第3章 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)課件

第三章結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)第三章結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)2／56結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)概念流程圖及畫法三種基本控制結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)·綜合舉例結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)(StructuredProgramming,SP)E.W.Dijikstra,1965年提出，軟件發(fā)展的重要里程碑模塊化搭積木：程序由模塊積木構(gòu)成，按功能劃分模塊模塊的控制結(jié)構(gòu)：順序、選擇、循環(huán)

三種構(gòu)成任何程序

不用

goto

語(yǔ)句破壞結(jié)構(gòu)性模塊設(shè)計(jì)：功能簡(jiǎn)單、單一可讀性好模塊劃分原則

自頂向下、逐步求精

分治法由大到小、由粗到細(xì)、由表及里的層層分解把大的較復(fù)雜問題分解為若干較小的問題，小的問題再分解為更小的問題，直到可以簡(jiǎn)單解決

為止結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)概念3／56流程圖及其符號(hào)beginendmax=4;i=0;if(i>5)輸出max輸入x值max=x;if(x>max)YYNNi++;起止框處理框判定框輸入輸出框流程線流程圖4／56結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的三種基本結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)三種基本控制結(jié)構(gòu)A塊B塊C塊順序結(jié)構(gòu)條件A塊B塊選擇結(jié)構(gòu)TF條件A塊當(dāng)型循環(huán)TF條件A塊直到循環(huán)TF5／56例：求一元二次方程ax2+bx+c=0的實(shí)根數(shù)據(jù)輸入a,b,c,來源？數(shù)據(jù)存放——《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》變量a,b,c,類型？增加2個(gè)變量x1,x2數(shù)據(jù)處理——《算法設(shè)計(jì)》實(shí)數(shù)域如何求解？有幾個(gè)解？

數(shù)據(jù)輸出屏幕輸出：x1,x2舉例：順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)存放數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)輸出設(shè)計(jì)過程先設(shè)計(jì)，后編程6／56舉例：順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)定義變量，并輸入數(shù)據(jù)算法處理數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)ax2+bx+c=0注意公式寫法順序執(zhí)行程序指令7／56問題的引入購(gòu)物舉例：≤100元95折，＞100元9折變量設(shè)計(jì)total：應(yīng)付款（沒打折）tax：折扣pay：實(shí)付款流程圖>關(guān)系運(yùn)算符比較運(yùn)算下頁(yè)選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)條件total>100tax=0.9tax=0.95真假pay=total*tax鍵入total,tax

思考一下：

100元以下：95折100～200：9折200～300：85折300～500：7折500元以上：65折8／56關(guān)系運(yùn)算符（比較）>

大于>=

大于或等于<

小于<=

小于或等于==

等于!=

不等于★注意：不能把兩個(gè)符號(hào)連寫：a<>b錯(cuò)誤關(guān)系運(yùn)算符優(yōu)先級(jí)低于算術(shù)運(yùn)算符：c>a+b←→c>(a+b)高于賦值運(yùn)算符：a=b>c←→a=(b>c)選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)優(yōu)先級(jí)相同（高）優(yōu)先級(jí)相同（低）()改變優(yōu)先級(jí)()可讀性強(qiáng)，不記憶，少犯錯(cuò)9／56關(guān)系運(yùn)算表達(dá)式（雙目、二元）功能：比較兩個(gè)表達(dá)式的值

表達(dá)式1

關(guān)系運(yùn)算符表達(dá)式2a!=b，a+b==b+c，(a=3)>(b=5)，'a'<='b'，...關(guān)系表達(dá)式的值（比較結(jié)果）——bool布爾值下節(jié)

(a=3)>(b=5)結(jié)果：false'a'<=

'b'結(jié)果：trueC/C++：0(假)，1(真)注意：浮點(diǎn)數(shù)的比較浮點(diǎn)數(shù)可作>>=<<=比較，但是：不作==和!=比較

C++允許思考理由——浮點(diǎn)數(shù)通常存在誤差

計(jì)算誤差、截?cái)嗾`差選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)true：非零false：零10／56布爾（邏輯）變量數(shù)據(jù)類型：bool變量定義：bool

a=3,b=-1;結(jié)果？變量取值：0或1

邏輯運(yùn)算符（3個(gè)）邏輯表達(dá)式：a||b

或：a,b其一真→結(jié)果真a&&b

與：a,b兩者真→結(jié)果真!b非：變反，真變假，假變真優(yōu)先級(jí)比較||&&低于關(guān)系，!

