多重程序設計

第一章C語言概述1.1C語言的發(fā)展簡史與特色1.2簡單的C程序介紹1.3用C語言解決實際問題的步驟1.1C語言的發(fā)展簡史與特色1.1.1C語言發(fā)展簡史C語言是目前世界上最廣泛使用的通用計算機語言。用它既可編寫計算機系統(tǒng)軟件，也可編寫各種應用軟件，所以在數(shù)百種計算機語言中，C語言仍然是目前最流行、最受歡迎的計算機語言?，F(xiàn)在，Windows已成為計算機的主要操作系統(tǒng)，相應的基于Windows的程序開發(fā)多采用C++，它雖是一種面向對象的語言，但其核心內容仍是標準C。1.1.2C語言的特色1.C與其它語言的比較1)C與匯編語言比較C語言允許對位、字節(jié)和地址進行操作(指針)，這三者是計算機最基本的工作單元，在編制系統(tǒng)程序時要經(jīng)常用到，所以它適用于寫系統(tǒng)程序。由于匯編語言是非結構化語言，含有大量的跳轉、子程序調用以及變址，這種結構的缺陷使得匯編語言程序難以讀懂，難以維護，也不能移植。而C語言的結構化、模塊化克服了匯編程序難讀、難維護的缺點。C語言又具有匯編語言的功能，目標代碼長度也差不多，效率幾乎與匯編相近，且具有很好的可移植性。2)C與其它高級語言比較C有豐富的運算符，達34種，其中有很多運算符對應于常用的機器指令，比如++等可直接編譯成機器代碼，使用起來簡單精練。C有多樣化的表達式類型;C的數(shù)據(jù)類型豐富，具有現(xiàn)代語言的各種數(shù)據(jù)結構。C的數(shù)據(jù)類型有：整型，實型，字符型，數(shù)組，指針，結構體，共用體等。C的輸入輸出使用的是數(shù)據(jù)流C程序生成的機器代碼質量高，內存占用少，運行速度快，程序執(zhí)行效率高。

2.C是結構化語言C語言是以函數(shù)為模塊來編寫源程序的，所以C程序是模塊化的。C語言具有結構化的控制語句，如if~else語句，switch語句，while語句，do~while語句，for語句等。因此是結構化的理想語言，符合現(xiàn)代編程風格的要求。結構化語言的一個顯著特點是代碼和數(shù)據(jù)的分隔化，即代碼和數(shù)據(jù)分開存貯，互相隔離；程序的各個部分除了必要的信息交流外，彼此互不影響，相互隔離。3.C是編程者的語言C語言的其它主要優(yōu)點如下：C語言簡潔、緊湊，使用方便靈活；一共只有32個關鍵字(27個來自kerninghan和Ritchie的標準，5個由ANSI標準委員會增補)，9種控制語句，它們構成了C語言的全部指令；程序書寫形式自由，壓縮了一切不必要的成分。C語言很少限制、很少缺陷、模塊結構、彼此獨立的函數(shù)和一些十分緊湊的關鍵字，使得C語言能達到接近匯編語言的高效率和廣泛的應用范圍，所以在許多情況下它是編程者首選的計算機語言。4.C的“缺點”語法限制不嚴格

