第6章 问题求解与程序设计
大学计算机——Python程序设计与问题求解智慧树知到答案2024年东北林业大学
大学计算机——Python程序设计与问题求解东北林业大学智慧树知到答案2024年第一章测试1.计算机能直接执行的计算机语言是( ) 。
A:机器语言 B:高级语言 C:汇编语言 D:自然语言答案:A2.（）是计算机中存储数据的最小单位，用来存储一个0或1的二进制位。
A:位 B:字 C:字节 D:内存答案:A3.（）的功能是连接主机和外部设备并实现两者之间数据的传输。
A:电源 B:总线 C:接口 D:U盘答案:C4.某种计算机的内存容量是8G，这里的8G容量是指 ( )K字节。
A:8*1024*1024 B:8*1024 C:8*1000 D:8*1024*100答案:A5.计算机中的总线根据传输信号功能的不同分为( )。
A:数据总线、控制总线、地址总线 B:数据总线、地址总线 C:控制总线、地址总线 D:数据总线、控制总线答案:A6.目前计算机的应用领域是（）。
A:网络通信 B:人工智能 C:数值计算 D:信息处理答案:ABCD7.计算机硬件系统主要由（）、输入设备和输出设备五部分组成。
A:控制器 B:存储器 C:显示器 D:运算器答案:ABD8.计算机系统通常采用三级层次结构来构成存储系统，主要由（）构成。
A:高速缓冲存储器 B:内存储器 C:运算器 D:辅助存储器答案:ABD9.下面各项属于输入设备的有（）。
A:绘图仪 B:触摸屏 C:条形码阅读器 D:投影仪答案:BC10.Python语言具备以下特点：（）。
A:Python是面向对象语言 B:Python是交互式语言 C:Python是一种解释型语言 D:Python是初学者的语言答案:ABCD11.1946年2月，世界上第一台电子计算机ENIAC问世，这是计算机发展史上一个值得纪念的日子。
（）A:错 B:对答案:B12.主频是CPU最重要的性能指标之一。
主频越高，CPU的运算速度越慢。
（）A:对 B:错答案:B13.只读存储器（ROM），是一种只能从存储器读取信息而不能写入信息的存储器，断电后信息不丢失。
程序设计总结(推荐12篇)
程序设计总结第1篇文件的定义：存储在外部存储介质（外存）上数据的集合。
C语言将每一个与主机相连的输入或输出设备都看作是一个文件文件的使用和管理：在程序运行时由程序在外存上建立或打开一个文件，通过写操作将数据存入该文件；由程序打开外存上的某个已有文件，并通过读操作将文件中的数据读入内存供程序使用文件的路径文件的存储形式文件缓冲区C程序中文件的操作过程（通过库函数实现，已定义在）结构体类型FILE文件指针文件的打开文件的使用方式文件的关闭格式化读函数格式化写函数字符方式读函数字符方式写函数字符串读函数字符串写函数数据块读函数（可用于读写数组、结构变量的值，多用于读写二进制文件）数据块写函数（可用于读写数组、结构变量的值，多用于读写二进制文件）程序设计总结第2篇数组：一组有序的、类型相同的数据的集合，这些数据被称为数组的元素定义：类型说明符数组名[正整数常量表达式]，例如float mark[100];char str[200];int a[2+3];初始化：在数组定义时为数组元素赋初值（赋初值的个数不能超过数组总元素的个数）引用：数组名[下标]，如a[3]。
程序设计总结第3篇定义：函数是按规定格式书写的能完成特定功能的一段程序。
函数之间地位平等，可互相调用也可自身调用函数的调用：指一个函数暂时中断运行，去执行另一个函数的过程函数的返回：return 表达式或 return (表达式)函数原型声明值传递函数调用的执行过程实参向形参单向值传递嵌套调用：在调用一个函数的过程中，又调用另一个函数递归调用：在调用一个函数的过程中又出现直接或间接的调用该函数本身程序设计总结第4篇变量的作用域：指变量在程序中的作用范围，与变量定义的位置有关。
可分为局部变量和全局变量局部变量（内部变量）全局变量（外部变量）变量的生存期：指变量值存在时间的长短，与变量的存储类型有关。
可分为静态存储和动态存储变量的存储类型内存供用户使用的存储空间变量的具体存储种类局部变量的具体存储种类：自动变量、静态局部变量、寄存器变量自动变量（auto）静态局部变量（static）寄存器变量（register）全局变量的具体存储种类内部函数（静态函数）外部函数编译预处理宏定义带参数的宏定义终止宏定义文件包含条件编译程序设计总结第5篇内存：即内部存储器，由存储单元组成，存储单元的最小单位是字节。
《程序设计与问题求解》实验指导书
