程序设计的基本方法
程序设计的基本方法
第2章程序设计的基本方法对于初学者来说，写出一个满足题目要求的程序并不是一件简单的事情。
明明已经了解和掌握了C语言中各种语句的语法和语义以及C程序的基本结构，对题目的要求似乎也都清楚，但就是不知道怎样写出一个满足题目要求的程序：或者是程序运行所产生的结果不对，或者是程序一运行就崩溃，或者有时感觉根本就无从下手。
出现这种情况是很正常的。
编程是用程序设计语言描述一种可以让计算机准确执行的计算过程，以期完成所需的计算。
这里涉及内容和表达两个方面。
所谓内容就是要有明确的解决问题的思路和方案，所谓表达就是使用程序设计语言对问题的解决方案，包括计算的过程和步骤、所采用的算法和数据结构等，进行准确的描述。
大部分初学者在程序设计的学习过程中首先把注意力集中在对程序设计语言本身的学习上，需要了解和掌握程序设计语言的基本要素、熟记各种关键字和各种语句的语法、含意和基本使用方法，因此还没有足够的时间和精力去学习和掌握使用这些语句去编写程序的方法和技巧，更难以关注如何从任务的要求入手，构思一个合理的解决方案，以及如何准确有效地实现这一方案，保证所完成的程序正确可靠地运行。
这是学习过程中的一个必然阶段，就好像人们首先要学习和掌握写字和造句，然后才能练习写文章一样。
但是，如果注意掌握正确的学习方法，在学习程序设计语言的同时注意学习程序设计的方法和对程序设计语言的运用，则可以收到事半功倍的效果。
和学习写作需要掌握遣词造句、布局谋篇、起承转合相类似，学习程序设计也要掌握一些专门的方法。
与使用自然语言写作相比，程序设计语言的词汇和语法都要简单得多，写程序的方法和步骤也更加规范和易于掌握。
因此，经过一定的学习和练习，编写符合题目要求的程序将不再是一件很困难的事情。
2.1 程序设计的基本过程和解决任何其他问题一样，在进行程序设计时，需要首先明确的是需要解决的问题和已知的条件。
只有在这两者都明确的情况下，才有可能找到从出发点通向目标的正确道路。
简单介绍程序设计的三种基本结构。
简单介绍程序设计的三种基本结构。
介绍如下：
程序设计的三种基本结构是顺序结构、选择结构、循环结构。
•顺序结构：程序中各个操作按照在源代码中的排列顺序，自上而下，依次执行。
•选择结构：根据某个特定的条件进行判断后，选择其中一支执行。
•循环结构：在程序中需要反复执行某个或某些操作，直到条件为假或为真时才停止循环。
它由循环体中的条件判断继续执行某个功能还是退出循环。
另外，循环结构由循环变量、循环体和循环终止条件三部分组成。
程序设计的三种方法
程序设计的三种方法程序设计是计算机科学中的重要领域，它涉及到设计和实现软件应用程序的过程。
在程序设计中，有许多不同的方法可以使用，以解决问题并创建高效的软件。
本文将介绍程序设计的三种常用方法：顺序程序设计、面向对象程序设计和函数式程序设计。
一、顺序程序设计顺序程序设计是程序设计中最基本的方法之一。
它将程序的执行按照顺序依次执行。
这种方法适用于简单的问题，程序员可以按照一定顺序编写代码，逐行解决问题。
顺序程序设计的一个典型例子是计算一个数列的和。
程序从头到尾按照编写的代码顺序执行，完成求和的任务。
二、面向对象程序设计面向对象程序设计（OOP）是一种更高级的程序设计方法。
它将程序组织为多个对象，这些对象拥有自己的属性和方法。
对象之间可以相互交互，通过调用对象的方法来完成任务。
面向对象程序设计的一个典型例子是创建一个学生管理系统。
每个学生可以被看作一个对象，具有自己的姓名、年龄和成绩等属性，同时还有一些方法用于获取和修改这些属性。
面向对象程序设计具有许多优点。
首先，它提供了更好的代码组织和管理方式，使得程序更易于维护和扩展。
其次，它通过封装、继承和多态等特性实现了代码的复用，减少了代码的重复性。
最后，面向对象程序设计更加符合现实世界的描述方式，使得程序更加直观和易懂。
三、函数式程序设计函数式程序设计是一种将计算视为函数求值的方法。
在函数式程序设计中，程序员将程序看作一系列函数的组合和应用。
函数式程序设计的一个典型例子是编写一个排序函数。
程序员可以定义一个排序函数，并将其应用到需要排序的数据上，得到排序后的结果。