高于算術(shù)選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)()改變優(yōu)先級(jí)a邏輯運(yùn)算符b低高優(yōu)先級(jí)11／56邏輯運(yùn)算的短路性（優(yōu)化）從左至右運(yùn)算：(||&&為左結(jié)合，!為右結(jié)合)當(dāng)能確定邏輯表達(dá)式的值時(shí)，立即結(jié)束運(yùn)算inta=-1,b=0,c=-1,d;d=a&&b&&

c;//改為||c呢

0：結(jié)束后面沒必要繼續(xù)計(jì)算d=a++||

++b&&

++c;

非0：結(jié)束改為++a呢關(guān)系與邏輯混合表達(dá)式點(diǎn)(x,y)位于矩形內(nèi)的條件表達(dá)式：x>=a&&x<=b&&y>=c&&y<=d錯(cuò)：a<=x<=b&&c<=y<=d選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)xy(x,y)dcab12／56if-else判定語(yǔ)句功能：判定所給條件是否滿足選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)if(條件)

//條件真{

語(yǔ)句塊A;}else//條件假

{

語(yǔ)句塊B;}條件A塊B塊TF可省略語(yǔ)句塊（復(fù)合語(yǔ)句）在{}

內(nèi)的多條語(yǔ)句{}可嵌套→多重{}if(x>y)m=x;if(x>y)m=x；elsem=y；注意：if()和{...}后面沒有分號(hào)13／56選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)

if(條件1){語(yǔ)句1;}

elseif(條件2){語(yǔ)句2;}……

elseif(條件n){語(yǔ)句n;}

else

//可略{語(yǔ)句n+1;}90～100：優(yōu)80～89：良70～79：中60～69：及格0～59：不及格思考：本例具體怎么寫下例流程圖if-elseif

判定語(yǔ)句14／56if-elseif舉例選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)90～100：優(yōu)80～89：良70～79：中60～69：及格0～59：不及格怎么寫思考：不用elseif，怎么寫？

以后：用變量保存五級(jí)成績(jī)？15／56改寫上例：不用elseif選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)與elseif比較以后：多次輸入成績(jī)而程序不退出思考：還可以如何修改if?嵌套語(yǔ)句16／56選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)嵌套if語(yǔ)句if嵌套運(yùn)行至此返回調(diào)用處main()內(nèi)返回即結(jié)束注意if–else配對(duì)（最近的配對(duì)）以后：把A,B,C,D,F

轉(zhuǎn)換為：優(yōu)、良、中、及格、不及格保存并顯示

17／56浮點(diǎn)數(shù)比較前述：浮點(diǎn)數(shù)不作==

和!=

比較數(shù)值有誤差問題：如何判斷一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)等于零呢？doublex;...;//x參與了若干運(yùn)算if(x==0.0)//語(yǔ)法不錯(cuò)，邏輯錯(cuò){...;}//可能永遠(yuǎn)得不到執(zhí)行else{...;}思考：如何修改判斷條件if(x>=-0.00001&&x<=0.00001)

//精度可不同選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)18／56任務(wù)：判斷某一年是否為閏年輸入數(shù)據(jù)鍵盤輸入：年份，如1990數(shù)據(jù)存儲(chǔ)——《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》年份變量：intyear數(shù)據(jù)處理——《算法設(shè)計(jì)》閏年，滿足條件之一：能被4整除且不能被100整除能被400整除輸出數(shù)據(jù)屏幕輸出：是／否（閏年）舉例：選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)存放數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)輸出設(shè)計(jì)過程19／56舉例：選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)還可用其他什么類型？改寫：閏年條件的其他表達(dá)方式閏年的判斷條件怎么寫？20／56條件表達(dá)式問號(hào)表達(dá)式

條件c

?

