第一章

　C 語言概述 本章要求：

　（1）C語句概述； （2）程序的三種基本結(jié)構(gòu)； （3）賦值語句； （4）數(shù)據(jù)的輸入與輸出。

　教學重點：

　1. C語言的特點。

　2. C語言的編程環(huán)境。

　教學難點：

　掌握編程環(huán)境的使用方法 教學方法：

　采用多媒體教學的方法進行講授，學生在教師指導下通過計算機進行操作練習。

　課時數(shù)：4 （講授 2 節(jié)課，上機練習 2 節(jié)課）

　1.1 C 語言的發(fā)展及特點 1.1.1

　C 語言的發(fā)展過程

　1、C 語言是國際上流行的、很有發(fā)展前途的計算機高級語言。C 語言適合于作為“系統(tǒng)描述語言”。它既可以用來編寫系統(tǒng)軟件，也可以用來編寫應(yīng)用程序。

　以前操作系統(tǒng)等系統(tǒng)軟件主要采用匯編語言編寫。匯編語言依賴于計算機硬件，程序的可讀性、可移植性都比較差。為了提高可讀性和可移植性，人們希望采用高級語言編寫這些軟件，但是一般的高級語言難以實現(xiàn)匯編語言的某些操作，特別是針對硬件的一些操作（如：內(nèi)存地址的讀寫-直接硬件、二進制位的操作）。人們設(shè)法尋找一種既具有一般高級語言特性，又具有低級語言特性的語言，C 語言就在這種情況下應(yīng)運而生。

　2、C 語言的發(fā)展見下圖：

　注：最初 Unix 操作系統(tǒng)是采用匯編語言編寫的，B 語言版本的 Unix 是第一個用高級語言編寫的 Unix。在 C 語言誕生后，Unix 很快用 C 語言改寫，C 語言良好的可移植性很快使Unix 從 PDP 計算機移植到其它計算機平臺，隨著 Unix 的廣泛應(yīng)用，C 語言也得到推廣。從此C 語言和 Unix 像一對孿生兄弟，在發(fā)展中相輔相成，Unix 和 C 很快風靡全球。

　ALGOL60 -> CPL -> BCPC -> B -> C -> 標準 C -> ANSI C -> ISO C ? ALGOL60：一種面向問題的高級語言。ALGOL60 離硬件較遠，不適合編寫系統(tǒng)程序。

　? CPL（Combined Programming language，組合編程語言)：CPL 是一種在ALGOL60 基礎(chǔ)上更接近硬件的一種語言。CPL 規(guī)模大，實現(xiàn)困難。

　? BCPL（Basic Combined Programming language，基本的組合編程語言）：BCPL是對 CPL 進行簡化后的一種語言。

　? B 語言：是對 BCPL 進一步簡化所得到的一種很簡單接近硬件的語言。B 語言取BCPL 語言的第一個字母。B 語言精練、接近硬件，但過于簡單，數(shù)據(jù)無類型。B

　3、從 C 語言的發(fā)展歷史可以看出，C 語言是一種既具有一般高級語言特性(ALGOL60 帶來的高級語言特性)，又具有低級語言特性(BCPL 帶來的接近硬件的低級語言特性)的程序設(shè)計語言。C 語言從一開始就是用于編寫大型、復雜系統(tǒng)軟件的，當然 C 語言也可以用來編寫一般的應(yīng)用程序。也就是說：C 語言是程序員的語言！

　IBM PC 微機 DOS、Windows 平臺上常見的 C 語言版本有：

　? Borland 公司：

　Turbo C,Turbo C++,Borland C++ C++ Builder(Windows 版本) ? Microsoft 公司：

　Microsoft C Visual C++(Windows 版本) 1.1.2

　C 語言的特點

　C 語言是從“組合編程語言”CPL 發(fā)展而來，C 語言既具有一般高級語言特性(ALGOL60帶來的高級語言特性)，又具有低級語言特性(BCPL 帶來的接近硬件的低級語言特性)。C 語言具有下面特點（其中 1-6 屬于高級語言特性，7，8 屬于低級語言特性）

　1、 C 語言的語言成分簡潔，緊湊，書寫形式自由 例：將 C 語言程序段與實現(xiàn)同樣功能的 PASCAL 語言程序段進行比較。

　C 語言 PASCAL 語言 含義 說明 1 {…} BEGIN…END 復合語句 (或:語句塊) PASCAL 顯得羅嗦 2 if(e)S; IF(e)THEN S; 條件語句 PASCAL 至少多了一個 THEN關(guān)鍵詞 3 int i; VAR i:INTEGER 定義 i 為整型變量 PASCAL 至少多了一個 VAR 關(guān)鍵詞 4 int a[10]; VAR a:ARRAY[1..10] OF INTEGER 定義 a 為整型一維數(shù)組,10 個元素 PASCAL 多了 VAR、ARRAY、OF 等關(guān)鍵詞 5 int f(); FUNCTION f():INTEGER 定義 f 為返回值為整型的函數(shù) PASCAL 至 少 多 了 一 個FUNCTION 關(guān)鍵詞 6 int *p; VAR p:^INTEGER 定義 p 為指向整型變量的指針變量 PASCAL 至少多了一個 VAR 關(guān)鍵詞

