《可视化计算》第1章RAPTOR程序设计基础(B).ppt

第1章RAPTOR程序设计基础PARTB 可视化计算 控制结构 程序员合理利用控制结构和控制语句 可以确定程序语句的执行顺序这些控制结构可以做三件事 1 按照顺序执行某些语句 2 根据条件判断结果 跳过某些语句而执行其他语句 3 条件为真时重复执行一条或多条语句主要介绍选择 Selection 和循环 Loop 命令 2 顺序控制 顺序逻辑是最简单的程序构造本质上 就是把每个语句按顺序排列 程序执行时 从开始 Start 语句顺序执行到结束 End 语句 3 顺序控制 程序员为解决问题 必须首先确定问题的解决方案 该方案需要哪些语句 以及语句的执行顺序因此 编写正确的语句以及确定语句在程序的何处放置是同样重要的例如 当要获取和处理来自用户的数据时 必须先取得数据 然后才可以使用如果交换一下这些语句的顺序 则程序根本无法执行顺序控制在英语环境中被称为 and then 结构 4 选择控制 当程序执行时 如果决策的结果是 Yes True 则执行左侧分支如果结果是 No False 则执行右侧分支 5 选择控制 注意选择控制语句的两个路径之一可能是空的 或包含多条语句选择控制结构在英语环境中被称为 if then 结构 6 决策表达式 决策表达式 DecisionExpressions 是一组值 常量或变量 和关系运算符的结合 期望得到YES NO这样的结果关系运算符 必须针对两个相同的数据类型值比较例如 3 4或 Wayne Sam 是有效的比较 但3 Mike 则是无效的 7 关系运算 8 级联选择控制 9 循环控制 循环 loop 控制语句允许重复执行一个或多个语句 直到某些条件变为真值 True 菱形符号中的表达式结果为 No 则执行 No 的分支 这将导致循环语句和重复要重复执行的语句可以放在菱形符号上方或下方循环控制结构在英语环境中被称为 While do 结构 10 循环测试 在循环语句中 究竟是先计算后测试 还是先测试后计算 或者在计算的过程中间进行测试 前序测试 Pre test 后续测试 Post test 中序测试 Intermediate test 11 删除图的Statement2Statement1为前置条件Statement3是主循环体如果进入了Statement3 测试条件也必须由这一部分进行修改 前序测试 12 中序测试 删除图中的Statement1Statement2是主循环体之一而测试条件也是在Statement2中产生Statement3是主循环体之二 13 后续测试 删除图中的Statement1和Statement3Statement2是主循环体而测试条件也是在Statement2中产生 14 输入验证循环之一 15 输入验证循环之二 16 计数循环 循环按特定的次数 来执行某个代码块一个著名的缩写I T E M Initialize Test Execute Modify 初始化 测试 执行 和修改 表示可以用来检查一个循环计数器变量使用是否正确的基本过程 17 典型的循环错误 18 输入控制循环之一 19 输入控制循环之二 20 RAPTOR数组变量 数组是有序数据的集合 一般数组中的每一个元素都属于同一个数据类型 数值 字符 字符串 数组最大的好处在于用一个统一的数组名和下标 index 来唯一地确定某个数组变量中的元素由于下标值可以参与计算 这为动态进行数组元素的遍历访问创造了条件 21 RAPTOR一维数组的元素表示 形式一形式二 22 一维数组的创建 数组变量必须在使用之前创建所创建的数组大小由赋值语句中给定的最大元素下标来决定第一次给values 数组赋值 values 7 3结果如下图 23 一维数组的扩展 第二次再给该数组赋值 values 9 6则将数组进行了扩展 得到的结果如下图 24 二维数组的创建 创建二维数组时 数组的两个维度的大小由最大的下标确定例如 numbers 3 4 13得到 25 RAPTOR数组特性 RAPTOR并不强制每个数组的元素必须具备相同的数据类型例如程序员可以将二维数组 设计成为类似像数据库那样的一种记录式结构 26 数组变量的应用 数组变量的好处来自数组符号允许RAPTOR在方括号内执行数学计算 27 什么是平行数组 计算某个班级学员的一个学期4门课程的平均成绩 应该如何保存参与计算的课程成绩可以分别使用 computer math physica history 而每个同学的编号 可以用做数组的下标 28 数组应用注意事项 在RAPTOR中 一旦某个变量名被用做数组变量 就不允许存在一个同名的非数组变量RAPTOR数组可以在算法运行过程中动态增加数组元素 但不可以将一个一维数组在算法运行中扩展成二维数组 29 RAPTOR子程序与子图定义与调用 在计算机科学中 将实际问题抽象化是解决问题的关键要素之一一项研究成果表明 人类的大脑平均只能同时积极关注约4件事情 大大少于以往研究所得的7件事情的结论为了解决复杂的问题 必须能够研究问题的 主要方面 bigissues 30 计算一个英文文章中 使用了 a 开头的单词的次数 一个英文单词的以特定字母开头 那么它的前面一定有空格所以 判断一个空格后面是否跟了一个字母 a 就可以找出一段英文中所有以a开头单词的使用次数 31 32 统计 a z 字母开头单词数 解这个问题程序似乎只要把上个例子部分程序再复制 粘贴25次 做一点修改就可以解决问题但是 为了使得设计的程序更加简练 具有更长久的生命力和更广泛的用途 可以将上一例中的程序改造成一个子程序 或者是一种抽象 其功能就是 统计一个特定字母开头的单词 在一段文字中出现了多少次 33 创建RAPTOR子程序 子程序如同一个加工厂 输入原材料 然后按设计要求处理原材料 输出产成品子程序的原材料就是一些变量 例如 in char 为统计子程序输入测试样本子程序的产成品也是变量 例如 out count 向调用它的程序返回统计结果其中 in out表示子程序的输入输出参数 34 子程序定义 子程序定义界面上的接口参数称为 形式参数 RAPTOR的子程序参数不得超过6个子程序参数可以是单个变量 也可以是数组 35 一个设计完成的子程序 36 子程序的调用 如要调用子程序 可以通过调用语句并给子程序的接口赋予 实际参数 进行实际参数的名与形式参数的可以不同实际参数的数据类型则必须与形式参数的相同 37 38 自顶向下vs自底向上 先规划子程序 然后逐个实现 为自顶向下的设计方法先实现各个子程序的功能 然后进行综合 为自底向上的设计方法 39 计算问题求解的一般过程 理解问题制定计划执行计划回顾与总结 40 使用计算机进行问题求解 程序开发周期分析问题设计程序以解决问题程序编码程序测试 41 小结与回顾 本章的内容主要涉及程序设计的一般性概念 包括变量 常量 数据类性 表达式 赋值语句 输入 输出 分支 循环与决策 子程序定义与调用以及形式参数和实际参数等由于RAPTOR是一种基本功能完备而又十分简洁的算法描述性程序设计环境 对于程序设计的入门学习 极为有利 42 小结与回顾 一般问题的求解过程属于常识范畴 本章之所以将其作为重要内容重新提出 完全是为了读者将这种感性的常识认识上升到理性如果能够自觉地加以应用 并将其与程序设计与算法问题求解结合 将形成一种强大的问题求解技能 43