CBSE 11级|问题解决方法-yiteyi-C++库

问题解决过程

解决问题的过程是一种活动，它的成分是程序的规范，所上的菜是正确的程序。该活动包括四个步骤： 1.了解问题： 要解决任何问题，首先理解问题是非常关键的。代码的期望输出是什么，以及如何生成该输出？产生输出的明显而必要的需求是输入。输入可以是单一的，也可以是一组输入。为了有效地解决问题，必须在输入和输出之间建立适当的关系。输入集应完整且足以绘制输出。这意味着计算输出所需的所有必要输入都应该在计算时出现。然而，应该记住，程序员应该确保输入的数量最少。任何不相关的输入只会增加程序的大小和内存开销。 因此，确定输出所需的最小输入数量是理解问题的关键要素。

null

2.制定计划： 一旦理解了一个问题，就必须制定一个适当的行动计划来解决它。这叫做设计计划。这一步通常涉及计算给定输入集的结果。它使用上一步中绘制的输入和输出之间的关系。这一步的复杂性取决于手头问题的复杂性。

3.执行计划： 一旦确定了计划，它应该遵循行动轨迹，同时确保计划在各个检查点的完整性。如果发现两者之间有任何不一致之处，则需要修改计划。

4.评价： 必须对由此获得的最终结果进行评估和验证，以确定问题是否得到了满意的解决。

问题解决方法（问题的解决方案）

解决问题的方法被定义为最有效的解决问题的方法。虽然可以有多种方法来破解螺母，但方法是在最短的时间内以最小的努力破解螺母。显然，大锤永远不能用来敲开螺母。在问题解决方法下，我们将看到 逐步解决 为了一个问题。这些步骤与 软件生命周期 软件生命周期包括程序生命周期的几个阶段。任何tyro程序员都可以使用这些步骤以最有效的方式解决问题。该循环的几个步骤如下：

问题的逐步解决方案（软件生命周期） 1.问题定义/说明： 计算机程序基本上是解决现实问题的机器语言解决方案。因为节目通常是为了解决外部世界的实际问题而制作的。为了解决问题，有必要对问题进行定义，以获得正确的理解。例如，假设我们被要求编写“计算三个数字的平均值”的代码。在这种情况下，问题的正确定义将包括以下问题： “平均值到底意味着什么？” “如何计算平均值？”

一旦提出了这样的问题，就有助于更好地制定问题的解决方案。一旦定义了一个问题，就会列出程序的规范。问题规格说明描述了解决问题的程序必须执行的操作。它肯定应该包括：

输入：

程序的输入集是什么

输出：

程序的期望输出是什么？期望输出的形式是什么？

2.问题分析（将解决方案分解为简单步骤）： 解决问题的这一步遵循模块化的方法来破解螺母。该问题被划分为多个子问题，因此为这些子问题设计解决方案变得更容易。然后合并所有这些单独部分的解决方案，以获得原始问题的最终解决方案。这就像是分而治之的方法。

模块化编程方法：

将一个大问题分解成子问题，然后将这些单独的部分作为不同的函数处理的过程称为模块化编程。每个功能的行为都独立于另一个功能，并且功能间的交流最少。有两种方法可以实现模块化编程：

自上而下的设计： 在这种方法中，原始问题被分成子部分。这些子部分被进一步划分。这个链条会一直持续下去，直到我们得到这个问题的最基本的子部分，而这个子部分是无法进一步划分的。然后我们为每一个基本部分画出一个解。
自下而上的设计： 在这种编程风格中，应用程序是使用编程语言中预先存在的原语编写的。然后将这些原语与更复杂的功能合并，直到编写应用程序。这种风格与自上而下的设计风格正好相反。

3.问题设计： 问题的设计可以用两种形式中的任何一种来表示：

算法 :

为制定问题的解决方案而写下的指令集称为算法。当遵循这些指令编写代码时，会产生所需的输出。算法中涉及的步骤通常用英语或任何口语编写，程序员更容易理解代码需要什么。让我们举一个普通的例子来准备早茶，并为其编写一个算法。 第一步： 开始 第二步： 把水倒进平底锅里。 第三步： 把锅放在煤气炉上。 第4步： 点燃煤气炉。 第5步： 在锅里放糖。 第6步： 把茶叶放进锅里。 第7步： 把牛奶倒进锅里。 第8步： 过滤杯中准备好的茶。 第9步： 为他人服务，享受生活。 第10步： 停止

执行任何程序的方式分为三类：

序列语句 在这里，所有指令都按顺序执行，也就是说，一个接一个地执行，直到程序执行为止。
选择声明 顾名思义，在这些类型的语句中，不执行整个指令集。必须做出选择。根据某些条件执行选定数量的指令。如果条件为真，则执行指令集的某一部分，否则执行指令集的另一部分。由于必须从指令集中进行选择，因此这些类型的指令称为选择语句。
迭代或循环语句 正如名字本身所表明的，这里一组特定的指令被多次执行。这组指令在循环中持续执行，直到特定条件终止。这些类型的指令也称为迭代语句。
上述三种执行程序的方式也被称为“控制结构”，因为它们决定并控制一组语句中的执行流。

确定解决方案所需的算术和逻辑运算： 在为一个问题编写算法时，通常还会确定解决方案所需的算术和逻辑运算。它们有助于以更简单的方式编写代码，因为算术和逻辑符号的正确顺序对于确定正确的输出是必要的。当所有这些都在算法编写步骤中完成时，它只会使编码任务变得更加顺利。

流程图 : 流程图是算法的图解表示。它使用一些符号来说明程序的开始和结束，以及程序中涉及的指令流。

4.编码： 算法一旦形成，就不能在计算机上执行。因此，在这一步中，必须将该算法翻译成特定编程语言的语法。这个过程通常被称为“编码”。编码是软件生命周期中最重要的步骤之一。找到问题的解决方案不仅具有挑战性，而且为解决方案编写优化的代码更具挑战性。

