第一章

如何(rúhé)用計算機解決問題1.1計算機解決問題的過程(guòchéng)精品資料1.1計算機解決問題的過程(guòchéng)程序設計語言軟件程序設計程序精品資料什么(shénme)是程序計算機的任何動作都是在執行人給它的指令。人們針對某一需要而為計算機編制的指令序列稱為(chēnɡwéi)程序。解決問題或完成任務精品資料什么(shénme)是程序設計尋求解決問題的方法，并將其實現步驟(bùzhòu)編寫成計算機可以執行的程序的過程。精品資料程序設計(chénɡxùshèjì)語言用于書寫計算機程序的語言稱為(chēnɡwéi)程序設計語言。如vb、c、c++、pascal等精品資料程序設計(chénɡxùshèjì)語言的發展程序設計語言發展經歷了機器語言、匯編語言(huìbiānyǔyán)和高級語言的過程。書本P11。機器語言是用“0”和“1”二進制代碼表示的計算機能直接識別和執行的一種機器指令的集合,執行速度快但是非常難于記憶和識別。它是第一代的計算機語言。機器語言對不同型號的計算機來說一般是不同的。精品資料程序設計語言(yǔyán)的發展匯編語言（符號語言）是用一些簡潔的英文字母、符號串來替代一個特定的指令中的二進制串。匯編語言的長處在于編寫高效且需要(xūyào)對機器硬件精確控制的程序（例如可直接訪問與硬件相關的存儲器或I/O端口）。缺點：匯編源程序一般比較冗長、復雜、容易出錯，而且使用匯編語言編程需要(xūyào)有更多的計算機專業知識。精品資料程序設計(chénɡxùshèjì)語言的發展高級語言：機器語言和匯編語言是面向機器的語言，高級語言采用更接近自然語言的命令或語句。使用高級語言編程，一般不必了解計算機的指令系統和硬件(yìnɡjiàn)結構，只需掌握解題方法和高級語言的語法規則，就可以編寫程序。例如:c，c++，pascal,Java……精品資料高級(gāojí)語言用高級(gāojí)語言編制的源程序計算機無法識別，必須通過轉換為機器語言才能被計算機執行。轉換方式有編譯方式和解釋方式兩種。精品資料高級(gāojí)語言1.編譯方式：源程序的執行分兩步：編譯和運行(yùnxíng)。即先通過一個存放在計算機內的編譯程序，把源程序全部翻譯成一段機器語言目標程序代碼，然后計算機再運行(yùnxíng)此目標代碼，以完成源程序要處理的運算任務并取得結果。精品資料2.解釋方式：源程序輸入(shūrù)到計算機后，解釋程序將源程序逐句翻譯，翻譯一句執行一句，邊翻譯邊執行，不產生目標程序。精品資料高級語言(yǔyán)的優點1.高級語言接近自然語言，易學、易掌握，一般工程技術人員只要幾周時間的培訓就可以勝任程序員的工作(gōngzuò)；2.高級語言為程序員提供了結構化程序設計的環境和工具，使得設計出來的程序可讀性好，可維護性強，可靠性高；精品資料3.高級語言遠離(yuǎnlí)機器語言，與具體的計算機硬件關系不大，因而所寫出來的程序可移植性好，重用率高；4.由于把繁雜瑣碎的事務交給了編譯程序去做，所以自動化程度高，開發周期短，且程序員得到解脫，可以集中時間和精力去從事對于他們來說更為重要的創造性勞動，以提高程序的質量。高級語言(yǔyán)的優點精品資料小結(xiǎojié)程序設計語言的發展過程機器語言(jīqìyǔyán)匯編語言高級語言精品資料人是如何(rúhé)解決問題的例子：我國漢代有一位大將，名叫韓信。他每次集合部隊，都要求(yāoqiú)部下報三次數，第一次按1～3報數，第二次按1～5報數，第三次按1～7報數，每次報數后都要求(yāoqiú)最后一個人報告他報的數是幾，這樣韓信就知道一共到了多少人。他的這種巧妙算法，人們稱為“鬼谷算”、“隔墻算”、“秦王暗點兵”等。精品資料中國有一本數學古書「孫子(sūnzi)算經」也有類似的問題：「今有物，不知其數，三三數之，剩二，五五數之，剩三，七七數之，剩二，問物幾何？」