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大学C+程序设计教程,西安交通大学计算机教学实验中心http:/,1/44,第2章 控制结构,本章目标结构化程序设计方法的基本思想C+的基本控制结构C+的控制语句结构化程序设计方法的基本思想V+的几种基本控制语句熟悉使用伪代码的编程方法,2/44,授 课 内 容,2.1 程序的基本控制结构 2.2 自顶向下，逐步求精2.3+的控制结构2.4 伪代码 调试技术程序设计举例,3/44,2.1 程序的基本控制结构,结构化程序设计方法 的基本思想是任何程序都可以用三种基本结构表示，即顺序结构，选择结构，循环结构。由这三种基本结构经过反复嵌套构成的程序成为结构化程序。而这些结构中的各种程序流程语句就是流程控制语句。,4/44,结构化程序设计方法,“软件危机”-结构化程序设计 基本观点：程序设计的目标不应再集中于如何充分发挥硬件的效率方面，新的程序设计方法应以能设计出结构清晰、可读性强、易于分工合作编写和调试的程序结构化设计方法是以模块化设计为中心,5/44,模块化程序结构,模块化 就是把程序划分为若干个部分，每个部分独立存放、完成一个特定的功能。其目的是降低程序的复杂度，使设计出来的程序便于阅读、调试和维护。一个模块可以是一条语句、一段程序、一个函数等 基本特征是其仅有一个入口和一个出口 模块相互独立，内聚性很强，一个模块完成一个功能,6/44,7/44,2.2自顶向下,逐步求精,结构化程序设计支持“自顶向下,逐步求精”的程序设计方法。“自顶向下”是将复杂、大的问题划分为小问题，找出问题的关键、重点所在，然后用精确的思维定性、定量地去描述问题。“逐步求精”是将现实世界的问题经抽象转化为逻辑空间或求解空间的问题。复杂问题经抽象化处理变为相对比较简单的问题。经若干步抽象（精化）处理，最后到求解域中只是比较简单的编程问题。,8/44,例2-1 验证“哥德巴赫猜想”,“哥德巴赫猜想”表述为：任何 一个大于等于4的偶数均可以表示为两个素数之和。第一步 提出问题：验证哥德巴赫猜想 第二步 设一上限数M，验证 从4到M的所有偶数是否能被 分解为两个素数之和。1.定义一个变量X，初值为4。2.每次令其加2，并验证X能否 被分解为两个素数之和，直到 X不小于M为止。,验证哥德巴赫猜想,X=4,X M?,验证x是否能被分解为两个素数之和,X=X+2,否,是,9/44,验证哥德巴赫猜想（续一）,第三步 如何验证X是否能被分解为两个素数之和。1.从P=2开始；2.判别XP是否仍为素数：3.若是，打印该偶数的分解式。4.否则，换更大的素数，再继续执行2.。如此循环，直到用于检测的素数大X/2且X 与其之差仍不是素数，则打印“哥德巴赫猜想”不成立。,P=2,PX/2且XP不是素数？,生成下一个素数,是,否,P=x/2?,处理哥德巴赫猜想不成立的情况,打印出X的分解情况,是,否,10/44,验证哥德巴赫猜想（续二）,第四步 生成下一个素数。（1）当前素数P加1（2）判别P是否是素数；（3）若是素数，返回P；（4）否则，P加1，继续执行（2）。,P=P+1,是素数？,P=P+1,否,返回素数 P,11/44,验证哥德巴赫猜想（续三）,经过四步分解精化，将“验证哥德巴赫猜想”这个命题已经分解为计算机可以求解的数学模型了。剩下的问题就是编程求解了。如何编程正是我们这门课程要解决的问题。关于“验证哥德巴赫猜想”的求解程序稍后给出。,12/44,2.3 C+语言的控制结构,C语言是一种很好的结构化程序设计语言，它提供了实现结构化程序所需的多种流程控制语句。分类如下：,13/44,1、顺序结构,顺序结构语句包括：说明语句赋值语句I/O 语句复合语句和空语句,用花括号括起来的程序段落又称为分程序或者复合语句。复合语句的一般形式：复合语句可以嵌套，即在复合语句中可以有其它复合语句空语句：在C语言中经常使用只有一个分号的语句，它程为空语句在语法上占据一个语句的位置，但不具备任何可执行的功能。,14/44,2、选择结构（之一）,一路分支 语句格式：if（表达式）语句序列,条件？,成立,不成立,语句序列,两路分支 语句格式：if（表达式）语句序列1 else 语句序列2,条件？,语句序列 1,成立,不成立,语句序列 2,语句序列可以是一个语句，也可以是复合语句结构。,15/44,选择分支的嵌套,if(表达式1)语句1else if(表达式2)语句2else if(表达式3)语句3else if(表达式m)语句melse语句nelse总是与它上面的最近的if配对。如果if与else的数目不一样，可以加花括弧来确定配对关系。例如:if()if()语句1 else语句2(内嵌if),16/44,选择结构之二,多路（开关）选择语句 语句格式：switch（整数表达式）case 数值1：语句序列1；.case 数值n：语句序列n；default:语句序列n+1；,计算整型表达式,值=？