编译无错误后，可进行连接生成可执行文件（.exe），这时选择“编译”下拉菜单中的“构件 eg1-1.exe” 选项。“编译”窗口出现信息说明编译连接成功，并生成以源文件名为名字的可执行文件（eg1-1.exe）。
for (i=1;i<=100;i++) {
sum+=i; } printf("sum=%d\n",sum); }
2. 分析并修改下面程序错误，使之能够正常运行。
错误代码如下： 该程序用于求从 1 到 100 的整数和。 #include <stdio.h> void main() {
int i=1; int sum=0;
2）.简单的计算器 用 switch 语句编程设计一个简单的计算器程序，要求根据用户从键盘输入的表达式：
操作数 1 运算符 op 操作数 2 计算表达式的值，指定的算术运算符为加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）。 编程要求：程序能进行浮点数的算术运算，有用户输入输出提示信息。 提示：因为除法中的除数不能为 0，因此关键在于如何比较浮点变量 data2 和常数 0 是否相等。作为整型 变量跟 0 的比较，简单的＝＝就可以解决。而浮点型等实型变量需要用
if (a==b)
a++;
b++;
printf("a=%d,b=%d",a,b);
}
a=6*/
3．编写程序实现以下功能
1）.身高预测 每个做父母的都关心自己孩子成人后的身高，据有关生理卫生知识与数理统计分析表明，影响小孩成
第6章 问题求解与程序设计
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6.3 程序设计语言与程序设计
6.3.1程序设计语言
数据成分 程 序 设 计 语 言
运算成分 第1代：机器语言 第2代：汇编语言 第3代：高级语言（面向过程、面向对象、
专用语言）
控制成分
传输成分
第4代：SQL、决策支持语言等 第5代：智能化语言、知识库语言等
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计算机应用的本质就是在计算能力可行的 范围内，通过人类思维获得求解问题的方法， 并通过计算机加以计算的过程。
3
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6.1 计算机求解问题的方法
计算机求解问题的关键步骤：
（1）界定问题
（2）分析问题
（3）建模
（4）建立算法
（5）编程实现
4
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6.2 算法及算法描述
n
10
6.2 算法及算法描述
6.2.3算法的评价
空间复杂度：空间复杂度：算法所需存储空间的度量，记
作：S(n)=O( f(n) ) ，其中 n 为问题的规模。
算法本身的存储空间
一个算法所需存储空间 输入数据的存储空间
算法在运行过程中临时占用的存储空间
11
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6.2 算法及算法描述
6.3 程序设计语言与程序设计
6.3.2 程序设计过程
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6.4 程序设计方法
6.4.1 结构化程序设计方法
顺序
A
选择(分支)
真 p A B 假
循环
假 p 真 A
B
p A A B G 真
p
有限元第六章 动力问题的有限元法
第六章 动力问题的有限元法6.1 概述前面几章所研究的问题都属于静力问题，其特点是施加到结构上的外载荷不会使结构产生加速度，且外载荷的大小和方向不随时间变化，因而结构所产生的位移和应力也不随时间变化。
本章将要研究结构分析中另一类重要问题的有限元解法，即动力问题的有限元解法。
动力学问题的特点是，载荷是随时间变化的，因而结构所产生的位移和应力是时间的函数，结构会产生速度和加速度。
由于结构本身的弹性和惯性，结构在动力载荷的作用下，往往呈现出振动的运动形态。
结构振动是工程中一个很普遍很重要的问题。
有些振动对我们有利，例如，振动打桩，振动选料，有些振动对我们有害，例如，机床的振动，仪器与仪表的振动，桥梁、水坝及高层建筑在地震作用下的振动等。
因此，我们必须对振动体本身的振动特性以及它对外部激振力的响应有一个明确的认识，才能更好地利用它有利的一面，而避免它有害的一面，设计出更好的机械和结构。
振动问题主要解决两方面的问题。