　7 i+=2; i:=i+2 賦值語句 C 中如果將一個變量與另外一個操作數(shù)運算后賦值給原來的變量，使用復合的運算符可以不要重復書寫此變量。C 形式上更加簡潔。

　8 I++ I=I+1 I 自增 1 C 定義了常用的自增 1、自減 1 運算符。形式上顯得相當簡潔 2、 C 語言擁有豐富的數(shù)據(jù)類型 C 語言具有整型、實型、字符型、數(shù)組類型、指針類型、結(jié)構(gòu)體類型、共同體類型等數(shù)據(jù)類型。能方便地構(gòu)造更加復雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(如：使用指針構(gòu)造鏈表、樹、棧)。

　3、 C 語言的運算符豐富、功能更強大 例如：

　(1) C 語言具有復合的賦值運算符“+[-*/%]=”(加等、減等、乘等、除等) ,“>>=”“<<=”(右移等、左移等),“&[^|]=”(與等、或等、非等)。

　x+=5 等價于 x=x+5 (2) C 語言有條件運算符“:”可代替簡單的 if/else 語句。

　如果需要表示：“如果 x 小于或等于 0，y 為 0；否則 y 為 1”可以采用：

　y=x<=00:1; 如果用一般的程序設(shè)計語言表示就應(yīng)該像下面這樣表示：

　if(x<=0)y=0;

　else y=1; C 語言避免了一切可能的羅嗦， (3) C 語言中連賦值這種操作都定義為運算符，也就是說賦值操作本身可以作為表達式的一部分，參與運算。如：

　if((p=malloc(sizeof(int)))==NULL){printf(“Error!”);exit(1);} 如果改寫為一般形式：

　p=malloc(sizeof(int));

　if(p==NULL){printf(“Error!”);exit(1);} 又如下面算式是正確的：

　x=y=z=6;

　 如果改寫為一般形式：

　 z=6;y=6;x=6; 4、 C 語言是結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計語言 ? C 語言具有結(jié)構(gòu)化的控制語句(if/else,switch/case,for,while,do…while) ? 函數(shù)是 C 語言程序的模塊單位。

　5、 C 語言對語法限制不嚴格，程序設(shè)計靈活 C 語言不檢查數(shù)組下標越界，C 語言不限制對各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化(編譯系統(tǒng)可能對不合適的轉(zhuǎn)化進行警告，但不限制)，不限制指針的使用，程序正確性由程序員保證。

　實踐中，C 語言程序編譯時會提示：“警告錯”“嚴重錯誤”。警告錯誤表示你使用的語法可能有問題，但是你有時可以忽略，你的程序仍然可以完成編譯工作，然后運行。(但是一般情況下警告錯，往往意味著程序真的有問題，你應(yīng)該認真地檢查)“嚴重錯”是不能忽略的，編譯系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)嚴重錯誤，就不會產(chǎn)生目標代碼。

　靈活和安全是一對矛盾，對語法限制的不嚴格可能也是 C 語言的一個缺點，比如：黑客可能使用越界的數(shù)組攻擊你的計算機系統(tǒng)。JAVA 語言是優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序開發(fā)語言，它必須保證安全性，它絕對不允許數(shù)組越界。此外 JAVA 不使用指針，不能直接操作客戶計算機上的文件，語法檢查相當嚴格，程序正確性容易保證，但是 JAVA 在編程時卻缺乏靈活。

　6、 C 語言編寫的程序具有良好的可移植性 編制的程序基本上不需要修改或只需要少量修改就可以移植到其它的計算機系統(tǒng)或其它的操作系統(tǒng)。

　7、 C 語言可以實現(xiàn)匯編語言的大部分功能 ? C 語言可以直接操作計算機硬件如寄存器，各種外設(shè) I/O 端口等。

　? C 語言的指針可以直接訪問內(nèi)存物理地址。

　? C 語言類似匯編語言的位操作可以方便地檢查系統(tǒng)硬件的狀態(tài)。

　C 語言適合編寫系統(tǒng)軟件。

　8、 C 語言編譯后生成的目標代碼小，質(zhì)量高，程序的執(zhí)行效率高 有資料顯示只比匯編代碼效率低 10%-20%。

　1.2 C 語言程序的基本結(jié)構(gòu) 1.2.1

　 簡單的 C 程序介紹

　例 1.1：

　main() {

　 printf(“This is a C program.\n”); } 說明：本程序的功能是輸出一行信息：This is a C program. 其中：

　1、main 表示“主函數(shù)”。每個 C 語言程序都必須有一個 main 函數(shù)，它是每一個 C 語言程序的執(zhí)行起始點（入口點）。main()表示“主函數(shù)”main 的函數(shù)頭。

