單片機C程序設(shè)計3

第三章：C程序入門單片機C程序設(shè)計(CProgrammingforMCU)2本章目標了解算法及控制結(jié)構(gòu)掌握使用選擇結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計掌握使用循環(huán)結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計3程序設(shè)計程序設(shè)計過程就是解決問題的過程。程序設(shè)計通常包括如下五個步驟：問題分析編碼算法設(shè)計程序設(shè)計步驟測試調(diào)試有問題無問題分析問題：功能：需要弄清楚軟件要完成的功能；輸入：如果問題有輸入，分析輸入是什么及輸入數(shù)據(jù)的類型；

處理：對輸入數(shù)據(jù)做什么處理；

輸出：如果有輸出，輸出什么數(shù)據(jù)及輸出數(shù)據(jù)的格式；對于復雜問題，可將問題分解為若干子問題，然后再進行上面的分析。算法設(shè)計：設(shè)計解決問題的具體方案(步驟)。編碼：將算法用高級語言實現(xiàn)。測試：運行編譯連接后得到的執(zhí)行程序，以驗證程序是否按要求解決了問題，并沒有產(chǎn)生副作用。即程序是否做了該做的事，同時沒有做不該做的事。調(diào)試：如果程序經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)問題，則通過調(diào)試手段找到產(chǎn)生錯誤的代碼并修復它。4結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計（structuredprogramming）將復雜問題分解為簡單問題的程序設(shè)計方法稱為結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計，其特點為：自頂向下（top-down）；逐步細化（stepwiserefinement）；模塊化（modular）；5算法任何計算問題的解決都是按指定的順序執(zhí)行一系列動作的結(jié)果。解決問題的動作及動作之間的順序稱為算法（algorithm）。6問題2.1問題：“判斷某學生成績是否及格”7問題2.1：問題分析輸入：學生成績；類型：整型；處理：學生成績值與60進行比較，大于或等于60，則及格，否則不及格；輸出：字符串“Pass”或“Fail”；變量：需要一個整型變量用于存放輸入的學生成績。8問題2.1：算法設(shè)計解決問題2.1的步驟可描述為（算法）：讀入學生成績值如果該成績值大于或等于60

輸出信息“Pass”否則輸出信息“Fail”9算法表示算法即可以用自然語言表述(如前)，也可用用半結(jié)構(gòu)化語言或結(jié)構(gòu)化圖形表示，如：read學生成績值if成績值>=60print“Pass”elseprint“Fail”讀學生成績值成績值>=60輸出”Fail”輸出”Pass”真假10控制結(jié)構(gòu)計算機語言提供三種方式來控制算法的執(zhí)行：順序（Sequence）、選擇（Selection）和循環(huán)（Loop）。語句1語句2語句n順序條件語句1語句2選擇真假條件語句真假循環(huán)11語句C語言語句分成簡單語句和構(gòu)造語句兩類。簡單語句1）表達式語句賦值表達式語句，如：*x++=y*=z+3;其它表達式語句，如：++x;--y;函數(shù)調(diào)用語句等。2）轉(zhuǎn)移語句goto標號;break; 間斷語句continue; 繼續(xù)語句return;return(表達式);3）空語句 ；12語句（續(xù)）構(gòu)造語句1）復合語句（分程序）{[<局部數(shù)據(jù)說明>]<語句>*}注意：}后沒有分號（；），這與單個語句不同。2）選擇（條件）語句if語句，if_else語句3）循環(huán)語句for語句while語句do_while語句4）開關(guān)語句switch語句（包括case語句）13選擇結(jié)構(gòu)：if語句if(表達式)

語句

if(表達式)

語句1else

語句2表達式語句FT表達式語句1FT語句214選擇結(jié)構(gòu)：if語句if(表達式1)語句1

elseif(表達式2)

語句2elseif(表達式3)

語句3……elseif(表達式m)

語句melse語句m+115選擇結(jié)構(gòu)：if語句（續(xù)）注意：在if嵌套中，省略else會產(chǎn)生二義性。如：if(n>0)if(a>b)z=a;elsez=b;即else與前面最接近的不帶else的if相對應(yīng)。若要使上面的else與第一個if相匹配，可使用{}。如：if(n>0){if(a>b)z=a;}elsez=b;16問題2.1：代碼實現(xiàn)與測試根據(jù)其算法描述，我們很容易將問題“判斷學生成績是否及格”的解決轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的程序。例2-1/*判斷學生成績是否及格*/#include<stdio.h>main(){intscore;scanf(“%d”,&score);if(score>=60)printf(“Pass\n”);elseprintf(“Fail\n”);}程序程序設(shè)計的常用方法為首先給出問題的算法描述，然后將其編程序?qū)崿F(xiàn)。read學生成績值if成績值

