C语言学习记录（一）

一、知识要点（程序设计概述）

1、程序与程序设计语言

• 概念：程序就是给计算机下一系列指令，使其完成任务。而编写这些指令就是程序设计。
• 程序设计语言
  • 第一代程序设计语言（1GL）：机器语言
    • 以二进制编码形式的机器基本指令集为基础的语言，称为机器语言。
    • 机器语言直接针对计算机硬件，所以速度很快，但是编写起来非常繁琐、复杂，且容易出错，修改困难。
  • 第二代程序设计语言（2GL）：汇编语言
    • 人们用与代码指令意思相近的英文缩写词、字母和数字取代二进制码，这种程序语言叫做汇编语言。
    • 汇编语言仍是面向机器的语言，还是比较复杂，但是用其编写的程序占内存少，运行速度快。
    • 需要汇编程序将汇编符号翻译成机器语言。
  • 第三代程序设计语言（3GL）：高级语言
    • 高级语言是一种与人类自然语言相近且不面向机器的程序设计语言。
    • 用高级语言编写的程序叫做源程序，源程序必须被翻译成机器代码后才能运行。
    • 编译方式：先将源程序完全翻译后，再运行。使用比较方便，效率较高。
    • 解释方式：一边翻译源程序一边运行，效率比较低，但是修改很灵活。
    • 早期的高级语言大多是面向过程的，很注重整个程序的执行方向。现在很多都是面向对象，不用在意子程序在程序中的位置。C++就是面向对象的程序设计语言。
  • 第四代程序设计语言（4GL):面向问题语言
    • 建立在面向过程之上，写代码时，只要寥寥几句，就可以让4GL包办了。
    • 4GL应比3GL提高生产率一个数量级以上；4GL只需告知计算机做什么，而不必告诉计算机该怎么做；4GL应有良好的用户界面，简单易学，使用灵活；4GL应具有生命性，不能适用范围太窄。

2、算法概述

• 概念：为解决一个问题而采取的方法和步骤就叫算法。
  • 程序=数据结构+算法，其中数据结构就是数据的类型和数据的组织形式，是对程序中数据的描述。算法则是对程序中操作步骤的描述。
  • 程序设计的本质就是要将算法转化为计算机程序。
• 算法的表示方法
  • 使用自然语言描述算法：这种方法容易掌握，但有些操作不宜表述清楚，还可能造成歧义。
  • 使用流程图描述算法：传统流程图的一个主要不足就是流程线的用法缺乏规范，容易导致错误。人们设计的N-S流程图由于没有流程线，不能随意转换控制，算法按照从上到下，从左到右的方向执行，具有结构化的特点。
  • 使用伪代码描述算法：伪代码是一种主要采用自然语言，同时采用高级程序语言的基本控制结构来描述算法的执行顺序。虽然伪代码不如流程图直观，但是用它写出的算法容易转化为程序代码。

3、结构化程序设计方案

• 结构化程序基本控制结构：以模块化设计为中心，将要编写的软件划分为几个相互独立的子模块，每一个模块的功能单纯、明确。
  • 顺序结构：是依次执行的结构，每条指令都必须执行，且只执行一次。
  • 选择（分支）结构：选择结构根据逻辑判断的结果，做不同的处理。
  • 循环结构：在循环结构中，当条件满足时，反复执行某语句，知道条件不满足时为止。
• 结构化程序设计的原则和步骤
  • 原则：
    • 自上而下：设计程序时，先考虑全局，再考虑细节；先考虑全局目标，再考虑局部目标。一开始不要追求太多细节，先从顶层总目标设计，逐步把问题具体化。
    • 逐步细化：对于复杂的问题，要把一些子目标设计成过渡，逐步细化。
    • 模块化：一个复杂的问题必须由许多稍微简单的问题组成。模块化就是把程序要解决的总目标分解成子目标，再进一步分解成具体的小目标，把每个小目标称为一个模块。
    • 限制goto语句的使用。
  • 步骤：问题分析→建立数学模型→算法设计→程序编码→测试→建立程序文档（写注释）

问题解答

1、什么是程序设计？——编写指令，然后让计算机执行指令就是程序设计。

2、低级语言和高级语言的主要区别是什么？——低级语言面向机器，编写复杂困难但执行速度快。而高级语言在一定程度上与计算机硬件无关。

3、为什么说算法是程序的灵魂？——算法由数据结构和算法构成，数据结构相当于原材料，而算法则把这些材料组合起来了。

4、结构化程序设计的基本思想是什么？——将一个大程序拆分成一个个独立的子程序，然后再细化编写，直至各个小问题获得解决为止。