譚浩強(qiáng)-C語言-第2章-程序的靈魂算法

1、如何編寫自己的代碼？如何編寫自己的代碼？問題定義：問題定義：在解決問題之前，先在解決問題之前，先徹底了解問題是什么？徹底了解問題是什么？l定義解決方案所需的范圍；定義解決方案所需的范圍；l定義輸入和輸出；定義輸入和輸出；l定義常量和公式；定義常量和公式；l定義基本計算需求（數(shù)據(jù)定義基本計算需求（數(shù)據(jù)的類型、范圍和精度）；的類型、范圍和精度）；設(shè)計測試計劃：設(shè)計測試計劃：驗證程序的正確性。驗證程序的正確性。l測試計劃：由輸入數(shù)據(jù)集和預(yù)期輸出數(shù)測試計劃：由輸入數(shù)據(jù)集和預(yù)期輸出數(shù)據(jù)組成。據(jù)組成。l需要考慮所有正常情況和異常情況。需要考慮所有正常情況和異常情況。設(shè)計解決方案：設(shè)計解決方案：l算法：正確

2、的計算方法算法：正確的計算方法l驅(qū)動程序：對輸入數(shù)據(jù)的正確性判斷，驅(qū)動程序：對輸入數(shù)據(jù)的正確性判斷，非法輸入不處理。非法輸入不處理。l測試和調(diào)試：設(shè)計執(zhí)行測試計劃的方式，測試和調(diào)試：設(shè)計執(zhí)行測試計劃的方式，提供監(jiān)視程序執(zhí)行過程的有效方法。提供監(jiān)視程序執(zhí)行過程的有效方法。開發(fā)環(huán)境選擇：開發(fā)環(huán)境選擇：程序員編輯、編譯、維護(hù)程序的環(huán)境。程序員編輯、編譯、維護(hù)程序的環(huán)境。l文本編輯器文本編輯器l編譯程序或者翻譯程序編譯程序或者翻譯程序l連接程序連接程序編寫代碼：編寫代碼：上機(jī)前，應(yīng)該畫好程序的詳細(xì)的代碼流程圖。上機(jī)前，應(yīng)該畫好程序的詳細(xì)的代碼流程圖。l編輯源程序；編輯源程序；l編譯程序，并改正編譯錯誤

3、；編譯程序，并改正編譯錯誤；l連接程序，并改正連接錯誤；連接程序，并改正連接錯誤；驗證程序：驗證程序：執(zhí)行和測試程序。執(zhí)行和測試程序。l執(zhí)行程序；執(zhí)行程序；l測試和驗證：定位和改正錯誤（調(diào)試程序）；重新編譯、連測試和驗證：定位和改正錯誤（調(diào)試程序）；重新編譯、連接程序；接程序； 編輯源程序編輯源程序 對源程序進(jìn)行編譯對源程序進(jìn)行編譯 與庫函數(shù)連接與庫函數(shù)連接 運行目標(biāo)代碼運行目標(biāo)代碼 結(jié)果結(jié)果結(jié)果不正確結(jié)果不正確編譯不正確編譯不正確源程序：源程序：在編輯方式下建立起來的程序文件稱為源程序文件，在編輯方式下建立起來的程序文件稱為源程序文件，簡稱源文件。相應(yīng)程序稱為源程序。簡稱源文件。相應(yīng)程序稱為

4、源程序。編譯：編譯：將高級語言源程序轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言程序的過程稱為編將高級語言源程序轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言程序的過程稱為編譯，而完成這種轉(zhuǎn)換過程的系統(tǒng)軟件稱為編譯程序。譯，而完成這種轉(zhuǎn)換過程的系統(tǒng)軟件稱為編譯程序。目標(biāo)代碼：目標(biāo)代碼： 經(jīng)編譯的生成的目標(biāo)程序文件稱為目標(biāo)文件；由經(jīng)編譯的生成的目標(biāo)程序文件稱為目標(biāo)文件；由于程序中用到庫函數(shù)或其他函數(shù)，需要把分離的目標(biāo)程于程序中用到庫函數(shù)或其他函數(shù)，需要把分離的目標(biāo)程序連接成完整的可執(zhí)行程序，這種計算機(jī)能識別的二進(jìn)序連接成完整的可執(zhí)行程序，這種計算機(jī)能識別的二進(jìn)制代碼稱為目標(biāo)代碼，對應(yīng)文件稱為可執(zhí)行文件。制代碼稱為目標(biāo)代碼，對應(yīng)文件稱為可執(zhí)行文件。第二章一個

