計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu) 附加

1、附加內(nèi)容計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)l 本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)l 主要內(nèi)容主要內(nèi)容2.1 2.1 算法的概念算法的概念2.2 2.2 簡(jiǎn)單算法舉例簡(jiǎn)單算法舉例2.3 2.3 算法的特性算法的特性2.4 2.4 怎樣表示一個(gè)算法怎樣表示一個(gè)算法2.5 2.5 化程序設(shè)計(jì)方法化程序設(shè)計(jì)方法 一個(gè)程序應(yīng)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容一個(gè)程序應(yīng)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容: :對(duì)數(shù)據(jù)的描述：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)的描述：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(data structure)對(duì)操作的描述：算法對(duì)操作的描述：算法(algorithm)著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家沃思提出一個(gè)公式著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家沃思提出一個(gè)公式: 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) + 算法算法 = 程序程序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法程序設(shè)

2、計(jì)方法語(yǔ)言工具數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法程序設(shè)計(jì)方法語(yǔ)言工具完整的程序設(shè)計(jì)應(yīng)該是完整的程序設(shè)計(jì)應(yīng)該是: : 2.1 算法的概念算法的概念 廣義地說(shuō)，為解決一個(gè)問(wèn)題而采取的方廣義地說(shuō)，為解決一個(gè)問(wèn)題而采取的方法和步驟，就稱為法和步驟，就稱為“算法算法”。方法方法1：1+2，+3，+4，一直加到，一直加到100 加加99次次方法方法2：100+(1+99)+(2+98)+(49 +51)+50 = 100 + 49100 +50 加加51次次對(duì)同一個(gè)問(wèn)題，可有不同的解題方法和步驟對(duì)同一個(gè)問(wèn)題，可有不同的解題方法和步驟例： 求1001nn 2.1 算法的概念 為了有效地進(jìn)行解題，不僅需要保證算法正為了有效地進(jìn)行解

3、題，不僅需要保證算法正確，還要考慮算法的質(zhì)量，選擇合適的算法。希確，還要考慮算法的質(zhì)量，選擇合適的算法。希望方法簡(jiǎn)單，運(yùn)算步驟少。望方法簡(jiǎn)單，運(yùn)算步驟少。計(jì)算機(jī)算法可分為兩大類別：計(jì)算機(jī)算法可分為兩大類別：數(shù)值運(yùn)算算法：求數(shù)值解，例如求方程的根、數(shù)值運(yùn)算算法：求數(shù)值解，例如求方程的根、求函數(shù)的定積分等。求函數(shù)的定積分等。非數(shù)值運(yùn)算：包括的面十分廣泛，最常見(jiàn)的是非數(shù)值運(yùn)算：包括的面十分廣泛，最常見(jiàn)的是用于事務(wù)管理領(lǐng)域，例如圖書(shū)檢索、人事管理、用于事務(wù)管理領(lǐng)域，例如圖書(shū)檢索、人事管理、行車調(diào)度管理等。行車調(diào)度管理等。 2.2 簡(jiǎn)單算法舉例簡(jiǎn)單算法舉例例例2.1: 求求12345 步驟步驟1 1：先

4、求：先求1 12 2，得到結(jié)果，得到結(jié)果2 2步驟步驟2 2：將步驟：將步驟1 1得到的乘積得到的乘積2 2再乘以再乘以3 3，得到結(jié)果，得到結(jié)果6 6步驟步驟3 3：將：將6 6再乘以再乘以4 4，得，得2424步驟步驟4 4：將：將2424再乘以再乘以5 5，得，得120120如果要求如果要求1 12 210001000，則要寫(xiě)，則要寫(xiě)999999個(gè)步驟個(gè)步驟 S1：使：使p=1。 S2：使：使i=2。 S3：使：使pi，乘積仍放在變量，乘積仍放在變量p中，可表示為：中，可表示為：pip S4：使：使i的值加的值加1，即，即i+1i。 S5：如果：如果i不大于不大于5，返回重新執(zhí)行步驟，返

5、回重新執(zhí)行步驟S3以及其后以及其后的步驟的步驟S4和和S5；否則，算法結(jié)束。最后得到；否則，算法結(jié)束。最后得到p的值就的值就是是5!的值。的值?？梢栽O(shè)兩個(gè)變量：可以設(shè)兩個(gè)變量：一個(gè)變量代表被乘數(shù)，一個(gè)變一個(gè)變量代表被乘數(shù)，一個(gè)變量代表乘數(shù)。不另設(shè)變量存放乘積結(jié)果，而直量代表乘數(shù)。不另設(shè)變量存放乘積結(jié)果，而直接將每一步驟的乘積放在被乘數(shù)變量中。設(shè)接將每一步驟的乘積放在被乘數(shù)變量中。設(shè)p p為為被乘數(shù)，被乘數(shù)，i i為乘數(shù)。用循環(huán)算法來(lái)求結(jié)果為乘數(shù)。用循環(huán)算法來(lái)求結(jié)果, , 算法算法可改寫(xiě)：可改寫(xiě)： S1：1pS2：3 iS3：pi pS4：i+2 pS5：若i11，返回S3。否則，結(jié)束。 如果題