>=60print“及格”elseprint“不及格”算法if選擇(條件)語句如何判斷程序解決了相應(yīng)問題？可用下面輸入數(shù)據(jù)來測試（檢驗）：75（輸出應(yīng)為“Pass”）30（輸出應(yīng)為“Fail”）60（輸出應(yīng)為“Pass”）--特殊數(shù)據(jù)17問題2.2問題：“判斷某學生成績對應(yīng)的五級評分成績”問題分析：輸入：學生成績；類型：整型；處理：學生成績值分別與90，80，70，60進行比較，以判斷其為優(yōu)、良、中、及格和不及格中哪一等級；輸出：A（優(yōu)）、B（良）、C（中）、D（及格）、F（不及格）；變量：需要一個整型變量用于存放輸入的學生成績。18問題2.2：算法設(shè)計解決該問題的算法如下：得到學生成績值如果該成績值大于或等于90

輸出信息“優(yōu)”否則如果該成績值大于或等于80

輸出信息“良”否則如果該成績值大于或等于70

輸出信息“中”否則如果該成績值大于或等于60

輸出信息“及格”否則輸出信息“不及格”學生成績值優(yōu)>=90良中及格不及格>=80>=70>=60<60多路選擇19問題2.2：代碼實現(xiàn)與測試得到學生成績值如果該成績值大于或等于90

輸出信息“優(yōu)”否則如果該成績值大于或等于80

輸出信息“良”否則如果該成績值大于或等于70

輸出信息“中”否則如果該成績值大于或等于60

輸出信息“及格”否則輸出信息“不及格”算法例2-2/*判斷學生成績對應(yīng)的五級評分*/#include<stdio.h>main(){intscore;scanf(“%d”,&score);if(score>=90)printf(“A\n”);elseif(score>=80)printf(“B\n”);elseif(score>=70)printf(“C\n”);elseif(score>=60)printf(“D\n”);elseprintf(“F\n”);}嵌套if結(jié)構(gòu)測試數(shù)據(jù)為：95908580757065605520多路選擇：if_elseif例2-2a/*判斷學生成績對應(yīng)的五級評分*/#include<stdio.h>main(){intscore;scanf(“%d”,&score);if(score>=90)printf(“A\n”);elseif(score>=80)printf(“B\n”);elseif(score>=70)printf(“C\n”);elseif(score>=60)printf(“D\n”);elseprintf(“F\n”);}一種更好的風格！21多路選擇：if_elseif(續(xù))注意：不當?shù)呐袛囗樞蚩赡茉斐沙绦蝈e誤的執(zhí)行結(jié)果，如：#include<stdio.h>main(){intscore;scanf(“%d”,&score);