5、程序應(yīng)包括兩個方面的內(nèi)容一個程序應(yīng)包括兩個方面的內(nèi)容: : 對數(shù)據(jù)的描述：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)的描述：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(data structure) 對操作的描述：算法對操作的描述：算法(algorithm)著名計算機(jī)科學(xué)家沃思提出一個公式著名計算機(jī)科學(xué)家沃思提出一個公式: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)計方法語言工具數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法程序設(shè)計方法語言工具完整的程序設(shè)計應(yīng)該是完整的程序設(shè)計應(yīng)該是: :靈魂靈魂加工對象加工對象工具工具合適的方法合適的方法 2.1 算法的概念算法的概念 廣義地說，為解決一個問題而采取的方法和步驟，就稱廣義地說，為解決一個問題而采取的方法和步驟，就稱為為

6、“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次次對同一個問題，可有不同的解題方法和步驟對同一個問題，可有不同的解題方法和步驟例：例： 求求1001nn 為了有效地進(jìn)行解題，不僅需要保證為了有效地進(jìn)行解題，不僅需要保證算法正確，還要考慮算法的質(zhì)量，選擇合算法正確，還要考慮算法的質(zhì)量，選擇合適的算法。希望方法簡單，運算步驟少。適的算法。希望方法簡單，運算步驟少。計算機(jī)算法可分為兩大類別：計算機(jī)算法可分為兩大類別： 數(shù)值運算算法：求數(shù)值解，例

7、如求方程的數(shù)值運算算法：求數(shù)值解，例如求方程的根、求函數(shù)的定積分等。根、求函數(shù)的定積分等。 非數(shù)值運算：包括的面十分廣泛，最常見非數(shù)值運算：包括的面十分廣泛，最常見的是用于事務(wù)管理領(lǐng)域，例如圖書檢索、的是用于事務(wù)管理領(lǐng)域，例如圖書檢索、人事管理、行車調(diào)度管理等。人事管理、行車調(diào)度管理等。 2.2 簡單算法舉例簡單算法舉例例例2.1: 求求12345 步驟步驟1 1：先求：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：

8、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，則要寫999999個步驟個步驟 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)兩個變量：可以設(shè)兩個變量：一個變量代表被乘數(shù)，一個變一個變量代表被乘數(shù)，一個變量代表乘數(shù)。不另

9、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)算法來求結(jié)果為乘數(shù)。用循環(huán)算法來求結(jié)果, , 算法算法可改寫：可改寫： S1：1pS2：3 iS3：pi pS4：i+2 pS5：若若i11，返回返回S3。否則，結(jié)束。否則，結(jié)束。 如果題目改為：求如果題目改為：求1 13 35 51 11 1算法只需算法只需作很少的改動：作很少的改動： 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。 S3 S3到到S5S5組成一個循環(huán)，在實現(xiàn)

10、算法時組成一個循環(huán)，在實現(xiàn)算法時 要反要反復(fù)多次執(zhí)行復(fù)多次執(zhí)行S3S3，S4S4，S5S5等步驟，直到某一時刻，等步驟，直到某一時刻，執(zhí)行執(zhí)行S5S5步驟時經(jīng)過判斷，乘數(shù)步驟時經(jīng)過判斷，乘數(shù)i i已超過規(guī)定的已超過規(guī)定的數(shù)值而不返回數(shù)值而不返回S3S3步驟為止。步驟為止。 此時算法結(jié)束，變量此時算法結(jié)束，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個學(xué)生，要求將他們之中成績在個學(xué)生，要求將他們之中成績在80分以上者打印出分以上者打印出來。設(shè)來。設(shè)n表示學(xué)號，表示學(xué)號， n1代表第一個學(xué)生學(xué)號，代表第一個學(xué)生學(xué)號， 代表第代表第i個學(xué)個學(xué)生學(xué)號。用生學(xué)號。用g代表學(xué)生成績代

