《算法c語(yǔ)言基礎(chǔ)》課件

《算法C語(yǔ)言基礎(chǔ)》課程介紹課程目標(biāo)幫助學(xué)生掌握算法的基本概念和C語(yǔ)言編程基礎(chǔ)。課程安排課程將涵蓋算法的設(shè)計(jì)、分析、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用。課程內(nèi)容從基礎(chǔ)的C語(yǔ)言語(yǔ)法開始，逐步深入算法的理論和實(shí)踐。了解算法的概念步驟序列算法是一組用于解決特定問(wèn)題的清晰、有限、可執(zhí)行的步驟或指令。明確定義算法必須以一種精確的方式描述，沒(méi)有歧義，以便計(jì)算機(jī)能夠理解并執(zhí)行。有限步驟算法必須在有限的步驟內(nèi)完成，并且每個(gè)步驟在有限的時(shí)間內(nèi)完成。算法的分類和特點(diǎn)1排序算法例如：冒泡排序、插入排序、快速排序、歸并排序。2查找算法例如：線性查找、二分查找、哈希表查找。3圖算法例如：深度優(yōu)先搜索、廣度優(yōu)先搜索、最短路徑算法。4動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法例如：背包問(wèn)題、最長(zhǎng)公共子序列問(wèn)題。算法的表達(dá)方式自然語(yǔ)言用自然語(yǔ)言描述算法步驟，通俗易懂但缺乏嚴(yán)謹(jǐn)性。流程圖用圖形符號(hào)表示算法流程，直觀清晰但表達(dá)能力有限。偽代碼介于自然語(yǔ)言和編程語(yǔ)言之間，簡(jiǎn)潔易懂且具有可執(zhí)行性。編程語(yǔ)言用特定編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)算法，具有可執(zhí)行性和可移植性。偽代碼的基本語(yǔ)法簡(jiǎn)單易懂偽代碼使用類似自然語(yǔ)言的語(yǔ)法，易于理解和編寫。不依賴于特定語(yǔ)言它不依賴于任何特定的編程語(yǔ)言，因此可以輕松地轉(zhuǎn)換為任何語(yǔ)言。描述算法邏輯偽代碼的主要目的是清晰地描述算法的步驟和邏輯。變量的聲明和賦值聲明變量使用數(shù)據(jù)類型定義變量。例如:intage;floatheight;charinitial;賦值變量將值存儲(chǔ)在變量中。例如:age=25;height=1.75;initial='A';基本數(shù)據(jù)類型1整型整數(shù)類型，用來(lái)存儲(chǔ)整數(shù)，包括正數(shù)、負(fù)數(shù)和零。2浮點(diǎn)型浮點(diǎn)類型，用來(lái)存儲(chǔ)帶小數(shù)部分的數(shù)字。3字符型字符類型，用來(lái)存儲(chǔ)單個(gè)字符，例如字母、數(shù)字和符號(hào)。算術(shù)運(yùn)算符和表達(dá)式加法使用`+`符號(hào)表示加法運(yùn)算。減法使用`-`符號(hào)表示減法運(yùn)算。乘法使用`*`符號(hào)表示乘法運(yùn)算。除法使用`/`符號(hào)表示除法運(yùn)算。關(guān)系運(yùn)算符和邏輯運(yùn)算符1關(guān)系運(yùn)算符用于比較兩個(gè)操作數(shù)的值，結(jié)果為真或假。2邏輯運(yùn)算符用于連接多個(gè)關(guān)系表達(dá)式，結(jié)果也為真或假。選擇結(jié)構(gòu)1if-else結(jié)構(gòu)根據(jù)條件判斷執(zhí)行不同代碼塊2switch結(jié)構(gòu)針對(duì)多個(gè)可能的值進(jìn)行匹配3嵌套結(jié)構(gòu)將選擇結(jié)構(gòu)嵌套使用，實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的邏輯循環(huán)結(jié)構(gòu)1for循環(huán)重復(fù)執(zhí)行代碼塊，直到條件不滿足2while循環(huán)只要條件滿足，就不斷執(zhí)行循環(huán)體3do-while循環(huán)先執(zhí)行循環(huán)體，再判斷條件數(shù)組的定義和初始化定義數(shù)組使用數(shù)據(jù)類型和數(shù)組名來(lái)定義數(shù)組，并指定數(shù)組的大小。初始化數(shù)組在定義數(shù)組時(shí)可以對(duì)其進(jìn)行初始化，用花括號(hào)括起來(lái)的值列表來(lái)指定每個(gè)元素的值。靜態(tài)初始化在定義數(shù)組時(shí)，直接指定每個(gè)元素的值，稱為靜態(tài)初始化。動(dòng)態(tài)初始化在定義數(shù)組時(shí)，只指定數(shù)組的大小，不指定元素的值，稱為動(dòng)態(tài)初始化。一維數(shù)組的遍歷和查找1遍歷依次訪問(wèn)數(shù)組中每個(gè)元素2線性查找從頭到尾逐個(gè)比較元素3二分查找適用于有序數(shù)組二維數(shù)組的聲明和操作1二維數(shù)組的定義數(shù)據(jù)類型數(shù)組名[行數(shù)][列數(shù)]2二維數(shù)組的初始化在定義的同時(shí)賦值3二維數(shù)組的訪問(wèn)數(shù)組名[行號(hào)][列號(hào)]函數(shù)的定義和調(diào)用定義函數(shù)使用關(guān)鍵字`int`、`float`等定義函數(shù)類型，函數(shù)名應(yīng)具有描述性，參數(shù)列表定義函數(shù)接受的輸入。