6、目改為：求如果題目改為：求1 13 35 510001000算法只算法只需作很少的改動(dòng)：需作很少的改動(dòng)： 用這種方法表示的算法具有通用性、靈活用這種方法表示的算法具有通用性、靈活性。性。S3S3到到S5S5組成一個(gè)循環(huán)，在實(shí)現(xiàn)算法時(shí)組成一個(gè)循環(huán)，在實(shí)現(xiàn)算法時(shí) 要要反復(fù)多次執(zhí)行反復(fù)多次執(zhí)行S3S3，S4S4，S5S5等步驟，直到某一時(shí)等步驟，直到某一時(shí)刻，執(zhí)行刻，執(zhí)行S5S5步驟時(shí)經(jīng)過(guò)判斷，乘數(shù)步驟時(shí)經(jīng)過(guò)判斷，乘數(shù)i i已超過(guò)規(guī)已超過(guò)規(guī)定的數(shù)值而不返回定的數(shù)值而不返回S3S3步驟為止。此時(shí)算法結(jié)束步驟為止。此時(shí)算法結(jié)束，變量，變量p p的值就是所求結(jié)果。的值就是所求結(jié)果。例例2.2 有有50個(gè)學(xué)

7、生，要求將他們之中成績(jī)?cè)趥€(gè)學(xué)生，要求將他們之中成績(jī)?cè)?0分以分以上者打印出來(lái)。設(shè)上者打印出來(lái)。設(shè)n表示學(xué)號(hào)，表示學(xué)號(hào)， n1代表第一個(gè)學(xué)生代表第一個(gè)學(xué)生學(xué)號(hào)，學(xué)號(hào)， 代表第代表第i個(gè)學(xué)生學(xué)號(hào)。用個(gè)學(xué)生學(xué)號(hào)。用G代表學(xué)生成績(jī)代表學(xué)生成績(jī) ， gi代表第代表第i個(gè)學(xué)生成績(jī)，算法表示如下個(gè)學(xué)生成績(jī)，算法表示如下: S1S1：1 1 i i S2 S2：如果：如果8080，則打印和，否則不打印。，則打印和，否則不打印。 S3 S3：i+1 i+1 i i S4 S4：如果：如果i50i50，返回，返回S2S2，繼續(xù)執(zhí)行。否則算法結(jié)束，繼續(xù)執(zhí)行。否則算法結(jié)束 變量變量i i作為下標(biāo)，用來(lái)控制序號(hào)作為下標(biāo)

8、，用來(lái)控制序號(hào)( (第幾個(gè)學(xué)生，第第幾個(gè)學(xué)生，第幾個(gè)成績(jī)幾個(gè)成績(jī)) )。當(dāng)。當(dāng)i i超過(guò)超過(guò)5050時(shí)，表示時(shí)，表示 已對(duì)已對(duì)5050個(gè)學(xué)生的個(gè)學(xué)生的成績(jī)處理完畢，算法結(jié)束。成績(jī)處理完畢，算法結(jié)束。例例2.3 判定判定20002500年中的每一年是否閏年，將結(jié)果輸出。年中的每一年是否閏年，將結(jié)果輸出。 變量變量i i作為下標(biāo)，用來(lái)控制序號(hào)作為下標(biāo)，用來(lái)控制序號(hào)( (第幾個(gè)學(xué)生，第第幾個(gè)學(xué)生，第幾個(gè)成績(jī)幾個(gè)成績(jī)) )。當(dāng)。當(dāng)i i超過(guò)超過(guò)5050時(shí)，表示時(shí)，表示 已對(duì)已對(duì)5050個(gè)學(xué)生的個(gè)學(xué)生的成績(jī)處理完畢，算法結(jié)束。成績(jī)處理完畢，算法結(jié)束。分析：分析：閏年的條件是：閏年的條件是：(1)(1)能

