C++程序设计课件 ch3 程序设计初步

根据提供的C++程序设计课件第三章“程序设计初步”的内容，本章节主要围绕着C++中的控制结构展开，特别是如何使用这些结构来解决问题。接下来，我们将深入探讨这些知识点。 ### 一、面向过程的程序设计和算法 #### 1.1 面向过程的程序设计 面向过程的程序设计是一种编程思想，它强调的是解决问题的过程和步骤。这种程序设计方法将程序视为一系列函数或子程序的集合，每个函数完成特定的任务。 #### 1.2 数据结构与算法 - **数据结构**：是指在计算机中存储、组织数据的方式。有效的数据结构能够提高程序的效率和性能。 - **算法**：解决特定问题的明确步骤或过程。算法应该具有明确性、有限性、可行性等特点。 #### 1.3 C++支持的程序设计方式 C++同时支持面向过程和面向对象两种程序设计方式。面向过程的程序设计关注于算法和数据结构的设计；而面向对象的程序设计则更注重于对象的封装和类的设计。 ### 二、算法的概念 #### 2.1 算法定义 算法是解决问题的一系列步骤。一个好的算法应该具有以下特点： - 明确性：每一步都应该是具体的、无歧义的。 - 有限性：算法应该在有限的时间内结束。 - 可行性：每一步都应该可以通过基本的计算手段实现。 #### 2.2 算法的描述工具 - **自然语言**：适合描述简单的算法。 - **流程图**：通过图形化的方式来描述算法的步骤，包括程序流程图和N-S图。 - **伪代码**：介于自然语言和编程语言之间的一种描述方式，易于理解和转换成编程语言。 ### 三、算法的描述示例 #### 3.1 求最大公约数的算法 假设我们有如下的算法描述： 1. 读入两个非负整数a和b。 2. 如果a小于b，则交换a和b的值。 3. 如果b不等于0，则继续执行步骤4到6；如果b等于0，则输出a作为结果。 4. 计算a除以b的余数r。 5. 将b的值赋给a。 6. 将r的值赋给b，然后返回步骤3。 #### 3.2 流程图表示 通过流程图可以清晰地展示算法的执行过程，例如上述最大公约数算法的流程图可以表示为： - 开始 - 输入a和b - 判断b是否为0 - 若b不为0，则计算a除以b的余数r - 将a的值赋给b - 将r的值赋给b - 返回步骤3（判断b是否为0） - 输出a作为最大公约数 - 结束 ### 四、C++中的控制结构 #### 4.1 控制结构的重要性 控制结构是程序设计的基础，用于控制程序的执行流程。主要包括顺序结构、选择结构和循环结构。 #### 4.2 顺序结构 顺序结构是最简单的控制结构，按照程序的先后顺序依次执行每一行代码。 #### 4.3 选择结构 选择结构允许程序根据不同的条件执行不同的代码块。常见的选择结构包括`if`语句和`switch`语句。 - `if`语句：根据条件的真假来决定执行哪一部分代码。 - `switch`语句：用于处理多个分支的情况，更加简洁。 #### 4.4 循环结构 循环结构使得程序可以根据条件重复执行一段代码，常见的循环结构包括`while`循环和`for`循环。 - `while`循环：先检查条件，如果条件为真，则执行循环体。 - `for`循环：通常用于已知循环次数的情况，更加灵活。 ### 总结 C++中的控制结构是程序设计的基础，通过合理运用这些结构，可以有效地解决实际问题。本章节重点介绍了面向过程的程序设计思想、算法的概念以及几种基本的控制结构，并通过具体的示例进行了说明。掌握了这些基础知识后，我们可以进一步学习更高级的编程技术和模式。