11、表學(xué)生成績 ， gi代表第代表第i個學(xué)生成績，算法表個學(xué)生成績，算法表示如下示如下: 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。 S3S3：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)，用來控制序號作為下標(biāo)，用來控制序號( (第幾個學(xué)生，第第幾個學(xué)生，第幾個成績幾個成績) )。當(dāng)。當(dāng)i i超過超過5050時，表示時，表示 已對已對5050個學(xué)生的個學(xué)生的成績處理完畢，算法結(jié)束。成績處理完畢，算法結(jié)束。例例2.3 判定判定20002500

12、年中的每一年是否閏年，將結(jié)果年中的每一年是否閏年，將結(jié)果輸出。輸出。 分析分析 閏年的條件是：閏年的條件是： (1)(1)能被能被4 4整除，但不能被整除，但不能被100100整除的年份都是整除的年份都是閏年，如閏年，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整除的年份是閏整除的年份是閏年。如年。如1600,20001600,2000年是閏年。不符合這兩個條件年是閏年。不符合這兩個條件的年份不是閏年。如：的年份不是閏年。如：20092009年，年，21002100年不是閏年。年不是閏年。 變量變量i i作為下

13、標(biāo)，用來控制序號作為下標(biāo)，用來控制序號( (第幾個學(xué)生，第第幾個學(xué)生，第幾個成績幾個成績) )。當(dāng)。當(dāng)i i超過超過5050時，表示已對時，表示已對5050個學(xué)生的成績個學(xué)生的成績處理完畢，算法結(jié)束。處理完畢，算法結(jié)束。設(shè)設(shè)y y為被檢測的年份，算法可表示如下為被檢測的年份，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”。然后轉(zhuǎn)。然后轉(zhuǎn)到到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。S

14、4S4：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，轉(zhuǎn)時，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。 以上算法中每做一以上算法中每做一步都分別分離出一步都分別分離出一些范圍些范圍( (巳能判定為巳能判定為閏年或非閏年閏年或非閏年) )，逐，逐步縮小范圍，直至步縮小范圍，直至執(zhí)行執(zhí)行S5S5時，只可能時，只

15、可能是非閏年。是非閏年。“其它其它” 包括能被包括能被4 4整除，又能被整除，又能被100100整整除，而不能被除，而不能被400400整整除的那些年份除的那些年份( (如如1990) 1990) 是非閏年。是非閏年。例例2.4 求求算法如下算法如下 ：1001991.4131211 S1S1：sign=1sign=1 S2 S2：sum=1sum=1 S3 S3：deno=2deno=2 S4 S4：sign=(-1)sign=(-1)signsign S5 S5：term=signterm=sign(1/deno)(1/deno) S6 S6：sum=sum+termsum=sum+ter

16、m 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，以使算單詞作變量名，以使算法更易于理解：法更易于理解：sum表示累加和，表示累加和，deno是是英文分母（英文分母（denominator）縮寫，縮寫，sign代表數(shù)值的符代表數(shù)值的符號，號，term代表某一項。代表某一項。 反復(fù)執(zhí)行反復(fù)執(zhí)行S4S4到到S8S8步驟，直到分母大于步驟，直到分母大于100100為止為止。一共執(zhí)行了。一共執(zhí)行了9999次循環(huán)，向次循環(huán)，向sumsum累加入了累加入了9999個分個分?jǐn)?shù)。數(shù)。sumsum

17、最后的值就是多項式的值。最后的值就是多項式的值。 例例2.5 對一個大于或等于對一個大于或等于3的正整數(shù)，判斷它是不的正整數(shù)，判斷它是不是一個素數(shù)。是一個素數(shù)。 概念概念：所謂素數(shù)，是指除了所謂素數(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是素數(shù)。因為它是素數(shù)。因為它不能被不能被2 2，3 3，4 4，1212整除。整除。分析分析：判斷一個數(shù)判斷一個數(shù)n(n3)n(n3)是否素數(shù)的方法：是否素數(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)各個整數(shù)輪流作為除數(shù)，各個整數(shù)輪流作為除