書本P4。精品資料分析問題求滿足以下條件(tiáojiàn)的最小正整數（在100以內查詢）1、被3除余22、被5除余33、被7除余2人是如何(rúhé)解決問題的精品資料解決問題算法1：從1開始,取出一個自然數判斷它被3、5、7整除后的余數是否為2、3、2，如果(rúguǒ)是，則這個數即是所求的數，求解結束。否則，用下一個數再試，直到找到這個數為止。人是如何(rúhé)解決問題的精品資料金庸先生曾在作品《射雕(shèdiāo)英雄傳》引用過此段。[引文《射雕(shèdiāo)英雄傳》第三十一回]瑛姑待她寫出最后一項答數，不由得嘆道：“這中間果然機妙無窮?！鳖D了頓，說道：“這第三道題呢，說易是十分容易，說難卻又難到了極處。‘今有物不知其數，三三數之剩二，五五數之剩三，七七數之剩二，問物幾？’我知道這是二十三，不過那是硬湊出來的，要列一個每數皆可通用的算式，卻是想破了腦袋也想不出?！本焚Y料黃蓉笑道：“這容易(róngyì)得緊。以三三數之，余數乘以七十；五五數之，余數乘以二十一；七七數之，余數乘十五。三者相加，如不大于一百零五，即為答數；否則須減去一百零五或其倍數。”瑛姑在心中盤算了一遍，果然絲毫不錯，低聲記誦道：“三三數之，余數乘以七十；五五數之……”黃蓉道：“也不用這般硬記，我念一首詩給你聽，那就容易(róngyì)記了：三人同行七十稀，五樹梅花廿一枝，七子團圓正半月，余百零五便得知?！边@首詩的意思是：用3除所得的余數乘上70，加上用5除所得余數乘以21，再加上用7除所得的余數乘上15，結果大于105就減去105的倍數，這樣就知道所求的數了。精品資料解決問題算法2：1.先找出能被5和7整除而被3除余1的數——70；2.再找出能被3和7整除而被5除余1的數——21；3.最后找出能被3和5整除而被7除余1的數——15；4.求出3、5和7的最小公倍數是105；5.應用(yìngyòng)公式計算70×2+21×3+15×2－105k即：當總數在100以內時為70×2+21×3+15×2－105×2精品資料人解決問題的一般(yībān)過程觀察問題→分析問題→腦中收集信息→根據已有的知識、經驗判斷、推理→采用方法和步驟解決簡單地概括⑴明確問題⑵提出假設(jiǎshè)⑶驗證假設(jiǎshè)精品資料計算機解決問題的過程(guòchéng)書本(shūběn)P3圖1-2精品資料人類解決問題和計算機解決問題的區別(qūbié)？書本P3精品資料小結(xiǎojié)1、計算機如何(rúhé)解決問題。2、人類解決問題和計算機解決問題的異同點。精品資料第一章

如何(rúhé)用計算機解決問題1.2算法描述(miáoshù)與設計精品資料1.2算法(suànfǎ)描述與設計世界上最早的算法。書本P5什么是算法？算法是解決問題的方法(fāngfǎ)和步驟。解決問題的過程就是實現算法的過程。精品資料1.2.1算法(suànfǎ)是“靈魂”著名的計算機科學家尼克勞斯?沃思指出算法+數據結構=程序數據結構是一門專門的課程，主要研究(yánjiū)數據之間的關系特點。數據結構的類型會影響算法的選擇。算法獨立于任何具體的程序設計語言，一個算法可以用多種程序設計語言來實現。算法不能單獨構成程序，它必須和數據結構合二為一?！绊n信點兵問題”有不同的求解過程，就有不同的算法。精品資料1.2.1算法(suànfǎ)是“靈魂”算法不僅僅用來解決數字計算的問題，還存在于人們(rénmen)的生活當中……精品資料打電話的流程(liúchéng)計算機在解決問題的過程中需要用到的算法(suànfǎ)，不但要解決數字計算的問題，還要對各種情況進行判斷，對人機交互進行處理。拿起聽筒撥號忙音通了把聽筒放下通話結束把聽筒放下等會兒再撥無人接聽把聽筒放下等會兒再撥精品資料1.2.1算法(suànfǎ)是“靈魂”算法是在有限步驟內求解(qiújiě)某一問題所使用的一組定義明確的規則。