真表達(dá)式e1

:

假表達(dá)式e2等效：例如：inta=3,b=2,max;max=(a>b)?a:

b;優(yōu)先級(jí)高于賦值和逗號(hào)，低于其他。右結(jié)合w<x?x+w:x<y?x:y

//建議多用()，可讀性更好！max=(a>b?a:b)<c?c:(a>b?a:b);

選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)if(a>b)max=a;elsemax=b;

if(c==true)e1;

elsee2;長(zhǎng)句難理解易錯(cuò)，應(yīng)多用短句（分步寫）

if(c)e1;

elsee2;21／56問號(hào)表達(dá)式例：字母大寫轉(zhuǎn)小寫選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)(ch>=65&&ch<=90)可省略嗎？修改：把問號(hào)表達(dá)式改為if實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)：大小寫字母相互轉(zhuǎn)換思考：轉(zhuǎn)換算法22／56switch–case多路分支語(yǔ)句（多路開關(guān)）舉例：輸入成績(jī)等級(jí)grade，輸出其百分制范圍

選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)用較多的if語(yǔ)句麻煩，且邏輯也不夠簡(jiǎn)明尋找：邏輯簡(jiǎn)單明了，寫法也簡(jiǎn)單的語(yǔ)句23／56選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)switch(表達(dá)式e)//e取離散型數(shù)據(jù)：不取浮點(diǎn)型{

case

常量e1://冒號(hào)，不必用{...}

語(yǔ)句序列;//if(e==e1)執(zhí)行

break;

//跳出switch{}

case

常量e2

:

語(yǔ)句序列;//if(e==e2)執(zhí)行

break;......

case常量en

:

語(yǔ)句序列;

break;default:語(yǔ)句序列;//可省略}//這里沒分號(hào)switch(grade)//grade類型？{

case

'A':

cout<<"85~100";

break;

case

'B':

cout<<"70~84";break;

case

'C':

cout<<"60~69";break;

case

'D':

cout<<"0~59";break;

default:

cout<<"error";

}多路分支常量（表達(dá)式）取值：離散型：字符、整型、枚舉、布爾等，不能取浮點(diǎn)型（==）不能有變量！e1!=e2!=...!=en24／56switch–case舉例：運(yùn)費(fèi)計(jì)算路程distance[km]貨重wright[ton]單價(jià)price=100[元／km·ton]折扣discount如下： 0≤distance＜250 0%

（0折） 250≤distance＜500 2%

（98折） 500≤distance＜1000 5%

（95折） 1000≤distance＜2000 8%

（92折） 2000≤distance＜3000 10%（9折） 3000≤distance

15%（85折）運(yùn)費(fèi)：freight=distance×wright×price×(1-discount)設(shè)計(jì)：switch(e)...case(e1)要求離散值

switch(dist)

把distance離散化：分等級(jí)選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)輸入25／56選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)casee1:...distance如何分等？26／56選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)改寫本程序：用if實(shí)現(xiàn)27／56問題的引入處理問題時(shí)常常需要：反復(fù)執(zhí)行某一些操作——用循環(huán)控制結(jié)構(gòu)例如：

循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)

多次輸入：不同的貨重和路程

多次輸入：不同的字母

多次輸入：不同的分?jǐn)?shù)

多次輸入：三個(gè)不同的系數(shù)a,b,c問題問題問題問題條件A塊TF當(dāng)型循環(huán)條件A塊TF直到循環(huán)28／56while循環(huán)while

(條件

){語(yǔ)句1

;

語(yǔ)句2;

...;