,语句序列1,.,语句序列2,语句序列n,17/44,3、循环结构（之一）,当型循环 语句格式：while（表达式）语句序列,直到型循环 语句格式：do 语句序列 while（表达式）;,条件？,语句序列,成立,不成立,语句序列,不成立,成立,条件？,18/44,2.4 伪代码,C语言的控制结构语句和自然语言结合起来描述算法比画流程图省时、省力，且更容易转化为程序不能运行,例如：,e=1.0;n=1;u=1.0;while(通项u大于等于107)计算新的通项值 u=u/n;将新通项值加到结果近似值上;准备处理下一项 n=n+1;,19/44,获得帮助的方法（四种）,F1帮助。单击一个单词、突出显示一条短语或单击一条错误信息，再按F1就可以了；可在源代码编辑器窗口、帮助窗口、输出窗口中使用；帮助索引，它包含绝大多数所需的信息；搜索机制，搜索的范围比索引要广的多；帮助目录，使用帮助窗口中目录选项卡可以阅读某个主题的所有内容。,20/44,常见错误,语法错误少了；函数名输入错误语义错误将“=”误输入为“=”逻辑错误简单跟踪：在程序中加入输出语句注意：双击Visual C+output窗口的错误信息，就可以打开产生该错误的源代码，并且光标会位于出错的那一行上。,21/44,2.7 调试技术:Developer Studio 的文本编辑器,Undo和Redo查找和替换Find&ReplaceFind in Files编程指导信息List Member 列成员Type Info 简单介绍Parameter Info 参数信息Complete Word 自动输入,22/44,程序设计举例,2.百分制化为五分制3.用while结构求e值4.用do-while结构求e值5.水仙花6.猜幻数游戏 实例编程：哥德巴赫猜想,23/44,例2.2 百分制化为五分制,算法分析：1、取一个百分成绩经过运算得到5分制成绩。构造什么样的表达式呢？“百分成绩/10=”？2、共有5个分数档，选择分支大于2，因此用多路开关语句switch。3、计算结果应该是唯一的。转换后应从switch中break出来。4、输入一个百分成绩，就应该转换成5分制成绩。因此，转换程序应编成子函数。,24/44,程序逻辑功能框图,继续？,输入成绩X,X/10=？,10，9 8 7 6 5,X=1,X=2,X=3,X=4,X=5,返回、打印X,是,否,转换子函数功能,25/44,转换成绩子函数,/Example 2-2：将百分制的分数转换为5级制分数#include int main()int old_grade,new_grade;coutold_grade;switch(old_grade/10)case 10:case 9:new_grade=5;break;case 8:new_grade=4;break;case 7:new_grade=3;break;,26/44,主函数（VC0202.cpp),case 6:new_grade=2;break;default:new_grade=1;cout”Before transformed,the score is”old_gradeendl;cout”After transformed,the score is”new_gradeendl;return 0;,27/44,例2-3 求e值,算法分析：1、这是个级数计算问题，求n+1项累加和；用循环实现。循环终止的条件是2、第i项（1 i n）可以写成 u=u/i。I=1,u=1/1,I=2,I=1/1*2,I=3,u=1/1*2*3,.3、累加和放在e中，可以写成 e=e+u；4、要设一个计数器n，每循环一次，n=n+1。,28/44,程序逻辑功能框图,设初值：e，u，n=1,u 10-7?,计算：u=u/n；e=e+u；n=n+1；,是,否,输出结果 e,29/44,计算e程序（VC0203.cpp),/Example 2-3：计算常数e的值#include int main()double e=1.0;double u=1.0;int n=1;while(u=1.0e-7)u=u/n;e=e+u;n=n+1;cout e=e(n=n)endl;return 0;,30/44,例2.4 用do-while结构求e值,/Example 2-4：计算常数e的值#include int main()double e=1.0;double u=1.0;int n=1;dou=u/n;e=e+u;n=n+1;while(u=1.0E-7);cout e=e(n=n)endl;return 0;,31/44,例2.5 水仙花,算法分析：1、用穷举法对100999之间的每个数进行验证。验证公式为：hdn=h3+d3+n32、如何分解一个3位数的百位、十位和个位？是关键！百位=n/100 整除100，丢弃小数 十位=（n/10）%10 整除10，得百十位。