9、被能被4 4整除，但不能被整除，但不能被100100整除整除的年份都是閏年，如的年份都是閏年，如1996,20041996,2004年是閏年；年是閏年；(2)(2)能被能被100100整除，又能被整除，又能被400400整除的年份是閏年。如整除的年份是閏年。如1600,20001600,2000年年是閏年。不符合這兩個(gè)條件的年份不是閏年。是閏年。不符合這兩個(gè)條件的年份不是閏年。 設(shè)設(shè)y y為被檢測(cè)的年份，算法可表示如下為被檢測(cè)的年份，算法可表示如下 ：S1S1：2000 2000 y yS2S2：若：若y y不能被不能被4 4整除，則輸出整除，則輸出y “y “不是閏年不是閏年”。然后。然后轉(zhuǎn)

10、到轉(zhuǎn)到S6S6。S3S3：若：若y y能被能被4 4整除，不能被整除，不能被100100整除，則輸出整除，則輸出y “y “是閏是閏年年”。然后轉(zhuǎn)到。然后轉(zhuǎn)到S6S6。S4S4：若：若y y能被能被100100整除，又能被整除，又能被400400整除，輸出整除，輸出y“y“是閏是閏年年”，否則輸出，否則輸出“不是閏年不是閏年”。 然后轉(zhuǎn)到然后轉(zhuǎn)到S6S6。S5: S5: 輸出輸出y “y “不是閏年不是閏年”。S6S6：y+1 y+1 y yS7S7：當(dāng)：當(dāng)y2500y2500時(shí)，轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)S2S2繼續(xù)執(zhí)行，如繼續(xù)執(zhí)行，如y y25002500，算法，算法停止。停止。 以上算法中每做一步以上算法

11、中每做一步都分別分離出一些范圍都分別分離出一些范圍( (巳能判定為閏年或非巳能判定為閏年或非閏年閏年) )，逐步縮小范圍，逐步縮小范圍，直至執(zhí)行，直至執(zhí)行S5S5時(shí)，只可時(shí)，只可能是非閏年。能是非閏年?！捌渌渌?” 包括能被包括能被4 4整整除，又能被除，又能被100100整除，整除，而不能被而不能被400400整除的那整除的那些年份些年份( (如如1990) 1990) 是非是非閏年。閏年。例例2.4 求求算法如下 ：1001991.4131211 S1S1：sign=1sign=1 S2 S2：sum=1sum=1 S3 S3：deno=2deno=2 S4 S4：sign=(-1)s

12、ign=(-1)signsign S5 S5：term=signterm=sign(1/deno)(1/deno) S6 S6：sum=sum+termsum=sum+term S7 S7：deno=deno+1deno=deno+1 S8 S8：若：若deno100deno100返回返回S4S4，否則算法結(jié)束。，否則算法結(jié)束。單詞作變量名，以使算法更易于理解：sum表示累加和，deno是英文分母（denom inator）縮寫(xiě)，sign代表數(shù)值的符號(hào)，term代表某一項(xiàng)。 反復(fù)執(zhí)行S4到S8步驟，直到分母大于100為止。一共執(zhí)行了99次循環(huán)，向sum累加入了99個(gè)分?jǐn)?shù)。sum最后的值就是多項(xiàng)

13、式的值。 例例2.5 對(duì)一個(gè)大于或等于對(duì)一個(gè)大于或等于3的正整數(shù)，判斷它是的正整數(shù)，判斷它是不是一個(gè)素?cái)?shù)。不是一個(gè)素?cái)?shù)。 概念：概念：所謂素?cái)?shù)，是指除了所謂素?cái)?shù)，是指除了1 1和該數(shù)本身之外，不能被和該數(shù)本身之外，不能被其它任何整數(shù)整除的數(shù)。例如，其它任何整數(shù)整除的數(shù)。例如，1313是素?cái)?shù)。因?yàn)樗撬財(cái)?shù)。因?yàn)樗荒鼙徊荒鼙? 2，3 3，4 4，1212整除。整除。分析：分析：判斷一個(gè)數(shù)判斷一個(gè)數(shù)n(n3)n(n3)是否素?cái)?shù)的方法：是否素?cái)?shù)的方法： 將將n n作為被除數(shù)，將作為被除數(shù)，將2 2到到(n-1)(n-1)各個(gè)整數(shù)輪流作為除數(shù)各個(gè)整數(shù)輪流作為除數(shù)，如果都不能被整除，則，如果都不能被整

14、除，則n n為素?cái)?shù)。為素?cái)?shù)。 算法如下 ：S1S1：輸入：輸入n n的值的值S2S2：i=2 i=2 （i i作為除數(shù)）作為除數(shù)）S3S3：n n被被i i除，得余數(shù)除，得余數(shù)r rS4S4：如果：如果r=0r=0，表示，表示n n能被能被i i整除，則打印整除，則打印n“n“不不是素?cái)?shù)是素?cái)?shù)”，算法結(jié)束。否則執(zhí)行，算法結(jié)束。否則執(zhí)行S5S5S5S5：i+1i+1i iS6S6：如果：如果in-1in-1，返回，返回S3S3。否則打印。否則打印 n “ n “是素是素?cái)?shù)數(shù)”。然后結(jié)束。然后結(jié)束。 實(shí)際上，實(shí)際上，n n不必被不必被2 2到到(n-1)(n-1)的整數(shù)除，只需被的整數(shù)除，只需被2

