Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лабы_по_проге_Берлин / Книги / учебное пособие ОАиП.pdf
Скачиваний:
48
Добавлен:
11.02.2015
Размер:
947 Кб
Скачать

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники

Кафедра электронных вычислительных машин

Ю.А. Луцик, А.М. Ковальчук, Лукьянова И.А.

ОСНОВЫ АЛГОРИТМИЗАЦИИ И ПРОГРАММИРОВАНИЯ, ЯЗЫК Си

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ по курсу «Основы алгоритмизации и программирования»

для студентов специальности

I-40 02 01 «Вычислительные машины, системы и сети» всех форм обучения

МИНСК 2007

УДК 681.322 (075.8) ББК 32.97 я 73

Л 86

Рецензент:

 

Луцик Ю.А.

Л 86

Основы алгоритмизации и программирования, язык С.: Учеб.

 

пособие по курсу «Основы алгоритмизации и программирования» для

 

студ. спец. «Вычислительные машины, системы и сети» всех форм

 

обучения/ Ю.А. Луцик, А.М. Ковальчук, Лукьянова И.А., -Мн.: БГУИР,

 

2007. -

с.: ил. .

ISBN 985-444-985-8

В учебное пособие включены вопросы, связанные с разработкой алгоритмов решения задач, а также рассмотрены основные конструкции языка С.

Пособие будет полезно студентам всех специальностей, магистрантам и аспирантам.

УДК 681.322 (075.8) ББК 32.97 я 73

 

© Луцик Ю.А., КовальчукА.М.,

 

Лукьянова И.В.

ISBN 985-444-985-8

© БГУИР, 2007

Введение

Язык С(С++) часто называют языком среднего уровня. Это означает, что С(С++) объединяет элементы языков высокого уровня с функциональностью Ассемблера.

Языки высокого уровня поддерживают концепцию типов данных. Тип данных определяет набор значений, которые переменная может хранить, и набор операций, которые могут выполняться над переменными. Наряду с тем, что в языке С(С++) представлены все основные типы данных, он не так жестко типизирован, как языки Паскаль или Ада. Язык С(С++) позволяет осуществлять большинство преобразований типов. Контроль за выполнением этих преобразований, а также проверка некоторых ошибок (например, выход за границы массива) возлагается на программиста.

Реализованная в С(С++) возможность напрямую манипулировать битами, байтами, словами и указателями необходима для программирования на системном уровне.

Язык С(С++) считается структурированным языком. Отличительной чертой структурированного языка является разделение кода и данных. Одним из способов решения этой проблемы является использование подпрограмм (функций), широко использующих локальные переменные. Необходимо отметить, что излишнее использование глобальных переменных может приводить к фатальным ошибкам.

Как и ряд других структурированных языков, С(С++) поддерживает ряд операторов циклов, условные операторы и операторы ветвления. Наряду с этим нежелательно использование оператора goto.

Язык С(С++) содержит стандартные библиотеки, предоставляющие функции, выполняющие наиболее типичные задачи. Эти библиотеки легко могут быть подключены, а также дополнены.

Язык С(С++) позволяет разбивать программу на части и выполнять их раздельную компиляцию. Откомпилированные таким образом файлы объединяются для создания полного объектного кода. Преимущество раздельной компиляции в том, что при изменении одного файла не требуется перекомпиляции всей программы.

В методическом пособии использованы материалы литературных источников [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11].

Блок-схема алгоритма

Общие требования к блок-схеме алгоритма

Выбранный метод решения задачи необходимо привести к виду, удобному для записи программы. Такой промежуточной формой между формальной записью и записью в виде программы на алгоритмическом языке является блоксхема. При создании блок-схем необходимо учитывать требования ГОСТ 19.002-80 и ГОСТ 19.002-80.

Каждой программе (функции) должна соответствовать отдельная блок-

схема алгоритма.

Линейные и разветвляющиеся процессы

Вычислительный процесс называется линейным, если направление его продолжения на любом этапе вычислений является единственным. Алгоритм линейного вычислительного процесса описывает действия, последовательность выполнения которых не зависит от исходных данных и результатов промежуточных вычислений. Линейный процесс (как и любой другой вычислительный процесс) можно представить в виде следующих этапов:

задание исходных данных; реализация вычислений вывод результатов вычислений..

Пример: разработать блок-схему вывода значений функции y=ax+b. Значение аргументов а, b, x ввести с клавиатуры.