函数式程序设计具有许多优点。
首先，它避免了副作用，函数的结果只依赖于输入参数，不会对外部状态造成改变。
这使得函数式程序设计更易于调试和测试。
其次，函数式程序设计支持高阶函数和函数组合，使得程序具有更高的抽象能力和通用性。
最后，函数式程序设计天然地支持并行计算，可以更好地利用多核处理器的性能优势。
1.程序设计基本方法
高级语言
源代码
解释器
Hale Waihona Puke 输出输入编译和解释
编译是一次性地翻译，一旦程序被编译， 不再需要编译程序或者源代码。 对于相同源代码，编译所产生的目标代码执 行速度更快。 目标代码不需要编译器就可以运行，在同类 型操作系统上使用灵活。
编译和解释
解释则在每次程序运行时都需要解释器和源代码。 解释执行需要保留源代码，程序纠错和维护十分 方便。 只要存在解释器，源代码可以在任何操作系统上 运行，可移植性好 。
工智能阶段”
程序设计语言
程序设计语言概述
经历的发展过程
机器语言 汇编语言 高级语言 朝着更接近自然语言的方向发展
程序设计语言概述
机器语言 机器语言是一种二进制语言，它直接使用二
进制代码表达指令，是计算机硬件可以直接识别 和执行的程序设计语言。
例如：执行数字2和3的加法，16位计算机上 的机器指令为：11010010 00111011，不同计算 机结构的机器指令不同。
安装
安装 如果选择的是Windows-System Installer 64bit版本。下载完成的软 件是一个名为VSCodeSetup-x64-1.35.0.exe的可执行文件。
简单使用
打开或者创建项目目录 在某个盘下创建一个不含中文字符的英文目录，强烈建议，不要在 程序目录或者程序的文件名中使用中文字符。
随书代码的使用 运行程序文件
在左侧单击datatypes.py，即可看到datatypes.py文件被打开，且处于可编辑状态。
启动
方法1：启动Windows命令行工具，输入python
启动
方法2：调用IDLE来启动Python图形化运行环境
启动
程序设计的基本方法
4.4.2 循环控制方法
一、 计数控制 当循环次数已知时，通常使用计数控制法， 当循环次数已知时，通常使用计数控制法，常用 以下三种方式实现： 以下三种方式实现： ① 循环次数n送入循环计数器，每循环一次计数器 循环次数n送入循环计数器， 直至计数器为0时结束； 减1，直至计数器为0时结束； ② 循环次数的负值送入循环计数器，每循环一次计 循环次数的负值送入循环计数器， 数器加1 直至计数器为0时结束； 数器加1，直至计数器为0时结束； ③ 先将0送循环计数器，每循环一次计数器加1，直 先将0送循环计数器，每循环一次计数器加1 至计数器的内容与循环次数n相等时结束。 至计数器的内容与循环次数n相等时结束。
第四章 程序设计的基本方法
顺序、分支、循环程序和子程序的设计是汇编语 言程序设计的基本内容。 在此基础上还要掌握汇编语言程序设计的基本方 法和技巧 ，包括递归子程序设计、多模块程序设计 方法等。
4.1 概述 程序设计通常从两个方面入手，一是要认真 分析问题的要求，选择好的解决方法；二是要针 对选定的算法，编写高质量的程序。 高质量的程序在满足设计要求、实现预定功 能的基础上，还应尽可能实现以下几点： 1）结构清晰、简明、易读、易调试； 2）执行速度快； 3）占用存储空间少。 多读、多写、多上机调试各种程序！ 多读、多写、多上机调试各种程序！
4.4.2 循环控制方法
二、 条件控制
当循环次数无法事先确定，但它与问题中的某些条件 当循环次数无法事先确定， 有关，这些条件可以通过指令来测试， 有关，这些条件可以通过指令来测试，若测试结果满足循环 条件，则继续循环，否则结束循环。 条件，则继续循环，否则结束循环。
MOV CL,0 L: AND AX,AX JZ EXIT L: MOV CL,0 MOV BX,16 SAL AX,1 JNC NEXT INC CL NEXT: DEC BX JNZ L …
常见的程序设计方法
常见的程序设计方法程序设计是指将问题拆解为一系列可执行的指令或算法，并将其转化为计算机能够识别和执行的代码。
