教学目的与要求.ppt
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1、,教学目的与要求,掌握程序设计基本技术 掌握算法及算法描述 了解C语言的起源及其特点 掌握C语言程序的基本构架,掌握用Turbo C编辑、 编译、连接和执行简单C程序的过程 掌握C语言的基本字符集与保留字 领会C语言程序设计的风格,继续,重点与难点,算法的概念、N-S图、常用算法思想 C程序构架 C语言的基本字符集与保留字,返回,返回,程序设计基本技术,程序设计语言,程序设计语言的支持环境,程序设计的基本过程,算法及算法描述,结构化程序设计,原码、反码、补码,程序设计语言,程序:在计算机语言中被定义为完成特定任务的 计算机指令的集合。,源程序:用户编写的程序。,程序设计:指用户通过编写源程序,
2、翻译源程序为 目标程序,连接目标程序与函数库,形 成运行文件并整理设计文档的全过程。,计算机指令: 指挥计算机完成某一操作的命令,由 操作码和操作数组成。,继续,计算机指令,返回,计算机指令的执行过程分为4个基本操作:,(1)取指令:从存储器中取出要执行的指令,送往 CPU内部的指令寄存器暂存。,(2)分析指令:将指令送往指令译码器,译出指令 对应的微操作。,(3)执行指令:根据指令译码器向各部件发出的控 制信号,完成指令规定的操作。,(4)停止操作:检查是否有复位信号、中断请求、 DMA传送等,为执行下一指令作准 备。,程序设计语言,程序:在计算机语言中被定义为完成特定任务的 计算机指令的集
3、合。,源程序:用户编写的程序。,程序设计:指用户通过编写源程序,翻译源程序为 目标程序,连接目标程序与函数库,形 成运行文件并整理设计文档的全过程。,计算机指令: 指挥计算机完成某一操作的命令,由 操作码和操作数组成。,继续,程序设计语言:计算机能够接受、能够理解的全部 指令的集合。,程序设计语言,继续,程序设计语言先后经历了以下几个阶段:,机器语言,汇编语言,高级语言,专用语言,面向对象的程序设计语言,程序设计语言,返回,程序设计语言先后经历了以下几个阶段:,机器语言,汇编语言,高级语言,专用语言,面向对象的程序设计语言,机器语言,继续,机器语言是某一种CPU可以识别的一组由0和1序 列构成
4、的指令码。,每条机器指令代表计算机可执行的一个基本操作, 不同的计算机的机器指令系统不相同,其对应的操作也 不相同,这种形式的指令系统是面向机器的。,下面是某CPU指令系统中的两条指令: 10000000 加 10010000 减,机器语言,返回,用机器语言编写程序,就是从所使用的CPU的 指令系统中挑选合适的指令,组成一个指令系。,优点:可以被计算机直接理解和执行,执行速度 快。,缺点:可读性差,难于编程,容易出错,程序的 检查和调试都很困难。 通用性和可移植性差,只有熟练的计算机 专业人员才能掌握。,汇编语言,继续,为了克服机器语言读写的困难,人们用助记符 描述机器指令,称为汇编指令。,前
5、面的两条机器指令可以写为 AB=A 或 ADD A,B AB=A 或 SUB A,B,计算机不能直接执行汇编指令,需要用专门的 汇编程序翻译成机器指令后才能在计算机上执行。,汇编程序:将汇编指令翻译成机器指令的程序。,汇编语言:一种用助记符表示的程序设计语言。,汇编语言,返回,汇编语言源程序,汇编程序,目标程序,机器语言,汇编语言,低级语言(面向机器的语言),优点:比机器语言更易于理解和记忆。,高级语言,继续,高级语言:更接近于自然语言或数学语言的程 序设计语言,又称为算法语言。,优点:程序具有可移植性。,常用的高级语言有Basic、Fortran、Pascal、 C、Foxbase等。,高级
6、语言不能直接在计算机上执行,计算机只 能识别机器语言程序。高级语言编写的源程序必须 被翻译成二进制代码的程序,计算机才能执行。,翻译方式,返回,翻译的方式有两种:,编译方式,解释方式,高级语言 源程序,编译程序,中间代码 目标模块,连接程序,函数库,机器指令 运行程序,一次性翻译后再执行,高级语言 源程序,解释程序,函数库,机器指令 运行程序,边翻译边执行,专用语言,返回,专用语言:为解决特定的应用而设计的非 过程化的程序设计语言。,使用这类语言编程不需要描述为解决 某一问题所需的具体实现过程,只需指出 “做什么”即可。,面向对象的程序设计语言,继续,对象:指人们进行研究的事情和物体。每个对象
7、 都有各自的属性、方法、集合或事件。,属性:用来描述对象的特性。,方法:用来描述执行对象的动作。,集合:指多个对象构成的整体值。,事件:指用户作用于对象的某一操作。,面向对象的程序设计语言,返回,面向对象的程序设计:是将对象的属性值(数据)和 作用在这些数据上的方法结合 在一起的程序设计方法。,对象包括数据和操作这些数据的方法,由事件驱 动操作这些对象。,所有的对象都属于特定的“类”(class),或者说 每一个对象都是类的一个实例。因而在面向对象的程 序设计语言中用类(class)数据类型组织对象,一个 类提供一组值和作用于这些值的操作。,程序设计语言的支持环境,继续,操作系统是各种软件中最
