程序设计技术39608.ppt

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1、程序设计技术程序设计技术n n第第第第1 1章章章章 程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n第第第第2 2章章章章 C C程序设计入门程序设计入门程序设计入门程序设计入门n n第第第第3 3章章章章 C C程序的控制结构程序的控制结构程序的控制结构程序的控制结构n n第第第第4 4章章章章 函数与程序结构函数与程序结构函数与程序结构函数与程序结构n n第第第第5 5章章章章 指针与函数指针与函数指针与函数指针与函数n n第第第第6 6章章章章 构造类型和指针构造类型和指针构造类型和指针构造类型和指针n n第第第第7 7章章章章 位运算位运

2、算位运算位运算n n第第第第8 8章章章章 文件文件文件文件n n第第第第9 9章章章章 C C语言应用语言应用语言应用语言应用第第1章章 程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n程序设计语言概述程序设计语言概述程序设计语言概述程序设计语言概述 n n语言处理程序概述语言处理程序概述语言处理程序概述语言处理程序概述 n n程序中数据的表示程序中数据的表示程序中数据的表示程序中数据的表示n n算法及算法的特征算法及算法的特征算法及算法的特征算法及算法的特征 n n算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法 n

3、 n算法描述示例算法描述示例算法描述示例算法描述示例 程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n程序设计语言程序设计语言程序设计语言程序设计语言 n为了能够使计算机理解人的意图，就必须解决人类和计算为了能够使计算机理解人的意图，就必须解决人类和计算机相互交流的问题，将人解决问题的思路、方法、和手段机相互交流的问题，将人解决问题的思路、方法、和手段通过某种计算机能够理解的形式告诉计算机，使得计算机通过某种计算机能够理解的形式告诉计算机，使得计算机能够根据人的指令去一步一步的工作进而完成某种特定的能够根据人的指令去一步一步的工作进而完成某种特定的任务。这种人和计算机之间交流的语言就称为计算

4、机程序任务。这种人和计算机之间交流的语言就称为计算机程序设计语言。设计语言。n机器语言机器语言在计算机系统中，一条机器指令规定了计算机系统的一个在计算机系统中，一条机器指令规定了计算机系统的一个特定动作。一个系列的计算机在硬件设计制造时就用若干特定动作。一个系列的计算机在硬件设计制造时就用若干指令规定了该系列计算机能够进行的基本操作，这些指令指令规定了该系列计算机能够进行的基本操作，这些指令一起构成了该系列计算机的指令系统。在计算机应用的初一起构成了该系列计算机的指令系统。在计算机应用的初期，程序员使用机器的指令系统来编写计算机应用程序，期，程序员使用机器的指令系统来编写计算机应用程序，这种程

5、序称为机器语言程序。这种程序称为机器语言程序。机器指令机器指令 程序程序程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n程序设计语言程序设计语言程序设计语言程序设计语言n汇编语言汇编语言 用助记符号来表示计算机指令的语言称为符号语言，亦称用助记符号来表示计算机指令的语言称为符号语言，亦称为汇编语言。用汇编语言编写的程序称为源程序，计算机为汇编语言。用汇编语言编写的程序称为源程序，计算机不能直接识别和处理源程序，必须通过某种方法将它翻译不能直接识别和处理源程序，必须通过某种方法将它翻译成为计算机能够理解并执行的机器语言，执行这个翻译工成为计算机能够理解并执行的机器语言，执行这个翻译工作的程序称

6、为汇编程序。作的程序称为汇编程序。n高级语言高级语言计算机程序设计高级语言是一类接近于人类自然语言和数计算机程序设计高级语言是一类接近于人类自然语言和数学语言的程序设计语言的统称。高级语言按照一定的语法学语言的程序设计语言的统称。高级语言按照一定的语法规则，由表达各种意义的运算对象和运算方法构成。用高规则，由表达各种意义的运算对象和运算方法构成。用高级语言编写的程序称为源程序，计算机系统不能直接理解级语言编写的程序称为源程序，计算机系统不能直接理解和执行，必须通过一个语言处理系统将用高级语言编写的和执行，必须通过一个语言处理系统将用高级语言编写的源程序转换为计算机系统能够认识、理解的目标程序才

