C语言算法和基本程序设计

一个著名的公式

数据结构+算法=程序数据：计算机所能识别、存储和处理的对象。数据的动态性。数据结构：确定数据对象及其存储方式，并定义在这些数据对象上的运算集合。算法：为解决一个问题而采取的方法和步骤。第1页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第1页。

算法的特性1有穷性

操作步骤是有限的，不是无限的。2确定性

每个步骤是确定的，无歧义性。3有零个或多个输入4有一个或多个输出5有效性

每一步骤能有效执行，并得到确定结果。第2页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第2页。3.1.2算法的评价标准1.正确性对任何合法的输入，算法都会得出正确的结果。2.可读性可读性指算法被理解的难易程度。3.健壮性（鲁棒性）健壮性即对非法输入的抵抗能力。4.高效率与低存储量需求通常，效率指的是算法执行时间；存储量指的是算法执行过程中所需的最大存储空间，两者都与问题的规模有关。二者往往是一对矛盾，常常可以用空间换时间，也可以用时间换空间。第3页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第3页。

怎样表示一个算法用自然语言表示算法用流程图表示算法用N-S流程图表示算法用伪代码表示算法用计算机语言表示算法

歧义性，描述分支、循环算法不方便第4页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第4页。第5页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第5页。起止框输入输出框处理框判断框流程线连接点第6页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第6页。【例3.1】求三个整数的和。求三个整数和的算法流程图如图所示。开始x+y+z=>sum输出sum的值结束输入x,y,z图3.2求三个整数和的算法第7页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第7页。【例3.2】求最大公约数。m,n为正整数开始结束输入m,n求m/n的余数rr=0?n=>m,r=>n输出n是否第8页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第8页。最大公因数的算法求最大公因数的最普遍的算法是欧几里得算法，它最初是公元前由欧几里得提出来的，有时也称它为辗转相除法．表述如下：

设给定m，n(m＞n)，令r0=m，r1=n，有

则得rk=gcd(rk-1，rk)=gcd(rk-2，rk-1)=…=gcd(r2，r3)=gcd(r1，r2)=gcd(r0，r1)=gcd(m，n)．b|a表示b整除a或者a整除以b则a是b的倍数，b是a的约数rk-2=

qk-1qkrk+rk=(qk-1qk+1)rk第9页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第9页。S1:求1×2=2S2:求2×3=6S3:求6×4=24••••••天啊！共需999个步骤，太可怕了。案例求1×2×3×4×······×1000S1:1p(p:被乘数)S2:2i(i:乘数)S3:p×ipS4:i+1iS5:若i≤1000,返回S3；否则，结束。只需5个步骤，简单。第10页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第10页。3.2结构化程序设计的方法

结构化程序设计思想采用了模块分解与功能抽象和自顶向下、分而治之的方法，从而有效地将一个较复杂的程序系统设计任务分解成许多易于控制和处理的子程序，便于开发和维护，减少程序的出错概率和提高软件的开发效率。采用结构化程序设计方法应遵循以下原则。1.自顶向下即在程序设计时，先考虑总体，做出全局设计，然后再考虑细节进行局部设计，逐步实现精细化。这种方法称为“自顶向下，逐步细化”的方法。2.模块化就是将一个大任务分成若干个较小的部分，每一部分承担一定的功能，称为“功能模块”。每个模块可以分别编程和调试，然后组成一个完整的程序。模块的划分应遵循一些基本原则，如模块内部联系要紧密，关联程度要高；模块间的接口要尽可能简单，以减少模块间的数据传递。3.限制使用GOTO语句第11页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第11页。

结构化的程序设计方法基本思路:把一个复杂问题的求解过程分阶段进行,每个阶段处理的问题都控制在人们容易理解和处理的范围内.采用的方法:1自顶而下2逐步细化3模块化设计4结构化编码第12页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第12页。三种基本结构1顺序结构2选择结构3循环结构3.3程序的基本结构第13页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第13页。三种基本结构的特点1只有一个入口2只有一个出口pA3结构内的每一部分都有机会被执行到AB4结构内没有死循环第14页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第14页。顺序结构的流程图符号ABabAB传统流程图N-S流程图第15页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第15页。选择结构的流程图符号Ap成立不成立BAp成立不成立传统流程图第16页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第16页。选择结构的流程图符号（续）成立不成立ApBN-S流程图第17页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第17页。循环结构的流程图符号Ap1成立不成立ab不成立Ap2成立ab传统流程图While型Until型第18页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第18页。循环结构的流程图符号（续）直到p1成立A当p1成立AWhile型Until型N-S流程图第19页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第19页。一个有用的结论已经证明：