語(yǔ)句n;}//這里沒有分號(hào)循環(huán)執(zhí)行：if(條件==true)順序執(zhí)行一次循環(huán)體A

然后，再判斷，再執(zhí)行...構(gòu)成循環(huán)循環(huán)出口：if(條件==flase)退出循環(huán)死循環(huán)：無窮無盡、永不結(jié)束（怎么出現(xiàn)的？）循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)條件A塊TF當(dāng)型循環(huán)循環(huán)體A29／56while舉例計(jì)算sum=1+2+…+n,整數(shù)n≥1輸入：n存儲(chǔ)：intn,sum算法：直接法：數(shù)學(xué)公式

sum=n(n+1)/2(2)迭代法：累加法

sum=0sum=sum+i,i=1,2,...,n輸出：sum設(shè)計(jì)完成，編寫代碼，如下：循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)存放數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)輸出設(shè)計(jì)過程30／56循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)如何計(jì)算累加：思考sum=sum+i,i=1,2,...,n例題例題例題例題修改這4例用循環(huán)實(shí)現(xiàn)多次輸入31／56常見問題inttest=0;while(test<10){cout<<test;

}//只一條語(yǔ)句，可省略{}while(test<10);{cout<<test;test++;}intnum=0;while(num++<5)

cout<<num<<endl;while(num<5)

{num++;

cout<<num<<endl;}循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)法沒錯(cuò)語(yǔ)法沒錯(cuò)死循環(huán)死循環(huán)可讀性差，易犯錯(cuò)輸出結(jié)果32／56do-while循環(huán)do

{

循環(huán)體語(yǔ)句A;}//這里沒分號(hào)while(條件);//分號(hào)do-while與while循環(huán)的區(qū)別：——判斷條件的先后while：先判斷，后執(zhí)行do-while：先執(zhí)行，后判斷循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)條件A塊TF直到循環(huán)條件A塊TF當(dāng)型循環(huán)常用while，可替換do-while33／56for循環(huán)——簡(jiǎn)潔，靈活for(表達(dá)式1;表達(dá)式2;表達(dá)式3){

語(yǔ)句序列;}

表達(dá)式1;//只執(zhí)行一次

while(表達(dá)式2)//循環(huán)條件 {

其他語(yǔ)句;

表達(dá)式3;//在最后位置

}循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)兩者等價(jià)可以互換intsum=1;for(inti=0;i<5;i++){sum=sum+i;}cout<<sum<<endl;循環(huán)5次：5次累加1+0+1+2+3+4解釋：34／56循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)用for循環(huán)實(shí)現(xiàn)for循環(huán)實(shí)現(xiàn)，與while比較異同點(diǎn)上例inti=1;for(;i<=n;i++)

sum+=i;inti=1;for(;i<=n;){sum+=i;i++;}inti=1;for(;;)//死循環(huán){

if(i>n)break;sum+=i;i++;}多種變形35／56for其他變形for(inti=1,sum=0;sum<3000&&i<=100;i++)

sum+=i;inti,sum;for(i=1,sum=0;sum<3000&&i<=100;i++)

sum+=i;for(;;

)

等價(jià)于while(1)、while(true)

循環(huán)體里面要有退出循環(huán)的語(yǔ)句循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)36／56多重循環(huán)（多層循環(huán)、循環(huán)嵌套）問題的提出（學(xué)習(xí)“數(shù)組”后再代碼舉例）例1：檢查n元整數(shù)集合元素的唯一性等值／重復(fù)算法設(shè)計(jì)兩兩比較，如圖偽碼描述循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)ij//集合第k個(gè)元素A(k),k=1～nfor(i=1;i<=n-1;i++)//外層循環(huán)

for(

j=i+1;j<=n;j++)//內(nèi)層循環(huán)

if(A(i)==A(j))cout<<"不唯一";cout<<"唯一";//要點(diǎn)：理解i和j如何變化二重循環(huán)外層循環(huán)一次內(nèi)層循環(huán)全部循環(huán)完一次37／56例2：求矩陣元素之和例如：偽碼描述：循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)行(i)：1～m列(j)：1～n//A(i)(j)表示矩陣第i行j列元素for(i=1;i<=m;i++)//外層：行循環(huán)

for(

j=1;j<=n;j++)//內(nèi)層：列循環(huán)

sum+=A(i)(j);//sum：元素和cout<<

sum;