　2、用{}括起來的是“主函數(shù)”main 的函數(shù)體。main 函數(shù)中的所有操作（或：語句）都在這一對{}之間。也就是說 main 函數(shù)的所有操作都在 main 函數(shù)體中。

　3、“主函數(shù)”main 中只有一條語句，它是 C 語言的庫函數(shù)，功能是用于程序的輸出（顯示在屏幕上），本例用于將一個字符串“This is a C program.\n”的內(nèi)容輸出。即在屏幕上顯示：

　This is a C program. _

　(回車/換行) 4、注意：每條語句用“；”號結(jié)束語句。

　例 1.2: main()

　/* 計算兩數(shù)之和 */ {

　 int a,b,sum;

　/* 這是定義變量 */

　 a=123;b=456;

　/* 以下 3 行為 C 語句 */

　 sum=a+b;

　 printf(“sum=%d\n”,sum); } 說明：本程序計算兩數(shù)之和，并輸出結(jié)果。

　1、同樣此程序也必須包含一個 main 函數(shù)作為程序執(zhí)行的起點。{}之間為 main 函數(shù)的函數(shù)體，main 函數(shù)所有操作均在 main 函數(shù)體中。

　2、/* */括起來的部分是一段注釋，注釋只是為了改善程序的可讀性，在編譯、運行時不起作用（事實上編譯時會跳過注釋，目標代碼中不會包含注釋）。注釋可以放在程序任何位置，并允許占用多行，只是需要注意“/*”、“*/”匹配，一般不要嵌套注釋。

　3、int a,b,sum;是變量聲明。聲明了三個具有整數(shù)類型的變量 a,b,sum。C 語言的變量必須先聲明再使用。

　4、a=123;b=456;是兩條賦值語句。將整數(shù) 123 賦給整型變量 a，將整數(shù) 456 賦給整型變量 b。a,b 兩個變量分別為 123，456。注意這是兩條賦值語句，每條語句均用“；”結(jié)束。

　也可以將兩條語句寫成兩行，即：

　a=123; b=456; 由此可見 C 語言程序的書寫可以相當隨意，但是為了保證容易閱讀要遵循一定的規(guī)范。

　5、sum=a+b;是將 a,b 兩變量內(nèi)容相加，然后將結(jié)果賦值給整型變量 sum。此時 sum 的內(nèi)容為579。

　6、printf(“sum=%d\n”,sum);是調(diào)用庫函數(shù)輸出 sum 的結(jié)果。%d 為格式控制表示 sum 的值以十進制整數(shù)形式輸出。程序運行后，輸出（顯示）：

　sum=579 _

　(回車/換行) 例 1.3

　說明：輸入兩個整數(shù)，計算兩者較大的數(shù)，并輸出。

　1、本程序包括兩個函數(shù)。其中主函數(shù) main 仍然是整個程序執(zhí)行的起點。函數(shù) max 計算兩數(shù)中較大的數(shù)。

　2、主函數(shù) main 調(diào)用 scanf 函數(shù)獲得兩個整數(shù)，存入 a,b 兩個變量，然后調(diào)用函數(shù) max 獲得兩個數(shù)字中較大的值，并賦給變量 c。最后輸出變量 c的值（結(jié)果）。

　3、int max(int x,int y)是函數(shù) max 的函數(shù)頭，函數(shù) max 的函數(shù)頭表明此函數(shù)獲得兩個整數(shù)，返回一個整數(shù)。

　main()/* 主函數(shù) */ {/* main 函數(shù)體開始 */

　 int a,b,c; /*聲明部分定義變量*/

　 scanf(“%d,%d”,&a,&b);

　 /* 調(diào)用 max，將調(diào)用結(jié)果賦給 c */

　 c=max(a,b);

　printf(“max=%d”,c); }/* main 函數(shù)體結(jié)束 */

　int max(int x,int y)/* 計算兩數(shù)中較大的數(shù) */ {/* max 函數(shù)體開始 */

　 int z;

　/* 聲明部分，定義變量 */

　 if(x>y)z=x;

　 else z=y;

　 return z;