7、能源程序转换为计算机系统能够认识、理解的目标程序才能为计算机系统执行。为计算机系统执行。程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n程序设计语言概述程序设计语言概述程序设计语言概述程序设计语言概述 n n语言处理程序概述语言处理程序概述语言处理程序概述语言处理程序概述 n n程序中数据的表示程序中数据的表示程序中数据的表示程序中数据的表示n n算法及算法的特征算法及算法的特征算法及算法的特征算法及算法的特征 n n算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法 n n算法描述示例算法描述示例算法描述示例算法描述示例

8、 程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n语言处理语言处理语言处理语言处理 n解释方式解释方式解解释方式下，计算机对高级语言书写的源程序一边解释一释方式下，计算机对高级语言书写的源程序一边解释一边执行，不形成目标文件和执行文件。边执行，不形成目标文件和执行文件。n编译方式编译方式编译方式下，首先通过一个对应于所用程序设计语言的编编译方式下，首先通过一个对应于所用程序设计语言的编译程序对源程序进行处理，经过对源程序的词法分析、语译程序对源程序进行处理，经过对源程序的词法分析、语法分析、语意分析、代码生成和代码优化等阶段将所处理法分析、语意分析、代码生成和代码优化等阶段将所处理的源程序转

9、换为用二进制代码表示的目标程序。然后通过的源程序转换为用二进制代码表示的目标程序。然后通过连接程序处理将程序中所用的函数调用、系统功能调用等连接程序处理将程序中所用的函数调用、系统功能调用等嵌入到目标程序中，构成一个可以连续执行的二进制执行嵌入到目标程序中，构成一个可以连续执行的二进制执行文件。调用这个执行文件就可以实现程序员在对应源程序文件。调用这个执行文件就可以实现程序员在对应源程序文件中所指定的相应功能。文件中所指定的相应功能。程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述编辑器编译器连接器计算机程序在编辑器中生成源程序文件并存盘计算机程序通过编译器处理后生成目标程序文件并存盘连接器将目标

10、程序与库连接生成执行文件并存盘装入器磁盘磁盘磁盘内存计算机系统装入器将执行文件从存盘装入内存准备执行程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n程序设计语言概述程序设计语言概述程序设计语言概述程序设计语言概述 n n语言处理程序概述语言处理程序概述语言处理程序概述语言处理程序概述 n n程序中数据的表示程序中数据的表示程序中数据的表示程序中数据的表示n n算法及算法的特征算法及算法的特征算法及算法的特征算法及算法的特征 n n算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法 n n算法描述示例算法描述示例算法描述示例

11、算法描述示例 程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n程序中数据的表示程序中数据的表示程序中数据的表示程序中数据的表示 对数据的描述需要从三个方面进行，即数据的名称、数据的对数据的描述需要从三个方面进行，即数据的名称、数据的对数据的描述需要从三个方面进行，即数据的名称、数据的对数据的描述需要从三个方面进行，即数据的名称、数据的特征以及数据的特征值。特征以及数据的特征值。特征以及数据的特征值。特征以及数据的特征值。n数据的名称数据的名称在程序中被处理的数据需要有一个名字来表示。在程序中被处理的数据需要有一个名字来表示。n数据的特征数据的特征 数据可以表示值的类型和取值的范围。数据可以表

12、示值的类型和取值的范围。n数据的特征值数据的特征值 在数据用于参加某种运算或者用于某种判断之前还必须知在数据用于参加某种运算或者用于某种判断之前还必须知道它所具有的内容，即数据的特征值。道它所具有的内容，即数据的特征值。程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n数据与存储器之间的关系数据与存储器之间的关系数据与存储器之间的关系数据与存储器之间的关系程序中所用到的数据在程序的运行过程中都占据一个或一段程序中所用到的数据在程序的运行过程中都占据一个或一段程序中所用到的数据在程序的运行过程中都占据一个或一段程序中所用到的数据在程序的运行过程中都占据一个或一段特定的存储单元，这些存储单元在存储

