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1、C语言程序设计教程（第2版）,第3章 简单算法设计,第3章 程序的简单算法制定,本章主要内容1.结构化程序的算法设计2.结构化算法的性质及结构3.结构化算法的描述方法4.结构化算法流程图,第3章 程序的简单算法制定,算法：解决问题的方法和要遵循的步骤。算法描述了程序要执行的操作及操作的步骤顺序。程序的功能是通过算法来描述的。C语言程序是一种结构化的程序。结构化程序：问题可以分解成相互独立的几个部分。每个独立部分可以通过简单的语句或结构来实现。分问题解的过程就是算法设计的过程。重点：掌握分析问题、解决问题的方法。,3.1 结构化程序的算法设计,【例3-1】要求从键盘输入3个数，找出其中最小的那个
2、数，将其输出到屏幕。请给出解决这个问题的算法。分析：程序对于从键盘输入的3个数必须用3个变量来保存，分别为a，b，c代表输入的3个数，另外，还需要一个变量min来保存最小的那个数。1.先比较a和b的值，把数值小的放入min中；2.再将min与c比较，又把数值小的放入min中。3.经过两次比较，min中已存放的是a，b，c 3个数中最小的数。把min的值输出就是所需结果。,3.1 结构化程序的算法设计,算法步骤：1输入3个数，其值分别赋给3个变量a，b，c；2把a与b中较小的那个数放入变量min中；3把c与min中较小的那个数放入变量min中；4输出最后结果min的值。改进上面的算法描述，将第2
3、步和第3步的算法具体化。1输入三个数，其值分别赋给三个变量a，b，c；2比较a与b的值，如果ab，则min=a；否则min=b；3比较c与min的值，如果cmin，则min=c；4输出最后结果min的值。通过算法描述的步骤，可以很方便地用程序语言来实现。,3.2 结构化算法的性质及结构,3.2.1 结构化算法性质1算法名称给算法命名，是为了方便算法的描述，在C语言中，算法的名字通常就是函数名。2输入算法应有输入的数据或初始条件。3输出算法通常会有一个或多个输出，是对输入数据加工后的结果。4有效性算法的每一步都是可执行的，可通过人工计算的。5正确性算法的结果必须是正确的，可验证的。6有限性任何算
4、法必须在执行有限条指令后结束。,3.2 结构化算法的性质及结构,3.2.2 结构化算法的结构在C语言算法的主要结构有如下3种。1顺序结构顺序结构的特点：程序在执行过程中是按语句的先后顺序来执行的，每一条语句都代表着一个功能，2分支结构分支结构的特点：程序在执行过程中，会根据条件的不同有选择的执行不同的功能。3循环结构循环结构的特点：程序在执行过程中，在一定的时间段内或一定的条件下，重复地执行某个功能，直到时间已到或条件不再满足。,3.2 结构化算法的性质及结构,程序设计要解决的两个主要问题：（1）按什么顺序或步骤来执行；（2）用什么语句来实现。算法设计是核心问题。,提示,3.3 结构化算法的描
5、述方法,常用的描述方法有自然语言、流程图、伪代码等。3.3.1 自然语言 用类自然语言表示算法。如：汉语、英语或其他语言。特点：通俗易懂，简单明了。,3.3 结构化算法的描述方法,【例3-2】从键盘输入两个变量的值a、b，请按输入值从小到大的顺序将这两个变量的值输出到屏幕。请写出这个问题的算法描述。算法描述：第1步：输入变量a和b的值；第2步：比较a和b的值；如果a大于等于b，则先输出a，再输出b；否则，先输出b，再输出a；第3步：算法结束。,3.3 结构化算法的描述方法,【例3-3】几何级数求和：sum=1+2+3+4+5+(n1)+n。请写出该问题的算法。算法描述：第1步：给定一个大于0的
6、正整数n的值；第2步：定义一个整型变量i，设其初始值1；第3步：定义整型变量sum，其初始值设置为0；第4步：如果i小于等于n，则转第5步，否则执行第8步；第5步：将sum的值加上i的值后，重新赋值给sum；第6步：将i的值加1，重新赋值给i；第7步：执行第4步；第8步：输出sum 的值；第9步：算法结束。,3.3 结构化算法的描述方法,3.3.2 流程图流程图是一种算法的形象表示。流程图是由流程线和几何图形框连接而成的。算法流程图的符号采用美国国家标准化协会(ANSI)规定的一些常用符号：,流程线,算法流程图的3种基本结构：顺序结构、分支结构、循环结构1.顺序结构顺序结构是一种简单的线性结构
