程序設(shè)計(jì)與計(jì)算思維 課件 【ch01】引論

程序設(shè)計(jì)與計(jì)算思維引論第一章案例1：設(shè)計(jì)加法表01一、案例1：設(shè)計(jì)加法表一、案例1：設(shè)計(jì)加法表注釋：（1）計(jì)算機(jī)俗稱“電腦”，是用以代替人腦思維的工具。該程序的設(shè)計(jì)思想是通過(guò)9個(gè)printf()函數(shù)打印與人的“印記”相同的“加法表”，描述過(guò)程較為粗放。Prog1.1一、案例1：設(shè)計(jì)加法表（2）執(zhí)行printf("1+1=2\n");，打印加法表的第一行，輸出:1+1=2。執(zhí)行printf("1+2=3

2+2=4\m");，打印加法表的第二行，輸出:1+2=32+2=4。依次類推，執(zhí)行printf(“1+9=10

2+9=113+9=12

4+9=135+9-146+9=157+9=68+9=179+9=18\n");，打印加法表的第九行，輸出:1+9=10

2+9=113+9=124+9=135+9=146+9=157+9=168+9=179+9=18，如圖1.1所示。（3）美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)周以真教授提出，計(jì)算思維是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念去求解問(wèn)題、設(shè)計(jì)系統(tǒng)和理解人類行為，它涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)的一系列思維活動(dòng)?！坝?jì)算思維”的理論，通俗地說(shuō)，就是用計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題的方法和途徑:程序設(shè)計(jì)是人通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言將人的思維傳遞給計(jì)算機(jī)的過(guò)程，使計(jì)算機(jī)模仿人的思維方式。Prog1.1一、案例1：設(shè)計(jì)加法表注釋:（1）int

i定義變量i；設(shè)計(jì)for(i=l;i<=?;i++)循環(huán)結(jié)構(gòu)，通過(guò)循環(huán)變量i控制列的變化條件i<=?控制每行輸出的算式的個(gè)數(shù)，例如，條件i=1控制打印第一行，·······”，條件i<=9控制打印第九行。Prog1.2一、案例1：設(shè)計(jì)加法表（2）執(zhí)行for(i=1;i<=1;i++)循環(huán)結(jié)構(gòu)，打印加法表的第一行，輸出:1+1=2。執(zhí)行for(i=1;i<=2;i++)循環(huán)結(jié)構(gòu)，打印加法表的第二行，輸出:1+2=3

2+2=4。依次類推，執(zhí)行for(i=1;i<=9;i++)循環(huán)結(jié)構(gòu)，打印加法表的第九行，輸出:1+9=102+9=113+9=124+9=13

5+9=14

6+9=15

7+9=16

8+9=17

9+9=18，如圖11所示。（3）該程序構(gòu)造了for循環(huán)結(jié)構(gòu)模型，將人解決問(wèn)題的思想抽象成一致的“接口”。Prog1.2一、案例1：設(shè)計(jì)加法表注釋:（1）voidfn1(int

j)定fun()函數(shù)，fun1()函數(shù)的功能是打印加法表形參變量j描述的行，主函數(shù)main()調(diào)用fun1()函數(shù)幫助完成任務(wù)。Prog1.3一、案例1：設(shè)計(jì)加法表（2）主函數(shù)main()調(diào)用fun1(1);，打印加法表的第一行，輸出:1+1=2。主函數(shù)main()調(diào)用fun1(2);，打印加法表的第二行，輸出:12=32+2=4。依次類推，主函數(shù)main()調(diào)用fn1(9);，打印加法表的第九行，輸出:1+9=102+9=113+9=124+9=135+9=14

