活中产生如此巨大的影响。