新编计算机导论 课件 7-3-高级语言程序的要素

程序设计语言高级语言程序的要素新编计算机导论程序是对算法的实现，其设计目标是应用算法来实现对问题原始数据的处理以获得期望的结果。为实现问题的求解算法，程序设计语言在设计时至少需要考虑以下基本要素：（1）现实世界中不同类型数据（变量/常量）的计算机表示或描述；（2）运算规则的设计及表示以实现对数据的计算；（3）选择/分支、循环等基本结构的实现以控制程序的执行流程；（4）设计一定的语法规则，以便编写出规范的程序。2.高级语言程序的要素数据类型、常量与变量2.高级语言程序的要素数据类型：现实的问题求解过程中通常要处理多种类型的数据，如整数、实数等，不同类型的数据有不同特点，因此，在计算机中也将数据划分成不同的类别，这就是数据类型。数据类型：计算机中不同类型的数据在内存中的表示方法不同，其所占用的存储空间及可参与的运算也不同。大多数高级语言都有整型、实型、字符型和逻辑（布尔）型四种常用的数据类型。数据类型、常量与变量2.高级语言程序的要素整型数据：表示一定取值范围内的整数，其范围由该类型值所占的字节数确定。实型数据：表示一定精度范围内的实数，同样由所占的字节数确定其精度范围。由于实数的值通常不精确，比如：在计算机上计算1/5*5也不一定等于1.0。数据类型、常量与变量2.高级语言程序的要素字符型数据：表示该类型变量的值是由字母、数字、符号等构成的数值，一般以ASCII的形式存储。逻辑（布尔）型数据：数值只有“真”和“假”两种情况，值表示为True和False。但并非所有的高级语言都支持逻辑类型，可以用1表示True，用0表示False进行模拟。数据类型、常量与变量2.高级语言程序的要素常量：指程序运行过程中其值不发生改变的量，常量可以为直接给出的固定的值，也可以是用符号表示的常量，一般称为符号常量。在程序设计语言中，字符串形式的常量通常用“""”括起，非字符串形式的常量直接使用。变量：变量指程序运行过程中其值可以发生改变的量。一个变量对应特定大小的连续的内存空间，不同类型变量占用的内存单元数不同。

可以通过以下两种形式的赋值语句为变量赋值：变量名=<值>或变量名=<表达式>其中“=”称为赋值符号，表示将其右侧的数值或表达式的运算结果赋予左边的变量,“<>”表示其中的内容不能省略。表达式与计算2.高级语言程序的要素程序对数据的处理是通过一系列运算实现的，运算符和表达式是实现数据处理的两个重要组成部分，它们用以描述计算的执行顺序，实现语言的基本语义。运算符是用来操作数据或表示特定操作的符号，可针对一个或多个操作数进行运算，不同的语言在描述形式上略有差别。由运算符和操作数组成的，根据一定的运算规则计算的式子称为表达式，通常有算数表达式、关系表达式和逻辑表达式三种类型。表达式与计算2.高级语言程序的要素算术表达式是由算术运算符构造的表达式，加、减、乘、除等算术运算一般用+、-、*、/等符号表示，运算结果多为整数和实数型数据。关系表达式是由关系运算符构造的表达式，关系运算符指进行大于、大于等于、小于之类的关系比较的运算符，一般用>、>=、<、<=等符号表达。逻辑表达式是由逻辑运算符构造的表达式，常见的有与、或、非等逻辑运算，一般用and、or、not等符号描述。表达式与计算2.高级语言程序的要素各种运算符按照一定的语法规则将各种常量及变量组合成为各种表达式，不同表达式还可以通过括号组成更为复杂的表达式。表达式的运算结果可以赋给变量，还可以作为控制语句的判断条件，单个变量也可以视为特殊的表达式对待。此外，为了与环境进行交互，处理用户数据并反馈结果，高级语言需要提供输入操作以接收用户信息，输出操作以向用户展示结果。比如，用read、scanf进行输入操作，用write和printf进行输出操作。分支控制结构2.高级语言程序的要素分支结构可以根据判断条件来选择执行不同的语句序列。单分支结构通常采用if语句实现，双分支结构则采用if和else语句实现，采用if和else语句的嵌套可以实现复杂分支结构。不同的高级语言在实现if语句时稍有差别。形式大致如下：单分支：if(条件)then语句；表示当条件为真时执行一条语句，若需在条件为真时执行多条语句，则可以用“{}”将多条语句括起来形成一个语句块。双分支：if(条件)then语句1/语句序列1else语句2/语句序列2；表示当条件为真时执行语句1或语句序列1，条件为假时则执行语句2或语句序列2。例如，求变量a、b中的较大值，并赋给变量max的操作可描述如下。if(a>b)then max=a;else max=b;循环控制结构2.高级语言程序的要素高级语言循环结构的实现大致有for、while、dowhile三种语句形式，for语句常用于循环次数已知的情况，其余两种多用于循环次数未知的情况。for语句：for计数器变量=起始值to终止值[step增量]{语句序列；}while语句：while(条件){语句序列；}dowhile语句：do{语句序列；}while(条件)循环控制结构2.高级语言程序的要素dowhile语句：对于未知循环次数的循环来说，需要在循环体中设置使循环条件为假的操作，否则将陷入无限循环。例如，假设当前世界人口有60亿，如果以每年1.4%的速度增长，多少年后世界人口达到或超过70亿？完成该运算的dowhile语句形式如下。n=0;