1. 寻求结构的固有频率和主振型，从而了解结构的固有振动特性，以便更好地利用或减少振动。
2. 分析结构的动力响应特性，以计算结构振动时动应力和动位移的大小及其变化规律。
6.2 结构的振动方程结构的振动方程可用多种方法建立，这里我们使用达朗伯原理（动静法），仿照前几章建立静力有限元方程的方法，来建立动力问题的有限元方程。
在静力问题中用有限元法建立的平衡方程是}{}]{[F K =δ在振动问题中，对结构的各节点应用达郎伯原理所建立的振动方程仍然具有与上式相同的形式，只不过节点位移是动位移，节点载荷是动载荷，它们都是时间的函数。
上面的方程成为)}({)}(]{[t Q t K =δ (6.1)上式中{})(t δ为节点的动位移，它是时间的函数，)}(]{[t K δ是t 时刻的节点位移产生的弹性恢复力，它与该时刻的节点外力{})(t Q 构成动态平衡。
在动态情况下，结构承受的载荷（集中载荷 ，分布载荷 ）可随时间而变化，是时间的函数。
国家开放大学《程序设计基础》章节自测参考答案
国家开放大学《程序设计基础》章节自测参考答案第一章导论一、选择题（每题12分，共60分）1.当代计算机的最主要的体系结构称为是______。
A.非冯·诺依曼机B.图灵机C.PASCAL机D.冯·诺依曼机2.计算机软件是指______ 。
A.计算机程序B.计算机程序及其有关文挡C.源程序D.源程序和目标程序3.计算机能直接执行的语言是______。
A.目标语言B.机器语言C.汇编语言D.高级语言4.显示器是______。
A.计算设备B.存储设备C.输入设备D.输出设备5.系统软件的核心软件是______。
A.汇编程序B.操作系统C.编译程序D.机器语言二、判断题（每题10分，共40分）6.ＣＰＵ主要包括运算器和寄存器两大部分。
（×）7.图灵机由一条双向都可无限延长的被分为一个个小方格的磁带、一个有限状态控制器和一个读写磁头组成。
（√）8.冯·诺依曼在当年发表的EDVAC计算机方案确立了计算机系统的5大基本部件：存储器、控制器、运算器、输入设备和输出设备，同时也规定了5大部件的基本功能。
（√）9.计算机的硬件与软件虽然各有分工，但它们之间的功能界面是浮动的。
随着技术的发展，一些功能既可由硬件实现，也可由软件来完成。
（√）第二章解题要有程序一、选择题（每题6分，共48分）1.JAVA语言的类别是______。
A.面向硬件的程序设计语言B.面向问题的程序设计语言C.面向过程的程序设计语言D.面向对象的程序设计语言2.汇编程序的任务是______。
A.将汇编语言编写的程序转换为目标程序B.将汇编语言编写的程序转换为可执行程序C.将高级语言编写的程序转换为可执行程序D.将高级语言编写的程序转换为汇编语言程序3.C语言是______。
A.高级语言B.机器语言C.目标语言D.汇编语言4.要保证程序在多次反复使用过程中不发生错误，关键应该提高程序的______。
A.可靠性B.有效性C.正确性D.可维护性5.汇编语言属于______。
问题求解的基本方法
问题求解的基本方法在解决问题或决策的过程中，问题求解是一种非常重要的技能。
以下是问题求解的基本方法，其中包括问题建模、算法设计、编程实现、执行计算、结果分析、模型优化、验证答案和报告结果等步骤。
1.问题建模问题建模是问题求解的第一步，它是对问题的形式化表示。
在这个阶段，我们需要对问题进行详细的分析和理解，将其转化为数学模型或算法模型。
问题建模的目的是为了更加清晰地描述问题，以便更好地理解问题的本质和求解方法。
2.算法设计算法设计是问题求解的第二步，它涉及到设计一个能够解决特定问题的算法或程序。
算法设计的主要目标是确定一个高效、可靠和精确的算法，以解决特定的问题。
在算法设计阶段，我们需要考虑算法的复杂度、时间效率、空间效率等因素，以确保算法能够有效地解决问题。
3.编程实现编程实现是问题求解的第三步，它涉及到将算法转化为计算机程序。
在这个阶段，我们需要选择合适的编程语言和工具，编写程序代码，并对代码进行测试和调试。
编程实现的目的是为了将算法转化为可执行的程序，以便通过计算机来解决实际问题。
4.执行计算执行计算是问题求解的第四步，它涉及到运行程序并得到计算结果。
在这个阶段，我们需要将输入数据加载到程序中，运行程序并收集输出结果。
执行计算的目的是为了获得计算结果，以便对问题进行评估和决策。
5.结果分析结果分析是问题求解的第五步，它涉及到对计算结果进行分析和理解。
在这个阶段，我们需要对计算结果进行评估和解释，确定它们对问题的解决方案是否有用。
结果分析的目的是为了确定计算结果是否能够满足需求，并提供决策依据。