if(score>=60)printf(“D\n”);elseif(score>=80)printf(“B\n”);elseif(score>=70)printf(“C\n”);elseif(score>=90)printf(“A\n”);elseprintf(“F\n”);}下面程序?qū)崿F(xiàn)與例2-2a程序完成一樣的功能，但效率要低。/*判斷學生成績對應(yīng)的五級評分*/#include<stdio.h>main(){intscore;scanf(“%d”,&score);if(score>=90&&score<=100)printf(“A\n”);if(score>=80&&score<90)printf(“B\n”);if(score>=70&&score<80)printf(“C\n”);if(score>=60&&score<70)printf(“D\n”);if(score<60)printf(“F\n”);}22多路選擇：switch語句基本形式：switch（表達式）{case常量表達式1：語句1或空；case常量表達式2：語句2或空；…case常量表達式n：語句n或空；default：語句n+1或空；}語義動作為：先計算表達式的值；該值與每一個case后的常量進行比較；若匹配，則控制就轉(zhuǎn)向該常量后的語句；若不匹配，若有default，則轉(zhuǎn)向default后的語句，否則什么也不做；S1S2SnSn+1EC1C2…Cndefault23多路選擇：switch語句(續(xù))注意：常量表達式必須是整型（if_elseif可能根據(jù)任意條件來進行多路選擇）；在同一個switch中不應(yīng)出現(xiàn)兩個具有同樣的情況常量；default語句如果有，只允許出現(xiàn)一次，default可出現(xiàn)在switch中的任何位置，通常放在最后；case和default本身不改變控制流，中斷離開switch要用break;case后的語句可以是單個語句，也可以是復合語句（但不帶開頭和結(jié)尾的花括號）;多個case可共用一條執(zhí)行語句。因此，switch語句特別適合于依據(jù)一組常量值來進行判斷的多路選擇。24多路選擇：switch語句(續(xù))例如：打印學生成績#include<stdio.h>main(){charscore;score=getchar();switch(score){case‘F’:printf(“nopass\n”);break;case‘D’:printf(“pass\n”);break;case‘C’:printf(“better\n”);break;case‘B’:printf(“right\n”);break;case‘A’:printf(“allright\n”);break;default:printf(“inputerror!\n”);break;}}case‘C’:printf(“better\n”);將出現(xiàn)什么問題？如果輸入為‘C’，則輸出為：betterright25多路選擇：switch語句(續(xù))問題2.2的另一種解決方式。例2-2b/*判斷學生成績對應(yīng)的五級評分*/#include<stdio.h>main(){intscore;scanf(“%d”,&score);if(score>=0&&score<=100)switch(score/10){case10:case9:printf(“A\n”);break;case8:printf(“B\n”);break;case7:printf(“C\n”);break;case6:printf(“D\n”);break;default:printf(“F\n”);break;}elseprintf(“inputerror!\n”);}26問題2.3問題：“某班有30名學生，輸入每個學生成績并判斷其是否及格”。問題分析：輸入：學生成績；類型：整型；處理：學生成績值與60進行比較，大于或等于60，則輸出及格（”Pass”），否則輸出不及格（”Fail”）；輸出：字符串“Pass”或“Fail”；依次對每個學生重復上面步驟，重復次數(shù)為30次。變量：需要一個整型變量用于存放輸入的學生成績，一個整型變量用于記錄重復次數(shù)。27問題2.3：算法設(shè)計算法：1.設(shè)置變量n為12.讀入一學生成績值到變量score中3.判斷score值,如果大于或等于60，則輸出“Pass”，否則輸出”Fail”；4.變量n加15.重復步驟2至4,直到n等于3028問題2.3：算法設(shè)計(續(xù))設(shè)置變量n為1n<=30讀入一學生成績值到變量score中判斷score值,輸出“Pass”或“Fail”變量n加1真假結(jié)束算法流程圖29問題2.3：代碼實現(xiàn)程序：例2-3/*判斷某班學生成績是否及格*/#include<stdio.h>main(){intn,score;n=1;while(n<=30){scanf(“%d”,&score);printf(“%d:“,n);if(score>=60)printf(“Pass\n”);elseprintf(“Fail\n”);n++;}}算法：1.設(shè)置變量n為12.讀入一學生成績值到變量score中3.如果score>=60

輸出”Pass”

否則輸出“Fail”4.變量n加15.重復步驟2至4,直到n等于30while循環(huán)語句測試數(shù)據(jù)考慮：依次輸入30個成績值，這些值中應(yīng)包括100,60,0等特殊值。30循環(huán)結(jié)構(gòu)：while語句

while（表達式）語句“先判后循環(huán)”例如：k=1;

while(k<=100){s=s+k;k++;}循環(huán)前，循環(huán)變量必須賦初值;循環(huán)體中，必須有改變循環(huán)變量的語句（結(jié)束循環(huán)）；循環(huán)體可以為空。例如：while((c=getchar())!=‘A’);表達式語句FT計算表達式語句結(jié)束31循環(huán)結(jié)構(gòu)：while語句(續(xù))例：從鍵盤讀入字符并輸出#include<stdio.h>#defineEOF-1main(){intc;while((c=getchar())!=EOF)putchar(c);}算法分析：讀入一個字符while不是輸入結(jié)束符輸出字符；讀入下一個字符；1）程序如何結(jié)束？

Ctr+z2）為何程序運行：

hello<enter>hello32循環(huán)結(jié)構(gòu)：while語句(續(xù))例：/*輸入某班30名學生成績，求總分及平均分*/#include<stdio.h>main(){inti,score,sum,ave;sum=0;i=1;while(i<=30)

{ scanf("%d",&score); sum=sum+score;

i++;

}ave=sum/(i-1);printf("sum=%d\nave=%d\n",sum,ave);}33循環(huán)結(jié)構(gòu)：do_while語句do語句while(表達式)；