7、，根据流程线所示的方向，按顺序执行各矩形框的指令。基本流程图：,注：指令A、指令B、指令C可以是一条或多条指令。执行顺序：ABC。,3.3 结构化算法的描述方法,3.3 结构化算法的描述方法,2.分支结构分支结构要对给定的条件进行判断，看是否满足给定的条件，根据条件结果的真假而分别执行不同的执行框。基本流程图有两种：,注：(1)虚线框表示可将分支结构看成一个矩形框。(2)指令A、指令B可以是一条或多条指令，也可以是分支结构。,3.3 结构化算法的描述方法,3.循环结构分支结构是在条件为真的情况下，重复执行某个执行框中的内容。基本流程图有两种：,注：(1)虚线框表示可将循环结构看成一个矩形框。(
8、2)指令A称为循环体，可以是一条或多条指令，也可以是其 他分支或循环结构。(3)do_while结构可以转化成while结构。,(1)while 循环：,(2)do_ while 循环：,3.3 结构化算法的描述方法,循环结构的特点：在循环体指令A中必须要有对条件的值进行修改的语句，使得经过有限次循环后，循环一定能结束。while型循环中循环体可能一次都不执行，而do_while型循环则至少执行一次循环。do_while型循环可以转化成为while型循环结构，但while型循环不一定能转化为do_while型循环。,3.3 结构化算法的描述方法,关于结构化流程图的规则：1.可分别将顺序结构、分
9、支结构、循环结构的基本流程图看成是一个执行框。2.任何两个按顺序的执行框可以合并为一个执行框。反复运用规则1和规则2可得到结构化流程图的最简形式：,特别提示,3.3 结构化算法的描述方法,【例3-4】分析下面的流程图，是否符合结构化算法标准。,3.3 结构化算法的描述方法,【例3-5】将例3-1的算法用流程图表示，分析其是否符合结 构化的标准。从键盘输入3个数，找出其中最小的那个数，将其输出到屏幕。,3.3 结构化算法的描述方法,【例3-6】将例3-2所描述的问题用算法流程图来表示。从键盘输入两个整型变量a，b的值，按输入值从小到大的顺序输出到屏幕。算法流程图为：,3.3 结构化算法的描述方法
10、,【例3-7】将例3-3所描述的问题用算法流程图来表示。计算几何级数的和：sum=1+2+3+4+5+(n1)+n。算法流程图为：,3.3 结构化算法的描述方法,3.3.3 伪代码伪代码是一种接近于程序语言的算法描述方法。特点：采用有限的英文单词作为伪代码的符号系统，按照特定的格式来表达算法，可读性好，方便将算法改写成计算机的程序源代码。伪代码的7个主要部分：(1)算法名称(2)指令序列(3)输出/输出(4)分支选择(5)赋值(6)循环(7)算法结束,3.3 结构化算法的描述方法,1算法名称 两种表示算法的伪代码：过程（Procedure）函数（Function）过程和函数的区别是：过程是执行
11、一系列的操作，不需要返回操作的结果，无返回数据；函数是执行一系列的操作后，要将操作的结果返回，有返回数据。算法伪代码的书写规则：Procedure()Function()如：Procedure Hanoi_Tower()表示名为Hanoi_Tower的一个过程。Function Fac(x)表示名为Fac的一个函数。Function Prog(n)表示名为Prog的一个函数。,3.4 算法设计范例,【例3-11】把从键盘输入的大写字母转换成小写字母输出，若为小写字母或其他字符，则不作任何转换直接输出。分析：用字符变量ch来接收从键盘输入的字符。大、小写字母的ASCII码值相差32，大写字母A的值为65，而小写字母a的值为97。流程图描述的算法：,3.4 算法设计范例,【例3-12】已知实数a，b，计算u的值：u=(r+s)2，并将计算结果输出到屏幕。当ab时，r=a2b2，s=a/b。当ab时，r=b2a2，s=a/b+4。分析：用a，b，r，s，u分别表示浮点型变量。a和b代表输入的原始数据；r和s为计算的中间变量；u为最后的计算结果。流程图描述的算法：思考：怎样简化算法。,本章练习,用流程图描述下面问题的算法：【题3.1】【题3.2】【题3.3】【题3.4】,