编写优化执行时间和内存存储的代码： 程序员在本地计算机上编写代码。现在，假设他写了一个需要5个小时才能执行的代码。这5个小时实际上是程序员的空闲时间。它不仅需要更长的时间，而且在这段时间内还使用了资源。内存是最宝贵的计算资源之一。一个大型程序预计将使用更多内存。然而，内存利用率并不是一个错误，但是如果一个程序正在利用不必要的时间或内存，那么它就是一个编码错误。优化后的代码可以节省时间和内存。例如，如前所述 使用最小数量的输入来计算输出 ，可以节省不必要的内存利用率。为了编写优化的代码，所有这些技术都是非常必要的。务实的世界不仅尊重问题的解决方案，也尊重优化的解决方案。这种编写优化代码的艺术也被称为 “竞争性编程”。

5.程序测试和调试： 程序测试包括运行代码的每条指令，并通过示例输入检查输出的有效性。通过测试程序，还可以检查程序中是否有错误。如果检测到错误，则完成程序调试。这是一个定位导致程序出错的指令，然后对其进行纠正的过程。程序中存在不同类型的错误： （一）语法错误 每种编程语言都有自己的一套规则和结构，需要遵循这些规则和结构才能在该特定语言中形成有效的程序。如果在整个代码中的任何地方违反了这组规则，就会导致语法错误。 以C语言为例

                       #include <stdio.h>                     
                       void                                  main()                     
                       {                     
                                             char                                  ans[50];                     
                                             printf                                  (                                  "how are you?"                                  )                     
                                             gets                                  (ans);                     
                                             printf                                  (                                  "good to see that you are %s"                                  , ans);                     
                       }                     

在上面的程序中，语法错误出现在第一个printf语句中，因为printf语句不以“；”结尾。现在，除非这个错误得到纠正，否则程序将无法执行。

一旦纠正错误，就可以得到所需的输出。假设输入为“良好”，则输出为： 输出：

how are you
good to see that you are good

（二）逻辑错误 由于在程序中执行错误的逻辑而导致的错误称为逻辑错误。它们通常在运行时被检测到。 以C语言为例：

                       #include <stdio.h>                     
                       void                                  main()                     
                       {                     
                                             int                                  n = 11, i;                     
                                             for                                  (i = n; i <= 10; i++)                     
                                             printf                                  (                                  "%d"                                  , i);                     
                       }                     

在上面的代码中，“for”循环不会被执行，因为n已被初始化为11，而“for”循环只能打印小于或等于10的值。这样的代码将导致不正确的输出，因此类似的错误称为逻辑错误。一旦纠正错误，就可以得到所需的输出。假设n用值“5”初始化，则输出为： 输出：

（三）运行时错误 任何导致程序异常终止的错误称为运行时错误。它们在运行时被检测到。运行时错误的一些常见示例如下：例1：

                       #include <stdio.h>                     
                       void                                  main()                     
                       {                     
                                             int                                  a, b, c;                     
                                             printf                                  (                                  "enter the value of a and b"                                  );                     
                                             scanf                                  (                                  "%d%d"                                  , &a, &b);                     
                                             c = a / b;                     
                                             printf                                  (                                  "The quotient when a is divided by b is %d"                                  , c);                     
                       }                     

如果在运行时，用户将B的输入值设为0，则程序会突然终止，导致运行时错误。输出结果如下： 输出：

NO OUTPUT
Floating Point Exception

例2：如果在执行程序时，试图打开一个不存在的文件，即硬盘中不存在的文件，也会导致运行时错误。

6.文件： 项目文件包括：

问题定义
问题设计
测试执行文件
项目发展史
用户手册
用户手册用于了解程序的输入、处理和输出数据。

7.程序维护： 一旦项目形成，为了确保其寿命，必须进行维护。程序的维护有其自身的相关成本，在某些情况下也可能超过程序的开发成本。程序的维护包括以下内容：

检测和消除现有程序中未检测到的错误。
修改当前程序以提高其性能和适应性
增强用户界面
用新功能丰富项目。
文件的更新。

控制结构-条件控制和循环（有限和无限）

有些代码通常涉及循环语句。循环语句是指指令或一组指令多次执行，直到满足特定条件的语句。while循环、for循环、do-while循环等构成了这种循环结构的基础。这些语句也称为控制结构，因为它们决定或控制程序中的指令流。这些循环结构有两种：

条件控制（有限循环） 在这个循环中，循环执行的次数是有限的。一旦满足特定条件，循环就会终止。 以C语言为例：

                           #include <stdio.h>                         
                           void                                        main()                         
                           {                         
                                                     int                                        n = 1, i;                         
                                                     for                                        (i = n; i <= 10; i++)                         
                                                     printf                                        (                                        "%d"                                        , i);                         
                           }                         

在上面的程序中，“for”循环只在i的值小于或等于10之前执行。一旦i的值大于10，while循环就终止。 输出：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10  //loop gets terminated

无限循环 无限循环控制结构与有限循环控制结构正好相反。在这里，终止循环的条件永远不会得到满足，因此循环会无限执行。 以C语言为例：

                           #include <stdio.h>                         
                           void                                        main()                         
                           {                         
                                                     int                                        n = 1;                         
                                                     while                                        (n <= 10)                         
                                                     printf                                        (                                        "%d"                                        , n);                         
                           }                         

在上面的代码中，可以很容易地看到n的值没有增加。在这种情况下，n的值将始终保持为1，因此while循环将永远不会执行。这种循环称为无限循环。 输出：

1
1
1
1
1
1
..
..
.. //loop never terminates

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THE END

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