6.模型优化模型优化是问题求解的第六步，它涉及到对模型进行改进和优化。
在模型优化阶段，我们需要根据结果分析的结果对模型进行修正和改进，以提高模型的精度、降低计算成本或优化用户体验等。
模型优化的目的是为了提高模型的性能和效果，以满足更高的需求或提高竞争力。
7.验证答案验证答案是问题求解的第七步，它涉及到验证计算结果是否正确和可靠。
《程序设计基础》-自测6答案
《程序设计基础》第六章自测一、选择题（共10道，每道6分）题目1正确获得6.00分中的6.00分标记题目题干下列叙述中正确的是_________________。
选择一项：A. 设计算法时只需要考虑结果的可靠性B. 算法就是程序C. 设计算法时只需要考虑数据结构的设计D. 以上三种说法都不对恭喜你答对了反馈正确答案是：以上三种说法都不对题目2正确获得6.00分中的6.00分标记题目题干当一个算法输入不合法的数据时，应当能够作适当处理，不致于引起严重后果，这属于算法的( ) 。
选择一项：A. 可读性B. 正确性C. 高效性D. 健壮性恭喜你答对了反馈正确答案是：健壮性题目3正确获得6.00分中的6.00分标记题目题干下列叙述中正确的是_________________。
选择一项：A. 一个算法的时间复杂度大，则其空间复杂度必定小B. 一个算法的空间复杂度大，则其时间复杂度也必定大C. 一个算法的空间复杂度大，则其时间复杂度必定小D. 以上三种说法都不对恭喜你答对了反馈正确答案是：以上三种说法都不对题目4正确获得6.00分中的6.00分标记题目题干一个算法应该具有“确定性”等5个特性，下面对另外4个特性的描述中错误的是（）。
选择一项：A. 有零个或多个输出恭喜你答对了B. 有零个或多个输入C. 有穷性D. 可行性反馈正确答案是：有零个或多个输出题目5正确获得6.00分中的6.00分标记题目题干下面叙述正确的是（）。
选择一项：A. 数据的逻辑结构与存储结构是一一对应的B. 算法的时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量恭喜你答对了C. 算法的时间复杂度与空间复杂度一定相关D. 算法的效率只与问题的规模有关，而与数据的存储结构无关反馈正确答案是：算法的时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量题目6正确获得6.00分中的6.00分标记题目题干根据问题条件估计答案的范围，在此范围内对所有可能情况逐一验证，直到全部情况均通过验证为止。
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第 6 章 问题求解与程序设计——算法
算法分析
算法分析：对算法所需要的计算机资源进行估算。 时间复杂度（Time Complexity） 空间复杂度（Space Complexity） 撇开与计算机软硬件有关的因素，影响算法时间代价的最 主要因素是问题规模。 问题规模：输入量的多少，一般来说，它可以从问题描述 中得到。例如，找出100以内的所有素数，问题规模是100。 一个显而易见的事实是：几乎所有的算法，对于规模更大 的输入需要运行更长的时间。例如，找出10 000以内的所有 素数比找出100以内的所有素数需要更多的时间。所以运行 算法所需要的时间 T 是问题规模n的函数，记作T(n)。
数据结构的基本概念
例6.3 为七巧板涂色问题抽象数据模型。
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第 6 章 问题求解与程序设计——数据结构
存储结构
为现实世界的问题建立数据模型后，还要将该模型存储 在计算机的内存中，即将数据从机外表示转换为机内表示。 通常有两种存储表示方法：顺序存储和链接存储。 顺序存储的基本思想是：用一组连续的存储单元依次存 储数据元素，数据元素之间的逻辑关系由元素的存储位置 来表示； 链接存储的基本思想是：用一组任意的存储单元存储数 据元素，数据元素之间的逻辑关系用指针来表示。
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情景问题——七桥问题
【数据表示——数据结构】设邻接矩阵 arc[n][n]存储图。 【数据处理——算法】算法用伪代码描 述如下：
A B C D
A 0 1 2 2
B 1 0 1 1
C 2 1 0 0
D 2 1 0 0
