计算机程序设计与语言

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1、1第四章计算机程序设计与语言DNA，它是我们舞蹈的乐章。2本章概要本章介绍计算机程序设计的基本概念，包括模型的建立、算法的设计和表达、计算机程序设计语言、程序的编写、程序的测试、程序文档的建立和程序的维护。通过本章的学习，你将具备计算机程序设计的基本能力，可以利用学到的知识和方法尝试解决很多问题。学完本章，你将能够：◎了解程序设计的基本步骤；◎掌握至少两种表达算法的方法；◎识别简单程序中的控制结构；◎列出如今流行的编程语言；◎描述各种编程语言的主要特征。34.1.1计算机程序程序是计算机执行任何操作的驱动力，是计算机为完成

2、某一任务所必须执行的一系列指令。除了少量存储在ROM等存储器中的特殊程序外，程序大多以文件的形式存储在磁盘等外存储器上。44.1.2程序设计步骤设计一个能解决实际问题的计算机程序需要经过以下几个过程：（1）建立模型：由实际问题的描述抽象出数学模型，即由物理模型到抽象模型，用形式化方法描述现实世界。（2）算法设计：给出解决问题的步骤，即算法。同一个问题可以有各种不同的解决办法，可以从中选取一种最合适的算法。（3）算法表达：选择一种表达算法的工具，对算法进行清晰的表达。（4）编写程序：选择一种程序设计语言，把以上算法程序化，这

3、称为编写程序。（5）程序调试：对编写好的程序进行调试，修改程序中的错误。（6）程序文档编写与程序维护：整理和编写程序文档，以便更好地维护程序。54.2.1建立模型模型是对现实系统的一种描述，是现实系统的抽象和简化。模型分为物理模型和数学模型两大类。物理模型的建立：对客观存在的事物进行形象的描述，列出已知的所有物理元素及关系，明确需要解决的问题。所以物理模型也是现实系统的一个简化.数学模型的建立：在物理模型的基础上，忽略其非重要的细节，抓住本质性的元素，对其符号化后，用数学的方法描述出来。64.2.2算法设计算法是指为完成某

4、项任务而构造的指令集，简单地说就是解决问题的方法和步骤。74.2.2算法设计（1）输入系数a1，b1，c1，a2，b2，c2；（2）计算d=a1b2-a2b1；（3）如果d=0，打印“方程组无解或有无穷组解”，转（7）；（4）计算x=(c1b2-c2b1)/d；（5）计算y=(a1c2-a2c1)/d；（6）输出：x，y；（7）输入是否继续解其他方程组的标记s（s=“Y”或s=“N”）；（8）如果s=“Y”，转（1）；（9）结束。若要解决我们提出的“鸡兔同笼”问题，只要输入计算机已知的信息，如a1=1，b1=1，c1=36

5、，a2=2，b2=4，c2=96，就可以按以上算法计算出结果：x=24，y=12。84.2.2算法设计对于算法的评价有许多标准。但基本的标准有两个：一个是时间标准（时间复杂度），一个是空间标准（空间复杂度）。所谓时间标准，简单说来，即执行这个算法需要多少时间，基本的原则是时间越短越好。所谓空间标准，即执行这个算法需要占用多少资源（可以理解为占用了多少计算机存储单元），基本的原则是资源的占用越少越好。但是随着计算机技术的发展，硬件性能不断提高，程序的规模越来越庞大，算法的清晰程度成了一个非常重要的问题。算法的易懂性也是我们衡

6、量一个算法好坏的重要指标。94.2.2算法设计设计算法时，还要注意以下几点：（1）通用性。一个算法总是针对某类问题设计的，所以对于求解某类问题中的任何一个问题应该是有效的。（2）确定性。算法中的每个步骤都是确定的，在什么情况下做什么都非常明确，没有含糊不清的地方。（3）有限性。一个算法在执行时，必须经过有限步后停下来，结束算法执行，给出结果，而不能无限地执行下去。104.2.3算法表达为了提高表达算法的清晰程度，需要选择一种合适的描述算法的工具。常用的描述工具有：流程图，N-S图，PAD图，伪码等。11流程图（也称为

7、程序框图）是最常用的一种表示法12PROCEDURE求解二元一次方程组TYPEa1，b1，c1，a2，b2，c2，x，yISREALTYPEsISCHARDOWHILETRUE/*输入方程组系数READa1，b1，c1，a2，b2，c2d=a1*b2-a2*b1IFd=0THENWRITE方程组无解或有无穷组解ELSE/*求方程组的惟一解并输出BEGINx=（c1*b2-c2*b1）/dy=（a1*c2-a2*c1）/dWRITEX，YENDENDIF/*控制循环是否结束WRITE若继续循环输入Y，否则输入NREADSIF

8、S≠“Y”THENEXITENDIFENDDOEND伪码表示法好比是算法的注释系统，由编程语言和自然语言混合而成134.3编写计算机程序程序的编写就是用程序设计语言把算法程序化。编写程序的基本要求：首先是保证语法上的正确性。然后是保证语义的正确性，也就是通过运行程序，得到我们需要的正确结果。高质量的程序