15、 2到到n/2n/2間整間整數(shù)除，甚至只需被數(shù)除，甚至只需被2 2到到 之間的整數(shù)除即可。之間的整數(shù)除即可。n 2.3 算法的特性有窮性：包含有限的操作步驟。包含有限的操作步驟。確定性：算法中的每一個(gè)步驟都應(yīng)當(dāng)是確定的算法中的每一個(gè)步驟都應(yīng)當(dāng)是確定的。 有零個(gè)或多個(gè)輸入：輸入是指在執(zhí)行算法時(shí)需要輸入是指在執(zhí)行算法時(shí)需要從外界取得必要的信息。從外界取得必要的信息。有一個(gè)或多個(gè)輸出：算法的目的是為了求解，算法的目的是為了求解，“解解” ” 就是輸出。就是輸出。 有效性：算法中的每一個(gè)步驟都應(yīng)當(dāng)能有效地執(zhí)算法中的每一個(gè)步驟都應(yīng)當(dāng)能有效地執(zhí)行，并得到確定的結(jié)果行，并得到確定的結(jié)果 。一個(gè)算法應(yīng)該具有以

16、下特點(diǎn)：一個(gè)算法應(yīng)該具有以下特點(diǎn)： 2.4 算法的表示可以用不同的方法表示算法，常用的有：可以用不同的方法表示算法，常用的有：n自然語(yǔ)言自然語(yǔ)言n傳統(tǒng)流程圖傳統(tǒng)流程圖n結(jié)構(gòu)化流程圖結(jié)構(gòu)化流程圖n偽代碼偽代碼nPADPAD圖圖 2.4.1 用自然語(yǔ)言表示算法 自然語(yǔ)言就是人們?nèi)粘Ｊ褂玫恼Z(yǔ)言，可以是自然語(yǔ)言就是人們?nèi)粘Ｊ褂玫恼Z(yǔ)言，可以是漢語(yǔ)或英語(yǔ)或其它語(yǔ)言。用自然語(yǔ)言表示通俗漢語(yǔ)或英語(yǔ)或其它語(yǔ)言。用自然語(yǔ)言表示通俗易懂，但文字冗長(zhǎng)，容易出現(xiàn)易懂，但文字冗長(zhǎng)，容易出現(xiàn)“歧義性歧義性”。自。自然語(yǔ)言表示的含義往往不大嚴(yán)格，要根據(jù)上下然語(yǔ)言表示的含義往往不大嚴(yán)格，要根據(jù)上下文才能判斷其正確含義，描述包含

17、分支和循環(huán)文才能判斷其正確含義，描述包含分支和循環(huán)的算法時(shí)也不很方便。因此，除了那些很簡(jiǎn)單的算法時(shí)也不很方便。因此，除了那些很簡(jiǎn)單的問(wèn)題外，一般不用自然語(yǔ)言描述算法。的問(wèn)題外，一般不用自然語(yǔ)言描述算法。 2.4.2 用流程圖表示算法美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)ANSI(American National ANSI(American National Standard Institute)Standard Institute)規(guī)定了一些常用的流程圖規(guī)定了一些常用的流程圖符號(hào)：符號(hào)：起止框起止框判斷框判斷框處理框處理框輸入輸入/輸出框輸出框注釋框注釋框流向線流向線連接點(diǎn)連接點(diǎn)例例2.6 將

18、求將求5!的算法用流程圖表示的算法用流程圖表示如果需要將最后結(jié)如果需要將最后結(jié)果打印出來(lái)，可在果打印出來(lái)，可在菱形框的下面加一菱形框的下面加一個(gè)輸出框個(gè)輸出框。 例例2.7 將例將例2.2的算法用流的算法用流程圖表示。打印程圖表示。打印50名名 學(xué)生學(xué)生中成績(jī)?cè)谥谐煽?jī)?cè)?0分以上者的學(xué)號(hào)分以上者的學(xué)號(hào)和成績(jī)。和成績(jī)。如果如果包括如果如果包括這個(gè)輸入數(shù)據(jù)這個(gè)輸入數(shù)據(jù)的部分，流程的部分，流程圖為圖為 例例2.8 將例將例2.3判定閏年的算判定閏年的算法用流程圖表法用流程圖表示示 用流程圖表示算法要比用文字描述算法邏輯清晰、易于理解。 例例2.9 將例將例2.4的算法用流程圖表示的算法用流程圖表示