1. 通奇数桥的顶点个数count初始化为0； 2. 下标 i 从0 ~ n – 1重复执行下述操作： 2.1 计算矩阵arc[n][n]第i行元素之和degree; 2.2 如果degree为奇数，则count++; 3. 如果count等于0或2，则存在欧拉回路；否则不存在 欧拉回路；
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第 6 章 问题求解与程序设计——程序设计
程序设计的关键
程序设计的关键是数据表示和数据处理。 数据表示完成的任务是从问题抽象出数据模型，并将该模 型从机外表示转换为机内表示； 数据处理完成的任务是对问题的求解方法进行抽象描述， 即设计算法，再将算法的指令转换为某种程序设计语言对应 的语句，转换所依据的规则就是某种程序设计语言的语法。
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第 6 章 问题求解与程序设计——算法
算法的定义
算法（ Algorithm ）:对特定问题求解步骤的一种描述， 是指令的有限序列。
输 入
操作步骤 （有穷性、确定性、可行性） 1. ……… 2. ……… 3. ………
输 入
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第 6 章 问题求解与程序设计——算法
如何实现人和计算机的交流？
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第 6 章 问题求解与程序设计——程序设计
理解程序
程序是跨越这条鸿沟的桥梁，人要和计算机有效地交流， 必须通过程序。
程序
有问题需要解 决的人
可以解决问题的 计算机
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第 6 章 问题求解与程序设计——程序设计
程序：是能够实现特定功能的一组指令序列的集合，是 描述对某一问题的解决步骤。其中，指令可以是机器指令、 汇编语言的语句，也可以是高级语言的语句，甚至还可以 是用自然语言描述的指令。 用高级语言编写的程序称为源程序；用机器语言（或汇 编语言）编写的程序称为目标程序；由二进制代码表示的 程序称为机器代码。 程序设计：是给出解决特定问题的程序的过程，是软件 构造活动中的重要组成部分，程序设计往往以某种程序设 计语言为工具，给出这种语言下的程序。 专业的程序设计人员常被称为程序员。
为问题建立模型， 抽象化、模型化
设计解决方案， 需要数据结构和 算法的知识。
将算法转换程序， 掌握程序语言、熟 悉编程环境，
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第 6 章 问题求解与程序设计——程序设计
理解程序
计算机是一个大容量、高速运转、但是没有思维的机器。 计算机只认识 0 和 1，听不懂人说的话——计算机如何接 收人的指令？
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第 6 章 问题求解与程序设计——数据结构
数据结构的基本概念
数据：所有能输入到计算机中并能被计算机程序识别和处 理的符号集合。包括数值、字符、图形、图像、声音等。 数据元素：数据的基本单位，在计算机程序中通常作为一 个整体进行考虑和处理。 数据结构：相互之间存在一定关系的数据元素的集合，通 常，数据元素之间具有以下三种基本关系： （1）一对一的线性关系：线性结构； （2）一对多的层次关系：树结构； （3）多对多的任意关系：图结构。
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情景问题——七桥问题
【程序实现】以下是用C语言编写的程序：
int EulerCircuit(int mat[10][10], int n) //函数定义，二维数组作为形参 { int i, j, count = 0, degree; //count累计通奇数桥的节点个数 for (i = 0; i < n; i++) //依次累加每一行的元素 { degree = 0; // degree存储通过节点i的桥数，初始化为0 for (j = 0; j < n; j++) //依次处理每一列的元素 { degree = degree + mat[i][j]; //将通过节点i的桥数求和 } if (degree % 2 != 0) //桥数为奇数 count++; } return count; //结束函数，并将count返回到调用处
