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1、21世紀(jì)高等院校規(guī)劃教材,本章首先介紹算法和程序的概念以及程序設(shè)計(jì)的一般過程，然后介紹C語言的特點(diǎn)、C語言程序的結(jié)構(gòu)，其次介紹Turbo C 2.0集成環(huán)境下的上機(jī)操作過程，最后介紹算法流程圖和N-S盒圖以及結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的概念。學(xué)習(xí)本章的目的是使讀者對(duì)C語言和程序設(shè)計(jì)有一個(gè)概略的了解，并掌握上機(jī)運(yùn)行簡(jiǎn)單程序的操作步驟。,第1章 程序設(shè)計(jì)及C語言概述,第1章程序設(shè)計(jì)及C語言概述,1.1 算法與程序設(shè)計(jì)1.2 C語言的特點(diǎn) 1.3 C語言程序的結(jié)構(gòu) 1.4 TURBO C上機(jī)操作 1.5 流程圖及N-S盒圖1.6 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)概要,1.1 算法與程序設(shè)計(jì),1.1.1 算法 1.1.2 程序1.

2、1.3 程序設(shè)計(jì)語言1.1.4 程序設(shè)計(jì)的一般過程,1.1.1 算法 計(jì)算機(jī)解決問題所依據(jù)的步驟稱為計(jì)算機(jī)算法，或簡(jiǎn)稱算法。請(qǐng)看下面幾個(gè)例子。【例1-1】計(jì)算1+2+3+100，可采取以下兩種算法中的一種。算法一?？梢栽O(shè)兩個(gè)變量（變量是指其值可以改變的量），一個(gè)變量代表和（s），一個(gè)變量代表加數(shù)（i），用循環(huán)算法表示如下：,第一步：0s,1i。第二步：s+is。第三步：i+1i。第四步：如果i100，轉(zhuǎn)第二步；否則，轉(zhuǎn)第五步。第五步：輸出結(jié)果s，結(jié)束。算法二只有兩步：第一步：100101/2s。第二步：輸出s，結(jié)束。,【例1-2】判斷一個(gè)大于等于3的正整數(shù)是不是素?cái)?shù)。所謂素?cái)?shù)是指除了1和該數(shù)本

3、身之外，不能被其他任何整數(shù)整除的數(shù)，例如23是素?cái)?shù)，因?yàn)樗荒鼙?，3，4，21，22整除。 判斷素?cái)?shù)的方法很簡(jiǎn)單，例如判斷n（n3）是不是素?cái)?shù)，只需將n作為被除數(shù)，將2到（n-1）各個(gè)整數(shù)輪流作除數(shù)，作除法運(yùn)算，如果都不能被整除（余數(shù)不為0），則n是素?cái)?shù)。算法表示如下：,第一步：輸入n的值。第二步：i作除數(shù)，2i。第三步：n除以i，得余數(shù)r。第四步：如果r=0，表示n能被i整除，則打印n不是素?cái)?shù)，轉(zhuǎn)第七步；否則執(zhí)行第五步。第五步：i+1i。第六步：如果in-1，返回第三步；否則打印n是素?cái)?shù)，轉(zhuǎn)第七步。第七步：結(jié)束。,算法的屬性：1有窮性有窮性是指一個(gè)算法的操作步驟必須是有限的和合理的，即在合

4、理的范圍之內(nèi)結(jié)束算法。例如求整數(shù)累加和的算法，由于整數(shù)本身是個(gè)無限集合，如果不限定其范圍，會(huì)導(dǎo)致求解步驟是無限的。又例如，計(jì)算機(jī)執(zhí)行某個(gè)算法需要幾千年，雖然是有限的，但卻是不合理的。當(dāng)然，究竟什么算“合理”，并沒有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，由人們的常識(shí)和需要而定。,2確定性 算法中每個(gè)操作步驟都應(yīng)當(dāng)是明確的，而不應(yīng)是含糊的、模棱兩可的。在計(jì)算機(jī)算法中最忌諱的是歧義性，所謂“歧義性”是指可以被理解為兩種或多種可能的含義。因?yàn)橛?jì)算機(jī)至今還沒有主動(dòng)思維的能力，如果給定的條件不確定，計(jì)算機(jī)就無法執(zhí)行。例如，“計(jì)算3月1日是一年中的第幾天”，這個(gè)問題是不確定的，因?yàn)闆]有指明哪一年，不知道是不是閏年，閏年和平年2月份的天