19、1001991.4131211 例例2.10 將例將例2.5判斷素?cái)?shù)的判斷素?cái)?shù)的算法用流程圖表示算法用流程圖表示 小結(jié)：小結(jié)：流程圖是表示算法的較好的工具。一流程圖是表示算法的較好的工具。一個(gè)流程圖包括以下幾部分個(gè)流程圖包括以下幾部分 ：(1)(1)表示相應(yīng)操作的框；表示相應(yīng)操作的框；(2)(2)帶箭頭的流程線；帶箭頭的流程線；(3)(3)框內(nèi)外必要的文字說(shuō)明?？騼?nèi)外必要的文字說(shuō)明。 2.4.3 三種基本結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的流程圖三種基本結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的流程圖1.1.傳統(tǒng)流程圖的弊端傳統(tǒng)流程圖的弊端 傳統(tǒng)流程圖用流程線指出各框的執(zhí)行順序，傳統(tǒng)流程圖用流程線指出各框的執(zhí)行順序，對(duì)流程線的使用沒(méi)有嚴(yán)格限制。因

20、此，使用者對(duì)流程線的使用沒(méi)有嚴(yán)格限制。因此，使用者可以毫不受限制地使流程隨意地轉(zhuǎn)向，使流程可以毫不受限制地使流程隨意地轉(zhuǎn)向，使流程圖變得毫無(wú)規(guī)律，閱讀者要花很大精力去追蹤圖變得毫無(wú)規(guī)律，閱讀者要花很大精力去追蹤流程，使人難以理解算法的邏輯。如圖：流程，使人難以理解算法的邏輯。如圖：傳統(tǒng)流程圖的流程可以是： 這種如同亂麻一樣的算法稱為這種如同亂麻一樣的算法稱為BSBS型算法，意為一碗型算法，意為一碗面條面條(A Bowl of Spaghetti)(A Bowl of Spaghetti)，亂無(wú)頭緒。，亂無(wú)頭緒。缺點(diǎn)：難以閱讀、修改，使算法的可靠性和可維護(hù)性難以保證。解決辦法：必須限制箭頭的濫用

21、，即不允許無(wú)規(guī)律地使流程隨意轉(zhuǎn)向，只能順序地進(jìn)行下去。 2.三種基本結(jié)構(gòu) BohraBohra和和JacopiniJacopini提出了以下三種基本結(jié)構(gòu)提出了以下三種基本結(jié)構(gòu)： 順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu) 用這三種基本結(jié)構(gòu)作為表示一個(gè)良好算法的用這三種基本結(jié)構(gòu)作為表示一個(gè)良好算法的基本單元。基本單元。三種基本結(jié)構(gòu)的圖示： 順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)循環(huán)循環(huán)結(jié)構(gòu)的圖示： 當(dāng)型當(dāng)型(While型型)循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu) 直到型直到型(Until型型)循環(huán)循環(huán) 三種基本結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)：三種基本結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)：(1)(1)只有一個(gè)入口。只有一個(gè)入口。 (2)(2)只有一

22、個(gè)出口。只有一個(gè)出口。（請(qǐng)注意：請(qǐng)注意：一個(gè)菱形判斷一個(gè)菱形判斷框有兩個(gè)出口，而一個(gè)選擇結(jié)構(gòu)只有一個(gè)框有兩個(gè)出口，而一個(gè)選擇結(jié)構(gòu)只有一個(gè)出口。不要將菱形框的出口和選擇結(jié)構(gòu)的出口。不要將菱形框的出口和選擇結(jié)構(gòu)的出口混淆。）出口混淆。）(3)(3)結(jié)構(gòu)內(nèi)的每一部分都有機(jī)會(huì)被執(zhí)行到。結(jié)構(gòu)內(nèi)的每一部分都有機(jī)會(huì)被執(zhí)行到。(4)(4)結(jié)構(gòu)內(nèi)不存在結(jié)構(gòu)內(nèi)不存在“死循環(huán)死循環(huán)”(”(無(wú)終止的循環(huán)無(wú)終止的循環(huán)) )。 圖中沒(méi)有一條從入口到出圖中沒(méi)有一條從入口到出口的路徑通過(guò)口的路徑通過(guò)A A框框不正確的流程表示：流程內(nèi)的死循環(huán)流程內(nèi)的死循環(huán)小結(jié)：由三種基本結(jié)構(gòu)順序組成的算法結(jié)構(gòu)，可由三種基本結(jié)構(gòu)順序組成的算法結(jié)