18、數(shù)，如果都不能被整除，則如果都不能被整除，則n n為素數(shù)。為素數(shù)。 算法如下算法如下 ：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“不是不是素數(shù)素數(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 “是素是素數(shù)數(shù)”。然后結(jié)束。然后結(jié)束。 實際上，實際上，n n不必被不必被2 2到到( (n-1)n-1)的

19、整數(shù)除，只需被的整數(shù)除，只需被2 2到到n/2n/2間整數(shù)除，甚至只需被間整數(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 算法的特性算法的特性 有窮性有窮性：包含有限的操作步驟。包含有限的操作步驟。 確定性確定性：算法中的每一個步驟都應(yīng)當(dāng)是確定的。算法中的每一個步驟都應(yīng)當(dāng)是確定的。 有零個或多個輸入有零個或多個輸入：輸入是指在執(zhí)行算法時需要輸入是指在執(zhí)行算法時需要從外界取得必要的信息。從外界取得必要的信息。 有一個或多個輸出：有一個或多個輸出：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：有效性：算法中的每一個步驟都應(yīng)當(dāng)能有效

20、地執(zhí)算法中的每一個步驟都應(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 。一個算法應(yīng)該具有以下特點：一個算法應(yīng)該具有以下特點：作業(yè)作業(yè)什么是算法？試從日常生活中找什么是算法？試從日常生活中找3個例子，個例子，描述他們的算法描述他們的算法。 2.4 算法的表示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： 自然語言自然語言 傳統(tǒng)流程圖傳統(tǒng)流程圖 結(jié)構(gòu)化流程圖結(jié)構(gòu)化流程圖 偽代碼偽代碼 PADPAD圖圖 2.4.1 用自然語言表示算法用自然語言表示算法 自然語言就是人們?nèi)粘Ｊ褂玫恼Z言，可以是自然語言就是人們?nèi)粘Ｊ褂玫恼Z言，可以是漢語或英語或其它語言。用自

21、然語言表示通俗漢語或英語或其它語言。用自然語言表示通俗易懂，但文字冗長，容易出現(xiàn)易懂，但文字冗長，容易出現(xiàn)“歧義性歧義性”。自。自然語言表示的含義往往不大嚴(yán)格，要根據(jù)上下然語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)的算法時也不很方便。因此，除了那些很簡單的算法時也不很方便。因此，除了那些很簡單的問題外，一般不用自然語言描述算法。的問題外，一般不用自然語言描述算法。 2.4.2 用流程圖表示算法用流程圖表示算法美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會ANSI(American National ANSI(American N

22、ational 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：符號：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連接點例例2.6 將求將求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)果打印出來，可在菱形框的下面加一個輸出框。 例例2.7 將例將例2.2的算法用的算法用流程圖表示。打印流程圖表示。打印50名名 學(xué)生中成績在學(xué)生中成績在80分以上分以上者的學(xué)號和成績。者的學(xué)號和成績。如果需要包括輸入數(shù)據(jù)的部分，流程圖為 例例2.8 將例將例2.3判定閏年判定閏年的

23、算法用流的算法用流程圖表示程圖表示 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 1001991.4131211 例例2.10 將例將例2.5判斷素數(shù)的算法用流程圖判斷素數(shù)的算法用流程圖表示表示 小結(jié)：小結(jié)： 流程圖是表示算法的較好的工具。流程圖是表示算法的較好的工具。一個流程圖包括以下幾部分一個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)外必要的文字說明。框內(nèi)外必要的文字說明。 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

24、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，對流程線的使用沒有嚴(yán)格限制。因此，使用者對流程線的使用沒有嚴(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，使流程圖變得毫無規(guī)律，閱讀者要花很大精力去追蹤圖變得毫無規(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，意型算法，意為一碗面條為一碗面條( (A Bowl of Spag

25、hetti)A Bowl of Spaghetti)，亂無頭緒。亂無頭緒。缺點：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，即不允許無規(guī)律地使流程隨意轉(zhuǎn)向，只能順序地進(jìn)行下去。 2.2.三種基本結(jié)構(gòu)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)作為表示一個良好算法的用這三種基本結(jié)構(gòu)作為表示一個良好算法的基本單元。基本單元。三種基本結(jié)構(gòu)的圖示：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

