Алгоритмізація та програмування

Transcription

1

2 Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Т. В. Ковалюк Алгоритмізація та програмування Підручник СЕРІЯ «КОМП ЮТИНҐ» За загальною редакцією д.т..н., професора В.В. Пасічника Затверджено Міністерством освіти і науки, молоді та спорту України як підручник для студентів вищих навчальних закладів, що навчаються за напрямами «Комп 'ютерні науки», «Комп ютерна інженерія», «Програмна інженерія» Видавництво Магнолія 2006 Львів 2013

3 УДК (075.8) Відтворення цієї книги або будь-якої її части- ББК я73 ни заборонено без письмової згоди видавництва... * Будь-які спроби порушення авторських прав будуть переслідуватися у судовому порядку. Гриф надано Міністерством освіти і науки України (лист 1/ від ) В оповідальний за випуск: д.т.н., проф. Пасічник В.В. Рецензенти: В.В. Пасічник, завідувач кафедри інформаційних систем і мереж Національного університету Львівська політехніка», доктор технічних наук, професор, І.М. Болеста, завідувач кафедри радіофізики Львівського національного університету імені Івана Франка, доктор фізико-математичних наук, професор, С В Цюцюра, заступник декана факультету автоматизації та інформаційних технологій Київського національного університету будівництва і архітектури, доктор технічних наук, професор. Ковалюк Т. В. К 56 Алгоритмізація та програмування: Підручник. Львів: «Магнолія 2006», с. ISBN "Магнолія 2006 м У підручнику розглядаються основні поняття алгоритмізації: поняття та властивості алгоритмів. базові алгоритмічні структури, типи алгоритмів, структури даних. У підручнику розв'язана великаа кількість різноманітних задач з обробки масивів, рядків, структур, файлів і списків. Велика увага приділяється важливим алгоритмам матричної та векторної алгебри, обробці динамічних структур даних і обчисленням на графах. Подані програмні реалізації типових класичних алгоритмів сортування та пошуку. Усі коди супроводжуються детальними коментарями, описом алгоритмів та застосованої техніки програмування. Окремий розділ книги присвячено теоретичним засадам структурного програмування. Як робоча мова програмування у підручнику використовуються мови С/С++. Підручник призначений для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за напрямами підготовки «Комп'ютерні науки», «Комп ютерна інженерія», «Програмна інженерія» і вичають сучасні інформаційні технології в рамках дисциплін «Алгоритмізація та програмування», "Основи прог'рамування та алгоритмічні мови», а також для викладачів зазначених дисциплін. УДК (075.8) ББК я73 ISBN Т. В. Ковалюк, 2013 Видавництво «Магнолія 2006», 2013

4 Стислий зміст Передмова ЧАСТИНА 1 ОСНОВИ ПРОЦЕДУРНОГО ПРОГРАМУВАННЯ Розділ 1. Основні поняття та означення...12 Розділ 2. Елементи мови С/С Розділ 3. Керування порядком обчислень...95 Розділ 4. Процедурно-орієнтоване програмування Розділ 5. Покажчики та посилання Розділ 6. Методології розробки програм ЧАСТИНА 2 СТРУКТУРИ ДАНИХ ТА АЛГОРИТМИ Розділ 7. Масиви Розділ 8. Рядки Розділ 9. Структури та об єднання Розділ 10. Файлові структури даних Розділ 11. Динамічні структури даних Розділ 12. Алгоритми на графах Задачі підвищеної складності Література Алфавітний покажчик...396

5 Зміст Передмова ЧАСТИНА 1 ОСНОВИ ПРОЦЕДУРНОГО ПРОГРАМУВАННЯ Розділ 1. Основні поняття та означення Поняття архітектури комп ютера...12 /. /. 1. Принцип використання двійкової системи числення / Принцип програмного керування роботою комп ютера Принцип збереження програм у пай 'яті комп ютера Принцип адресності пам 'яті Архітектура комп ютерів фон Неймана Архітектура системи команд Інформація в пам яті комп ютера Позиційні системи числення Зображення чисел у комп ютері Типи комп ютерів Програмне забезпечення Засоби створення програм / Класифікація мов програмування...35 / Технологія створення програми З. Перетворення програми і система програмування / Походження та розвиток мов С і C Поняття алгоритму й основні алгоритмічні структури Властивості та способи опису алгоритму Алгоритмічна структура розгалуження Алгоритмічна структура повторення...42 Висновки...44 Контрольні запитання та завдання Вправи...46