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情景问题——七桥问题
【问题】17世纪的东普鲁士有一座哥尼斯堡城（现在叫加里 宁格勒，在波罗的海南岸），城中有一座岛，普雷格尔河的 两条支流环绕其旁，并将整个城市分成北区、东区、南区和 岛区4个区域，全城共有七座桥将4个城区连接起来，于是， 产生了一个有趣的问题：一个人是否能在一次步行中穿越全 部的七座桥后回到起点，且每座桥只经过一次。
第 6 章 问题求解与程序设计——算法
描述算法 例6.5 设计算法，实现欧几里德算法。 解：设两个自然数是m和n并满足m≥n，欧几里德算法的基本 思想是将m和n辗转相除直到余数为0。例如，m = 35，n = 25， m除以n的余数用r表示，计算过程如下：
当余数r为0时，被除数n就是m和n的最大公约数。
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第 6 章 问题求解与程序设计——数据结构
数据结构的基本概念
例6.1 为学籍管理问题抽象数据模型。
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第 6 章 问题求解与程序设计——数据结构
数据结构的基本概念
例6.2 为人机对弈问题抽象数据模型。
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第 6 章 问题求解与程序设计——数据结构
描述算法
算法的设计者在构思和设计了一个算法之后，必须清楚 准确地将所设计的求解步骤记录下来，即描述算法。通常 用伪代码来描述算法。 伪代码是介于自然语言和程序设计语言之间的方法，保 留了程序设计语言严谨的结构、语句的形式和控制成分， 忽略了繁琐的变量说明，在抽象地描述算法时一些处理和 条件允许使用自然语言来表达。至于算法中自然语言的成 份有多少，取决于算法的抽象级别。 由于伪代码书写方便、格式紧凑、容易理解和修改，因 此被称为算法语言。
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第 6 章 问题求解与程序设计——程序设计
程序设计的关键
计算机能够求解的问题一般可以分为数值问题和非数值问 题，数值问题抽象出的数据模型通常是数学方程，非数值问 题抽象出的数据模型通常是线性表、树、图等数据结构。 存储程序意味着需要将抽象出的数据模型从机外表示转换 为机内表示，也就是将数据模型存储到计算机的内存中，典 型方法就是用程序设计语言描述数据模型。
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第 6 章 问题求解与程序设计——数据结构
存储结构
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第 6 章 问题求解与程序设计——数据结构
存储结构
A B
C G
D
E
F
H
I
J
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第 6 章 问题求解与程序设计——算法
算法的定义
算法（ Algorithm ）:对特定问题求解步骤的一种描述， 是指令的有限序列。
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第 6 章 问题求解与程序设计——算法
描述算法
例6.4 设计算法，在含有n个元素的集合中查找最大值元素。 解：设最大值为max，可以假定第1个元素为最大值元素，依 次将第2、3、……、n个元素与max比较，max中保存的始终是 每次比较后的最大值元素，算法用伪代码描述如下：
step1: max 第1个元素； step2: 初始化被比较元素的序号i 2； step3: 当i小于等于n时重复执行下述操作： step3.1: 如果第i个元素大于max，则max 第i个元素； step3.2: i i + 1； step4: 输出max；
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第 3 部分 程序设计
程序设计在计算机系统的位置
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第 6 章 问题求解与程序设计
本章讨论的主要问题是：
1. 什么是程序？什么是程序设计？什么是程序设计语言？
2. 程序是怎么设计出来的？程序设计的关键是什么？