5、數(shù)不一樣，所以無法執(zhí)行。,3有零個(gè)或多個(gè)輸入 執(zhí)行算法時(shí)需要從外界獲得必要信息的操作稱為輸入。輸入的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)根據(jù)算法確定。例如計(jì)算1100累加和的算法不需要輸入；計(jì)算n！的算法需要輸入n的值；計(jì)算m和n的最大公約數(shù)和最小公倍數(shù)則需要輸入m和n兩個(gè)數(shù)的值。 4有一個(gè)或多個(gè)輸出執(zhí)行算法得到的結(jié)果就是算法的輸出，沒有輸出的算法是沒有意義的。最常見的輸出形式是屏幕顯示或打印機(jī)輸出，但并非惟一的形式。執(zhí)行算法的目的就是為了求解，“解”就是輸出。,5有效性 算法中的每一個(gè)步驟都應(yīng)當(dāng)有效地執(zhí)行，并得到確定的結(jié)果。例如當(dāng)b=0時(shí)，a/b是不能有效執(zhí)行的。又例如，在C語言中，“a%b”中的a和b都必須是整型數(shù)據(jù)

6、，否則也不能有效執(zhí)行。 算法有優(yōu)劣之分，一般希望用簡(jiǎn)單的和運(yùn)算步驟少的算法。因此，為了有效地進(jìn)行解題，不僅要保證算法正確，還要考慮算法的質(zhì)量，選擇合適的算法。,1.1.2 程序 用計(jì)算機(jī)語言描述的算法稱為計(jì)算機(jī)程序，或簡(jiǎn)稱程序。只有用計(jì)算機(jī)語言描述的算法才能在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。換言之，只有計(jì)算機(jī)程序才能在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行。人們編寫程序之前，為了直觀或符合人類思維方式，常常先用其他方式描述算法，然后再翻譯成計(jì)算機(jī)程序。,1.1.3程序設(shè)計(jì)語言 人類社會(huì)中有多種語言交流工具，每種語言又都有它的語法規(guī)則。人和計(jì)算機(jī)通信需要通過計(jì)算機(jī)語言。計(jì)算機(jī)語言是面向計(jì)算機(jī)的人造語言，是進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的工具，因此也稱程序設(shè)

7、計(jì)語言。程序設(shè)計(jì)語言可以分為機(jī)器語言、匯編語言、高級(jí)語言。高級(jí)語言種類繁多（據(jù)統(tǒng)計(jì)有上千種），曾經(jīng)引起廣泛關(guān)注和使用的高級(jí)語言有FORTRAN、BASIC、Pascal和C等命令式語言（或稱過程式語言）；有LISP、PROLOG等陳述式語言；還有當(dāng)前流行的面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言，例如C+、Java、Visual C+、Visual Basic、Delphi、PowerBuilder等。,計(jì)算機(jī)硬件能直接執(zhí)行的是機(jī)器語言程序。匯編語言也稱符號(hào)語言，用匯編語言編寫的程序稱匯編語言程序。計(jì)算機(jī)硬件不能識(shí)別和直接運(yùn)行匯編語言程序，必須由“匯編程序”將其翻譯成機(jī)器語言程序后才能識(shí)別和運(yùn)行。同樣，高級(jí)語言

8、程序也不能被計(jì)算機(jī)硬件直接識(shí)別和執(zhí)行，必須把高級(jí)語言程序翻譯成機(jī)器語言程序才能執(zhí)行。語言處理程序就是完成這個(gè)翻譯過程的，按照處理方式的不同，可以分為解釋型程序和編譯型程序兩大類。C語言采用編譯程序，即把用C語言寫的“源程序”編譯成“目標(biāo)程序”，再通過連接程序的連接，生成“可執(zhí)行程序”才能運(yùn)行。具體過程將在1.4節(jié)中詳細(xì)說明。,1.1.4 程序設(shè)計(jì)的一般過程 1建立數(shù)學(xué)模型 2算法描述 3編寫程序 4程序測(cè)試,1.2 C語言的特點(diǎn),C語言是一種高級(jí)語言，和其他高級(jí)語言相比，具有以下特點(diǎn)。 1兼有低級(jí)語言的功能 2結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言 3語言比較簡(jiǎn)潔緊湊 4運(yùn)算符豐富 5數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富 6語法限制不

