《算法c语言基础》课件

《算法与C语言基础》本课程旨在为学生提供算法和C语言编程基础，培养学生的逻辑思维能力和代码编写能力。课程内容涵盖基本数据结构、排序算法、搜索算法、递归和动态规划等主题。内容概述算法解决问题的步骤，比如排序、查找、计算。C语言高级编程语言，实现算法，开发软件。计算机科学应用领域广泛，例如人工智能、游戏开发、数据分析。什么是算法算法是解决特定问题的一系列步骤或指令。它是一个清晰、准确、有限的描述，用于解决特定问题或完成特定任务。例如，制作蛋糕的食谱就是一个简单的算法，它包含了一系列步骤，从准备食材到烘焙完成。算法的基本结构1算法描述算法的描述是指用自然语言或其他形式化的语言，解释算法的步骤和逻辑。这包括算法的输入、输出、处理步骤以及一些约束条件。2流程图流程图使用图形符号来表示算法的步骤和数据流，以直观的方式展现算法的执行流程。它有助于理解算法的逻辑结构和各个步骤之间的关系。3伪代码伪代码使用类似于编程语言的语法，但更加简化，以描述算法的步骤和逻辑。它可以被认为是算法的半正式描述，有助于将算法转化为实际的代码。算法的执行过程1输入算法需要输入数据作为初始条件。2处理算法会根据预先定义的步骤对输入数据进行操作。3输出算法会生成结果作为输出，解决特定问题。算法的执行过程是一个将输入转换为输出的步骤序列。这个过程由一系列指令组成，这些指令按照特定顺序执行，以解决特定问题或完成特定任务。算法的重要性提高代码效率算法可以优化代码结构，减少代码冗余，提高代码执行效率。选择合适的算法可以有效地降低时间和空间复杂度，使程序运行更快、更节省内存。解决实际问题算法是计算机科学的核心，它为我们提供了解决各种问题的框架和方法。在日常生活和工作中，我们经常需要面对各种问题，算法可以帮助我们找到最佳的解决方案。C语言基础语法11.标识符标识符用于命名变量、函数、数组等。由字母、数字和下划线组成，第一个字符必须为字母或下划线，区分大小写。22.关键字C语言中预定义的标识符，具有特殊含义，不能作为用户自定义的标识符。例如，int、float、char、for、while等。33.数据类型数据类型决定了变量存储的数据类型，例如整数、浮点数、字符等。不同的数据类型占用不同的内存空间。44.运算符C语言提供各种运算符，用于执行算术、逻辑、位、关系等运算。例如，加、减、乘、除、取模等。基本数据类型数值类型数值类型用于存储数字，例如整数、浮点数等。字符类型字符类型用于存储单个字符，例如字母、数字、符号等。布尔类型布尔类型用于存储逻辑值，只有真和假两种状态。表达式与运算符表达式表达式由运算符、操作数和函数组成。运算符用于执行特定的操作，操作数是参与运算的值，函数是预定义的代码块，用于执行特定任务。运算符运算符分为算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位运算符和赋值运算符等。它们用于执行不同的操作，例如加减乘除、比较大小、逻辑判断、位操作和赋值等。运算符优先级运算符优先级决定了表达式中不同运算符的执行顺序。例如，乘除运算的优先级高于加减运算，所以表达式2+3*4的结果是14，而不是20。表达式求值表达式求值是指根据运算符优先级和结合性，逐步计算表达式中每个运算符的结果，最终得到表达式的最终值。流程控制语句流程控制语句是C语言中用于控制程序执行流程的关键部分。通过改变程序的执行顺序，我们可以实现各种逻辑控制和算法。1顺序结构程序按照代码顺序逐行执行。2选择结构根据条件判断执行不同的代码块。3循环结构重复执行一段代码，直到满足特定条件。数组连续存储数组元素在内存中连续存放，方便访问。相同数据类型数组中所有元素必须具有相同的数据类型，例如int、float或char。索引访问通过索引值（从0开始）访问数组中的特定元素。函数的定义与调用定义函数函数定义指定了函数的名称、参数列表、返回值类型和函数体。调用函数调用函数时，使用函数名并传入实际参数，函数体执行后返回值。参数传递实参传递给形参，函数体操作形参，传递方式可以是值传递或引用传递。函数参数传递1值传递函数接收的是实参的副本，修改形参不会影响实参的值。2地址传递函数接收的是实参的地址，修改形参会影响实参的值。3引用传递函数接收的是实参的别名，修改形参会影响实参的值。4选择传递方式根据需要修改实参的值来选择传递方式。全局变量与局部变量全局变量在程序中任何位置都能访问。局部变量只在定义它们的函数或代码块内可见。内存分配全局变量在程序开始执行时分配内存，而局部变量在函数调用时分配内存。递归函数1定义函数调用自身2优点简洁，易于理解3缺点效率可能较低4应用阶乘，斐波那契数列递归函数的定义是，函数调用自身。