13、器中都有一个起始位特定的存储单元，这些存储单元在存储器中都有一个起始位特定的存储单元，这些存储单元在存储器中都有一个起始位特定的存储单元，这些存储单元在存储器中都有一个起始位置，这个起始位置称之为数据在内存中的存储地址。置，这个起始位置称之为数据在内存中的存储地址。置，这个起始位置称之为数据在内存中的存储地址。置，这个起始位置称之为数据在内存中的存储地址。定义或定义或定义或定义或者声明变量的作用之一就是为了能够建立用变量名字所表示者声明变量的作用之一就是为了能够建立用变量名字所表示者声明变量的作用之一就是为了能够建立用变量名字所表示者声明变量的作用之一就是为了能够建立用变量名字所表示的数据与具

14、体内存地址之间的对应关系。的数据与具体内存地址之间的对应关系。的数据与具体内存地址之间的对应关系。的数据与具体内存地址之间的对应关系。n n数据的分类数据的分类数据的分类数据的分类n常量常量 在程序的运行过程中，其值不允许发生改变的数在程序的运行过程中，其值不允许发生改变的数据称为常量，在各种计算机程序设计语言中都有相应的常据称为常量，在各种计算机程序设计语言中都有相应的常量表示方法。量表示方法。n变量变量 在程序的运行过程中，值有可能（允许）发生变在程序的运行过程中，值有可能（允许）发生变化的数据称为变量。一般地，变量是指在程序中程序员用化的数据称为变量。一般地，变量是指在程序中程序员用符号

15、来显式命名的数据对象。符号来显式命名的数据对象。程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n程序设计语言概述程序设计语言概述程序设计语言概述程序设计语言概述 n n语言处理程序概述语言处理程序概述语言处理程序概述语言处理程序概述 n n程序中数据的表示程序中数据的表示程序中数据的表示程序中数据的表示n n算法及算法的特征算法及算法的特征算法及算法的特征算法及算法的特征 n n算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法 n n算法描述示例算法描述示例算法描述示例算法描述示例 程序设计语言和算法描述程序设计语言和算

16、法描述n n算法的概念与特征算法的概念与特征算法的概念与特征算法的概念与特征 n算法的基本概念算法的基本概念算法是用计算机解决实际问题的方法和步骤，是一组明确算法是用计算机解决实际问题的方法和步骤，是一组明确的可执行步骤的有序集合。的可执行步骤的有序集合。n算法的基本特征算法的基本特征 n有穷性。一个算法必须能够在算法所涉及的每一种情有穷性。一个算法必须能够在算法所涉及的每一种情况下，都能在执行有穷步操作之后结束。算法的有穷况下，都能在执行有穷步操作之后结束。算法的有穷性特征是算法和计算方法之间最明显的区别。性特征是算法和计算方法之间最明显的区别。n非算法的示例非算法的示例n n非算法的示例非

17、算法的示例非算法的示例非算法的示例 算法：数值累加算法：数值累加第第1 1步算法开始步算法开始第第2 2步步0-n0-n（即设置（即设置n n为为0 0）；）；第第3 3步步n+1-nn+1-n（将（将n n值加值加1 1）；）；第第4 4步步 转回第转回第3 3步步第第5 5步算法结束步算法结束程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n算法的概念与特征算法的概念与特征算法的概念与特征算法的概念与特征n算法的基本特征算法的基本特征n确定性。算法的每一步操作，其顺序和内容都必须精确定性。算法的每一步操作，其顺序和内容都必须精确地惟一确定，不能有任何的歧义性。防止歧义性是确地惟一确定，不能

18、有任何的歧义性。防止歧义性是程序设计中必须遵循的基本准则之一，无论使用何种程序设计中必须遵循的基本准则之一，无论使用何种符号、何种数据、何种操作都必须保证其惟一确定的符号、何种数据、何种操作都必须保证其惟一确定的精确意义。精确意义。n可执行性。算法所描述的每一步操作都必须是可行的，可执行性。算法所描述的每一步操作都必须是可行的，即必须是可以付诸实施并能够具体实现的基本操作。即必须是可以付诸实施并能够具体实现的基本操作。n0个或多个输入数据。个或多个输入数据。n1个或多个输出数据。个或多个输出数据。程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n程序设计语言概述程序设计语言概述程序设计语言概述

19、程序设计语言概述 n n语言处理程序概述语言处理程序概述语言处理程序概述语言处理程序概述 n n程序中数据的表示程序中数据的表示程序中数据的表示程序中数据的表示n n算法及算法的特征算法及算法的特征算法及算法的特征算法及算法的特征 n n算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法 n n算法描述示例算法描述示例算法描述示例算法描述示例 程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n算法的基本结构算法的基本结构算法的基本结构算法的基本结构 n顺序结构顺序结构 顺序结构是一种简单而基础的算法基本结构，其主要特点顺序结