p=6000000000；//初始化n为年，p为人口数do { p=p*1.014; //每年较之前净增长0.14倍 n=n+1; //年份+1 }while(p<=7000000000);//循环出口子程序结构2.高级语言程序的要素子程序结构：问题的求解方法中分层的任务模块，每个模块有一个名字，分别对应不同的功能，在高级语言中用子程序来实现该思想。子程序的执行有两种基本形式，一种只执行特定任务，此种形式的子程序仅在调用部件中用做语句。另一种不仅执行任务，还返回给调用部件一个值，此种形式的子程序用于表达式，返回的结果用于计算表达式的值。子程序结构2.高级语言程序的要素例如：编写函数求任意两个整数中最大值的C程序如下。#include<stdio.h>intmax(intx,inty)//定义max函数，函数值为整型，形式参数x，y为整型{//max函数体开始intz;//变量声明，定义本函数中用到的变量z为整型if(x>y)z=x;//if语句，如果x>y，则将x的值赋给zelsez=y;//否则，将y的值赋给zreturnz;//将z的值返回，通过max带回调用处}//max函数结束main()//主函数{//主函数体开始inta,b,m;//变量声明scanf("d%d",&a,&b);//输入变量a和b的值m=max(a,b);//调用max函数，将得到的值赋给mprintf("max=%d",m);//输出大数m的值,\n表示回车换行}形式参数：表明子程序中需要用到的标识符及其类型（简称形参）。实际参数：当子程序被调用时，调用部件将列出子程序名，并在其后的括号中给出一系列标识符，这些标识符称为实际参数（简称实参），代表调用部件中的真正变量。子程序结构2.高级语言程序的要素系统函数：高级语言为用户提供了功能丰富的系统函数，又称标准函数或者库函数，当一个程序需要使用某个标准函数时，程序员只需查找相关函数的调用细节，然后调用即可。系统函数一般包含以下几种：数学运算函数，如三角函数、指数与对数函数、开方函数等；数据转换函数，如字母大小写转换、数值型与字符型数据转换等；字符串操作函数，如计算字符串长度、取子串等；输入/输出函数，如输入/输出数值、字符、字符串等；文件操作函数，如文件的打开、读写、关闭等；其他函数，如取系统日期、绘制图形等。子程序结构2.高级语言程序的要素程序要素CJavaPython基本数据类型

int（整型）、float/double（单/双精度实型）byte（位）short（短整数）int（整数）long（长整数）float/double（单/双精度实型）number（数字）tuple（元组）string（字符串）set（集合）list（列表）dictionary（字典）算术运算符及表达式+-*/+-*/+-*///%**逻辑运算符及表达式&&||!&&||!|&andornot输入/输出语句scanf();print();inta=cin.nextInt();System.out.print(1111);input()print()赋值语句a=1;a=1;a=1单分支语句if(){}elseif(){}elseif:else:多分支语句if(){}elseif(){}elseif(){}elseif(){}elseif:elseif:else:for语句for(表达式1;表达式2;表达式3){语句块;}for(条件表达式1;条件表达式2;条件表达式3){语句块;}for迭代变量in序列:

语句块;

while语句while(condition){语句块;}while(布尔表达式){

语句块;}while(condition):

语句块dowhile语句do{语句块;}while(布尔表达式);do{语句块;}while(布尔表达式);无

函数return_typefunction_name(parameterlist){bodyofthefunction}函数的格式修饰符返回值类型函数名(形式参数类型1参数名1,......){函数体语句;return返回值;