　/* 將 z 值返回,通過 max 帶回調(diào)用處 */ }/* max 函數(shù)體結(jié)束 */

　4、函數(shù) max 同樣也用{}將函數(shù)體括起來。max 的函數(shù)體是函數(shù) max 的具體實現(xiàn)。從參數(shù)表獲得數(shù)據(jù)，處理后得到結(jié)果 z，然后將 z 返回調(diào)用函數(shù) main。

　5、本例還表明函數(shù)除了調(diào)用庫函數(shù)外，還可以調(diào)用用戶自己定義，編制的函數(shù)。

　1.2.2

　 C 程序結(jié)構(gòu)

　綜合上述三個例子，我們對 C 語言程序的基本組成和形式（程序結(jié)構(gòu)）有了一個初步了解：

　1、C 程序由函數(shù)構(gòu)成（C 是函數(shù)式的語言，函數(shù)是 C 程序的基本單位）（以例 1.3 說明）

　? 一個 C 源程序至少包含一個 main 函數(shù),也可以包含一個 main 函數(shù)和若干個其它函數(shù)。函數(shù)是 C 程序的基本單位。

　? 被調(diào)用的函數(shù)可以是系統(tǒng)提供的庫函數(shù)，也可以是用戶根據(jù)需要自己編寫設(shè)計的函數(shù)。C 是函數(shù)式的語言，程序的全部工作都是由各個函數(shù)完成。編寫 C 程序就是編寫一個個函數(shù)。

　? C 函數(shù)庫非常豐富，ANSI C 提供 100 多個庫函數(shù)，Turbo C 提供 300 多個庫函數(shù)。

　2、main 函數(shù)（主函數(shù)）是每個程序執(zhí)行的起始點（以例 1.3 說明）

　一個 C 程序總是從 main 函數(shù)開始執(zhí)行，而不論 main 函數(shù)在程序中的位置�？梢詫� main函數(shù)放在整個程序的最前面，也可以放在整個程序的最后，或者放在其它函數(shù)之間。

　3、一個函數(shù)由函數(shù)首部和函數(shù)體兩部分組成(以例 1.3 的 max 函數(shù)說明) (1)函數(shù)首部：一個函數(shù)的第一行。

　返回值類型 函數(shù)名([函數(shù)參數(shù)類型 1 函數(shù)參數(shù)名 1][,…,函數(shù)參數(shù)類型 2，函數(shù)參數(shù)名 2]）

　注意：函數(shù)可以沒有參數(shù)，但是后面的一對（）不能省略，這是格式的規(guī)定。

　(2)函數(shù)體：函數(shù)首部下用一對{}括起來的部分。如果函數(shù)體內(nèi)有多個{}，最外層是函數(shù)體的范圍。函數(shù)體一般包括聲明部分、執(zhí)行部分兩部分。

　{

　 [聲明部分]：在這部分定義本函數(shù)所使用的變量。

　 [執(zhí)行部分]：由若干條語句組成命令序列（可以在其中調(diào)用其它函數(shù)）。

　} 4、C 程序書寫格式自由 ? 一行可以寫幾個語句，一個語句也可以寫在多行上。

　? C 程序沒有行號，也沒有 FORTRAN，COBOL 那樣嚴格規(guī)定書寫格式（語句必須從某一列開始）。

　? 每條語句的最后必須有一個分號“；”表示語句的結(jié)束。

　5、可以使用/* */對 C 程序中的任何部分作注釋 注釋可以提高程序可讀性，使用注釋是編程人員的良好習慣。

　實踐中， ? 編寫好的程序往往需要修改、完善，事實上沒有一個應(yīng)用系統(tǒng)是不需要修改、完善的。很多人會發(fā)現(xiàn)自己編寫的程序在經(jīng)歷了一些時間以后，由于缺乏必要的文檔、必要的注釋，最后連自己都很難再讀懂。需要花費大量時間重新思考、理解原來的程序。這浪費了大量的時間。如果一開始編程就對程序進行注釋，剛開始麻煩一些，但日后可以節(jié)省大量的時間。

　? 一個實際的系統(tǒng)往往是多人合作開發(fā)，程序文檔、注釋是其中重要的交流工具。

　6、C 語言本身不提供輸入/輸出語句，輸入/輸出的操作是通過調(diào)用庫函數(shù)(scanf，printf)完成。

　輸入/輸出操作涉及具體計算機硬件，把輸入/輸出操作放在函數(shù)中處理，可以簡化 C 語言和 C 的編譯系統(tǒng)，便于 C 語言在各種計算機上實現(xiàn)。不同的計算機系統(tǒng)需要對函數(shù)庫中的函數(shù)做不同的處理，以便實現(xiàn)同樣或類似的功能。