9、太嚴(yán)格，書寫格式比較自由 7目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高,1.3 C語言程序的結(jié)構(gòu),1.3.1 C語言程序的一般形式 【例1-4】下面程序的功能是：首先在屏幕上輸出英文提示“Please enter a number:”，然后等待用戶輸入一個(gè)數(shù)，當(dāng)用戶輸入一個(gè)數(shù)并按回車鍵后，計(jì)算機(jī)計(jì)算出以此數(shù)為半徑的圓的面積，并在屏幕上輸出The area is ?！啊北硎緦?duì)應(yīng)的圓面積值。#define PI 3.1416 area(float r) /*求面積的函數(shù)開始*/ float a; /*定義實(shí)型變量a*/ a=PI*r*r; /*計(jì)算面積并賦給變量a*/ printf(The area is %

10、f,a); /*輸出結(jié)果*/,main() /*主函數(shù)開始*/ float r; /*定義實(shí)型變量r*/ printf(Please enter a number: );/*輸出提示信息*/ scanf(%f, /*調(diào)用函數(shù)area()*/ 任何一個(gè)C程序都是由一個(gè)或多個(gè)函數(shù)構(gòu)成的，一個(gè)C程序中至少必須存在一個(gè)主函數(shù)main()。它是程序運(yùn)行開始時(shí)被調(diào)用的一個(gè)函數(shù)。C語言程序的一般形式如圖1-1的矩形框中所示。其中f1至fN代表用戶定義的函數(shù)。,圖1-1 C程序的一般形式,1.3.2 C程序中的主要成分1.3.2.1 預(yù)處理命令 預(yù)處理命令是程序中那些以符號(hào) # 開頭的命令。C語言中常用的預(yù)處

11、理命令有三類：文件包含、宏定義和條件編譯。例1-4的程序中#define PI 3.1416 就是宏定義命令，它的作用是為字符串“3.1416”起了一個(gè)名字，后邊凡是用到3.1416時(shí)都可以用PI去代替。,1.3.2.2 函數(shù) 函數(shù)通常用于描述相對(duì)獨(dú)立的功能，每個(gè)函數(shù)都具有嚴(yán)格定義的格式，可以有參數(shù)和返回值。一個(gè)程序中除了一個(gè)必須取名為main的主函數(shù)，其余函數(shù)可以取任何有意義的名字。一個(gè)函數(shù)在執(zhí)行過程中可以調(diào)用其他函數(shù)，也可以調(diào)用自己（稱為遞歸，詳見5.4節(jié)）。任何函數(shù)（包括主函數(shù)main）都由函數(shù)首部和函數(shù)體兩部分組成。（1）函數(shù)的首部，即函數(shù)的第一行，對(duì)函數(shù)進(jìn)行說明，包括函數(shù)類型（可默認(rèn)

12、）、函數(shù)名、函數(shù)參數(shù)表（形參表）。,（2）函數(shù)體。函數(shù)首部之后的第一個(gè)大括號(hào)和與之配對(duì)的大括號(hào)之間的部分為函數(shù)體（大括號(hào)必須配對(duì)使用，如果一個(gè)函數(shù)內(nèi)有多對(duì)大括號(hào)，則最外面的一對(duì)大括號(hào)是函數(shù)體的范圍）。 函數(shù)體一般由說明部分和可執(zhí)行語句構(gòu)成。,1.3.2.3 輸入與輸出 輸入輸出是指程序與用戶進(jìn)行的數(shù)據(jù)或信息的交換，程序離不開輸入和輸出功能，用戶通過輸入為程序提供初始數(shù)據(jù)，程序通過輸出產(chǎn)生運(yùn)行結(jié)果。C語言中沒有定義輸入、輸出方法，但在程序中可以調(diào)用實(shí)現(xiàn)輸入輸出功能的庫函數(shù)。例1-3中的scanf()就是調(diào)用輸入函數(shù)，等待用戶從標(biāo)準(zhǔn)輸入設(shè)備上輸入數(shù)據(jù)同時(shí)賦給相應(yīng)的變量。例1-3和例1-4中的pri