6+9=15

7+9=16

8+9=179+9=18，如圖1.1所示（3）函數(shù)fun10將人解決問(wèn)題的思想抽象成一致的“接口”voidfun1(int

j)。Prog1.3一、案例1：設(shè)計(jì)加法表注釋:（1）自定義頭文件fun1.h，將在該文件中定義voidfun1(int

j)，主函數(shù)所在文件Prog1.4通過(guò)#include"fun1.h"就可以使用fun1h文件中的fun1函數(shù)。（2）文件Prog1.4中main()函數(shù)調(diào)用fun1.h文件中fun1()函數(shù)的過(guò)程與文件Prog1.3實(shí)現(xiàn)的功能相同。（3）一個(gè)程序由若干源文件組成，本程序是由prog1.4.c、stdio.h、fun1.h等源文件組成的，有的是庫(kù)文件，有的是程序員自定義的源文件。該問(wèn)題的解決體現(xiàn)了文件的工具融合“數(shù)學(xué)思維”與“工程思維”，達(dá)到了智慧傳遞的特征。Prog1.4案例2：一組數(shù)據(jù)的“逆序”輸出02二、案例2：一組數(shù)據(jù)的“逆序”輸出輸入:23456712

89輸出:89

12

67

4523Prog2.1二、案例2：一組數(shù)據(jù)的“逆序”輸出注釋：（1）人的智慧就是追求問(wèn)題的“本質(zhì)”。（2）現(xiàn)象級(jí)解決方法：執(zhí)行printf("輸入:2345671289\n");，輸出:“輸入:23

45671289”，這是“原始”數(shù)據(jù)序列。執(zhí)行printf("輸出:8912

6745

23\n");，輸出:“輸出:8912674523"，該數(shù)據(jù)序列與原始數(shù)據(jù)序列是“逆序”關(guān)系，如圖1.2所示。（3）這是一種簡(jiǎn)單粗放的解決問(wèn)題方法，設(shè)計(jì)與構(gòu)造方式單一，解決類似問(wèn)題的可信度不高。Prog2.1二、案例2：一組數(shù)據(jù)的“逆序”輸出Prog2.2二、案例2：一組數(shù)據(jù)的“逆序”輸出注釋：（1）inta1,a2,a3,a4,a5;定義五個(gè)整型數(shù)據(jù)變量，變量a1、a2、a3、a4、a5各代表內(nèi)存中的一個(gè)存儲(chǔ)單元，這五個(gè)存儲(chǔ)單元可以存儲(chǔ)五個(gè)整數(shù)。(2）執(zhí)行a1=23;a2=45;a3=67;a4=12;a5=89;，則變量a1存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的是23，變量a2存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的是45，變量a3存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的是67，變量a4存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的是12，變量a5存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的是89。執(zhí)行printf("輸入:%d%d%d%d

%d\n",a1,a2,a3,a4,a5);，輸出:“輸入:23456712

89”，這是“原始”數(shù)據(jù)序列。執(zhí)行printf("輸出:%d

%d%d

%d

%d\n",a5,a4,a3,a2,a1);，輸出:“輸出:8912

674523",該數(shù)據(jù)序列與原始數(shù)據(jù)序列是“逆序”關(guān)系，如圖1.2所示。(3）思維的基礎(chǔ)是人腦有記憶空間，計(jì)算思維的基礎(chǔ)是構(gòu)造可識(shí)別、能運(yùn)算的存儲(chǔ)空間。該程序通過(guò)五個(gè)變量“記住”要加工處理的五個(gè)數(shù)據(jù)。有了這五個(gè)變量，程序不僅可以處理2345671289這個(gè)數(shù)據(jù)序列，也可以處理其他數(shù)據(jù)序列。Prog2.2二、案例2：一組數(shù)據(jù)的“逆序”輸出Prog2.3二、案例2：一組數(shù)據(jù)的“逆序”輸出Prog2.3注釋：（1）函數(shù)scanf()可以實(shí)現(xiàn)在程序“運(yùn)行”階段讓用戶隨機(jī)錄入數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)的對(duì)象不是在程序設(shè)計(jì)的前期事先提供的。（2）執(zhí)行scanf("%d%d

