柴群　梁劍波

摘要：C程序設(shè)計是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中開設(shè)的比較重要、基礎(chǔ)的專業(yè)課，大部分學(xué)生接觸程序設(shè)計都是從該門課開設(shè)的。學(xué)過的學(xué)生普遍反映C程序設(shè)計比較難，不容易掌握。該文根據(jù)《C程序設(shè)計》教學(xué)經(jīng)驗，從算法出發(fā)，總結(jié)出“五步編程法”，幫助學(xué)生編程快速入門，以提高學(xué)生編程水平和編程能力。

關(guān)鍵詞：C程序設(shè)計；五步編程法；算法；編程

中圖分類號：TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）31-0140-02

通過總結(jié)最近幾個學(xué)期的《C程序設(shè)計》的期末考試試卷發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對于C程序的掌握較差，得分率很低，原因主要存在兩個方面：（1）對C語言語法死記硬背，不能靈活使用，當(dāng)題目有變化時就不知道如何處理。（2）拿到題目后不知如何編寫符合題意的程序，不能將書本的知識解決現(xiàn)實問題。

對于第一種情況，說明這些同學(xué)C語言知識掌握不牢，可以通過大量的練習(xí)來提高其編程能力。對于第二種情況，筆者總結(jié)了“五步編程法”來進行針對性教學(xué)，實踐表明，可以很好地提高學(xué)生的編程能力。

1 第一步——算法分析

算法從廣義上來說，是為了解決一個問題而采取的方法和步驟，它分為數(shù)值運算算法和非數(shù)值運算算法兩大類。數(shù)值運算的目的是求數(shù)值解，例如求解方程的跟、求一個函數(shù)的定積分等，都屬于數(shù)值運算范疇，這類算法往往都有現(xiàn)成的模型、公式，可供學(xué)生使用。而非數(shù)值運算算法包括的就十分廣泛，最常見的是用于事務(wù)管理領(lǐng)域，這類算法運算的種類繁多，要求各異，只有一些典型的非數(shù)值運算算法，如排序算法，查找算法等。C程序設(shè)計所涉及的算法基本上以數(shù)值運算算法為主，也接觸一些典型的非數(shù)值運算算法，這樣算法具有一定的規(guī)律，可以引導(dǎo)學(xué)生查找這些算法的規(guī)律，提高學(xué)生的編程能力。①

在這一步中，學(xué)生的主要是任務(wù)是尋找算法，并將算法用數(shù)學(xué)公式表達出來。

例如求ax2+bx+c=0方程的根。a，b，c由鍵盤輸入，設(shè)b2-4ac>0，且a≠0。這是一個典型的二元一次方程，在中學(xué)的時候就知道，求解方程的根的公式是：

[x1=-b+b2-4ac2a] …………①

[x2=-b-b2-4ac2a] …………②

為了表達方便，可以將公式分為兩項：

[p=-b2a]，[q=b2-4ac2a]，則公式①、②可變?yōu)?/p>

[x1=p+q] …………③

[ x2=p-q] …………④

有了這些公式，只要知道a、b、c的值就可以求出方程的根。

2 第二步——將算法用C語言語句表示

C語言有自己的語法規(guī)則，在這一步，學(xué)生需要將數(shù)學(xué)公式轉(zhuǎn)換成符合C語言語法規(guī)則的表達式，并將該表達式轉(zhuǎn)換成可以執(zhí)行的C語句。

根據(jù)C語言的語法規(guī)則，[p=-b2a]可以表示為

[p=-b/（2*a）] …………⑤

[q=b2-4ac2a]可以表示為

[q=sqrt（b*b-4*a*c）/（2*a）] …………⑥

其中 disc=b*b-4*a*c …………⑦

sqrt（）是編譯系統(tǒng)提供數(shù)學(xué)函數(shù)，作用是求解[x]，它在使用時必須在源文件中加入#include 語句。

公式⑤⑥⑦在C語言中被稱為表達式，表達式轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行的C語句的方法是在表達式后面加上“；”。根據(jù)語法規(guī)則，公式③④⑤⑥⑦轉(zhuǎn)換成C語句為：

disc=b*b-4*a*c； …………⑧

[p=-b/（2*a）]； …………⑨

[q=sqrt（disc）/（2*a）]； …………⑩

[ x1=p+q]； …………?

[ x2=p-q]； …………?

3 第三步——將得到的C語句填充到程序的主函數(shù)的函數(shù)體中

C語言規(guī)定，程序的執(zhí)行總是從主函數(shù)（main）開始，并從主函數(shù)結(jié)束。而且C語言的輸入輸出都是通過庫函數(shù)實現(xiàn)，這個庫函數(shù)被包含在stdio.h的頭文件中。C語言的main（）函數(shù)語法格式（加上兩個頭文件，#include 和#include ）：

#include

#include

void main（）

{

函數(shù)體

} …………?