26、：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：三種基本結(jié)構(gòu)的共同特點：(1)(1)只有一個入口。只有一個入口。 (2)(2)只有一個出口。（只有一個出口。（請注意：請注意：一個菱形判斷框有兩一個菱形判斷框有兩個出口，而一個選擇結(jié)構(gòu)只有一個出口。不要將個出口，而一個選擇結(jié)構(gòu)只有一個出口。不要將菱形框的出口和選擇結(jié)構(gòu)的出口混淆。）菱形框的出口和選擇結(jié)構(gòu)的出口混淆。）(3)(3)結(jié)構(gòu)內(nèi)的每一部分都有機(jī)會被執(zhí)行到。結(jié)構(gòu)內(nèi)的每一部分都有機(jī)會被執(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)”( (無終止的循環(huán)無終止的

27、循環(huán)) )。 圖中沒有一條圖中沒有一條從入口到出口的從入口到出口的路徑通過路徑通過A A框框不正確的流程表示：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)擴(kuò)展：擴(kuò)展： 只要具有上述四個只要具有上述四個特點的都可以作為特點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)的特點此圖符合基本結(jié)構(gòu)的特點 這是一個多分支這是一個多分支選擇結(jié)構(gòu)，根據(jù)表達(dá)選擇結(jié)構(gòu)，根據(jù)表達(dá)式的值決定執(zhí)行路線。式的值決定執(zhí)行路線。虛線框內(nèi)的結(jié)構(gòu)是一虛線框內(nèi)的結(jié)構(gòu)是一個入口一個出口，并個入口一個出口，并且有上述全部的四

28、個且有上述全部的四個特點。由此構(gòu)成的算特點。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)所派生出來的。生出來的。 2.4.4 用用N-S流程圖表示算法流程圖表示算法 1973 1973年美國學(xué)者年美國學(xué)者I.NassiI.Nassi和和B.ShneidermanB.Shneiderman提出了一種新的流程圖形式。在這種流程圖提出了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。全部算法中，完全去掉了帶箭頭的流程線。全部算法寫在一個矩形框內(nèi)，在該框內(nèi)還可以包含其寫在一個矩形框內(nèi)，在該框內(nèi)還可以包含其它的從屬于它

29、的框，或者說，由一些基本的它的從屬于它的框，或者說，由一些基本的框組成一個大的框。這種流程圖又稱框組成一個大的框。這種流程圖又稱N-SN-S結(jié)結(jié)構(gòu)化流程圖。構(gòu)化流程圖。 N-SN-S流程圖用以下的流程圖符號：流程圖用以下的流程圖符號： (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，可以是一個簡單的操作，框，可以是一個簡單的操作，也可以是三個基本結(jié)構(gòu)之一。也可以是三個基本結(jié)構(gòu)之一。 A框可以是一個選擇結(jié)構(gòu)框可以是一個選擇結(jié)構(gòu)

30、 B框可以是一個循環(huán)結(jié)構(gòu)框可以是一個循環(huán)結(jié)構(gòu) 例例2.11 將例將例2.1的的求求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的的算法用算法用N-S圖表圖表示。（打印示。（打印50名學(xué)生中成績名學(xué)生中成績高于高于80分的學(xué)分的學(xué)號和成績）號和成績）有輸入數(shù)據(jù)有輸入數(shù)據(jù)N-SN-S圖表示算法的優(yōu)點圖表示算法的優(yōu)點 比文字描述直觀、形象、比文字描述直觀、形象、 易于理解；比傳易于理解；比傳統(tǒng)流程圖緊湊易畫。尤其是它廢除了流程線，統(tǒng)流程圖緊湊易畫。尤其是它廢除了流程線，整個算法結(jié)構(gòu)是由各個基本結(jié)構(gòu)按順序組成整個算法結(jié)構(gòu)是由各個基本結(jié)構(gòu)按順序組成的，的，N-SN-S流程圖中的上下順序