　不同的計算機系統(tǒng)除了提供函數(shù)庫中的標準函數(shù)外，還按照硬件的情況提供一些專門的函數(shù)。因此不同計算機系統(tǒng)提供的函數(shù)數(shù)量、功能會有一定差異。

　1.3

　算法及其描述 1、算法：為解決一個問題而采取的方法和步驟稱為“算法”。

　對于同一個問題可以有不同的解題方法和步驟，也就是有不同的算法。算法有優(yōu)劣，一般而言，應(yīng)當選擇簡單的、運算步驟少的，既運算快、內(nèi)存開銷小的算法（算法的時空效率）。

　2、算法的 5 大特性 (1)有窮性：一個算法應(yīng)當包含有限的步驟，而不能是無限的步驟；同時一個算法應(yīng)當在執(zhí)行一定數(shù)量的步驟后，算法結(jié)束，不能死循環(huán)。

　事實上“有窮性”往往指“在合理的范圍之內(nèi)”的有限步驟。如果讓計算機執(zhí)行一個歷時1000 年才結(jié)束的算法，算法盡管有窮，但超過了合理的限度，人們也不認為此算法是有用的。

　(2)確定性 算法中的每一個步驟都應(yīng)當是確定的，而不是含糊的、摸棱兩可的。也就是說不應(yīng)當產(chǎn)生歧義。特別是算法用自然語言描述時應(yīng)當注意這點。

　例如：“將成績優(yōu)秀的同學名單打印輸出”就是有歧義的。“成績優(yōu)秀”是要求每門課程都90 分以上，還是平均成績在 90 分以上？不明確，有歧義，不適合描述算法步驟。

　(3)有 0 個或多個輸入（即：可以沒有輸入，也可以有輸入）

　所謂輸入是指算法執(zhí)行時從外界獲取必要信息。（外界是相對算法本身的，輸入可以是人工鍵盤輸入的數(shù)據(jù)，也可以是程序其它部分傳遞給算法的數(shù)據(jù)）

　例如：

　例如：不需要輸入任何信息，就可以計算出 5��；（0 個輸入）

　例如：輸入一個正整數(shù) n，然后判斷 n 是否為素數(shù)；（1 個輸入）

　例如：如果要計算兩個整數(shù)的最大公約數(shù)，則需要輸入 2 個整數(shù) m，n。（2 個輸入）

　(4)有 1 個或多個輸出（即算法必須得到結(jié)果）

　算法的輸出：算法得到的結(jié)果。算法必須有結(jié)果，沒有結(jié)果的算法沒有意義。（結(jié)果可以是顯示在屏幕上的，也可以是將結(jié)果數(shù)據(jù)傳遞給程序的其它部分）

　(5)有效性 算法的每個步驟都應(yīng)當能有效執(zhí)行，并能得到確定的結(jié)果。例如：b=0，則執(zhí)行 a/b 是不能有效執(zhí)行的。

　3、算法的表示方法 為了表示一個算法，可以用不同的方法。常用的算法表示方法：自然語言，傳統(tǒng)流程圖，結(jié)構(gòu)化流程圖（N-S 流程圖），偽代碼、計算機語言等。（重點：傳統(tǒng)流程圖，N-S 流程圖）

　（1）

　用自然語言表示算法 算法可以用自然語言描述的。自然語言就是人們?nèi)粘Ｊ褂玫恼Z言，可以是漢語、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)歧義。自然語言表示的含義往往不太嚴格，要根據(jù)上下文才能準確判斷其含義。此外，用自然語言描述分支和循環(huán)的算法，不是很直觀。因此，除了簡單問題，一般不采用自然語言描述算法。

　（2）

　用流程圖表示算法 流程圖表示算法：用一些圖框表示各種操作，用箭頭表示算法流程。用圖形表示算法直觀形象，易于理解。

　美國標準化協(xié)會 ANSI 規(guī)定了一些常用的流程圖符號，已為世界各國程序工作者普遍采用。

　? 起止框：表示算法的開始和結(jié)束。一般內(nèi)部只寫“開始”或“結(jié)束”。

　? 處理框：表示算法的某個處理步驟，一般內(nèi)部常常填寫賦值操作。

　? 輸入輸出框：表示算法請求輸入輸入需要的數(shù)據(jù)或算法將某些結(jié)果輸出。一般內(nèi)部常常填寫“輸入…”,“打印/顯示…” ? 菱形框（判斷框）：作用主要是對一個給定條件進行判斷，根據(jù)給定的條件是否成立來決定如何執(zhí)行其后的操作。它有一個入口，兩個出口。

　? 連接點：用于將畫在不同地方的流程線連接起來。同一個編號的點是相互連接在一起的，實際上同一編號的點是同一個點，只是畫不下才分開畫。使用連接點，還可以避免流程線的交叉或過長，使流程圖更加清晰。