作用類似于while，但do_while是否終止，其判定條件是在循環(huán)體之后，即它總是先執(zhí)行一次循環(huán)體，再判斷表達式的值是否為真。表達式語句FT計算表達式語句結(jié)束34循環(huán)結(jié)構(gòu)：do_while語句(續(xù))while循環(huán)是在頂上測試循環(huán)終止條件；do_while是在每次通過循環(huán)體之后，在底部進行測試，所以循環(huán)體至少要進行一次。例如：do{s=s+k;k++;}while(k<=100);35循環(huán)結(jié)構(gòu)：do_while語句(續(xù))*例：/*輸入某班30名學生成績，求總分及平均分*/#include<stdio.h>main(){inti,score,sum,ave;sum=0;i=1;do{ scanf("%d",&score); sum=sum+score; i++;}while(i<=30);ave=sum/(i-1);printf("sum=%d\nave=%d\n",sum,ave);}一般來說，不管do_while中是單個語句還是復合語句，都用一對{}將其括起來，以使不致把while部分誤認為是while循環(huán)的開始。36循環(huán)結(jié)構(gòu)：do_while語句(續(xù))*例：/*輸入某班任意名學生成績，求總分及平均分*/#include<stdio.h>main(){inti,score,sum,ave;sum=0;scanf("%d",&i);while(i<=30)

{ scanf("%d",&score); sum=sum+score; i++;

}ave=sum/(i-1);printf("sum=%d\nave=%d\n",sum,ave);}#include<stdio.h>main(){inti,score,sum,ave;sum=0;scanf("%d",&i);do{ scanf("%d",&score); sum=sum+score; i++; }while(i<=30);ave=sum/(i-1);printf("sum=%d\nave=%d\n",sum,ave);}這兩個程序有什么區(qū)別？37循環(huán)結(jié)構(gòu)：for語句for（表達式1；表達式2；表達式3）語句

其等價于：表達式1；while（表達式2）{語句；表達式3；}表達式2語句FT計算表達式2語句結(jié)束計算表達式1計算表達式338循環(huán)結(jié)構(gòu)：for語句(續(xù))例2-3a/*判斷某班學生成績是否及格*/#include<stdio.h>main(){intn,score;

for(n=0;n<30;n++){scanf(“%d”,&score);if(score>=60)printf(“Pass\n”);elseprintf(“Fail\n”);}}

39循環(huán)結(jié)構(gòu)：for語句(續(xù))for特別適合于循環(huán)次數(shù)固定或有固定步長的循環(huán)，如下面是一個循環(huán)十次的循環(huán)：for(i=0;i<10;i++)…當然也可以用于其它方面。40循環(huán)結(jié)構(gòu)：for語句(續(xù))例2-3a/*輸入某班30名學生成績，求總分及平均分*/#include<stdio.h>main(){inti,score,sum,ave;sum=0;for(i=1;i<=30;i++)

{scanf("%d",&score); sum=sum+score;

}ave=sum/(i-1);printf("sum=%d\nave=%d\n",sum,ave);}41循環(huán)結(jié)構(gòu)：for語句(續(xù))注意：從語法上講，表達式中任一個都允許省略，但分號不能省。如：for(;(c=getchar())!=EOF;)語句;for(;;)語句;當表達式2不出現(xiàn)時，則認為條件為真，循環(huán)永遠下去（無窮循環(huán)），退出它只能用break或return語句。因此，while(A)B;等價于for(;A;)B;42循環(huán)結(jié)構(gòu)三種循環(huán)主要的用途：

for通常用于固定步長的循環(huán)

while通常用于循環(huán)條件在頭部判斷的循環(huán)

do_while通常用于至少循環(huán)一次的循環(huán)43問題2.4問題：“某班有30名學生，輸入每個學生成績并判斷其成績是否及格，在判斷學生成績過程中，如果輸入的學生成績不合法(如大于100或為負數(shù))則給出錯誤提示，并終止程序運行”。問題分析：與問題2.3不同的是在處理學生成績時，首先要判斷所讀入的成績值是否非法，如果非法，則給出錯誤信息并退出處理；否則繼續(xù)處理。算法：1.設(shè)置變量n為02.whilen小于302.1讀入一學生成績值到變量score中2.2如果變量score值大于100或小于0:a.輸出錯誤信息b.退出循環(huán)2.3判斷score值,輸出“Pass”或“Fail”2.4變量n加13.結(jié)束如何中途退出循環(huán)?break語句44break和continue語句(goto語句)例2-4/*判斷某班學生成績是否及格*/#include<stdio.h>main(){intn,score;for(n=0;n<30;n++){scanf(“%d”,&score);

if(score>100||sorce<0){printf(“Inputerror!\n”);break;}if(score>=60)printf(“Pass\n”);elseprintf(“Fail\n”);}}

退出循環(huán)45break和continue語句(goto語句)(續(xù))break：迫使程序從包含它的最內(nèi)層循環(huán)體或開關(guān)語句中跳出（循環(huán)只能跳出一層）。conti