程序设计计算机科学与技术的核心.pptx

程序设计：计算机科学与技术的核心 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第1页。 内容 程序设计课程 算法 + 数据结构 = 程序 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第2页。 程序设计课程 课程性质 科学？技术？工程？ 技术课程 课程目的 编写程序解决问题 教学方式 课堂讲授 / 理论学习 实验 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第3页。 程序设计课程 数据类型 基本数据类型：整型、浮点型、字符型 数组、指针、结构、文件 语言、结构（嵌套） 顺序（赋值） 选择（if, if else, switch） 循环（while, do while, for） 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第4页。 程序设计课程 "输入 — 处理 — 输出"的模式 处理： 现实世界中的对象的表示 现实世界中的问题的解决 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第5页。 程序设计课程 试题1：Financial Management 试题来源：ACM Mid-Atlantic 2001 在线测试地址：POJ 1004，ZOJ 1048，UVA 2362 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第6页。 Larry今年毕业，找到了工作，并赚了很多钱。但不知为何，Larry总感觉钱不够用。因此，Larry要用财务报表来解决他的财务问题：他要计算他能用多少钱。现在可以通过Larry的银行帐号看到他的财务状况。请您帮Larry写一个程序，根据过去12个月他每个月的收入，计算要达到收支平衡，每个月他平均能用多少钱。 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第7页。 输入 输入12行，每一行是一个月的收入，收入的数字是正数，精确到分，没有美元的符号。 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第8页。 输出 输出一个数字，是这12个月收入的平均值。精确到分，前面加美元的符号，后面加行结束符。在输出中没有空格或其他字符。 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第9页。 解析 本题采用了非常简单的"输入—处理—输出"模式： 通过结构为for(i=0; i<12; i++)的循环输入12个月的收入a[0..11]； 累计总收入sum，计算月平均收入avg； 最后输出avg。 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第10页。 实数精度 二分法 离线技术 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第11页。 实数精度 在实数运算中，经常需要判断实数x和实数y是否相等，而编程者往往把判断条件简单设成y-x是否等于0。但这样的做法可能会产生精度误差。避免精度误差的办法是设一个精度常量delta。若y-x的实数值与0之间的区间长度小于delta，则认定x和y相等，这样就可将误差控制在delta范围内，如图所示。 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第12页。 二分法 在有些情况下，问题的所有数据对象为一个有序区间。二分法将这个区间等分成两个子区间，根据计算要求决定下一步计算是在左子区间还是在右子区间进行；然后再根据计算要求等分所在区间，直至找到解为止。显然，对一个规模为O(n)的问题，如果采用盲目枚举的办法，则效率为O(n)；若采用二分法，则计算效率可提高至O(log2(n))。 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第13页。 试题2：Hangover 试题来源：ACM Mid-Central USA 2001 在线测试地址：POJ 1003，UVA 2294 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第14页。 您能使一叠在桌子上的卡片向桌子外伸出多远？如果是一张卡片，这张卡片向桌子外伸出卡片的一半长度。（卡片以直角伸出桌子。）如果有两张卡片，就让上面一张卡片向外伸出下面那张卡片的一半长度，而下面的那张卡片向桌子外伸出卡片的三分之一长度，所以两张卡片向桌子外延伸的总长度是1/2 + 1/3 = 5/6卡片长度。依次类推，n张卡片向桌子外延伸的总长度是1/2 + 1/3 + 1/4 + ... + 1/(n + 1)卡片长度：最上面的卡片向外延伸1/2，第二张卡片向外延伸1/3 ，第三张卡片向外延伸1/4，……，最下面一张卡片向桌子外延伸1/(n + 1)，如图所示。 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第15页。 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第16页。 输入 输入由一个或多个测试用例组成，最后一行用0.00表示输入结束，每个测试用例一行，是一个3位数正浮点数c，最小值0.01，最大值5.20。 程序设计计算机科学与技术的核心全文共42页，当前为第17页。 输出 对每个测试数据c 《程序设计：计算机科学与技术的核心》 程序设计是计算机科学与技术的基石，它不仅是技术，也包含科学和工程的元素。课程性质上，程序设计既是科学的，因为它涉及逻辑思维和算法设计，同时也是技术的，因为它需要实践操作，如编写代码来解决问题。作为一门技术课程，其主要目标是教会学生如何编写程序来应对现实世界中的问题。教学方法通常包括理论学习，如课堂讲授，以及实践经验，如编程实验。 在程序设计课程中，数据类型是基础，包括基本数据类型如整型、浮点型和字符型，以及更复杂的结构如数组、指针、结构和文件。程序设计涉及语言和结构的使用，例如嵌套结构，以及控制流程的语句，如顺序执行（赋值）、选择结构（if, if-else, switch）和循环（while, do-while, for）。此外，“输入-处理-输出”是解决问题的标准模式，输入代表获取数据，处理是对数据进行计算或分析，输出是将结果呈现给用户。 课程中还提供了两个实例来加深理解。第一个例子是“Financial Management”问题，源自ACM Mid-Atlantic 2001竞赛。题目要求根据Larry过去12个月的收入计算达到收支平衡所需的平均每月支出。解决这个问题时，程序需要读取12个月的收入数据，通过for循环累加求和，然后除以12得到平均值，最后以特定格式输出结果。这个例子展示了“输入-处理-输出”模式的直接应用。 另一个实例是“Hangover”问题，来自ACM Mid-Central USA 2001竞赛。问题涉及计算多张卡片按照一定规则伸出桌面的总长度。这个问题需要处理递归的数学问题，找出使卡片伸出长度达到给定值所需的最少卡片数量。解决这类问题可能需要运用到如二分查找等高效算法，以提高计算效率。 实数精度问题提醒我们，在编程中处理浮点数时，直接比较两个浮点数是否相等可能导致精度误差。为了避免这种误差，可以设定一个精度常量delta，当两个实数之差的绝对值小于delta时，认为它们相等。二分法是一种在有序区间寻找解的有效策略，对于规模为O(n)的问题，它可以将时间复杂度降低到O(log2(n))，显著提高了搜索效率。 程序设计课程涵盖了算法设计、数据结构、控制流、问题解决策略以及实际编程技巧，这些都是计算机科学和技术领域的核心组成部分。通过实际问题的解决，学生能够深入理解这些概念并提升自己的编程能力。