　? 注釋框：注釋框不是流程圖中必須的部分，不反映流程和操作，它只是對流程圖中某些框的操作做必要的補充說明，以幫助閱讀流程圖的人更好地理解流程圖的作用。

　流程圖是表示算法的較好的工具。流程圖包括以下幾個部分：表示相應(yīng)操作的框，帶箭頭的流程線，框內(nèi)、框外必要的文字說明。注意：流程線一定不要忘記箭頭，因為它反應(yīng)流程執(zhí)行的先后次序。

　傳統(tǒng)流程圖采用流程線指出各框的執(zhí)行順序，對流程線的使用沒有嚴格限制。因此，使用者可以不受限制地使流程轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去，使流程圖變得毫無規(guī)律。人們對這種流程圖進行改進，規(guī)定幾種基本的結(jié)構(gòu)，然后由這些基本結(jié)構(gòu)按一定規(guī)律組成算法結(jié)構(gòu)，整個算法結(jié)構(gòu)是由上而下地將各個基本結(jié)構(gòu)順序排列起來。這樣可以在一定程度上，提高算法的質(zhì)量。

　三種基本結(jié)構(gòu)，有以下共同點：

　? 只有一個入口：不得從結(jié)構(gòu)外隨意轉(zhuǎn)入結(jié)構(gòu)中某點。

　? 只有一個出口：不得從結(jié)構(gòu)內(nèi)某個位置隨意轉(zhuǎn)出（跳出）。

　? 結(jié)構(gòu)中的每一部分都有機會被執(zhí)行到。（沒有“死語句”）

　? 結(jié)構(gòu)內(nèi)不存在“死循環(huán)”（無終止的循環(huán)）

　已經(jīng)證明：由三種基本結(jié)構(gòu)順序組成的算法結(jié)構(gòu)，可以解決任何復雜問題。由基本結(jié)構(gòu)組成的算法屬于“結(jié)構(gòu)化”算法。

　用流程圖表示的算法直觀形象，比較清楚地顯示出各個框之間的邏輯關(guān)系，因此得到廣泛使用。每一個程序編制人員都應(yīng)當熟練掌握流程圖，會看會畫。（軟件專業(yè)水平、資格考試也用這種流程圖表示）。

　繪制流程圖可以使用 Visio 3,4…等流程圖設(shè)計工具。

�。�3）

　用 N-S 流程圖表示算法（盒圖）

　既然基本結(jié)構(gòu)的順序組合可以表示任何復雜的算法結(jié)構(gòu)，那么，基本結(jié)構(gòu)之間的流程線就屬于多余的了。美國學者 I.Nassi，B.Shneiderman 提出了一種新的流程圖 N-S 流程圖。這種流程圖中，完全去掉了帶箭頭的流程線。每種結(jié)構(gòu)用一個矩形框表示。

　N-S 流程圖的流程圖符號：

　? 順序結(jié)構(gòu)：先執(zhí)行 A 操作，再執(zhí)行 B 操作。

　? 選擇結(jié)構(gòu)：當 p 條件成立，執(zhí)行 A 操作，當 p 條件不成立，執(zhí)行 B 操作。A，B 操作允許空操作，即什么都不做。注意選擇結(jié)構(gòu)是一個整體，代表一個基本結(jié)構(gòu)。

　? 循環(huán)結(jié)構(gòu)：a)當型循環(huán)：當條件 p 成立時，反復執(zhí)行 A 操作，直到 p 條件不成立為止。當型循環(huán)先判斷，再決定是否執(zhí)行循環(huán)體，所以在條件 p 一次都不滿足時，循環(huán)體 A 可能一次都不執(zhí)行。b)直到型循環(huán)：當條件 p 不成立時，反復執(zhí)行 A 操作，直到 p 條件成立為止。直到型循環(huán)先執(zhí)行循環(huán)體 A，然后再判斷條件 p，所以循環(huán)體至少執(zhí)行一次。

　一般情況循環(huán)算法既可以用當型循環(huán)，也可以用直到型循環(huán)實現(xiàn)（可以實現(xiàn)等價算法）。循環(huán)結(jié)構(gòu)也是一個整體，同樣也代表一個基本結(jié)構(gòu)。

　注意：

　三種結(jié)構(gòu)中的 A、B 框可以是一個簡單的操作，也可以是 3 個基本結(jié)構(gòu)之一。也就是說基本結(jié)構(gòu)可以嵌套。

　N-S 流程圖表示算法的優(yōu)點：（未找到計算機繪盒圖的工具,smartdraw）

　? 比文字描述更加直觀、形象，易于理解； ? 比傳統(tǒng)的流程圖緊湊易畫； ? 廢除流程線，整個算法結(jié)構(gòu)是由各個基本結(jié)構(gòu)按順序組成。N-S 流程圖的上下順序就是執(zhí)行時的順序。N-S 圖表示的算法都是結(jié)構(gòu)化的算法。