再 对10取余数，得十位数 个位=n%10 n对10取余数，得个位 例：371 h=371/100=3 d=（371/10）%10=37%10=7 n=371%10=1,32/44,程序逻辑功能框图,n=100,n 999？,i=n/100；j=（n/10）%10；k=n%10；h=I 3+j 3+k 3,h=n?,打印该水仙花数,n=n+1,是,否,是,否,33/44,打印水仙花程序（VC0205.cpp),/Example 2-5：打印所有的水仙花数#include int main()int n,i,j,k;for(n=100;n=999;n=n+1)i=n/100;/取出n的百位数j=(n/10)%10;/取数n的十位数k=n%10;/取出n的个位数,34/44,if(n=i*i*i+j*j*j+k*k*k)cout n=i3+j3+k3endl;return 0;,35/44,例2-6 猜幻数游戏,系统随机给出一个数字（即幻数），游戏者去猜，如果猜对，打印成功提示，否则打印出错提示，并提示游戏者选择下一步动作，最多可以猜5次。算法 for(i=0;n=5;i=i+1)if(猜对)打印成功提示;else打印出错提示;,36/44,/Example 2-6：猜幻数游戏,#include#include int main()int magic;int guess;magic=rand();coutguess;if(guess=magic)cout*Right*endl;break;else if(i=5)coutThe i time is wrong.End of game!endl;else,37/44,/Example 2-6：猜幻数游戏(续),if(guessmagic)coutYou have been wrong for i time(s).Please try a bigger one.endl;elsecoutYou have been wrong for i time(s).Please try a smaller one.endl;return 0;,38/44,实例编程：哥德巴赫猜想,算法分析：1)用“筛选”法生成素数表PrimeListM。先在素数表中产生到-1的所有自然数，然后将已确定的所有素数的倍数置(求模取余为）。2,3,5,7,13,17,.2)这样一来，素数表中有许多0，为找下一个素数，要跳过这些0。3)分解0到M-1之间的所有偶数；循环(x M)x初值取4 先取素数P=2,判别 若PrimeListx-p等于0，说明分 解不成功，p取素数表中下一个素数；再执行 若PrimeListx-p不等于0，分解成功，打印分解式 x=x+2，继续执行，检查下一个偶数。,39/44,程序逻辑功能框图,建立素数表reatPrimeList（PrimeList）,X M？,P M/2且PrimeListx-p=0？,取下一个素数P=NextPrimeNumber（P，PrimeList）,P=M/2？,P=2,x=x+2,是,否,是,否,是,否,x=4,打印该偶数分解式,显示“哥德巴赫猜想错“,40/44,程序模块结构,主函数main（）,子函数生成素数表CreatPrimeList（）,子函数求下一个素数NextPrimeNomber（）,子函数求下一个素数NextPrimeNomber（）,41/44,程序（生成素数表子函数）,#include#define M 10001/*定义验证范围*/void CreatPrimeList(int PrimeList)int i,j;for(i=0;iM;i=i+1)PrimeListi=i;i=2;while(i M/2)/只需验证一半数据 for(j=i+1;jM;j=j+1)if(PrimeListj!=0 i=NextPrimeNumber（i，PrimeList）；,42/44,求下一个素数子函数,/函数 NextPrimeNumber:求下一个素数int NextPrimeNumber(int p,int PrimeList)p=p+1;while(PrimeListp=0)p=p+1;return PrimeListp;,43/44,主函数(VC0201.cpp）,void main()int PrimeListM;int x,p;CreatePrimeList(PrimeList);x=4;while(x=M/2)coutGreat Discoveryendl;else coutThe even numberx=p+x-pendl;x=x+2;,44/44,作业,1.编写计算阶乘n!的程序。2.编写程序求斐波那契数列的第n项和前n项之和。3.编程求arcsinx，其中|x|1。4.求解猴子吃桃问题。5.用弦截法求一元方程f(x)=0在区间x0,x1 之间的一个根。,