程序设计基础：算法性质与结构化编程

"这篇资料主要讨论了算法的性质和程序设计的基本概念，特别是控制结构在程序设计中的应用。" 在计算机科学中，算法是解决问题的关键，它的五个基本性质包括： 1. **有穷性**：算法必须在有限的步骤之后终止。这意味着算法不能无休止地运行下去，而应该有一个明确的结束点。 2. **确定性**：每一步都有清晰、唯一的解释，避免出现模糊不清或多重解释的情况，确保算法的可预测性和可靠性。 3. **有效性**：算法中的每一步都是可以实际执行的操作，不存在无法实现的动作。 4. **输入**：算法可以接受零个或多个输入，这些输入可以是用户提供的数据，或者由程序自动生成的初始数据。 5. **输出**：算法执行后应产生一个或多个结果，这些结果是算法处理输入后的产物。 程序设计则涉及到如何将算法转化为具体的代码。一个典型的程序通常包含输入、处理和输出三个阶段： - **数据输入 (I)**：获取所需的数据，可能是用户输入或是其他程序提供的数据。 - **数据操作 (P)**：使用算法对数据进行处理，这部分是程序的核心，包含了各种计算和逻辑判断。 - **数据输出 (O)**：将处理后的结果展示给用户或者保存至文件等。 C语言是一种广泛应用的编程语言，用于演示程序设计的基本结构。例如，一个简单的“Hello, World!”程序展示了C程序的基本结构，包括预处理指令（如`#include`）、注释、主函数`main()`以及语句（如`printf()`）。 程序设计方法论中，结构化程序设计是一个重要的概念。1966年，Bohra和Jacopini提出程序设计应基于三种基本控制结构： - **顺序结构**：语句按顺序执行，没有分支或循环。 - **选择结构（分支结构）**：基于条件执行不同路径的语句。 - **循环结构（重复结构）**：反复执行一段代码，分为当型（while）和直到型（until）循环。 这些基本结构的特点包括单入口、单出口、无死语句和无死循环，确保了程序的逻辑清晰和可控。通过这些基本结构的组合，可以构建任何复杂的算法，形成结构化程序，从而提高程序的可读性、可维护性和可靠性。