23、構(gòu)，可以解決任何復(fù)雜的問(wèn)題。由基本結(jié)構(gòu)所構(gòu)以解決任何復(fù)雜的問(wèn)題。由基本結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的算法屬于成的算法屬于“結(jié)構(gòu)化結(jié)構(gòu)化”的算法，它不存的算法，它不存在無(wú)規(guī)律的轉(zhuǎn)向，只在本基本結(jié)構(gòu)內(nèi)才允在無(wú)規(guī)律的轉(zhuǎn)向，只在本基本結(jié)構(gòu)內(nèi)才允許存在分支和向前或向后的跳轉(zhuǎn)。許存在分支和向前或向后的跳轉(zhuǎn)。擴(kuò)展：只要具有上述四個(gè)只要具有上述四個(gè)特點(diǎn)的都可以作為特點(diǎn)的都可以作為基本結(jié)構(gòu)?？梢宰曰窘Y(jié)構(gòu)?？梢宰约憾x基本結(jié)構(gòu)，己定義基本結(jié)構(gòu)，并由這些基本結(jié)構(gòu)并由這些基本結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)化程序。組成結(jié)構(gòu)化程序。此圖符合基本結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 這是一個(gè)多分支選這是一個(gè)多分支選擇結(jié)構(gòu)，根據(jù)表達(dá)式擇結(jié)構(gòu)，根據(jù)表達(dá)式的值決定執(zhí)行路線。的值決定執(zhí)行路

24、線。虛線框內(nèi)的結(jié)構(gòu)是一虛線框內(nèi)的結(jié)構(gòu)是一個(gè)入口一個(gè)出口，并個(gè)入口一個(gè)出口，并且有上述全部的四個(gè)且有上述全部的四個(gè)特點(diǎn)。由此構(gòu)成的算特點(diǎn)。由此構(gòu)成的算法結(jié)構(gòu)也是結(jié)構(gòu)化的法結(jié)構(gòu)也是結(jié)構(gòu)化的算法?？梢哉J(rèn)為這是算法?？梢哉J(rèn)為這是由三種基本結(jié)構(gòu)所派由三種基本結(jié)構(gòu)所派生出來(lái)的。生出來(lái)的。 2.4.4 用N-S流程圖表示算法 1973 1973年美國(guó)學(xué)者年美國(guó)學(xué)者I.NassiI.Nassi和和B.ShneidermanB.Shneiderman提出了提出了一種新的流程圖形式。在這種流程圖中，完全去掉一種新的流程圖形式。在這種流程圖中，完全去掉了帶箭頭的流程線。全部算法寫(xiě)在一個(gè)矩形框內(nèi)，了帶箭頭的流程線。全

25、部算法寫(xiě)在一個(gè)矩形框內(nèi)，在該框內(nèi)還可以包含其它的從屬于它的框，或者說(shuō)在該框內(nèi)還可以包含其它的從屬于它的框，或者說(shuō)，由一些基本的框組成一個(gè)大的框。這種流程圖又，由一些基本的框組成一個(gè)大的框。這種流程圖又稱稱N-SN-S結(jié)構(gòu)化流程圖。結(jié)構(gòu)化流程圖。 N-S流程圖用以下的流程圖符號(hào)： (1)順序結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)(2)選擇結(jié)構(gòu)選擇結(jié)構(gòu)(3)循環(huán)結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu) 用三種用三種N-SN-S流程圖中的基本框，可以組成復(fù)雜的流程圖中的基本框，可以組成復(fù)雜的N-SN-S流程圖。圖中的流程圖。圖中的A A框或框或B B框，可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的操作，框，可以是一個(gè)簡(jiǎn)單的操作，也可以是三個(gè)基本結(jié)構(gòu)之一也可以是三個(gè)基本結(jié)構(gòu)之一。

26、A框可以是一個(gè)選擇結(jié)構(gòu) B框可以是一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu) 例例2.11 將例將例2.1的求的求5!算法用算法用N-S圖表示圖表示例例2.12 將例將例2.2的算法的算法用用N-S圖表示。（打圖表示。（打印印50名學(xué)生中成績(jī)高名學(xué)生中成績(jī)高于于80分的學(xué)號(hào)和成績(jī)分的學(xué)號(hào)和成績(jī)）沒(méi)有輸入數(shù)據(jù)例例2.12 將例將例2.2的算法的算法用用N-S圖表示。（打圖表示。（打印印50名學(xué)生中成績(jī)高名學(xué)生中成績(jī)高于于80分的學(xué)號(hào)和成績(jī)分的學(xué)號(hào)和成績(jī)）有輸入數(shù)據(jù)例例2.13 將例將例2.3判定閏判定閏年的算法用年的算法用N-S圖表示圖表示例例2.14 將例將例2.4的算法用的算法用N-S圖圖表示表示1001991.4131

