Java程序设计 刘卫国 第3章 算法与程序控制结构

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1、第3章算法与程序控制结构3.1算法3.2顺序结构程序3.3选择结构程序3.4循环结构程序3.5跳转语句3.1算法要让计算机解决某一个问题，必须编写相应的程序。编写程序需要确定解决问题的方法和思路，并要正确地写出求解步骤，这就称为解决这个问题的算法（Algorithm）。如果从计算机完成任务的角度，一个计算机程序就是利用程序设计语言对算法的一种实现，因此算法是程序设计的基础。3.1.1算法的概念及描述算法是对特定问题解题步骤的准确而完整的描述。对于一个问题，如果可以通过一个程序，在有限的存储空间和运行时间

2、内得到正确的结果，那么则称这个算法是可行的。计算机解题的过程实际上可以说是在实施某种算法，但是算法并不等同于计算机程序。著名的瑞士计算机科学家沃思（N.Wirth）提出：算法+数据结构=程序，这里的算法指的就是对数据运算的描述，数据结构指的是数据的逻辑结构和存储结构。算法依赖于特定的数据结构，这也说明，好的算法也取决于描述实际问题的数据结构。当然，程序的编写还要考虑很多其他的问题，如操作系统、运行环境等。1．算法的基本特征（1）输入。计算机程序是用来处理数据的，输入是一个算法的前提，它们是算法开始前对算

3、法给出的初始值。这些数据来自于某个特定对象的集合。（2） 输出。算法至少要有一个输出，这个输出是同输入有着某种关系的量，当然也可以有多个输出。（3）有穷性。一个算法必须在对任何合法的输入数据进行有穷步操作后得到合理准确的结果并结束，同时每一步也是可以在有限时间内能完成的。（4）确定性。算法中的个步骤都有明确的含义，不能模棱两可。在任何条件下，输入同样的数据只能产生相同的结果。（5）可行性。算法中描述的操作都是可以在有限的时间内执行的。2．算法的基本要素算法通常由两种基本要素组成：一是对数据对象的运算和操

4、作，二是算法的控制结构。3．算法的复杂度（1）时间复杂度。算法的时间复杂度指的是执行算法所需要的计算工作量。一般将算法求解问题的输入量称为问题的规模，通常用一个整数n来表示，时间复杂度则是问题求解规模n的函数，当问题规模趋向无穷大时，把时间复杂度f(n)的数量级（阶）称为算法的时间复杂度。（2）空间复杂度。算法的空间复杂度是指执行这个算法所需要的内存空间。一个算法所占用的存储空间包括算法程序所占的空间、输入的初始数据所占的空间以及算法所需要的额外空间。4．算法的描述算法的表示可以有多种方法。常用的有自然

5、语言、传统流程图、结构化流程图、伪代码、PAD图等。自然语言是经常使用的，可以是汉语、英语或其他语言。用自然语言通俗易懂，但是文字冗长，容易出现二义性。流程图是用一些框图来表示各种操作。用图形表示算法，一些常用的流程图符号，如图3-1所示。3.1.2程序的三种基本结构Java程序控制流程分为三种，分别为顺序结构、选择结构和循环结构。顺序结构是最简单的结构，按照顺序依次执行语句，流程图如图3-2所示。选择结构也称为分支结构，它根据某一判断条件来决定程序的执行流向，流程图如图3-3所示。循环结构又称重复结构

6、，即当条件满足时，重复执行某些语句，流程图如图3-4所示3.2顺序结构程序顺序结构是最简单的程序结构，组成程序的Java语句按照书写顺序自上而下执行。3.2.1Java语句Java语句以分号（;）作为结束标志，单独的一个分号也可以看做一条语句，也称空语句，表示什么也不做。Java语句根据其作用，分为说明性语句和操作性语句两种类型。1．说明性语句Java的说明性语句包含包和类引入语句、声明变量语句、声明类语句、声明对象语句等。例如：importjava.applet.Applet;//包引入语句intk,

7、j;//声明变量2．操作性语句Java的操作性语句有表达式语句、复合语句、流程控制语句等，其中流程控制语句包含选择语句、循环语句、跳转语句等。（1）表达式语句。在表达式的后面添加一个分号就构成了一个表达式语句，表达式语句能够根据相应的操作来完成一定的数据处理功能，如赋值、累加、累乘、方法调用等。表达式语句一般是顺序执行的。（2）复合语句。复合语句也称为块（block）语句，是包含在一对大括号“{}”中的语句序列。它是以“{”开始，以“}”结束，和其他的语句不同的是，“}”后面不能有分号，但是在内部的的每

8、条分语句必须以“;”结尾。例如：{i++;j++;}3.2.2基本输入/输出在编写程序的时候，输入与输出是不可缺少的，但是Java并没有提供专门的输入/输出语句，它的输入和输出是依靠系统提供的输入/输出类的方法来实现的。Java的标准输入/输出是指在字符方式（如“命令提示符”窗口）下程序与系统进行交互的方式，键盘和显示器屏幕分别是标准的输入设备和输出设备。1．基本输入方法System.in是InputStream类的静态实例，通过它调用re