结构化程序设计精选课件.ppt
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1、关于结构化程序设计关于结构化程序设计第一页,本课件共有40页一个程序应包括两个方面的内容一个程序应包括两个方面的内容:l对数据的描述:数据结构对数据的描述:数据结构(data structure)l对操作的描述:算法对操作的描述:算法(algorithm)著名计算机科学家沃思提出一个公式:数据结构数据结构+算法算法=程序程序 数据结构算法程序设计方法语言工具数据结构算法程序设计方法语言工具完整的程序设计应该是:第二页,本课件共有40页 2.1 算法的概念算法的概念 1.算法算法:广义地说,为解决一个问题而采取广义地说,为解决一个问题而采取的方法和步骤,就称为的方法和步骤,就称为“算法算法”。l
2、方法方法1:1+2,+3,+4,一直加到,一直加到100 加加99次次l方法方法2:100+(1+99)+(2+98)+(49+51)+50 =100+49100+50 加加51次次对同一个问题,可有不同的解题方法和步骤对同一个问题,可有不同的解题方法和步骤例:求第三页,本课件共有40页 2.两大类计算机算法两大类计算机算法 为了有效地进行解题,不仅需要保证算法正确,还为了有效地进行解题,不仅需要保证算法正确,还要考虑算法的质量,选择合适的算法。希望方法简单,要考虑算法的质量,选择合适的算法。希望方法简单,运算步骤少。运算步骤少。计算机算法可分为两大类别:计算机算法可分为两大类别:l数值运算算
3、法数值运算算法:求数值解,例如求方程的根、求函:求数值解,例如求方程的根、求函数的定积分等。数的定积分等。l非数值运算非数值运算:包括的面十分广泛,最常见的是用:包括的面十分广泛,最常见的是用于事务管理领域,例如图书检索、人事管理、行于事务管理领域,例如图书检索、人事管理、行车调度管理等。车调度管理等。第四页,本课件共有40页 3.算法的特性算法的特性l有穷性:有穷性:包含有限的操作步骤。包含有限的操作步骤。l确定性:确定性:算法中的每一个步骤都应当是确定的。算法中的每一个步骤都应当是确定的。l有零个或多个输入:有零个或多个输入:输入是指在执行算法时需要从输入是指在执行算法时需要从外界取得必要
4、的信息。外界取得必要的信息。l有一个或多个输出:有一个或多个输出:算法的目的是为了求解,算法的目的是为了求解,“解解”就是输出。就是输出。l有效性:有效性:算法中的每一个步骤都应当能有效地执行,算法中的每一个步骤都应当能有效地执行,并得到确定的结果并得到确定的结果 。一个算法应该具有以下特点:一个算法应该具有以下特点:第五页,本课件共有40页4.算法的描述算法的描述算法的描述方法有多种:归纳为两类:算法的描述方法有多种:归纳为两类:l文字文字l图形(符号)图形(符号)第六页,本课件共有40页2.2 算法的描述方法算法的描述方法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
5、有:l自然语言自然语言l传统流程图传统流程图l结构化流程图结构化流程图l伪代码伪代码lPADPAD图图第七页,本课件共有40页 2.2.1 用自然语言表示算法用自然语言表示算法 自然语言就是人们日常使用的语言,可以是汉语或自然语言就是人们日常使用的语言,可以是汉语或英语或其它语言。英语或其它语言。用自然语言表示通俗用自然语言表示通俗易懂易懂,但文字冗长,容易出,但文字冗长,容易出现现“歧义性歧义性”。自然语言表示的。自然语言表示的含义往往不大严格含义往往不大严格,要根据上下文才能判断其正确含义,描述包含分要根据上下文才能判断其正确含义,描述包含分支和循环的算法时也不很方便。支和循环的算法时也不
6、很方便。因此,除了那些很简单的问题外,一般不用自然因此,除了那些很简单的问题外,一般不用自然语言描述算法。语言描述算法。第八页,本课件共有40页 2.2.2 用流程图表示算法用流程图表示算法 美国国家标准化协会美国国家标准化协会ANSI(American National ANSI(American National Standard Institute)Standard Institute)规定了一些常用的流程图符规定了一些常用的流程图符号:号:起止框起止框判断框判断框处理框处理框输入输入/输出框输出框注释框注释框流向线流向线连接点连接点第九页,本课件共有40页小结:小结:l流程图是表示算法