27、211例例2.15 將例將例2.5判別素?cái)?shù)的算法判別素?cái)?shù)的算法用用N-S流程圖表示。流程圖表示。傳統(tǒng)流程圖分析：傳統(tǒng)流程圖分析：出口出口1出口出口2此圖不符合基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)！此圖不符合基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)！由于不能分解為三種基本結(jié)由于不能分解為三種基本結(jié)構(gòu)，就無(wú)法直接用構(gòu)，就無(wú)法直接用N-SN-S流程流程圖的三種基本結(jié)構(gòu)的符號(hào)來(lái)圖的三種基本結(jié)構(gòu)的符號(hào)來(lái)表示。因此，應(yīng)當(dāng)先作必要表示。因此，應(yīng)當(dāng)先作必要的變換。的變換。例例2.15 將例將例2.5判別素?cái)?shù)的算法判別素?cái)?shù)的算法用用N-S流程圖表示。流程圖表示。傳統(tǒng)流程圖變換為：傳統(tǒng)流程圖變換為：一個(gè)出口一個(gè)出口用用N-S流程圖表示：流程圖表示：N-SN-S圖表

28、示算法的優(yōu)點(diǎn)圖表示算法的優(yōu)點(diǎn)比文字描述直觀、形象、比文字描述直觀、形象、 易于理解；易于理解；比傳統(tǒng)流程圖緊湊易畫(huà)。尤其是它廢除比傳統(tǒng)流程圖緊湊易畫(huà)。尤其是它廢除了流程線，整個(gè)算法結(jié)構(gòu)是由各個(gè)基本了流程線，整個(gè)算法結(jié)構(gòu)是由各個(gè)基本結(jié)構(gòu)按順序組成的，結(jié)構(gòu)按順序組成的，N-SN-S流程圖中的上流程圖中的上下順序就是執(zhí)行時(shí)的順序。用下順序就是執(zhí)行時(shí)的順序。用N-SN-S圖表圖表示的算法都是結(jié)構(gòu)化的算法，因?yàn)樗皇镜乃惴ǘ际墙Y(jié)構(gòu)化的算法，因?yàn)樗豢赡艹霈F(xiàn)流程無(wú)規(guī)律的跳轉(zhuǎn)，而只能自可能出現(xiàn)流程無(wú)規(guī)律的跳轉(zhuǎn)，而只能自上而下地順序執(zhí)行。上而下地順序執(zhí)行。小結(jié)：小結(jié)：一個(gè)結(jié)構(gòu)化的算法是由一些基本結(jié)構(gòu)順序組成一

29、個(gè)結(jié)構(gòu)化的算法是由一些基本結(jié)構(gòu)順序組成的。在基本結(jié)構(gòu)之間不存在向前或向后的跳轉(zhuǎn)的。在基本結(jié)構(gòu)之間不存在向前或向后的跳轉(zhuǎn)，流程的轉(zhuǎn)移只存在于一個(gè)基本結(jié)構(gòu)范圍之內(nèi)，流程的轉(zhuǎn)移只存在于一個(gè)基本結(jié)構(gòu)范圍之內(nèi)( (如循環(huán)中流程的跳轉(zhuǎn)如循環(huán)中流程的跳轉(zhuǎn)) )；一；一 個(gè)非結(jié)構(gòu)化的算法個(gè)非結(jié)構(gòu)化的算法可以用一個(gè)等價(jià)的結(jié)構(gòu)化算法代替，其功能不可以用一個(gè)等價(jià)的結(jié)構(gòu)化算法代替，其功能不變變 。如果一個(gè)算法不能分解為若干個(gè)基本結(jié)構(gòu)。如果一個(gè)算法不能分解為若干個(gè)基本結(jié)構(gòu)，則它必然不是一個(gè)結(jié)構(gòu)化的算法。，則它必然不是一個(gè)結(jié)構(gòu)化的算法。 2.4.5 用位代碼表示算法概念：概念：偽代碼是用介于自然語(yǔ)言和計(jì)算機(jī)語(yǔ)言偽代碼是用