8、重要的一种,或者说它 是各种软件的核心与基础。,操作系统的作用是有效地组织和利用计算机的软、 硬件资源,使各种程序能在操作系统的管理下协调工 作。,操作系统的类型有许多种,例如有分时操作系统、 批处理操作系统、多道作业操作系统等。,程序设计语言的支持环境,继续,用户源程序,高级语言编译系统,操作系统,计算机 (裸机),程序设计语言的支持环境,返回,操作系统的功能主要包括:cpu管理、存储管理、 文件管理、设备管理、作业管理等。,目前最广泛流行的操作系统有UNIX、MS-DOS、 Windows等。,使用高级语言编写源程序时应当注意程序的运行 环境,要充分运用所使用的计算机系统提供的软件环 境支
9、持,并了解源程序在所运行的操作系统管理下是 如何工作的。,继续,程序设计的基本过程,确定问题 的要求,建立数 学模型,算法 设计,编写源 程序,编译调 试程序,运行 程序,分析输 出结果,整理 文档,返回,程序设计的基本过程,确定问题 的要求,建立数 学模型,算法 设计,编写源 程序,编译调 试程序,运行 程序,分析输 出结果,整理 文档,返回,确定问题要求,程序设计的第一步是对实际问题 进行分析,明确问题的已知条件,从 中获得必要的输入数据,明确问题要 求做什么,需要什么样的数据输出。,返回,建立数学模型,把错综复杂的实际问题进行简化抽象,用数学 公式来描述实际问题的运动和变化过程,称为建立
10、 数学模型的过程。,在建立数学模型的过程中,分析问题的要求、 确定解决问题的目标、明确问题的输入数据和输出 信息、理解问题的约束限制条件,是选择制定数学 模型、建立数学模型的关键步骤,是解决问题的关 键所在。,返回,算法设计,计算方法与算法的区别:,计算方法:指求解复杂函数的数值分析 方法。,算法:指为解决某一特定问题而进行一 步一步有穷的操作过程,是一组 规则的集合,可以用传统流程图、 结构化流程图等描述。,返回,编写源程序,源程序是用计算机语言描述的算法, 编写源程序的过程是用计算机语言替换 流程图的描述方式,将算法描述工具表 示的算法转换成计算机语言来描述。,返回,编译调试程序,使用软件
11、厂商生产的编译程序调试 源程序,修改程序中的错误,通过反复 编译调试,直到没有语法错误为止。,返回,运行程序,将编译源程序形成的目标文件与函 数库连接,形成运行文件,运行该程序, 检查程序的输出结果是否正确,如发现 错误,检查程序的逻辑是否正确,主要 解决算法设计错误。,返回,分析输出结果,对照问题要求,分析输出结果,检查是否达 到问题要求的功能和精度要求,输出信息的格式 是否符合要求。,输入不同的数据,检查是否还存在逻辑错误。,出错后,分清是算法还是数学模型选择错误, 修改源程序后再编译调试程序,继续一步一步执 行。,返回,整理文档,当程序准确无误后,要认真地整理 文档,包括设计要求、设计思
12、路、设计 过程、使用的算法、数据结构、输出信 息及格式,在源程序中要用注释语句加 上必要的说明。,继续,算法及算法描述,算法数据结构程序,算法是为解决某一特定问题而进 行一步一步操作过程的精确描述,是 有限步、可执行、有确定结果的操作 序列。,继续,算法及算法描述,例1 求12310的值。,main( ) int sum,i; sum=0; i=1; while(i=10) sum=sum+i; i=i+1; printf(“%dn”,sum); ,一个 循环,算法的特征:,1.有穷性,2.确定性,3.有效性,4.有零个或多个输入,5.有一个或多个输出,继续,算法及算法描述,算法的三种基本结构
13、:,1.顺序结构,它是最基本、最简单的程序结构,在此结构内各 语块是按照它们出现的先后次序依次执行的。,2.分支选择结构,首先根据给定的条件判断条件是否为真,条件为 真,选择满足条件的路径(语句块)执行,条件为假, 选择不满足条件的路径(语句块)执行。,3.循环结构,这种结构是将一条或多条语句重复地执行若干遍。 当满足(或不满足)某个指定的条件时反复执行语句 块(循环体),否则跳出循环,执行循环体外的下一 条语句。,算法的描述,描述算法的常用工具有如下几种:,自然语言,传统流程图,N-S流程图,伪代码,返回,自然语言,返回,它是指对人们日常使用的语言加以简化来描述算法。,例2 用自然语言描述求
14、和算法,求1+2+3+10。,传统流程图,继续,它是用不同几何形状的线框、流线和文字说明来描述算法。,传统流程图的常用符号及其意义如下表所示。,传统流程图,返回,例3 用传统流程图描述求1+2+3+10的算法,开始,n=10,输出sum,结束,N,Y,N-S流程图,继续,N-S流程图又称结构化流程图,它是由 一系列矩形框顺序排列而成,各个矩形框只 能顺序执行,每一个矩形框表示一个基本结 构。矩形框内的分割线将矩形框分割成不同 的部分,形成三种基本结构: 顺序结构、分支结构、循环结构。,N-S流程图,继续,N-S流程图的基本结构框,语句块A,语句块B,条件,是,否,语句块A,语句块B,当条件满足
15、,语句块,语句块,直到条件满足,N-S流程图,返回,例4 用N-S流程图画出求1+2+3+10的算法,伪代码,返回,伪代码是一种过程设计语言,它没有严格的语法 规则,可以把算法写得很具体,也可以把算法写得很 概括,使用灵活,形式接近高级语言。,例5 用伪代码描述求1+2+3+10的算法,为sum、n赋初值: DO WHILE (n10) sum=sum+n n=n+1 LOOP 输出sum的值: End,结构化程序设计,继续,结构化程序设计强调程序结构和程序设计方法,使用 单一入口和单一出口的三种基本结构,即顺序结构、选择 结构、循环结构组成程序的算法。,其设计思想是“自顶向下,逐步求精”。,
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