2)程序設計自由度大1.2簡單的C程序介紹例1.1打印一個語句。程序：main(){printf(″Asimplecprogram.\n″)；}經(jīng)編譯后運行結果如下：Asimplecprogram.例1.2求兩數(shù)中的小者。程序：main()/*主函數(shù)*/{inta,b,c;/*定義變量*/scanf(″%d,%d″,&a,&b);/*輸入*/c=min(a,b);/*調用函數(shù)*/printf(″min=%d\n″,c)；/*輸出*/}intmin(intx,inty)/*定義函數(shù)*/{intz;/*定義局部變量*/if(x>y)z=y;elsez=x;return(z)；/*返回z值*/}經(jīng)編譯后運行如下：14,4min=4再次運行：6，29min=6本程序包括兩個函數(shù)：主函數(shù)main和子函數(shù)min。通過上述兩個例子，我們可以看到：(1)C程序是由函數(shù)構成的。(2)一個函數(shù)由兩部分組成：函數(shù)的首部和函數(shù)體。(3)main函數(shù)通常位于程序之首，實際上它位于程序的開頭、最后及函數(shù)與函數(shù)之間均是合法的，但不管在什么位置，一個C程序總是從main函數(shù)開始執(zhí)行的。(4)C程序書寫格式自由，一行內可以寫幾個語句，一個語句可以分寫在多行上。(5)C語言本身沒有輸入輸出語句。(6)可以用/*…*/對C程序中的任何部分作注釋，它可增加程序的可讀性。1.3用C語言解決實際問題的步驟1.3.1一個實例的求解過程1.問題提出計算y=f(x)曲線，x軸(y=0)，x=a,x=b四條曲線所圍成的面積。參看圖1.1。圖1.1計算面積2.分析問題用戶需求：計算四條曲線所圍的面積。已知條件：四條曲線(即x=a,x=b,y=0,y=f(x))。需要進行的處理：計算面積，注意誤差和精度。需要用到的軟、硬件環(huán)境：用C語言編程，在個人微機上運行，使用TurboC編譯系統(tǒng)。進行可行性分析：用數(shù)值計算方法完全能夠實現(xiàn)。經(jīng)過分析，我們已做到心中有數(shù)。3.確定處理方案根據(jù)實際問題選用適當?shù)臄?shù)學模型(本例屬科學計算)。根據(jù)高等數(shù)學中學到的知識，我們提出的數(shù)學模型是，也就是在［a,b］區(qū)間內求f(x)函數(shù)的定積分。4.根據(jù)處理方案確定操作步驟圖1.2矩形法求積分在圖1.2中畫陰影線的小面積有4條邊，第一條長度f(c)，第二條長度f(d)，第三條長度d-c，而第四條線我們采用近似的辦法：以第一條線高度作x軸的平行線得y=f(c)，則小矩形面積為(d-c)·f(c)；或以第二條線高度作x軸平行線得y=f(d)，則小矩形面積為(d-c)·f(d)。然后將各小塊面積累加起來。以上過程歸納起來就得出了近似公式，最后得到一個操作步驟，也就是算法，如下所示：(1)讀a,b和n(分成n塊)。(2)求高h=(b-a)/n。(3)s=0，面積的初始值為0。(4)i=1，先計算第一個小面積。(5)s=s+h*f(a+i*h)，用后點計算；或s=s+h*f(a+(i-1)*h)，用前點計算，小面積累加起來。(6)i=i+1，取下一個小面積。(7)如i<=n轉(5)，否則打印s。

5.根據(jù)操作步驟編寫源程序程序：main(){floata,b,h,s;floatf(float);inti,n;scanf(″%f,%f,%d″,&a,&b,&n);h=(b-a)/n;s=0;i=1;while(i<=n){s=s+h*f(a+(i-1)*h);/*用前點計算*/i++;}printf(″a=%f,b=%f,n=%d,s=%f\n″,a,b,n,s)；}

6.輸入程序并上機調試上機輸入源程序并調試，直到改正了所有的編譯錯誤和運行錯誤。在調試過程中應該精心選擇典型數(shù)據(jù)進行測試。本例當計算有誤差或精度不足時可加大分塊數(shù)量，或采用其它計算方法：如改為梯形法或拋物線法(即辛普生法)等。要避免因調試數(shù)據(jù)不能反映實際數(shù)據(jù)的特征而引起的計算偏差和運行錯誤。7.整理分析計算結果圖1.3用計算機處理一個實際問題1.3.2算法1.什么是算法為解決一個問題而采取的方法和步驟，就稱為“算法”。對同一個問題，可以有不同的解題方法和步驟，也就有不同的算法。例如求可采用矩形法，梯形法，辛普生法(即拋物線法)等。為了有效地解題，不僅需要保證算法正確，還要考慮算法的質量，選擇較好的算法，或進行算法的優(yōu)化。2.算法的特點一個算法，必須具有以下特點：(1)僅有有限的操作步驟，即“有窮性”(無死循環(huán))。(2)算法的每一個步驟應當是確定的，即無“二義性”。(3)有適當?shù)妮斎?，即有確定的條件。(4)有輸出結果。沒有輸出的算法是無意義的。(5)算法中的每一個步驟都應當有效執(zhí)行(無死語句)。3.算法的重要性掌握最基本的、常用的算法是很重要的，算法設計是整個程序設計的核心。著名計算機科學家沃思(Wirth)曾提出一個公式：程序=算法+數(shù)據(jù)結構。對初學者而言，數(shù)據(jù)結構即是語言提供的各種數(shù)據(jù)類型，無大難點。這樣編程的任務主要是考慮算法問題，當然還要學會基本的語句和語法。4.算法的表示方法用自然語言表示2)用傳統(tǒng)流程圖表示圖1.4傳統(tǒng)流程圖常用符號

例1.3求，用傳統(tǒng)流程圖表示，見圖1.5。圖1.5矩形法求積分3)用N-S流程圖表示例1.4求，用