�。�4）

　用偽代碼表示算法（常常用于算法設(shè)計）

　用傳統(tǒng)流程圖、N-S 圖表示算法，直觀易懂，但繪制比較麻煩，在設(shè)計一個算法時，可能要反復修改，而修改流程圖是比較麻煩的，因此，流程圖適合表示算法，但在設(shè)計算法過程中使用不是很理想。為了設(shè)計算法方便，常使用偽代碼工具。

　偽代碼是用介于自然語言和計算機語言之間的文字和符號來描述算法。偽代碼不用圖形符號，書寫方便，格式緊湊，便于向計算機語言算法過渡。

�。�5）

　用計算機語言表示算法 用計算機語言表示算法實際上就是實際的程序。用計算機語言表示算法必須嚴格遵守所使用的語言的語法規(guī)則。

　結(jié)構(gòu)化算法或程序由三種基本結(jié)構(gòu)順序組成：

　1、順序結(jié)構(gòu) 2、選擇結(jié)構(gòu) 3、循環(huán)結(jié)構(gòu)

　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)中�？梢杂酶倪M流程圖，或 N-S 圖表示。

　例 1：計算 1x2x3x4x5。（即 5!）

　解：

　算法 1：直接寫出算式 S1:

　result<=1x2x3x4x5 很簡單，一步就完成了。但是考慮一下如果要計算 100!，是否寫都寫得累死了。

　算法 2：

　考慮到 1x2x3x4x5 可以改寫為：(((1x2)x3)x4)x5)， S1：p1<=1x2 S2: p2<=p1x3 S3: p3<=p2x4 S4: p4<=p3x5

　結(jié)果在 p4 里。

　考慮計算 100!，同樣此算法也一樣麻煩，要寫 99 步。本算法同樣不適合編程。

　但是可以從本算法看出一個規(guī)律。即：每一步都是兩個數(shù)相乘，乘數(shù)總是比上一步乘數(shù)增加 1 后參與本次乘法運算，被乘數(shù)總是上一步乘法運算的乘積�？梢钥紤]用一個變量 i 存放乘數(shù),一個變量 p 存放上一步的乘積。那么每一步都可以寫成：pxi,然后讓 pxi 的乘積存入 p，即：每一步都是 p<=pxi。也就是說 p 既代表被乘數(shù)又代表乘積。這樣可以得到算法 3。

　算法 3：

　S0: p<=1,i<=2 S1: p<=pxi, i<=i+1 S2: p<=pxi, i<=i+1 S3: p<=pxi, i<=i+1 S4: p<=pxi, i<=i+1 從算法 3 表面上看與算法 2 差不多，如果要計算 100!，同樣要寫 99 步。但是從算法 3 可以看出 S1-S4 步驟實際上是一樣的，也就是說 S1-S4 同樣的操作重復做了 4 次。計算機對同樣的操作可以用循環(huán)完成，循環(huán)是計算機工作的強項（計算機高速度運算）。算法 4 就是在算法3 的基礎(chǔ)上采用循環(huán)功能的算法實現(xiàn)。

　算法 4：

　S0: p<=1,i<=2 S1: p<=pxi, i<=i+1

　S2: 如果 i 小于或等于 5，返回重新執(zhí)行步驟 S1 及 S2；否則，算法結(jié)束，此時 p 中的值就是5!的值。

　顯然算法 4 簡潔，通用性好。如果要計算 100!只要將 S2 中的循環(huán)判斷條件改為：“…i小于或等于 100…”，算法其余部分不需要做任何修改。

　如果要計算 1x3x5x7x9x11，只要將 S0：“i<=2”修改為“i<=3”，S1：“i<=i+1”修改為“i<=i+2”, 循環(huán)判斷條件改為：“…i 小于或等于 11…”即可。

　從本例可以看出，同樣的問題，算法實現(xiàn)可以不同。同一問題的不同的算法在算法通用性、算法的簡潔程度上有較大的差異。計算機處理有規(guī)律的事情比較方便，盡量考慮將算法某個部分統(tǒng)一，以便采用循環(huán)處理。

　求 5！的算法（傳統(tǒng)流程圖表示）

　求 5！的算法（N-S 流程圖表示）

　p<=1 i<=2 p<=p*i i<=i+1

　直到 i>5 例 2：

　對于一個大于或者等于 3 的正整數(shù)，判斷它是不是一個素數(shù)。（素數(shù)，是指除了 1 和該數(shù)本身之外，不能被其它任何整數(shù)整除的數(shù)）（疑問？1，2 是否是素數(shù)）