常见的程序设计方法包括顺序、选择、循环、递归、分治和动态规划等。
1.顺序：顺序是最简单和最常见的程序设计方法。
顺序程序设计是按照定义的顺序依次执行一系列的语句或指令，每个语句按照顺序执行，直到程序结束。
顺序程序设计常用于简单的计算和数据处理任务。
2.选择：选择是根据特定条件选择不同的执行路径。
常见的选择结构有if语句和switch语句。
if语句根据条件的真假执行不同的代码块，而switch语句根据不同的表达式值执行相应的代码块。
选择结构常用于根据用户的输入或条件的满足来决定程序的执行逻辑。
3.循环：循环是根据特定条件重复执行段代码。
常见的循环结构有while循环、do-while循环和for循环。
这些循环结构可根据循环条件的真假来确定循环的执行次数，从而实现重复执行特定操作的功能。
循环结构常用于处理大量数据或重复需要进行的任务。
4.递归：递归是指在函数或算法的实现中，调用自身来解决更小规模的同类问题。
递归算法是将一个复杂问题分解为更简单的子问题，并通过反复调用自身来解决子问题，最终达到解决原问题的目的。
递归常用于解决具有相似结构的问题，如数学问题、图形问题等。
5.分治：分治是指将问题划分成独立的子问题，对每个子问题进行求解，最后将子问题的解合并成原问题的解。
分治算法的核心思想是将复杂问题分解成多个规模较小且结构相同的子问题，并通过递归地解决这些子问题，最终得到整个问题的解。
分治算法常用于解决问题、排序问题等。
6.动态规划：动态规划是一种将问题划分为重叠子问题并缓存子问题解的方法。
与分治算法不同的是，动态规划算法会通过缓存已求解的子问题的解来避免重复计算，从而提高算法的效率。
动态规划常用于解决优化问题，如背包问题、最短路径问题等。
除以上常见的程序设计方法外，还有一些高级的方法如面向对象编程、函数式编程和事件驱动编程等。
编程的基本方法
编程的基本方法一、概述编程是指编写计算机程序的过程，是计算机科学的核心领域之一。
作为程序员，掌握编程的基本方法是必不可少的。
本文将介绍编程的一些基本方法，帮助读者更好地理解和运用编程技巧。
二、算法与流程控制算法是解决问题的一系列步骤或规则，是编程的基础。
在编写程序时，我们需要设计和实现算法来解决具体的问题。
算法的设计可以采用多种方法，如递归、分治、贪心和动态规划等。
通过合理选择算法，可以提高程序的效率和准确性。
流程控制是指控制程序运行流程的方式。
常见的流程控制结构包括顺序结构、选择结构和循环结构。
顺序结构表示程序按照顺序执行，选择结构根据条件决定不同的执行路径，循环结构则可以重复执行一段代码。
合理使用流程控制结构可以使程序更加灵活和高效。
三、数据结构与算法数据结构是组织和存储数据的方式，对于程序的运行效率和性能起着重要的作用。
常见的数据结构包括数组、链表、栈、队列和树等。
不同的数据结构适用于不同的场景，选择合适的数据结构可以提高程序的效率。
算法与数据结构密切相关，好的算法可以充分利用数据结构的特性，使程序更加高效。
常见的算法包括排序算法、查找算法和图算法等。
了解这些算法的原理和实现方式，可以帮助程序员更好地解决实际问题。
四、模块化与函数封装模块化是将程序拆分为多个独立的模块，每个模块负责完成特定的功能。
模块化设计可以提高程序的可维护性和可扩展性。
在模块化设计中，函数封装起到了关键的作用。
函数是一段独立的代码块，可以接收输入参数并返回结果。
通过将功能相似的代码封装成函数，可以提高代码的复用性。
良好的函数设计应该具有单一职责原则，即每个函数只负责完成一个具体的功能。
五、调试与测试调试是指在程序出现错误时，通过定位和修复错误来使程序正常运行的过程。
调试是编程过程中不可或缺的一环，可以通过打印调试信息、断点调试和日志记录等方式进行。
测试是验证程序是否满足预期要求的过程。
测试可以分为单元测试、集成测试和系统测试等不同层次。
编程的基本方法
编程的基本方法一、引言编程是一门创造性的艺术，通过编程，我们可以将抽象的想法转化为具体的计算机程序，实现各种功能。
在编程的过程中，我们需要遵循一些基本的方法和原则，以确保程序的正确性、可读性和可维护性。
本文将介绍编程的基本方法，帮助读者更好地理解和应用编程技巧。