начало

a, b, x

y=a*x

y=y+b

у

конец

Разветвляющимся вычислительным процессом называется процесс, который в зависимости от исходных данных и результатов промежуточных вычислений осуществляется по одному из нескольких возможных вариантов направлений. Направления, по которым может выполняться вычислительный процесс, называется ветвями. Следовательно, отличие разветвляющегося вычислительного процесса от линейного состоит в том, что на этапе вычислений процесс может быть реализован по двум и более ветвям. При этом выбор направления (ветви) зависит от некоторого условия. Если условие выполняется, то выбирается одна ветвь иначе другая. Условие, определяющее выбор некоторой ветви алгоритма (вычислений), может быть сложным и состоять из нескольких простых условий. Выбор направления вычисления в этом случае осуществляется последовательной проверкой этих простых условий.

Пример: разработать блок-схему нахождения корней квадратного

уравнения ax2+bx+c=0. Значение коэффициентов а, b, c ввести с клавиатуры.

 

начало

 

a, b,

с

 

d=b*b*-4*a*c

 

d=0

да

 

 

нет

нет

x1=x2=-b/2a

d>0

да

 

 

действит. корней нет

x1=-b /2a

x2=-b /2a

x1, x2

конец

Рис 1. Блок-схема 1.

Пример . Разработать блок-схему разветвляющегося вычислительного процесса для решения системы функций.

(a+2.3)/(b-1)

,

a-b≥0

y=

 

 

(a-b)/a

,

a-b<0

Значение коэффициентов а и b ввести с клавиатуры.

 

 

 

начало

 

 

 

 

 

a,

b,

 

 

 

 

нет

d=0

 

да

 

 

 

 

 

да

a=0

 

нет

 

да

b-1=0

 

 

 

 

 

 

 

 

y=a-b

 

 

нет

 

 

 

 

 

 

y=a+2.3

y=y/a

y=y/(b-1)

y

деление на 0

конец Рис 2. Блок-схема 2.

Циклические процессы

В большинстве задач, встречающихся на практике, вычисления по некоторой группе формул необходимо выполнять многократно. Например, вычислить значение функции в заданных точках отрезка. Этот многократно повторяющийся участок вычислительного процесса называют циклом. Таким образом, под циклом понимается оператор или группа операторов, повторяющихся некоторое количество раз. Каждый проход по телу цикла называется итерацией.

Цикл, не содержащий внутри себя других циклов, называют простым, если он содержит внутри себя другие циклы или разветвления, то цикл называют сложным. Обычно при каждом повторении цикла вычисления осуществляются с новыми значениями переменных. В любом циклическом процессе в ходе вычислений необходимо решать вопрос: повторять вычисления или нет? Ответ на этот вопрос получают в результате анализа значений одной или нескольких переменных, т.е. анализа некоторого условия. Анализируемую переменную называют параметром цикла. Из выше изложенного следует, что циклический процесс является разветвляющимся процессом с двумя ветвями, из которых одна возвращается на предыдущие блоки, т.е. реализует цикл..

Блок-схема циклического процесса должна содержать блоки:

задания начального значения параметру цикла; блок реализации необходимых вычислений; блок изменения параметра цикла; блок проверки условия окончания цикла.

Во многих задачах встречаются так называемые циклы по простой переменной. В этом случае задается начальное значение переменной, закон (правило) ее изменения и конечное значение переменной. В процессе решения задачи текущее значение переменной каждый раз сравнивается с конечным, и если переменная достигла конечного значения, то осуществляется выход из цикла.

Пример: разработать блок-схему вывода значений функции y=x2+a, выбрать n значений аргумента х. Значение аргументов а, x, n ввести с клавиатуры, шаг аргумента x равен 0,25.

начало

 

a,

x,

n

 

i=0

начало

 

 

 

 

a,

x, n

 

i<n

i = 0, n, 1

 

 

y=x*x+a

 

конец

 

 

 

y=x*x+a

i=i+1

 

x=x+0.25

 

 

x=x+0.25

 

x,

y

 

 

x, y

 

 

конец

 

 

Рис 3. Блок-схема 3.

 

В некоторых задачах невозможно указать закон получения следующего значения переменной. В этом случае значение переменной цикла вводится из входного потока (клавиатуры).

Пример . Разработать блок-схему ввода с клавиатуры чисел в массив (ввод закончить при вводе числа 99), и вычисления max значения в массиве.