三种基本结构的顺序组成可以表示任何复杂的算法结构。由基本结构构成的算法，属于“结构化”算法。第20页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第20页。有关结构化算法的总结一个结构化的算法是由一些基本结构顺序组成的；基本结构之间不存在向前或向后的跳转，流程的转移只存在于一个基本结构的范围之内（如循环中的流程跳转）；一个非结构化算法可以用一个等价的结构化算法代替，其功能不变。如果一个算法不能分解为若干个节本结构，则它必然不是一个结构化算法。第21页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第21页。3.4顺序结构程序设计1.表达式语句表达式语句是在各种表达式后加一个分号(；)形成一个表达式语句。2.空语句空语句直接由分号(；)组成，常用于控制语句中必须出现语句之处。它不做任何操作，只在逻辑上起到有一个语句的作用。例如：

;空语句也是一个语句，不产生任何动作。空语句常用于构成标号语句，标识程序中相关位置；循环语句中空循环体；模块化程序中未实现的模块及暂不链入的模块。第22页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第22页。3.函数调用语句由函数调用加上分号组成。4.复合语句是由一对花括号{}括起的若干个语句，语法上可以看成是一个语句。复合语句中最后一个语句的分号不能省略。例如下面是一个复合语句：{z=x；

x=y；

y=z;}凡是单一语句可以存在的位置，均可以使用复合语句。复合语句用在语法上是单一语句，而相应操作需多条语句描述的情况。

第23页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第23页。5.控制语句控制语句有条件判断语句(if、switch)，循环语句(for、while、do-while)，转移语句(goto、continue、break、return)。控制语句根据控制条件决定程序的执行流程，控制语句不是顺序执行的。顺序结构是C语言的基本结构，除非指示转移，否则计算机自动以语句编写的顺序一句一句地执行C语句。第24页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第24页。C语言无I/O语句，I/O操作由函数实现#include<stdio.h>★字符输出函数3.5数据的输入与输出

格式:putchar(c)参数:c为字符常量、变量或表达式功能：把字符c输出到显示器上返值：正常，为显示的代码值；出错，为EOF(-1)第25页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第25页。【例3.3】

字符数据的输出。#include<stdio.h>main(){chara,b;a=′r′;b=′e′;putchar(a);putchar(b);putchar(′d′);putchar(′\n′)；}运行后，在屏幕上显示：red

第26页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第26页。数据输入★字符输入函数

格式:getchar()功能：从键盘读一字符返值：正常，返回读取的代码值；出错,返回EOF(-1)注意：getchar()函数的括号中没有参数，该函数的输入一直到“回车”才结束。回车前的所有输入字符都会逐个显示在屏幕上，但只有第一个字符作为函数的返回值。

第27页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第27页。运行时，输入xxx<回车>，在屏幕上显示：x【例3.4】

单个字符的输入和输出。#include<stdio.h>main(){charch;/*从键盘上读入字符直到“回车”结束*/ch=getchar(); /*显示输入的第一个字符*/putchar(ch); putchar(′\n′); /*换行*/}第28页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第28页。【例3.5】

将小写字母转换成大写。#include<stdio.h>main(){charch;ch=getche();putchar(ch-32);}若输入b，在屏幕上显示：

bB

第29页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第29页。3.字符串输入/输出函数

字符串输入函数gets()用来从键盘读入一串字符。函数的调用形式：

gets(字符串变量名)；在输入字符串后，必须用回车作为输入结束。该回车符并不属于这串字符，由一个“空操作字符(′\0′)”在串的最后来代替它。此时空格不能结束字符串的输入，gets函数返回一个指针。字符串输出函数puts()，将字符串数据(可以是字符串常量、字符指针或字符数组名)显示在屏幕上并换行。函数的调用形式是：

puts(字符串数据)；第30页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第30页。【例3.6】

字符串的输入和输出。#include<stdio.h>main(){charstr［80］;gets(str);puts(str);}当输入为“Howareyou?”，则输出为：Howareyou?第31页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第31页。格式：printf(“格式控制串”，输出表)功能：按指定格式向显示器输出数据返值：正常，返回输出字节数；出错，返回EOF(-1)3.5.3格式输入与输出___格式输出函数输出表：要输出的数据（可以没有，多个时以“,”分隔）格式控制串：包含两种信息格式说明：