6 ЗМІСТ 5 Розділ 2. Елементи мови C/C Робота у середовищі Visual Studio.NET /. І. Склад системи та команди меню Створення та виконання найпростішої програми Налагодження програм Словник мови та загальна структура програми Алфавіт і словник мови Структура програми Прості типи даних Операції над даними Цілочислові типи Дійсні типи Булів тип Символьний тип Перечічуваний тип Константи, змінні, вирази Різновиди констант Змінні Вирази Операції присвоєння та функції введення-виведення Операція присвоєння Основи введення-виведення в C/C Потокові функції введення-виведення Консольні функції введення-виведення Підсистема введення-виведення в C Сумісність типів...88 Висновки...90 Контрольні запитання та завдання...91 Вправи Розділ 3. Керування порядком обчислень Алгоритмічний вибір альтернатив Вибір із двох альтернатив Вкладеність конструкцій вибору Операторний блок Поліваріантний вибір Алгоритмічна конструкція повторення Цикл з передумовою Цикл з постумовою Цикл з лічильником Переривання циклу

7 б ЗМІСТ 3.3. Деякі циклічні алгоритми та програми Рекурентні послідовності та співвідношення Степеневі ряди Ланцюгові дроби Висновки Контрольні запитання та завдання Вправи Задачі Розділ 4. Процедурно-орієнтоване програмування Підпрограми, їх різновиди та способи використання Функції користувача Прототипи функцій Функції з аргументами за замовчуванням Стандартні функції Локалізація імен Класи пам яті Різновиди параметрів Процес виклику підпрограми. Програмний стек Додаткові можливості функцій в C Перевантаження функцій Вбудовані функції Шаблони функцій Рекурсія Рекурсивні означення та функції Приклади рекурсивних програм Висновки Контрольні запитання та завдання Вправи Задачі Розділ 5. Покажчики та посилання Поняття посилальних типів даних Оголошення та ініціалізація змінних посилальних типів Операції над покажчиками Покажчики на тип void Покажчики та функції Покажчики на функції Покажчики та посилання як параметри функції Застосування специфікатора const з покажчиками та посиланнями Функції, що повертають покажчики та постання

8 ЗМІСТ Покажчики на покажчики Висновки Контрольні запитання та завдання Вправи Задачі Розділ 6. Методології розробки програм Теорія і методи структурного програмування Низхідне проектування програм Модульне програмування Методи структурування програм Багатофайлові програми у C Міжфайлова взаємодія Заголовні файли Компіляція і компонування багатофайчових програм Основні концепції об єктно-орієнтованої методології програмування Базові поняття об єктно-орієнтованого програмування Класи і об єкти в мові C Висновки Контрольні запитання та завдання Вправи ЧАСТИНА 2 СТРУКТУРИ ДАНИХ ТА АЛГОРИТМИ Розділ 7. Масиви...: Одновимірні масиви Поняття масиву та його властивості Базові операції обробки одновимірних масивів Сортування масиву Масиви як параметри Покажчики та масиви Багатовимірні масиви Оголошення багатовимірних масивів. Доступ до елементів Базові операції обробки двовимірних масивів Двовимірні масиви в задачах лінійної алгебри Висновки Контрольні запитання та завдання Вправи Задачі...260

9 8 ЗМІСТ Розділ 8. Рядки Рядки Поняття рядка та оголошення змінних рядкового типу Рядкові константи та ініціалізація рядків Масиви рядків Функції обробки рядків Уведення та виведення рядків Визначення довжини рядка Копіювання рядків Порівняння рядків Об єднання рядків Пошук елементів рядка Розкладання рядка на лексеми Перетворення рядків Масиви покажчиків Висновки Контрольні запитання та завдання Вправи Задачі Розділ 9. Структури та об єднання Структури Структура та її оголошення Доступ до полів та операції над структурами Масиви структур Функції та структури Об єднання Висновки Контрольні запитання та завдання Вправи Задачі Розділ 10. Файлові структури даних Фізичний і логічний файли Технологія роботи з файлами Типи файлів і оголошення файлових змінних Відкриття та закриття файлів Зчитування і запис текстових файлів Послідовний запис і зчитування компонентів бінарних файлів Прямий доступ до компонентів бінарних файіів Системні операції з файлами

10 ЗМІСТ Буферизація даних Висновки Контрольні запитання та завдання Вправи Задачі Розділ 11. Динамічні структури даних Динамічні змінні та динамічна пам ять Розподіл оперативної пай 'яті Виділення та звільнення динамічної пам яті Спискові структури даних Визначення лінійного списку та його різновидів Робота зі стеком Робота з чергою Робота з лінійним списком Дерева Основні поняття Алгоритми роботи з бінарними деревами Масиви в динамічній пам яті Висновки Контрольні запитання та завдання Вправи Задачі Розділ 12. Алгоритми на графах Поняття графа та його зображення в пам яті комп ютера Найкоротші шляхи у графі Обхід графу Пошук вглибину Пошук ушир Висновки Контрольні запитання та завдання Задачі Задачі підвищеної складності Література Алфавітний покажчик