調(diào)用函數(shù)使用函數(shù)名和實(shí)際參數(shù)進(jìn)行調(diào)用，參數(shù)傳遞方式遵循值傳遞原則，函數(shù)執(zhí)行完后返回結(jié)果。函數(shù)參數(shù)的傳遞值傳遞將實(shí)參的值復(fù)制給形參，形參的改變不會(huì)影響實(shí)參。地址傳遞將實(shí)參的地址傳遞給形參，形參修改的是實(shí)參的值。函數(shù)的返回值1返回類型函數(shù)的返回值類型決定了函數(shù)能返回什么類型的值，例如int，float，char等。2return語(yǔ)句使用return語(yǔ)句將返回值傳遞回調(diào)用函數(shù)，程序執(zhí)行到return語(yǔ)句時(shí)函數(shù)會(huì)結(jié)束。3返回值的應(yīng)用返回值可以用于傳遞計(jì)算結(jié)果，控制程序流程，簡(jiǎn)化代碼邏輯。遞歸函數(shù)函數(shù)自身調(diào)用自身循環(huán)執(zhí)行特定操作解決復(fù)雜問(wèn)題指針基本概念內(nèi)存地址指針存儲(chǔ)的是內(nèi)存地址，指向特定數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)位置。每個(gè)變量都有其唯一的內(nèi)存地址。間接訪問(wèn)通過(guò)指針，程序可以間接地訪問(wèn)和操作內(nèi)存中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。指針可以被用來(lái)改變變量的值，讀取數(shù)據(jù)，等等。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配指針與動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配緊密相連。程序可以使用指針在運(yùn)行時(shí)分配和釋放內(nèi)存，提高內(nèi)存使用效率。指針的聲明和使用聲明指針變量使用數(shù)據(jù)類型和星號(hào)(*)來(lái)聲明指針變量，例如：int*ptr;為指針?lè)峙鋬?nèi)存使用malloc()或new運(yùn)算符在堆上分配內(nèi)存，并將其地址賦給指針變量。使用指針訪問(wèn)數(shù)據(jù)通過(guò)在指針變量名前添加星號(hào)(*)來(lái)訪問(wèn)指針指向的內(nèi)存位置中的數(shù)據(jù)，例如：*ptr=10;指針與數(shù)組的關(guān)系指針指向數(shù)組指針可以指向數(shù)組的第一個(gè)元素，通過(guò)指針可以訪問(wèn)數(shù)組中的每個(gè)元素。數(shù)組名是地址數(shù)組名代表數(shù)組的首地址，可以被視為指向數(shù)組第一個(gè)元素的指針。指針與函數(shù)的應(yīng)用函數(shù)參數(shù)傳遞指針作為函數(shù)參數(shù)，可以傳遞地址，修改函數(shù)外部變量的值。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配指針可以用于動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，靈活管理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)指針是實(shí)現(xiàn)鏈表、樹、圖等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配堆內(nèi)存程序運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存區(qū)域，由程序員手動(dòng)管理。malloc函數(shù)用于在堆內(nèi)存中分配指定大小的內(nèi)存空間。free函數(shù)釋放之前分配的堆內(nèi)存，防止內(nèi)存泄漏。代碼的調(diào)試和優(yōu)化調(diào)試優(yōu)化找出程序錯(cuò)誤提高程序效率使用調(diào)試工具算法優(yōu)化代碼審查數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法的時(shí)間復(fù)雜度分析時(shí)間復(fù)雜度分析用于評(píng)估算法效率，表示算法運(yùn)行時(shí)間隨輸入規(guī)模增長(zhǎng)而變化的趨勢(shì)。時(shí)間復(fù)雜度通常用大O表示法來(lái)表示，例如O(n)，O(n^2)，O(logn)等。分析算法的時(shí)間復(fù)雜度有助于選擇最優(yōu)算法，并優(yōu)化代碼性能。經(jīng)典算法實(shí)例講解排序算法例如冒泡排序、插入排序、快速排序等，用于將數(shù)據(jù)按照特定順序排列。查找算法例如線性查找、二分查找、哈希查找等，用于在數(shù)據(jù)集合中查找特定元素。圖算法例如深度優(yōu)先搜索、廣度優(yōu)先搜索、最短路徑算法等，用于解決圖結(jié)構(gòu)中的問(wèn)題