30、介于自然語(yǔ)言和計(jì)算機(jī)語(yǔ)言之間的文字和符號(hào)來(lái)描述算法。之間的文字和符號(hào)來(lái)描述算法。特點(diǎn)：特點(diǎn)：它如同一篇文章一樣它如同一篇文章一樣 ，自上而下地寫(xiě)下，自上而下地寫(xiě)下來(lái)。每一行來(lái)。每一行( (或幾行或幾行) )表示一個(gè)基本操作。它不用表示一個(gè)基本操作。它不用圖形符號(hào)，因此書(shū)寫(xiě)方便圖形符號(hào)，因此書(shū)寫(xiě)方便 、格式緊湊，也比較、格式緊湊，也比較好懂，也便于向計(jì)算機(jī)語(yǔ)言算法好懂，也便于向計(jì)算機(jī)語(yǔ)言算法( (即程序即程序) )過(guò)渡。過(guò)渡。用處：用處：適用于設(shè)計(jì)過(guò)程中需要反復(fù)修改時(shí)的流適用于設(shè)計(jì)過(guò)程中需要反復(fù)修改時(shí)的流程描述。程描述。 IF x is positive THEN print x ELSE pr

31、int -x也可以用漢字偽代碼表示：也可以用漢字偽代碼表示： 若若 x為正為正 打印打印 x 否則否則 打印打印 -x也可以中英文混用，如：也可以中英文混用，如： IF x 為正為正 print x ELSE print -x例：例： “ “打印打印x x的絕對(duì)值的絕對(duì)值”的算法可以用偽代碼表的算法可以用偽代碼表示為：示為：開(kāi)始開(kāi)始 置置t的初值為的初值為1 置置i的初值為的初值為2 當(dāng)當(dāng)i=5，執(zhí)行下面操作：，執(zhí)行下面操作： 使使t=ti 使使i=i+1 循環(huán)體到此結(jié)束循環(huán)體到此結(jié)束 輸出輸出t的值的值 結(jié)束結(jié)束也可以寫(xiě)成以下形式：也可以寫(xiě)成以下形式： BEGIN算法開(kāi)始算法開(kāi)始 1t 2

32、i while i5 ti t i+1 i print t END算法結(jié)束算法結(jié)束例例2.16 求求5!。用偽代碼表示算。用偽代碼表示算法：法：例例2.17 輸出輸出50個(gè)學(xué)生中成績(jī)高于個(gè)學(xué)生中成績(jī)高于80分者的學(xué)號(hào)和成績(jī)。分者的學(xué)號(hào)和成績(jī)。用偽代碼表示算法：用偽代碼表示算法：BEGIN算法開(kāi)始算法開(kāi)始 1 i while i50 input ni and gi i+1 i 1 i while i50 if gi80 print ni and gi i+1 i END算法結(jié)束算法結(jié)束 2.4.6 用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表示算法概念：概念：用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)算法。計(jì)算機(jī)是無(wú)法識(shí)別用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)算法。計(jì)算機(jī)是無(wú)法識(shí)

33、別流程圖和偽代碼的。只有用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫(xiě)的程流程圖和偽代碼的。只有用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序才能被計(jì)算機(jī)執(zhí)行。因此在用流程圖或偽代碼序才能被計(jì)算機(jī)執(zhí)行。因此在用流程圖或偽代碼描述出一個(gè)算法后，還要將它轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言描述出一個(gè)算法后，還要將它轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)語(yǔ)言程序。程序。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表示算法必須嚴(yán)格遵循所用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表示算法必須嚴(yán)格遵循所用的語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則，這是和偽代碼不同的。用的語(yǔ)言的語(yǔ)法規(guī)則，這是和偽代碼不同的。用處：用處：要完成一件工作，包括設(shè)計(jì)算法和實(shí)現(xiàn)要完成一件工作，包括設(shè)計(jì)算法和實(shí)現(xiàn)算法兩個(gè)部分。設(shè)計(jì)算法的目的是為了實(shí)現(xiàn)算法算法兩個(gè)部分。設(shè)計(jì)算法的目的是為了實(shí)現(xiàn)算法。#in

34、clude void main( ) int i,t; t=1; i=2; while(i=5) t=t*i; i=i+1; printf(%dn,t); 例例 2.20 將例將例2.16表示表示的算法（求的算法（求5!）用）用C語(yǔ)言表示。語(yǔ)言表示。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)說(shuō)明：應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)說(shuō)明：寫(xiě)出了寫(xiě)出了C C程序，仍然只是程序，仍然只是描述了算法，并未實(shí)現(xiàn)算法。只有運(yùn)行程描述了算法，并未實(shí)現(xiàn)算法。只有運(yùn)行程序才是實(shí)現(xiàn)算法。應(yīng)該說(shuō)，用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言序才是實(shí)現(xiàn)算法。應(yīng)該說(shuō)，用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言表示的算法是計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行的算法。表示的算法是計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行的算法。 2.5 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法一個(gè)結(jié)構(gòu)化程序一個(gè)結(jié)構(gòu)化程序 就是用高級(jí)語(yǔ)言表示的結(jié)構(gòu)化算就是用高級(jí)語(yǔ)