　解：

　分析：根據(jù)素數(shù)定義，對于一個≥3 的正整數(shù) n，如果 n 只能被 1，n 整除，那么 n 是素數(shù)；也就是素數(shù)必須滿足兩個條件：

　1、是≥3 的正整數(shù) 2、只能被 1 和自身整除（被 1 和自身是肯定可以整除的），不能被其它 2-(n-1)的正整數(shù)整除(全部不能整除)。

　反過來理解：任何≥3 的正整數(shù) n，如果能夠被 2-(n-1)的任何一個正整數(shù)整除,那么它一定不是素數(shù)。

　假設(shè)給定的正整數(shù) n，根據(jù)題意，判斷一個正整數(shù)是否素數(shù)，可以用 n 作為被除數(shù)，分別將 2,3,4…n-1 各個正整數(shù)作為除數(shù)，如果有任何一個可以整除，那么 n 不是素數(shù)，如果全部都不能整除，那么 n 是素數(shù)。

　算法：

　S0: 輸入 n

　S1: i<=2 S2: n 被 i 除得到余數(shù) r S3: 如果余數(shù) r=0，表示 n 能被 i 整除，則打印 n“不是素數(shù)”，算法結(jié)束；否則繼續(xù)執(zhí)行 S4 S4: i<=i+1 S5: 如果 i≤n-1，返回執(zhí)行 S2，否則打印 n“是素數(shù)”，算法結(jié)束。

　實際上，n 不必被 2 到(n-1)的整數(shù)除，只需要被 2 到 n/2 之間的整數(shù)除即可，甚至只需被 2到 sqrt(n)之間的整數(shù)除即可。

　判斷素數(shù)算法（N-S 流程圖表示）

　輸入 n i<=2,w<=0 r<=n%i

　 y

　 r=0

　n

　w<=1

　 i<=i+1 直到 i>n-1 或 w=1

　y

　 w=0

　n 不是素數(shù)

　是素數(shù) 判斷素數(shù)算法（傳統(tǒng)流程圖表示）

　1.4

　C 語言程序的上機步驟 1、源程序、目標程序、可執(zhí)行程序的概念（補充）

　? 程序：為了使計算機能按照人們的意志工作，就要根據(jù)問題的要求，編寫相應(yīng)的程序。程序是一組計算機可以識別和執(zhí)行的指令，每一條指令使計算機執(zhí)行特定的操作。

　? 源程序：程序可以用高級語言或匯編語言編寫，用高級語言或匯編語言編寫的程序稱為源程序。C 程序源程序的擴展名為“.c” 事實上我們編寫的程序，不管采用什么計算機語言，都是源程序，有幾個人還會用機器語言去編程！

　源程序不能直接在計算機上執(zhí)行，需要用“編譯程序”將源程序翻譯為二進制形式的代碼。

　? 目標程序：源程序經(jīng)過“編譯程序”翻譯所得到的二進制代碼稱為目標程序。目標程序的擴展名為“.obj”

　目標代碼盡管已經(jīng)是機器指令，但是還不能運行，因為目標程序還沒有解決函數(shù)調(diào)用問題，需要將各個目標程序與庫函數(shù)連接，才能形成完整的可執(zhí)行的程序。

　? 可執(zhí)行程序：目標程序與庫函數(shù)連接，形成的完整的可在操作系統(tǒng)下獨立執(zhí)行的程序稱為可執(zhí)行程序�？蓤�(zhí)行程序的擴展名為“.exe”(在 dos/windows 環(huán)境下) 2、C 語言程序的上機步驟 輸入與編輯源程序->編譯源程序，產(chǎn)生目標代碼-> 連接各個目標代碼、庫函數(shù)，產(chǎn)生可執(zhí)行程序->運行程序。

　3、Turbo C 的使用(DOS 環(huán)境) Turbo C2.0 是 Borland 公司開發(fā)的微機上一個 C 語言集成開發(fā)環(huán)境�？梢栽� Turbo C 中完成 C語言程序的編輯、編譯、連接、運行、調(diào)試。

　具體操作上機時演示（重點：啟動，退出，重要的菜單項）

　重點菜單項：

　File->new,load,save,write to Compile->compile to obj,make exe file,build all Run->run,go to cursor,trace into,step over,user screen,program reset Debug->Evaluate 4．Visual C 的使用（Windows 環(huán)境）

　Visual C 是 windows 環(huán)境下的 C 應(yīng)用程序,C++應(yīng)用程序,Windows 應(yīng)用程序集成開發(fā)環(huán)境。

　作業(yè)：

　書后習題 實驗一：熟悉 C 語言程序開發(fā)環(huán)境

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