13、ntf()都是調(diào)用輸出函數(shù)，從標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備（顯示器）上輸出運(yùn)行結(jié)果。,1.3.2.4 語句 語句由單詞按照一定的語法規(guī)則構(gòu)成。例1-4中函數(shù)內(nèi)部的每一行都是一條語句。 C語言中有多種類型的語句，由這些語句構(gòu)成函數(shù)，再由函數(shù)構(gòu)成程序。在1.2節(jié)“C語言的特點(diǎn)”中已提到，C語言程序的書寫格式比較自由，稱為無格式語言，但要注意以下幾點(diǎn)： （1）程序中每個(gè)語句都必須以分號(hào)“；”結(jié)束，分號(hào)是語句的一部分。 （2）允許一行內(nèi)寫幾條語句，也允許一條語句寫在幾行上。為了便于閱讀程序，最好一條語句占一行。如果一條語句很長(zhǎng)，可以寫成幾行。,1.3.2.5 注釋 程序中提倡使用注釋。一個(gè)高質(zhì)量的程序，源程序中都應(yīng)該加上

14、必要的注釋，以增強(qiáng)程序的可讀性，這對(duì)程序員和用戶都有很大的幫助。C語言的注釋格式為：/*/在例1-3和例1-4中凡是以“/*”和“*/”括起來的文字都是注釋。使用注釋時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)： （1）注釋可以單獨(dú)占一行，也可以跟在語句后面。 （2）“/*”和“*/”必須成對(duì)使用，并且“/”和“*”以及“*”和“/”之間不能有空格，否則會(huì)出錯(cuò)。 （3）如果注釋內(nèi)容在一行寫不下，可以另起一行繼續(xù)寫。 （4）注釋中允許使用漢字。在非中文操作系統(tǒng)下，看到的是一串亂碼，但不影響程序運(yùn)行。,因?yàn)橛?jì)算機(jī)不能識(shí)別和執(zhí)行C語言源程序，必須先用“編譯程序”把源程序翻譯成計(jì)算機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的二進(jìn)制指令形式的“目標(biāo)程序”；

15、第三步把目標(biāo)程序與系統(tǒng)的函數(shù)庫以及其他目標(biāo)程序連接起來，形成可執(zhí)行的目標(biāo)程序；最后運(yùn)行“可執(zhí)行程序”得到結(jié)果。結(jié)果是否正確需要經(jīng)過驗(yàn)證，如果結(jié)果不正確則需要進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試程序往往比編寫程序更困難、更費(fèi)時(shí)間。圖1-2表示了C程序編輯、編譯、連接和運(yùn)行的全過程。,1.4 Turbo C上機(jī)操作,圖1-2 C程序編輯、編譯、連接、運(yùn)行全過程,1.4.1 安裝Turbo C 為了使用Turbo C，需要先將其裝入磁盤的某一目錄下，例如放在C盤的根目錄下一級(jí)TC子目錄中。1.4.2 啟動(dòng) 、退出Turbo C 在MS-DOS方式下，如果用戶已進(jìn)入Turbo C所在的子目錄，例如C盤根目錄下的TC子目錄，

16、則只需從鍵盤輸入“tc”并按回車鍵。即 C:TCtc,退出Turbo C有兩種方法： 菜單法：先選File主項(xiàng)，再選Quit子項(xiàng)并按回車鍵。 快捷鍵法：Alt+X（按住Alt鍵，再按X鍵，之后同時(shí)放開）。1.4.3 編輯、編譯、連接、運(yùn)行的基本操作 有關(guān)C程序的編輯、編譯、連接和運(yùn)行的操作需要熟練掌握，因?yàn)榫帉懙某绦蚴欠裾_只能通過上機(jī)檢驗(yàn)，這就要求多編程序、多上機(jī)，在編寫和調(diào)試程序的實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)。這里,1.4.3.1 建立新的C源程序并運(yùn)行 進(jìn)入Turbo C環(huán)境時(shí)，F(xiàn)ile為當(dāng)前項(xiàng)，其他情況下按功能鍵F10激活主菜單，選中File主項(xiàng)。此時(shí)按回車鍵打開下拉子菜單，選擇New并按回車鍵，自動(dòng)轉(zhuǎn)換為編輯（Edit）狀態(tài)，便可輸入源程序。例如： main() int a,b; a=2; b=3; printf（dn,a+b）; 輸入完檢查無誤后進(jìn)行編譯、連接、運(yùn)行，有兩種方法：,程序執(zhí)行結(jié)果：5,1分步完成 按F9鍵或選擇執(zhí)行菜單中Compile主項(xiàng)的Make EXE File項(xiàng)，如果沒有錯(cuò)誤，則Turbo C自動(dòng)完成當(dāng)前編輯的源程序文件的編譯、連接，生成可執(zhí)行文件；如果源程序有語法錯(cuò)