递归函数的优点是简洁，易于理解。缺点是效率可能较低。递归函数的应用包括阶乘，斐波那契数列等。指针内存地址的引用指针是一个变量，存储的是另一个变量的内存地址。通过指针，我们可以直接访问内存中的数据。灵活的内存操作指针允许我们动态地分配和释放内存，以及在程序运行时修改内存中的数据。数组的访问指针可以用来访问数组中的元素，并且可以方便地进行数组的遍历和操作。函数的调用指针可以指向函数，从而实现函数的动态调用，提高程序的灵活性。动态内存分配在程序运行时，动态地申请和释放内存空间，提高内存利用率。1malloc()从堆中分配内存2calloc()分配并初始化内存3realloc()调整已分配内存的大小4free()释放动态分配的内存结构体定义结构体是用户自定义的数据类型，可以将不同数据类型的数据组织在一起。它像一个容器，可以存储各种类型的数据，使代码更加清晰简洁。用途结构体可以用来表示现实世界中的复杂数据，例如学生信息、商品信息等，方便对数据进行管理和操作。枚举类型枚举定义使用enum关键字定义枚举类型。枚举类型包含一组常量，每个常量都有一个唯一的名称。赋值与使用枚举常量被默认分配整数值，从0开始递增。枚举常量可以在代码中使用，就像普通常量一样。枚举的优势提高代码可读性和可维护性避免使用魔术数字方便代码修改文件操作文件打开打开文件是所有文件操作的基础。需要指定要打开的文件路径以及打开模式。文件读写文件读写包括从文件中读取数据或向文件中写入数据。常用的函数包括`fread`、`fwrite`、`fscanf`、`fprintf`等。文件关闭文件操作完成后需要及时关闭文件，释放系统资源，防止数据丢失。预处理指令预处理阶段预处理指令在程序编译之前进行处理，用于对源代码进行一些预处理操作。指令格式预处理指令以#开头，后面跟指令名称和参数，例如#include、#define等。常用指令常见的预处理指令包括：包含头文件、宏定义、条件编译等，它们可以简化代码、提高可读性、方便代码管理。排序算法概述排序算法排序算法将无序数据转换为有序数据，方便查找和处理。算法分类常见的排序算法包括冒泡排序、选择排序、插入排序、归并排序、快速排序等。算法复杂度算法复杂度用来评估算法效率，包括时间复杂度和空间复杂度。冒泡排序比较与交换相邻元素进行比较，若顺序错误则交换位置。重复比较从第一个元素开始，依次比较相邻元素，直至最后一个元素。排序完成重复上述过程，直到整个数组有序排列。时间复杂度最佳情况为O(n)，最差情况为O(n^2)。选择排序1查找最小值在未排序的数组中，找到最小值的索引。2交换位置将找到的最小值与数组第一个元素交换位置。3递归排序对剩余未排序的子数组重复上述步骤，直到所有元素都排序完成。插入排序1原理将数据依次插入已排序的序列2步骤将下一个元素与已排序序列中的元素比较3效率时间复杂度为O(n^2)4应用适合小型数据集或近乎有序的数据插入排序算法简单易懂，适合处理小型数据集或近乎有序的数据。它通过不断将未排序元素插入已排序序列中的正确位置来实现排序。插入排序的平均时间复杂度为O(n^2)，对于大型数据集效率较低，但它是一种稳定的排序算法，即相等元素在排序后保持其相对顺序。归并排序1.分割将待排序的数组递归地划分为两个子数组，直到每个子数组只包含一个元素。2.合并对两个已排序的子数组进行合并，形成一个有序的子数组。3.重复不断重复步骤1和2，直到所有子数组合并为一个完整的排序数组。4.效率归并排序是一种稳定的排序算法，时间复杂度为O(nlogn)，适用于各种数据规模。查找算法概述11.查找算法的作用在大量数据中快速定位目标元素，提升效率。22.查找算法的分类常见分类包括顺序查找、二分查找、哈希查找等。33.查找算法的应用广泛应用于数据库管理、信息检索、数据挖掘等领域。44.查找算法的选择根据数据结构、查找效率等因素选择合适的算法。顺序查找1定义顺序查找是一种最简单的查找算法，从线性表中第一个元素开始，逐个比较元素的值与目标值是否相等。如果相等，则找到目标元素；否则，继续比较下一个元素，直到找到目标元素或比较完所有元素。如果在所有元素都比较完后还没有找到目标元素，则表示目标元素不存在。2优点实现简单，容易理解。适用于线性表结构，并且不需要额外的存储空间。3缺点时间复杂度较高，在最坏情况下需要遍历整个线性表。如果目标元素位于线性表的末尾，则需要比较所有元素。二分查找1有序数组前提条件：数组有序2目标值比较与中间元素比较3范围缩减目标值大于中间元素，搜索右半部分4递归或循环重复步骤，直到找到目标值或范围为空二分查找是一种高效的搜索算法，适用于有序数组。它通过不断比较目标值与中间元素，将搜索范围缩减一半，最终找到