//要點(diǎn)：理解i和j如何變化！二重循環(huán)外層循環(huán)一次內(nèi)層循環(huán)全部循環(huán)完一次38／56循環(huán)中的break語(yǔ)句break用在switch...case結(jié)構(gòu)中break用在循環(huán)體中提前結(jié)束循環(huán)：從循環(huán)體中跳出，執(zhí)行其后面的語(yǔ)句for(i=1,sum=0;;i++){if(i>n)break;

sum+=i;}cout<<sum<<endl;循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)前往前往多重循環(huán)呢？39／56舉例：break在多重循環(huán)中循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)二重循環(huán)多重循環(huán)中break：從它所在那一層循環(huán)中跳出。輸出結(jié)果40／56循環(huán)中的continue語(yǔ)句提前結(jié)束本次循環(huán)：跳過循環(huán)體中continue后面的語(yǔ)句，開始下一次循環(huán)循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)條件TF......語(yǔ)句continue;......語(yǔ)句條件TF......語(yǔ)句break;......語(yǔ)句41／56簡(jiǎn)例：break與continue循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)continuebreak42／56【例】鍵入一個(gè)正整數(shù)，要求輸出：位反

各位數(shù)字反向，12345—54321位數(shù)

十進(jìn)制、位和

各位數(shù)字之和數(shù)據(jù)存放輸入：(unsigned)intnum輸出：intk

位反，i

位數(shù)，sum

位和算法設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理位反（多種方案，以后可用字符串處理）

12345：循環(huán)從高位←低位取出各位數(shù)字k，輸出

取法：k=num%10十進(jìn)制,num/=10整除位數(shù)：循環(huán)次數(shù)各位和：各位數(shù)字相加程序設(shè)計(jì)·綜合舉例數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)存放數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)輸出設(shè)計(jì)過程43／56程序設(shè)計(jì)·綜合舉例位反位數(shù)、位和44／56【例】百錢買百雞今有雞翁一值錢伍，雞母一值錢三，雞雛三值錢一。凡百錢買雞百只，問：雞翁、雞母、雞雛各幾何？數(shù)據(jù)存儲(chǔ)常量：constintmoney=100,num=100求解：intx公雞數(shù),y母雞數(shù),z小雞數(shù)算法設(shè)計(jì)直接法——公式法迭代法——窮舉法輸出數(shù)據(jù)：x,y,z全部解程序設(shè)計(jì)·綜合舉例x+y+z=num5x+3y+z/3=money解不唯一窮舉（試算）：怎么編程x:0~20,y:0~33,z:0~99設(shè)計(jì)過程45／56程序設(shè)計(jì)·綜合舉例窮舉試算：x:0~20,y:0~33,z:0~99用幾重循環(huán)？不用continue怎么修改程序46／56【例】求兩個(gè)整數(shù)的最大公約數(shù)輸入與存儲(chǔ)鍵盤輸入：intm,n算法設(shè)計(jì)：m=96,n=64質(zhì)因數(shù)分解法（更復(fù)雜）歐幾里德算法（輾轉(zhuǎn)相除法）古希臘數(shù)學(xué)家，幾何之父：《幾何原本》，公元前325～265年遞歸算法

余數(shù)解,余數(shù)=0(m,n)→(96,64)→(64,32)→(32,0)m≥n結(jié)果輸出：m和n的最大公約數(shù)程序設(shè)計(jì)·綜合舉例設(shè)計(jì)過程47／56程序設(shè)計(jì)·綜合舉例負(fù)數(shù)行嗎？(96,64)輾轉(zhuǎn)除法自學(xué)并修改程序：用質(zhì)因數(shù)分解算法實(shí)現(xiàn)利用最大公約數(shù)算法求解最小公倍數(shù)問題48／56【例】輸入x，計(jì)算sin(x)，要求誤差e<1.0×10-9計(jì)算式：輸入與存儲(chǔ)鍵入doublex，誤差常量const

doublee第n項(xiàng)：doublev