C语言程序设计教程第1章算法与程序设计

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1、1.1程序设计的基本概念1.2算法和流程图1.3结构化程序设计第1章算法与程序设计1.1程序设计的基本概念1.1.1什么是程序1.1.2计算机如何运行程序1.1.3如何实现程序设计1.2算法和流程图1.2.1什么是算法1.2.2算法应具备的特性1.2.3怎样表示算法解决某一问题的具体方法和步骤怎样表示呢？当然可以用语言来描述，除此之外，还可以采用传统流程图、N-S流程图等。下面我们分别介绍一下最常用的几种方法。1．自然语言描述法例1.1求n!(n≥0)第一步：输入n的值。第二步：判别一下n的值，如果小于0，则显示“

2、输入错误”信息，然后执行第五步。第三步：判断一下n的值如果大于或等于0，则进行以下操作。（1）给存放连乘积的变量fac赋初值为1；（2）给代表乘数的变量i赋初值为1；（3）进行连乘运算：fac=faci;（4）乘数i增加1：i=i+1;（5）判断乘数i是否大于n？如果i的值不大于n，重复执行第三步，否则执行下一步；第四步：输出fac的值，即n！值。第五步：结束运行。2．传统流程图描述法使用自然语言描述算法通俗易懂，它是文字性的。所以，此种方法一般用于算法比较简单的问题。传统流程图是借助一些图形符号来表示算法的一种

3、工具，如图1-3所示。这种表示方法直观形象，容易理解。这些图形符号均采用美国国家标准协会ANSI规定的通用符号，在世界上也是通用的。3．N-S流程图描述法N-S流程图是由美国两位学者（I.Nassi和B.Schneiderman）提出的。这种算法描述工具完全取消了流程线，所有的算法均以三种基本结构作为基础。1.3结构化程序设计1.3.1为什么要采用结构化程序设计1.3.2结构化程序的基本组成结构化程序的基本组成是顺序结构、分支结构和循环结构。这三种基本结构可用于表示任何一个复杂的算法结构。下面我们通过N-S流程图具

4、体说明一下这三种基本结构。1．顺序结构顺序结构是三种结构中最简单的一种结构。这种结构的程序是按照语句的先后次序顺序执行。图1-6是用N-S流程图表示的顺序结构，按照图1-6的图型所示，首先执行A语句，然后再顺序执行B语句。图1-6顺序结构的N-S流程图2．分支结构分支结构又称作为选择结构。在分支结构中必须包含条件判断语句，根据条件判断的结果，决定执行哪一个分支结构。图1-7是用N-S流程图表示的分支结构，按照图1-7的图形表示，当“条件”成立时，执行A语句分支，当“条件”不成立时，执行B语句分支。图1-7分支结构的

5、N-S流程图3．循环结构循环结构的功能是：根据循环条件成立与否，来决定是否重复执行某一条或几条语句。循环结构又分为当型循环结构和直到型循环结构，如图1-8所示。图1-8循环结构的N-S流程图图1-8(a)和图1-8(b)均为当型循环结构，它们是在条件成立的情况下执行A语句部分，条件不成立时，不执行A语句，跳出循环结构。图1-8(a)和图1-8(b)不同的情况是：循环条件与重复执行的语句A相对位置不一样，图1-8(a)是循环条件在前，称为前测型，先来判断循环条件是否成立；而图1-8(b)是循环条件在后，称为后测型，最

6、少执行一次循环语句A，然后再来判断循环条件是否成立。循环条件成立则继续循环，循环条件不成立则结束循环。图1-8(c)和图1-8(d)均为直到型循环结构，它们的功能是：直到循环条件成立时，则跳出循环结构，在循环条件不成立时，执行循环语句A。图1-8(c)和图1-8(d)不同的是：图1-8(c)是前测型，首先判断循环条件是否成立；而图1-8(d)为后测型，最少执行一次循环语句A，然后再来判断循环条件是否成立。循环条件不成立则继续循环，循环条件成立则跳出循环。注意：在C语言中没有提供“直到型循环”语句。当型循环和直到型循

7、环的结构是可以互相转换的。在由以上三种基本结构组成的结构化程序中，需满足以下基本条件：（1）整个程序只有一个入口和一个出口；（2）所有的语句都有可能执行到。以上我们已经按结构的划分对结构化程序设计进行了分别介绍，最后我们举一综合实例。1.3.3复杂问题的解决方法下面我们举一实例，加以具体说明。例如：学籍管理系统。就整个系统来看，我们很难马上就写出解决问题的算法及对应的源程序，因为这个系统相对来说比较大、比较复杂，我们不妨把整个系统分解成若干个小问题，减小问题的规模和复杂程度。经过系统分析，整个系统大致包括数据输入、

8、数据修改、数据查询、数据统计和数据输出几个部分。根据不同问题的划分，每一类问题作为一个模块，可以画出整个学籍管理系统的一级模块图，如图1-10所示。图1-10学籍管理系统的一级模块图此时的模块图比起最初的感觉要直观一些，每一个子模块要比整个系统要简单一些。这时还可以把一级模块图中某一个子模块再进一步划分。比如：数据输入可分解成学生基本情况输入模块、学生成绩输