二、算法设计算法是编程的基石，它是解决问题的一系列步骤和操作。
在设计算法时，我们需要考虑问题的规模、复杂度和实际需求。
常见的算法设计方法包括贪心算法、动态规划、分治法和回溯法等。
通过合理选择和设计算法，我们可以提高程序的效率和性能。
三、模块化编程模块化编程是将程序拆分为多个独立的模块或函数，每个模块负责完成特定的任务。
这种分而治之的思想可以提高程序的可读性和可维护性。
模块之间通过接口进行通信，实现模块的复用和协同工作。
在模块化编程中，我们需要合理划分模块的功能和职责，遵循单一职责原则，提高代码的复用性和可测试性。
四、面向对象编程面向对象编程是一种以对象为中心的编程范式。
通过定义类和对象，我们可以将数据和操作封装在一起，形成一个具有特定功能的独立单元。
面向对象编程提供了继承、封装和多态等特性，使得程序更加灵活、可扩展和易于维护。
在面向对象编程中，我们需要合理设计类的结构和关系，提高代码的可读性和可维护性。
五、错误处理与调试编程过程中难免会出现各种错误和异常，良好的错误处理和调试技巧是编程的关键之一。
我们需要学会使用断言、异常处理、日志记录等方法来处理错误和异常情况。
同时，调试工具和技术也是必不可少的，如断点调试、日志调试和单元测试等。
通过合理运用错误处理和调试技巧，我们可以及时发现和解决问题，提高程序的健壮性和稳定性。
六、代码风格与规范良好的代码风格和规范可以提高代码的可读性和可维护性，减少错误和歧义。
我们应该遵循统一的命名规则、缩进风格和注释规范，使代码整洁有序。
同时，代码的结构和布局也需要合理安排，便于他人理解和修改。
通过代码风格与规范的统一，我们可以提高团队合作效率，减少代码的错误和冲突。
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高一信息技术课程教案
课题：第六章第一节程序设计的基本方法
计划课时：1课时本课课时：1课时
教学目的：
1、理解算法的概念；
2、知道两种算法的描述方法—语言描述法和流程图的区别；
3、能初步掌握用流程图描述算法。
4、培养学生的理论联系实际能力和动手能力。
5、提高学生的信息技术素养和创新意识。
教学重点、难点
算法的描述、流程图
教具
教师机、投影仪、视频展示台、多媒体CAI课件
教学方法
以任务为主线、教师为主导、学生为主体的任务驱动式教学
教材分析
本节所讲算法主要是指计算机解决问题的方法和步骤。
美国著名计算机科学家克努特教授提出了”计算机科学就是研究算法的科学”的著名论断，说明了算法在设计程序中的重要性，解决任何问题都必须设计算法，所以本节内容起到统领全章的作用。
但是，对于初学者而言，本节内容属于理论知识，具有一定的抽象性。
建构主义理论认为学习是新旧知识的联系，是学习者主动建构内在心理结构的过程。
而在初学者原有的认知结构中没有关于算法的认知。
如果直接讲算法，学生很难实现新旧知识的联系，无法做到意义建构和有意义的学习，对于算法的含义就难以做到真正理解。
按照从感性到理性、从已知到未知的认知规律，我从学生的感性认知入手，从学生的兴趣出发，先创设情境，引入三个用VB编写的小程序，把学生的兴趣调动起来，通过对具体问题的讨论，使学生明白解决任何问题都需要有清晰的解决思路和解题步骤，计算机解决问题和人解决问题一样都需要有明确的解题步骤，而计算机的解题步骤就称为算法，这样就很自然地引入了算法的概念。
易于学生接受和理解。
对于本节内容的重难点，即算法的描述，主要是通过对实际问题的解决来突破的。
本节所讲算法
的实例，不在于程序的难易，而在于要易于学生接受。
【例6-1-1】交换两个杯中液体是为了便于学生理解【例6-1-2】交换两个变量的值而设计的。
【例6-1-3】找出三个人中最年轻的那位，【例6-1-4】1分钟的计时器，分别选取生活中的事例，培养学生的理论联系实际的能力。
关于语言描述算法及流程图描述算法的特点，我的做法是通过学生对二者的比较，既掌握了二者的区别，也知道了二者的优缺点。
在教学方法上，【例6-1-1】、【例6-1-2】、【例6-1-3】、【例6-1-4】、【思考题一】、【思考题二】、【思考题三】为本节的任务，由浅入深；教师为主导、循循而诱；学生为主体，学生通过讨论、回答、表演、玩拼图游戏、画流程图等方式积极参与，培养了学生的理论联系实践能力、动手能力及创新意识。