%[修饰符]格式字符

，用于指定输出格式普通字符或转义序列：原样输出格式字符第32页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第32页。d,ix,Xoucse,Efg%%格式字符：十六进制无符号整数不带符号十进制整数十进制整数指数形式浮点小数单一字符字符串八进制无符号整数小数形式浮点小数e和f中较短一种百分号本身inta=567;printf(“%d”,a);inta=255;printf(“%x”,a);inta=65;printf(“%o”,a);inta=567;printf(“%u”,a);chara=65;printf(“%c”,a);printf(“%s”,“ABC”);floata=567.789;printf(“%e”,a);floata=567.789;printf(“%f”,a);floata=567.789;printf(“%g”,a);printf(“%%”);567ff101567AABC5.677890e+02567.789000567.789%说明 格式字符要用小写格式字符与输出项个数应相同，按先后顺序一一对应输出转换:格式字符与输出项类型不一致,自动按指定格式输出例

main(){unsignedintu=65535;printf(”u=%d\n",u);}

输出结果：u=-1例inta=3,b=4;printf(“%d%d\n”,a,b);printf(“a=%d,b=%d\n”,a,b);

例inta=3,b=4;printf(“%d%d\n”,a,b);printf(“a=%d,b=%d\n”,a,b);输出结果:34a=3,b=4111111111111111165535第33页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第33页。格式输入函数格式:scanf(“格式控制串”，地址表）功能：按指定格式从键盘读入数据，存入地址表指定的存储单元中,并按回车键结束返值：正常，返回输入数据个数地址表：变量的地址，常用取地址运算符&格式字符:d,i,o,x,u,c,s,f,e例scanf(“%d”,&a);

输入：10

则a=10例scanf(“%x”,&a);

输入：11

则a=17第34页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第34页。附加格式说明符（修饰符）例scanf(“%4d%2d%2d”,&yy,&mm,&dd);

输入19991015

则1999yy,10mm,15dd例scanf(“%3d%*4d%f”,&k,&f);

输入12345678765.43则123k,8765.43f例scanf(“%2d%*3d%2d”,&a,&b);

输入1234567则12a,67b例scanf(“%3c%2c”,&c1,&c2);

输入abcde

则‘a’c1,‘d’c2l修饰符功能hm*用于d,o,x前，指定输入为short型整数用于d,o,x前，指定输入为long型整数用于e,f前，指定输入为double型实数指定输入数据宽度，遇空格或不可转换字符则结束抑制符，指定输入项读入后不赋给变量第35页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第35页。输入分隔符的指定一般以空格、TAB或回车键作为分隔符其它字符做分隔符：格式串中两个格式符间字符例scanf(“%d%o%x”,&a,&b,&c);printf(“a=%d,b=%d,c=%d\n”,a,b,c);

输入123123123

输出a=123,b=83,c=291例scanf(“%d:%d:%d”,&h,&m,&s);

输入12:30:45则12h,30m,45s例scanf(“%d,%d”,&a,&b)

输入3,4

则3a,4b例scanf(“a=%d,b=%d,c=%d”,&a,&b,&c);

输入a=12,b=24,c=36第36页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第36页。说明：用“%c”格式符时，空格和转义字符作为有效字符输入如scanf(“%c%c%c”,&c1,&c2,&c3);

若输入abc

则ac1,

c2,bc3输入数据时，遇以下情况认为该数据结束：遇空格、TAB、或回车遇宽度结束遇非法输入如scanf(“%d%c%f”,&a,&b,&c);

若输入1234a123o.26

则1234a,‘a’b,123c输入函数留下的“垃圾”：例intx;charch;scanf(“%d”,&x);ch=getchar();printf(“x=%d,ch=%d\n”,x,ch);执行：123输出：x=123,ch=10例intx;charch;scanf(“%d”,&x);scanf(“%c”,&ch);printf(“x=%d,ch=%d\n”,x,ch);执行：123输出：x=123,ch=10解决方法：（1）用getchar()清除（2）用函数fflush(stdin)清除全部剩余内容(3)用格式串中空格或“%*c”来“吃掉”例intx;charch;scanf(“%d”,&x);

getchar();

scanf(“%c”,&ch);或scanf(“%*c%c”,&ch);

第37页/共43页C语言算法和基本程序设计全文共43页，当前为第37页。注意:

scanf()函数没有输出功能(即不会向屏幕显示任何字符)也不能规定小数位数(m.n)典型错误:scanf(“a=%d,b=%d,c=%d

\n”,&a,&b,&c);scanf(“%5.2f“,&x);正确语句:

printf(“Inputa,b,c=“);scanf(“%d,%d,%d”,&a,&b,&c);printf(“\n”);/*不必要,因为x为实数格式输入*/scanf(“%5f“,&x);第38页/共43页C