20、构是一种简单而基础的算法基本结构，其主要特点是：各个操作按其出现的先后次序依次顺序执行一遍。是：各个操作按其出现的先后次序依次顺序执行一遍。n选择（分支）结构选择（分支）结构 选择结构是算法在描述稍复杂问题时所必不可少的基本结选择结构是算法在描述稍复杂问题时所必不可少的基本结构，其主要特点是：根据给定条件的成立与否来选择执行构，其主要特点是：根据给定条件的成立与否来选择执行不同的操作。不同的操作。n循环结构循环结构 在算法中若要描述某些操作反复执行的概念，就要使用循在算法中若要描述某些操作反复执行的概念，就要使用循环结构。循环结构的特点是：根据所给定的条件来判断是环结构。循环结构的特点是：根据

21、所给定的条件来判断是否需要重复地执行一组操作，当所给条件为真时执行，否否需要重复地执行一组操作，当所给条件为真时执行，否则退出。则退出。程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n算法的描述方法算法的描述方法算法的描述方法算法的描述方法 n人类的自然语言人类的自然语言 n程序流程图程序流程图流程图又称为程序框图，使用一些图形符号来表示算法流程图又称为程序框图，使用一些图形符号来表示算法中的各个执行或判断过程，使用流程线（有向线段）来中的各个执行或判断过程，使用流程线（有向线段）来表示算法执行中每一个步骤在执行上的时间顺序。流程表示算法执行中每一个步骤在执行上的时间顺序。流程图可以非常清楚

22、地描述整个算法执行的过程，但由于流图可以非常清楚地描述整个算法执行的过程，但由于流程线画法十分灵活自由，使用不当会造成算法清晰性差程线画法十分灵活自由，使用不当会造成算法清晰性差以及理解上的困惑。以及理解上的困惑。nN-S图图N-S图是一种结构化程序设计图，与程序流程图的主要图是一种结构化程序设计图，与程序流程图的主要区别在于去掉了程序流程图中的流程线，从而解决了使区别在于去掉了程序流程图中的流程线，从而解决了使用程序流程图容易设计出非结构化算法的问题，强制算用程序流程图容易设计出非结构化算法的问题，强制算法设计者使用结构化程序设计思想。法设计者使用结构化程序设计思想。程序设计语言和算法描述程

23、序设计语言和算法描述n n算法的描述方法算法的描述方法算法的描述方法算法的描述方法n伪语言伪语言 在伪语言中，一般用某种计算机程序设计语言的控制结构在伪语言中，一般用某种计算机程序设计语言的控制结构来描述算法中的控制含义，用近似自然语言的方式来描述来描述算法中的控制含义，用近似自然语言的方式来描述算法中的操作。算法中的操作。n用伪语言描述的算法的基本结构用伪语言描述的算法的基本结构 n顺序结构顺序结构处理处理S1处理处理S2 n选择结构选择结构If（条件）（条件）then 处理序列处理序列1Else 处理序列处理序列2程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n算法的描述方法算法的描述方

24、法算法的描述方法算法的描述方法n用伪语言描述的算法的基本结构用伪语言描述的算法的基本结构n多分支选择结构多分支选择结构 Switch（条件）（条件）情况情况1：处理：处理S1 情况：处理情况：处理 情况情况n：处理：处理n程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n算法的描述方法算法的描述方法算法的描述方法算法的描述方法n用伪语言描述的算法的基本结构用伪语言描述的算法的基本结构n当型循环结构当型循环结构While（条件）（条件）处理序列（循环体）处理序列（循环体）n直到型循环结构直到型循环结构Do 处理序列（循环体）处理序列（循环体）While（条件）（条件）程序设计语言和算法描述程序设

25、计语言和算法描述n n程序设计语言概述程序设计语言概述程序设计语言概述程序设计语言概述 n n语言处理程序概述语言处理程序概述语言处理程序概述语言处理程序概述 n n程序中数据的表示程序中数据的表示程序中数据的表示程序中数据的表示n n算法及算法的特征算法及算法的特征算法及算法的特征算法及算法的特征 n n算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法算法的基本结构和算法的描述方法 n n算法描述示例算法描述示例算法描述示例算法描述示例 程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n算法描述示例算法描述示例算法描述示例算法描述示例 n根据圆锥体的