將⑧～?填充到?中得到程序為：

#include

void main（）

{

disc=b*b-4*a*c； …………⑧

[p=-b/（2*a）]； …………⑨

[q=sqrt（disc）/（2*a）]； …………⑩

[ x1=p+q]； …………?

[ x2=p-q]； …………?

} …………?

4 第四步——查漏補缺

C語言規(guī)定，任何變量必須“先定義、后使用”，例中disc，p，q，a，b，c，x1，x2都是變量，這些變量都需要在使用前先定義，在語句⑧之前添加給變量定義的語句。設(shè)變量a，b，c為整型，其它的變量為浮點型。根據(jù)語法規(guī)則，補充語句（帶陰影部分），得到源程序為：

#include

#include

void main（）

{

int a，b，c；

float disc，p，q，x1，x2；

disc=b*b-4*a*c； …………⑧

[p=-b/（2*a）]； …………⑨

[q=sqrt（disc）/（2*a）]； …………⑩

[ x1=p+q]； …………?

[ x2=p-q]； …………?

} …………?

很多變量在使用前需要給它一個初始的值，這個過程被稱為賦初值。C語言一般通過兩種形式實現(xiàn)，一個是通過賦值語句，一個是通過輸入函數(shù)scanf。使用輸入函數(shù)，可以通過人機界面實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入，編制的程序復(fù)用性高，是常見的變量賦值的方法，本題要求是通過輸入函數(shù)實現(xiàn)對a，b，c賦初值的。根據(jù)語法規(guī)則，補充語句（帶陰影部分），得到源程序為：

#include

#include

void main（）

{

int a，b，c；

float disc，p，q，x1，x2；

scanf（“%d%d%d”，&a，&b，&c）；

disc=b*b-4*a*c； …………⑧

[p=-b/（2*a）]； …………⑨

[q=sqrt（disc）/（2*a）]； …………⑩

[ x1=p+q]； …………?

[ x2=p-q]； …………?

} …………?

編程的目的是想求解方程的根，輸入a，b，c就要得到方程的解（假設(shè)方程有解），因此還要加上輸出語句（用printf實現(xiàn)）。根據(jù)語法規(guī)則，補充語句（帶陰影部分），得到源程序為：

#include

void main（）

{

int a，b，c；

float disc，p，q，x1，x2；

scanf（“%d%d%d”，&a，&b，&c）；

disc=b*b-4*a*c； …………⑧

[p=-b/（2*a）]； …………⑨

[q=sqrt（disc）/（2*a）]； …………⑩

[ x1=p+q]； …………?

[ x2=p-q]； …………?

printf（“方程的兩個根分別是x1=%f＼n，x2=%f＼n”，x1，x2）；

} …………?

至此，一個完整的求解二元一次方程根的源程序已經(jīng)編寫完成，下面就要進行第五步，編譯、排錯、執(zhí)行。

5 第五步——反復(fù)進行編譯、排錯、執(zhí)行程序，直至輸出正確的結(jié)果

編譯的作用首先是對源程序進行檢查，判斷有沒有語法方面的錯誤，如有，則給出錯誤信息，通知編程人員進行修改。修改程序后還要重新進行編譯，如果有錯，還要進行修改。這個過程會反復(fù)執(zhí)行，直到?jīng)]有語法錯誤為止。

對沒有語法錯誤的源程序進行連接處理，得到.obj文件。編譯系統(tǒng)在對.obj文件進行處理得到可執(zhí)行文件.exe，運行該文件即可得到結(jié)果。

這里需要注意的是，由于編譯只能發(fā)現(xiàn)語法錯誤，不能發(fā)現(xiàn)邏輯錯誤，因此有時會出現(xiàn)源程序沒有語法錯誤，但是卻得不到正確的結(jié)果。這就要對源程序進行單步調(diào)試，觀察變量的值，尋找邏輯錯誤。本例中語句⑨就存在邏輯錯誤，初學(xué)者很難發(fā)現(xiàn)。運算符“[/]”的左右兩邊都是整型數(shù)值時，得到的數(shù)據(jù)也是整型，如果b<2*a，p的值就會是0，而不是一個小數(shù)，因此需要將計算的結(jié)果轉(zhuǎn)換成小數(shù)，語句⑨可修改為，[p=-b/（2.0*a）]； 這樣得到的程序才能計算出正確的結(jié)果。

在學(xué)生掌握“五步編程法”基礎(chǔ)上，可以繼續(xù)對第一步、第二步進行擴充到選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、復(fù)合結(jié)構(gòu)，從數(shù)值運算擴充到非數(shù)值運算，從而慢慢地提高學(xué)生的編程能力，解決學(xué)生編程難的問題。

參考文獻：

[1] 譚浩強.C程序設(shè)計[M].四版.北京：清華大學(xué)出版社，16-17.