算法与程序设计

1、什么是程序

　　简单的说，程序主要用于描述完成某项功能所涉及的对象和动作规则。

2、计算机程序的组成和特性

　　（一）对数据的描述

　　要指定预处理的数据类型和数据的组织形式，也就是数据结构。简单理解就是数据是如何放在电脑的，怎么去取用，如何组织都由程序来组织。。。。

　　（二）对操作的描述

　　即操作步骤，如“fileopen”为打开文件、“input”为读入数据、“if”为判断是否满足条件都是对操作的描述，这些动作的先后顺序以及它们所作用的数据要遵守一定的规则，即求解问题的算法。

　　计算机科学家沃思提出公式：程序=数据结构+算法

1、什么是算法

　　程序的核心是算法，通俗的讲：算法就是解决问题的方法和步骤，解决问题的过程就是算法实现的过程。

　　算法并不是仅在计算机中的专业术语

2、算法的两个要素

　　例如：求1+......+100

　　实现算法步骤：

　　　　a：累加器sum=0，第一项t=1

　　　　b：重复执行下面的语句直到某项的值大于100，转到步骤c

　　　　　  i：求累加和sum=sum+t

　　　　　  ii：为下一项做准备：t=t+1

　　　　c:输出：显示sum

　　　　d：结束

　　思考通过该式子求pi的值：

　　第一要素：操作

　　（一）算数运算：  +  -   *  /

　　（二）关系运算：>   < >=  <=  ==  !=

　　（三）逻辑运算：与and、  or或、  not非

　　（四）数据传送:输入、输出、赋值

　　第二要素：控制结构

　　（一）顺序结构

　　（二）选择结构

　　（三）循环结构（直到型、当型）

3、算法的特性

　　（一）有穷性

　　（二）确定性

　　（三）可行性

　　（四）输入:可以没有

　　（五）输出：必须要有

4、算法的分类

　　（一）数值型计算算法  例如：计算pi的值，高次方程的根

　　（二）非数值计算算法  例如：数据的排序、查找

1、自然语言

　　什么是自然语言，简单讲就是口水话就描述了，自然语言通俗易懂，但是存在以下缺陷

　　（一）易产生歧义，不太严格

　　（二）语句繁琐、冗长、并且很难清楚表达逻辑流程

2、流程图法

　　流程图是描述算法的常用工具，采用一些图框、线条、以及文字来形象、直观的描述算法。

　　美国国家标准化协会规定了一些常用的符号：

3、N-S图

　　用框图来描述算法

4、伪代码

　　伪代码：是一种介于自然语言和计算机语言之间的文字和符号来描述算法，有如下简单约定：

　　（一）每个算法用Begin开始、End结束；若仅表示程序中部分代码可以省略

　　（二）每一条指令占一行，指令后面不跟任何符号

　　（三）算法的输入输出以Input、Print后加入参数表形式表示

　　（四）“//”标志表示注释的开始一直到行尾

　　（五）用“<--”表示赋值

　　（六）用缩进表示代码结构，多条语句用{}括起来

　　（七）数组形式：数组名[下界............上界];数组元素：数组名[序号]

　　（八）一些函数的调用或者处理简单的任务可以用一句自然语言代替

 1 Begin
 2 
 3     i<-1
 4     sum<-0
 5 
 6     for i to 100
 7         sum=sum+i
 8     
 9     Print  sum
10 
11 End

5、机器语言

　　上面我们对算法的描述计算机是不能识别的，为了能让计算机能运行，我们就要用计算机能识别的语言来描述算法，后期我们将简单学习c语言代码

算法设计基本方法

（一）、枚举法

　　枚举法被称为穷举法或者试凑法。基本思想是把所有的情况都拿来，然后根据题目的意思逐一测试

　　例如：输出1-100之间即是3的倍数也是6的倍数

Begin
    i<-1
    For i to 100
        If(i%3=0 And i%6=0)
            Print i
End

 　 思考问题1：有100元钱，购买100只鸡，小鸡0.5元，公鸡2元，母鸡3元，问有多少购买方案

　  思考问题2：有一种三位数，满足各位的三次方之和等于它的本生，这样的数称为水仙花数，求出满足条件的水鲜花数

（二）、迭代法

　　例题1：有一个猴子在一天内摘了若干个桃子，当天吃掉一半多一个，第二天又吃剩下的一半多一个，直到第7天上午，发现只有一个桃子了，问一共有多少个桃子

（三）、排序技术

　　（a）选择排序

　　（b）冒泡排序

（四）、查找技术

　　（a）二分查找

1、概述

　　自然语言是人们的交流工具，不同的语言形式不同；而程序设计语言是人与计算机交流的工具，是用来书写计算机程序的工具，也可以有不同语言来描述。程序设计语言有几百种，常用的只有十几种，程序设计语言可以大概分为三类：

　　（一）机器语言

　　机器语言是由0和1组成的二进制代码按照一定规则组成的、能被机器直接理解和执行的指令集合。

　　机器语言中每一条语言实际是一条二进制形式的指令代码，格式如下：

　　　　操作码+操作数

　　操作码：指出该进行什么样的操作

　　操作数：指出参与操作的数的本身或在它内存的地址

　　例如：计算A=15+10的机器语言程序如下：

　　10110000 00001111　　　　：把15放入累加期A中
　　00101100 00001010　　　　：10与累加期A中的值相加，结果放入A中
　　11110100 　　　　　　　　：结束

　　由此可见，机器语言就像“天书”，编程工作量大，难学，难记，难理解，难修改，专业性太强，通用性差。当然机器语言也有优点，编写的程序不需要编译，因此所占空间小，执行速度快。现在没有人用机器语言编程了

　　（二）汇编语言

　　克服机器语言的缺点，引入助记符，代替机器语言中的指令和数据。例如ADD表示加，SUB表示减，JMP表示程序跳转，这种指令助记符的语言就是汇编语言，又称符号语言。例如上文计算A=15+10可以写成如下指令：

MOV   A,15　　　　：把15放入累加期A中
ADD   A,10　　：10与累加期A中的值相加，结果放入A中
HLT　　 　　　　　　：结束

　　（三）高级语言

　　20世纪50年代程序终于研究出来了高级语言，高级语言是一种接近自然语言和数学公式的程序设计语言。所谓“高级”是指它使程序员不需要和计算机硬件打交道，可以不必了解计算机指令系统。通常机器语言和汇编语言统一称为低级语言。从计算机技术发展的角度来看，程序语言的目标是让计算机直接理解人的自然语言，不需要机器语言，但这是一个漫长的过程。