26、底面半径根据圆锥体的底面半径r和高和高h求其体积。求其体积。问题分析：对于简单几何体的体积，根据其基本参数按照问题分析：对于简单几何体的体积，根据其基本参数按照几何体的体积计算公式计算即可，此问题是一个简单的顺几何体的体积计算公式计算即可，此问题是一个简单的顺序结构问题。序结构问题。算法：SF-01算法开始输入半径r和高h圆锥体积3.14*r*r*h/3输出圆锥体积算法结束程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n算法描述示例算法描述示例算法描述示例算法描述示例n输入任意的两个实数输入任意的两个实数a和和b，两数同号时求它们的几何平，两数同号时求它们的几何平均数，两数异号时求它们的算术

27、平均数。均数，两数异号时求它们的算术平均数。问题分析：只需要对两个实数的值是否异号进行判断处理问题分析：只需要对两个实数的值是否异号进行判断处理即可，两实数即可，两实数a和和b是否异号可用是否异号可用a*b0来表示。来表示。算法：SF-02算法开始输入两个实数a和bIf（a*bz则则y是中间数；若是中间数；若yz则比较则比较z和和x即可找出中间数。即可找出中间数。算法：SF-04算法开始输入x、y、z三个实数If（xz）then 输出中间数值yElse If（xz）then 输出中间数z Else输出中间数x算法结束程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n算法描述示例算法描述示例算法

28、描述示例算法描述示例n设计算法实现查询星期的英文表示法功能。设计算法实现查询星期的英文表示法功能。问题分析：若用一个整数（取值在问题分析：若用一个整数（取值在17之间）来对应英文之间）来对应英文的星期的星期1到星期日，使用多分支选择结构即可实现查找。到星期日，使用多分支选择结构即可实现查找。算法：SF-05算法开始输入欲查找的周日数wSwitch(w)w=1:输出”Monday”w=2:输出”Tuesday”w=3:输出”Wednesday”w=4:输出”Thursday”w=5:输出”Friday”w=6:输出”Saturday”w=7:输出”Sunday”算法结束程序设计语言和算法描述程序

29、设计语言和算法描述n n算法描述示例算法描述示例算法描述示例算法描述示例n给定自然数给定自然数n，求，求n!。问题分析：由数学知识可知，求一个数的阶乘就是从问题分析：由数学知识可知，求一个数的阶乘就是从1开开始连续累乘到该数为止。算法中主要解决两个问题：始连续累乘到该数为止。算法中主要解决两个问题：n产生产生1n之间的自然数；之间的自然数；n将所产生自然数累乘；将所产生自然数累乘；算法：SF-06算法开始输入自然数n产生连续自然输的计算器k0存放累乘结果的累乘器p 1While（k0）输出s算法结束程序设计语言和算法描述程序设计语言和算法描述n n算法描述示例算法描述示例算法描述示例算法描述示

30、例n百钱买百鸡问题：百钱买百鸡问题：“一个鸡公值一个鸡公值5个钱，一个鸡母值个钱，一个鸡母值4个个钱，钱，3个小鸡值个小鸡值1个钱。用个钱。用100个钱要求买个钱要求买100只鸡，问鸡只鸡，问鸡公、鸡母和小鸡各能够买多少只？公、鸡母和小鸡各能够买多少只？问题分析：设鸡公数据用问题分析：设鸡公数据用x表示，鸡母鸡母数用表示，鸡母鸡母数用y表示，小表示，小鸡数用鸡数用z表示。由题意可得如下三元不定方程组：表示。由题意可得如下三元不定方程组：nx取值范围为：取值范围为：119ny取值范围为：取值范围为：133nz取值为：取值为：z=100-x-y算法：SF-08算法开始x1y 1While（x19）While（y33）z 100-x-yIf（5*x+3*y+z/3=100）then 输出x、y、zy y+1 x x+1算法结束机器指令：机器指令是一组二进制形式的代码，是由一串“0”和“1”排列组成。一条指令通常包括两大部分内容，即操作码与地址码。程序：为完成一定处理功能的所有指令的有序集合称为程序。