就是計算機解題的過程。在這個過程中，無論是形成解題思路還是編寫程序，都是在實施某種算法。前者是推理實現的算法，后者是操作實現的算法。算法具有什么特征？精品資料1.2.1算法(suànfǎ)是“靈魂”例：計算1+2+3+……+100=？書本P6分析：這個算法有限制范圍，可以在有限時間內完成，這是算法的第一個特征(tèzhēng)：有窮性。計算此算法可以用紙筆、算盤、計算器和計算機來完成，且計算過程是多樣的，但結果是唯一的。這就是算法的可行性、確定性。計算方法：⑴把這100個數按順序相加。⑵用湊數法：1+99=100，2+98=100，3+97=100，……，49+51，最后只剩下50和100。⑶計算機計算法：迭代法。算法的另外兩個特征(tèzhēng)：輸入、輸出。精品資料算法(suànfǎ)的特征一個算法應該具有以下五個重要的特征：書本P51、有窮性：一個算法必須保證執行有限步之后結束；2、確定性：算法的每一步驟必須有確切的定義；3、輸入：一個算法有0個或多個輸入，以刻畫運算對象的初始情況；4、輸出：一個算法有一個或多個輸出，以反映對輸入數據(shùjù)加工后的結果。沒有輸出的算法是毫無意義的；5、可行性：算法原則上能夠精確地運行，而且人們用筆和紙做有限次運算后即可完成精品資料1.2.2描述(miáoshù)算法的方法1、自然語言：即用人們日常使用的語言和數學(shùxué)語言描述的算法。精品資料韓信點兵算法(suànfǎ)1從1開始,取出一個自然數判斷它被3、5、7整除后的余數是否為2、3、2，如果(rúguǒ)是，則這個數即是所求的數，求解結束。否則，用下一個數再試，直到找到這個數為止。(假設人數i<100)精品資料自然語言描述(miáoshù)1、將i的初始值賦為12、如果i<100并且i被3、5、7整除(zhěngchú)后余數為2、3、2，則輸出i的值，轉入第4步3、將i的值加1,轉到第2步4、結束程序精品資料自然語言的特點：通俗易懂，但缺乏直觀性和簡潔性，容易產生歧義(qíyì)。書本P7。如：這個人連他都不認識。精品資料描述算法(suànfǎ)的方法2、流程圖：即用一組標準(biāozhǔn)的圖形符號來描述算法。精品資料用流程圖描述(miáoshù)算法開始(kāishǐ)結束開始/結束符，表示算法的開始或結束；輸入/輸出框,用于指出數據的輸入或輸出;處理框，用于指出要處理的內容；判斷框，用于指出分支情況，通常，上面的頂點表示入口，其它頂點表示出口流程線，表示流程控制方向。精品資料用流程圖描述(miáoshù)算法流程圖描述(miáoshù)開始i被3、5、7整除余數為2、3、2(i<100)i=i+1結束NY輸出i值i=1精品資料流程圖的特點：與自然語言相比，用流程圖描述(miáoshù)算法形象、直觀，更容易理解。書本P7。精品資料描述(miáoshù)算法的方法3、偽代碼：偽代碼是一種非正式代碼，常用自然語言、數學語言和符號(fúhào)來描述算法的操作步驟。精品資料用偽代碼描述(miáoshù)算法Fori=1to100Ifi能被3、5、7整除(zhěngchú)余數為2、3、2Then輸出iExitForEndIfNexti精品資料用偽代碼(dàimǎ)描述算法使用偽代碼描述算法沒有嚴格的語法(yǔfǎ)限制，書寫格式也比較自由，只要把意思表達清楚就可以了，它更側重于對算法本身的描述。在偽代碼描述中，表示關鍵詞的語句一般用英文單詞，其他語句可以用英文語句，也可以用漢語語句。閱讀分析書本P8：判斷一個四位數的年份是否為閏年。精品資料偽代碼的特點：用偽代碼描述的算法簡潔、易懂，修改起來也比較容易，并且(bìngqiě)很容易轉化為程序語言代碼。缺點是不夠直觀，不容易排查邏輯錯誤。書本P9。精品資料小結(xiǎojié)1、什么是算法？解決問題的方法和步驟就是算法2、描述(miáoshù)算法的三種方法用自然語言來描述(miáosh