%d%d%d",&a1,&a2,&a3,&a4,&a5);，用戶輸入:23

456712

89，輸入后變量a1、a2、a3、a4、a5的值分別為23、45、67、12、89，但該程序處理的數(shù)據(jù)也可以是其他數(shù)據(jù)序列。（3）程序就是計(jì)算機(jī)指令的集合，程序設(shè)計(jì)前期可以定義數(shù)據(jù)的形式(抽象)，在程序執(zhí)行期間可以輸入具體數(shù)據(jù)。二、案例2：一組數(shù)據(jù)的“逆序”輸出Prog2.4二、案例2：一組數(shù)據(jù)的“逆序”輸出注釋：（1）實(shí)現(xiàn)“逆序”可以通過(guò)數(shù)據(jù)序列首尾相應(yīng)位置交換實(shí)現(xiàn)，五個(gè)數(shù)據(jù)中，第一個(gè)數(shù)據(jù)和第五個(gè)數(shù)據(jù)交換，第二個(gè)數(shù)據(jù)與第四個(gè)數(shù)據(jù)交換，這樣就達(dá)成了目標(biāo)。（2）執(zhí)t=a1;al=a5;a5=t，這是將a1和a兩個(gè)數(shù)據(jù)交換，同理，執(zhí)行t=a2;a1=a4;a4=t是將a2和a4兩個(gè)數(shù)據(jù)交換。執(zhí)行printf("輸出:%d%d%d%d%dn"a1,a2,a3,a4a5);輸出:89

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23(原始數(shù)據(jù)序列:2345671289)如圖1.2所示。（3）計(jì)算思維的核心是抽象，即把人解決任務(wù)的方法抽象成可描述的語(yǔ)言。Prog2.4二、案例2：一組數(shù)據(jù)的“逆序”輸出Prog2.5二、案例2：一組數(shù)據(jù)的“逆序”輸出注釋：（1）inta[N]定義數(shù)組a，用一個(gè)名字a描述一組數(shù)據(jù)，數(shù)組a把數(shù)據(jù)以“集合”形式進(jìn)行管理，建立了數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。inta1,a2,a3,a4,a5定義五個(gè)變量，變量之間是獨(dú)立的，不能形成聯(lián)系。inta[N];，數(shù)組a中有五個(gè)存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)單元的名稱分別是a[0]、a[1]、a[2]、a[3]、a[4]，這五個(gè)單元與變量a1、a2、a3、a4、a5一樣，每個(gè)單元均能存儲(chǔ)一個(gè)整型數(shù)據(jù)。（2）執(zhí)行scanf(“%d

%d%d%d%d”,&a[0],&a[1],&a[2],&a[3],&a[4]);，輸入:23

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89，則單元a[0]的值是23，單元a[1]的值是45，單元a[2]的值是67，單元a[3]的值是12，單元a[4]的值是89。執(zhí)行t=a[0];a[0]=a[4];a[4]=t;，實(shí)現(xiàn)a[0]與a[4]交換，a[0]的值由23變成89，a[4]的值由89變成23。執(zhí)行t=a[1];a[1]=a[3];a[3]=t;，實(shí)現(xiàn)a[1]與a[3]交換，a[1]的值由45變成12，a[3]的值由12變成45。（3）豐富的數(shù)據(jù)格式可以讓人的思維方式變得靈活，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)形式能決定算法，算法一般要依賴具體的數(shù)據(jù)格式。Prog2.5二、案例2：一組數(shù)據(jù)的“逆序”輸出Prog2.6注釋:（1）inta[N]定義了數(shù)組a，存儲(chǔ)單元的名稱a[0]、a[1]、a[2]、a[3]、a[4]就表現(xiàn)出一定的規(guī)律性,“編號(hào)”從0依次變化到N-1。程序設(shè)計(jì)時(shí)可以利用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)中的“循環(huán)”結(jié)構(gòu)依次訪問(wèn)數(shù)組a中的存儲(chǔ)單元。二、案例2：一組數(shù)據(jù)的“逆序”輸出Prog2.6（2）執(zhí)行for(i=0;i<N;i++)scanf("%d",&a[i]);，實(shí)現(xiàn)給數(shù)組存儲(chǔ)單元a[0]、a[1]、a[2]、a[3]、a[4]輸入數(shù)據(jù)。執(zhí)行for(i=0;i<N/2;i++){t=a[i];a[i]=a[N-i-1];a[N-i-1]=t;}，當(dāng)i=0時(shí)，N-i-1的值為4，即a[0]與a[4]交換；當(dāng)i=1時(shí)，N-i-1的值為3，即a[1