第2章 程序设计与算法(问题求解)23014

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1、第2章程序设计与算法（问题求解）1本章主要内容2.1程序的基本组成：输入、处理与输出2.2算法与编程工具22.1程序的基本组成：输入、处理与输出1.计算机解题示例Input(输入)Processing(处理)Output(输出)Processing(处理)图2-132.程序设计的一般步骤分析：问题定义设计：计划解题选择与创建界面：选择与确定界面对象编码：用程序设计语言描述对象测试与调试：查找并排除程序中的任何错误完成文档：整理和组织描述程序的所有资料42.2算法与编程工具设计程序前，根据实际问题的特点和需求，同时考

2、虑到计算机的工作特性，确定解决该问题所需要的方法和步骤称为“算法设计”。1.算法的概念2.算法示例3.算法的特征4.算法的描述5.基本算法结构51.算法的概念广义而言，算法就是解决某个问题或处理某件事的方法和步骤。狭义而言，算法是专指用计算机解决某一问题的方法和步骤。计算机算法可以分为两大类：一类是数值计算算法；另一类是非数值计算算法。研究解决各种特定类型问题的算法已成为一个称为“计算方法”的专门学科。对于同一问题的求解，往往可以设计出多种不同的算法。一般而言，评价一个算法的好坏优劣，主要看算法是否正确、运行的效率

3、及占用系统资源的多少等。62.算法示例算法1算法27算法1：求两个自然数的最大公约数的算法S1.输入两个自然数M、N；S2.求M除以N的余数R；S3.使M=N，即用N代换M；S4.使N=R，即用R代换N；S5.若R≠0，则重复执行S2、S3、S4（循环），否则转S6；S6.输出M，M即为M和N的最大公约数。本算法是由古希腊数学家欧几里德提出的，所以又称为“欧几里德算法”。算法中的S1、S2、S3…叫作算法步骤，每个算法步骤明确规定所要进行的操作及处理对象的特性（M、N为自然数）。欧几里德算法是求两个自然数最大公约数

4、的经典算法。8算法2在N个字符数据集合中，查找有无特定的字符串存在S1.输入字符数据的个数N和要查找的数据S；S2.使I=1，I用于计数；S3.从字符数据集合中读取一个数据X；S4.若X=S，输出“找到S”的信息，算法结束，否则转S5；S5.使I=I+1，计数器计数；S6.若I≤N；则重复执行S3、S4、S5（循环）；否则转S7；S7.输出“找不到S”信息，算法结束。本算法也称为“顺序查找算法”，也是在处理非数值信息时最常用的一种算法。93.算法的特征从上述算法的示例可以看出，作为算法，应具备以下特征：1）确定性

5、--算法的每个步骤都应确切无误，没有歧义性。2）可行性--算法的每个步骤都必须是计算机能够有效执行、可以实现的，并可得到确定的结果。3）有穷性--一个算法包含的步骤必须是有限的，并在一个合理的时间限度内可以执行完毕。4）输入性--执行算法时可以有多个输入，但也可以没有输入（0个输入）。5）输出性--一个算法必须有1个或多个输出。104.算法的描述算法可以采用多种方式来表示。比如使用人们的自然语言像英语、汉语等来描述；使用某种代码符号来描述或者使用特定的图形来描述等等。由于图形的描述方法既形象，又直观，所以得到广泛的

6、应用。用于描述算法的图形使用较多的是所谓的流程框图，简称流程图。它是使用规定的图形符号来描述算法的。流程图使用的图形符号见表2-1。图2-2和图2-3分别是上一节两个算法示例的流程图。图框内的文字用于说明具体的操作内容。显而易见，使用流程图比使用自然语言描述算法优越地多。11图形符号名称代表的操作输入/输出数据的输入与输出处理各种形式的数据处理判断判断选择，根据条件满足与否选择不同路径起止流程的起点与终点特定过程一个定义过的过程流程线连接各个图框，表示执行顺序连接点表示与流程图其他部分相连接表2-112图2-2图2

7、-3135.基本算法结构“结构化程序设计方法”的核心是规定了算法的三种基本结构：顺序结构、分支结构和循环结构。三种基本结构的共同特点是：1）只有单一的入口和单一的出口；2）结构中的每个部分都有执行到的可能；3）结构内不存在永不终止的死循环。14顺序结构15分支结构16循环结构17