31、就是執(zhí)行時的流程圖中的上下順序就是執(zhí)行時的順序。用順序。用N-SN-S圖表示的算法都是結(jié)構(gòu)化的算圖表示的算法都是結(jié)構(gòu)化的算法，因為它不可能出現(xiàn)流程無規(guī)律的跳轉(zhuǎn)，法，因為它不可能出現(xiàn)流程無規(guī)律的跳轉(zhuǎn)，而只能自上而下地順序執(zhí)行。而只能自上而下地順序執(zhí)行。小結(jié)：小結(jié)： 一個結(jié)構(gòu)化的算法是由一些基本結(jié)構(gòu)順序組成一個結(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)移只存在于一個基本結(jié)構(gòu)范圍之內(nèi)流程的轉(zhuǎn)移只存在于一個基本結(jié)構(gòu)范圍之內(nèi)( (如如循環(huán)中流程的跳轉(zhuǎn)循環(huán)中流程的跳轉(zhuǎn)) )；一個非結(jié)構(gòu)化的算法可以；一個非結(jié)構(gòu)化的算法可以

32、用一個等價的結(jié)構(gòu)化算法代替，其功能不變用一個等價的結(jié)構(gòu)化算法代替，其功能不變 。如果一個算法不能分解為若干個基本結(jié)構(gòu)，則如果一個算法不能分解為若干個基本結(jié)構(gòu)，則它必然不是一個結(jié)構(gòu)化的算法。它必然不是一個結(jié)構(gòu)化的算法。 2.4.5 用偽代碼表示算法用偽代碼表示算法 概念：概念：偽代碼是用介于自然語言和計算機(jī)語言之偽代碼是用介于自然語言和計算機(jī)語言之間的文字和符號來描述算法。間的文字和符號來描述算法。 特點：特點：它如同一篇文章一樣它如同一篇文章一樣 ，自上而下地寫下，自上而下地寫下來。每一行來。每一行( (或幾行或幾行) )表示一個基本操作。它不用表示一個基本操作。它不用圖形符號，因此書寫方便圖

33、形符號，因此書寫方便 、格式緊湊，也比較、格式緊湊，也比較好懂，也便于向計算機(jī)語言算法好懂，也便于向計算機(jī)語言算法( (即程序即程序) )過渡。過渡。 用處：用處：適用于設(shè)計過程中需要反復(fù)修改時的流程適用于設(shè)計過程中需要反復(fù)修改時的流程描述。描述。開始開始 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)束也可以寫成以下形式：也可以寫成以下形式： BEGIN算法開始算法開始 1t 2 i while i5 ti t i+1 i print t END算法結(jié)束算法結(jié)

34、束例例2.16 求求5!。用偽代碼表示。用偽代碼表示算法：算法： 2.4.6 用計算機(jī)語言表示算法用計算機(jī)語言表示算法 概念：概念：用計算機(jī)實現(xiàn)算法。計算機(jī)是無法識別流用計算機(jī)實現(xiàn)算法。計算機(jī)是無法識別流程圖和偽代碼的。只有用計算機(jī)語言編寫的程序程圖和偽代碼的。只有用計算機(jī)語言編寫的程序才能被計算機(jī)執(zhí)行。因此在用流程圖或偽代碼描才能被計算機(jī)執(zhí)行。因此在用流程圖或偽代碼描述出一個算法后，還要將它轉(zhuǎn)換成計算機(jī)語言程述出一個算法后，還要將它轉(zhuǎn)換成計算機(jī)語言程序。序。 特點：特點：用計算機(jī)語言表示算法必須嚴(yán)格遵循所用用計算機(jī)語言表示算法必須嚴(yán)格遵循所用的語言的語法規(guī)則，這是和偽代碼不同的。的語言的語法

35、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)計算法和實現(xiàn)算要完成一件工作，包括設(shè)計算法和實現(xiàn)算法兩個部分。設(shè)計算法的目的是為了實現(xiàn)算法。法兩個部分。設(shè)計算法的目的是為了實現(xiàn)算法。#include 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表示的表示的算法（求算法（求5!）用）用C語語言表示。言表示。 應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)說明：應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)說明：寫出了寫出了C C程序，仍然程序，仍然只是描述了算法，并未實現(xiàn)算法。只是描述了算法，并未實現(xiàn)算法。只有運行程序才是實現(xiàn)算法。應(yīng)該只有運行程序才是實現(xiàn)算法。應(yīng)該說，用計算機(jī)語言表示的算法是計說，用計算機(jī)語言表示的算法是計算機(jī)能夠執(zhí)行的算法。算機(jī)能夠執(zhí)行的算法。 2.5 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法