7、的较好的工具。流程图是表示算法的较好的工具。灵活灵活、形象形象、直观直观,可表示任何算法。,可表示任何算法。l一个流程图包括以下几部分一个流程图包括以下几部分 :(1)(1)表示相应操作的框表示相应操作的框;(2)(2)带箭头的流程线带箭头的流程线;(3)(3)框内外必要的文字说明框内外必要的文字说明。2.2.2 用流程图表示算法(续)用流程图表示算法(续)第十页,本课件共有40页 2.2.2 用流程图表示算法(续)用流程图表示算法(续)传统流程图的弊端传统流程图的弊端 传统流程图用流程线指出各框的执行顺序,传统流程图用流程线指出各框的执行顺序,对流程线的使用没有严格限制。对流程线的使用没有严
8、格限制。因此,使用者可以毫不受限制地使流程随意地转向,因此,使用者可以毫不受限制地使流程随意地转向,使流程图变得毫无规律,阅读者要花很大精力去追踪使流程图变得毫无规律,阅读者要花很大精力去追踪流程,使人难以理解算法的逻辑。如图:流程,使人难以理解算法的逻辑。如图:第十一页,本课件共有40页传统流程图的流程可以是:传统流程图的流程可以是:这种如同乱麻一样的算法称为这种如同乱麻一样的算法称为BSBS型算法,意为型算法,意为一碗面条一碗面条(A Bowl of Spaghetti)(A Bowl of Spaghetti),乱无头绪。,乱无头绪。缺点:难以阅读、修改,使算法的可靠性和可维护性难以保证
9、。解决办法:必须限制箭头的滥用,即不允许无规律地使流程随意转向,只能顺序地进行下去。第十二页,本课件共有40页 2.2.3 用用N-S图表示算法图表示算法 19731973年美国学者年美国学者I.NassiI.Nassi和和B.ShneidermanB.Shneiderman提出了提出了一种新的流程图形式。一种新的流程图形式。在这种流程图中,完全去掉了带箭头的流程线。全在这种流程图中,完全去掉了带箭头的流程线。全部算法写在一个矩形框内,在该框内还可以包含其它部算法写在一个矩形框内,在该框内还可以包含其它的从属于它的框,或者说,由一些基本的框组成一个的从属于它的框,或者说,由一些基本的框组成一个
10、大的框。这种流程图又称大的框。这种流程图又称N-SN-S结构化流程图。结构化流程图。第十三页,本课件共有40页 N-SN-S流程图用以下的流程图符号:流程图用以下的流程图符号:(1)顺序结构顺序结构(2)选择结构选择结构(3)循环结构循环结构第十四页,本课件共有40页 2.2.4 用伪代码表示算法用伪代码表示算法l概念:概念:伪代码是用介于伪代码是用介于自然语言自然语言和和计算机语言计算机语言之之间的文字和符号来描述算法。间的文字和符号来描述算法。l特点:特点:它如同一篇文章一样它如同一篇文章一样 ,自上而下地写下来。每,自上而下地写下来。每一行一行(或几行或几行)表示一个基本操作。它不用图形
11、符号,表示一个基本操作。它不用图形符号,因此书写因此书写方便方便 、格式紧凑,也比较、格式紧凑,也比较好懂好懂,也,也便于便于向计算机语言算法向计算机语言算法(即程序即程序)过渡过渡。l用处:用处:适用于设计过程中需要反复修改时的流程描适用于设计过程中需要反复修改时的流程描述。述。第十五页,本课件共有40页 2.2.5 简单算法举例简单算法举例 例例2.1:求求12345 步骤步骤1 1:先求:先求1212,得到结果,得到结果2 2步骤步骤2 2:将步骤:将步骤1 1得到的乘积得到的乘积2 2再乘以再乘以3 3,得到结,得到结果果6 6步骤步骤3 3:将:将6 6再乘以再乘以4 4,得,得24
12、24步骤步骤4 4:将:将2424再乘以再乘以5 5,得,得120120如果要求如果要求121000121000,则要写,则要写999999个步骤个步骤第十六页,本课件共有40页 S1:使:使p=1。S2:使:使i=2。S3:使:使pi,乘积仍放在变量,乘积仍放在变量p中,可表示为:中,可表示为:pi p 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,返回重新执行步骤,返回重新执行步骤S3以及其后的步以及其后的步骤骤S4和和S5;否则,算法结束。最后得到;否则,算法结束。最后得到p的值就是的值就是5!的的值。值。可以设两个变量:可以设两个变量:一个变量代表被乘
13、数,一个变量代表一个变量代表被乘数,一个变量代表乘数。不另设变量存放乘积结果,而直接将每一步乘数。不另设变量存放乘积结果,而直接将每一步骤的乘积放在被乘数变量中。设骤的乘积放在被乘数变量中。设p p为被乘数,为被乘数,i i为乘为乘数。用循环算法来求结果数。用循环算法来求结果,算法可改写:算法可改写:第十七页,本课件共有40页S1:1pS2:3 iS3:pi pS4:i+2 pS5:若:若i11,返回,返回S3。否则,结束。否则,结束。如果题目改为:求如果题目改为:求1351113511算法只需作很少的改动:算法只需作很少的改动:第十八页,本课件共有40页 用这种方法表示的算法具有通用性、灵活
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