这对于学生来说，可以帮助他们减少学习VB的畏惧心理，又可以提高学习的兴趣。
对于今后学VB打下了良好的基础。
教学过程
[引入]
【课件展示】计时器、挖地鼠、贺卡
【教师】这些都是用VB做出来。
计算机是如何做出来的呢？要计算机解决问题，必须编写相应的程序。
今天这堂课我们学习：第六章第一节程序设计的基本方法
[讲授]
（一）算法的概念：
我们解决问题都需要遵循一定的方法和思路并正确的列出各个求解步骤。
计算机解决问题的求解步骤叫做算法。
【例6-1-1】交换两个杯中的液体。
〖学生〗学生讨论回答。
〖学生〗演示
【答案展示】展示文字描述。
【例6-1-2】交换两个变量中的数据。
【教师】讲解计算机中变量的概念，指出变量的特点：“喜新厌旧”。
〖学生〗学生讨论。
【教师】能否这样：x→y; y→x
【课件展示】
已知变量x和y中分别存放了数据，现在要交换其中的数据。
为了达到交换的目的，需要引进一个中间变量m，其算法如下：
①将x中的数据送给变量m，即x→m；
②将y中的数据送给变量x，即y→x；
③将m中的数据送给变量y，即m→y。
【例6-1-3】找出三个人中最年轻的那位。
〖学生〗学生讨论回答。
【教师】引导学生讨论解题思路：
设三个人的年龄分别为a,b,c再设置一个变量min，用于存放最小数。
先将a与b进行比较，把小者送给变量min，再把c与min 进行比较，若c<min，则将c的数值送给min，最后min中就是三个数中的最小数，
【课件展示】展示文字描述。
【例6-1-4】1分钟的计时器
【教师】这是对刚上课示例VB小程序中的计时器的简化。
〖学生〗学生讨论回答。
【课件展示】展示文字描述。
并配以教师的讲解分析。
①i=60
②判断i 是否大于等于0，若i大于等于0，则做循环体输出i;等待1秒; i=i-1
③若i小于0 ，则退出循环体，结束。
【课件展示】美国著名计算机科学家克努特教授（D.E.Knuth）提出了“计算机科学就是研究算法的科学”的著名论断。
算法的特点：可行性、确定性、有穷性、输出、输入
二、算法的描述：
1、自然语言：
如上面四个例子均用自然语言描述。
【教师】引导学生讨论语言描述的特点：易于理解和接受。
但对于复杂的问题描述太麻烦。
【教师】请说出下面这句话的含义：“这个人连老张也不认识”
〖学生〗学生讨论回答
【教师】由此可以看出语言描述有时有岐义，但计算机解决问题时每一步必须有清楚的定义，不能有二义性或模棱两可的解释，我们可以用另外一种方法来描述算法。
2、流程图
【课件展示】流程图的概念：
流程图是用一组几何图形表示各种类型的操作，在图形上用简明扼要的文字和符号表示具体的操作，并用带有箭头的流线表示操作的先后次序。
【课件展示】算法描述方法的比较：
【例6-1-2】交换两个变量中的数据(自然语言、流程图)
【教师】演示，如图1
【思考题一】输入三角形的底和高，求三角形的面积。
（流程图）
【展示学生作品】
【例6-1-3】找出三个人中最年轻的那位。
(自然语言、流程图)
〖学生〗操作拼图游戏。
如图2。
【思考题二】找出三个人中最年长的那位。
（流程图）
【展示学生作品】
【例6-1-4】1分钟的计时器。
(自然语言、流程图)
〖学生〗操作，如图3。
【思考题三】输出100以内的正整数。
（流程图）
【展示学生作品】
【教师】必须注意的是，流程图仅仅描述了算法，计算机是无法识别和执行用流程图表示的算法的，还必须使用某种计算机语言（如VB ）编写出程序，然后让计算机运行此程序，才能得到所需的结果。
【课件展示】语言是工具，算法才是灵魂！所以掌握流程图显得尤其重要。
(三) 程序设计的基本步骤
（1）分析问题，画出流程图
（2）用计算机语言编程
（3）上机调试，直至通过 开 始
结 束 输入 x,y
x →m
y →x
m →y
输出 x,y 开 始 结 束
输入 a,b,c c →min 输出 min
a<b a →min b →min c<min Y
N Y N
【总结】算法的概念、算法的描述、流程图。