學期（2024-2025-1） 學號（20241420） 《計算機基礎與程式設計》第六週學習總結

任与生發表於2024-11-02
計算機程式設計

學期（2024-2025-1） 學號（20241420） 《計算機基礎與程式設計》第六週學習總結

作業資訊

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這個作業的目標 <電腦科學概論（第七版）第7章 《C語言程式設計》第5章>

教材學習內容總結

C語言的選擇控制結構主要透過if、switch和?:（三元運算子）來實現。下面簡要但全面地介紹這些控制結構：

  1. if語句：

    • 基本形式：if語句用於在滿足特定條件時執行一段程式碼。
    • 語法：
      if (條件) {
    // 條件為真時執行的程式碼
} else {
    // 條件為假時執行的程式碼
}
    • 可以巢狀if語句，也可以使用else if來檢查多個條件。

  2. switch語句：

    • switch語句用於根據變數的值執行不同的程式碼塊。
    • 語法：
      switch (變數) {
    case 值1:
        // 當變數等於值1時執行的程式碼
        break;
    case 值2:
        // 當變數等於值2時執行的程式碼
        break;
    // ...
    default:
        // 如果變數的值不匹配任何case時執行的程式碼
}
    • break語句用於退出switch結構，防止執行下一個case。

  3. 三元運算子（?:）：

    • 三元運算子是一種簡潔的選擇結構，用於在兩個值之間選擇。
    • 語法：
      條件 ? 表示式1 : 表示式2;
    • 如果條件為真，則返回表示式1的值，否則返回表示式2的值。

這些選擇控制結構是C語言中實現條件邏輯的基礎，允許程式根據不同的條件執行不同的程式碼路徑。

陣列：

  1. 定義：
    陣列是一個容器物件，它儲存了具有相同型別的一系列元素，並且可以透過索引來訪問這些元素。

  2. 元素型別：
    陣列中的所有元素必須是相同的資料型別，例如整型、浮點型、字元型等。

  3. 索引：
    陣列中的每個元素都可以透過一個唯一的索引來訪問，索引通常是從0開始的整數。

  4. 大小：
    陣列的大小是在宣告時確定的，這意味著一旦建立了陣列，其包含的元素數量就固定了。在某些程式語言中，如C和C++，陣列的大小是靜態的，而在其他語言如Python中，陣列（更準確地說是列表）的大小是動態的。

  5. 宣告：
    在不同的程式語言中，陣列的宣告方式不同。例如，在C語言中，可以這樣宣告一個整型陣列：

    int myArray[5]; // 宣告一個包含5個整數的陣列

  6. 訪問和修改：
    可以透過索引來訪問和修改陣列中的元素。例如，在C語言中：

    myArray[0] = 10;  // 將陣列的第一個元素設定為10
int value = myArray[0];  // 讀取陣列的第一個元素

排序演算法：

1. 選擇排序（Selection Sort）

原理：

  • 選擇排序的基本思想是：遍歷陣列，每次從未排序的部分找出最小（或最大）的元素，存放到排序序列的起始位置，直到整個序列有序。
  • 它重複地走訪過列表，一次比較兩個元素，如果他們的順序錯誤就把他們交換過來。

步驟：

  1. 找到未排序部分的最小元素。
  2. 將其與未排序部分的第一個元素交換位置。

時間複雜度：O(n^2)，其中n是陣列的長度。

2. 泡沫排序（Bubble Sort）

原理：

  • 泡沫排序的基本思想是：透過重複遍歷待排序的數列，一次比較兩個元素，如果他們的順序錯誤就把他們交換過來。
  • 遍歷數列的工作是重複進行直到沒有再需要交換，也就是說該數列已經排序完成。

步驟：

  1. 比較相鄰的元素。如果第一個比第二個大，就交換他們兩個。
  2. 對每一對相鄰元素做同樣的工作，從開始第一對到結尾的最後一對。這步做完後，最後的元素會是最大的數。
  3. 針對所有的元素重複以上的步驟，除了最後一個。

時間複雜度：O(n^2)，其中n是陣列的長度。

3. 快速排序（Quick Sort）

原理：

  • 快速排序的基本思想是：透過一個分治法（Divide and Conquer）的過程，將一個序列分為兩個子序列，使得其中一個子序列的所有資料都比另一個子序列的所有資料要小，然後再按此方法對兩個子序列分別進行快速排序，整個排序過程可以遞迴進行，以此達到整個資料變成有序序列。

步驟：

  1. 選擇一個元素作為"基準"（pivot）。
  2. 重新排序數列，所有比基準值小的元素擺放在基準前面，所有比基準值大的元素擺在基準的後面（相同的數可以到任一邊）。在這個分割槽退出之後，該基準就處於數列的中間位置。
  3. 遞迴地（recursive）把小於基準值元素的子數列和大於基準值元素的子數列排序。

時間複雜度：平均O(n log n)，最壞O(n^2)。

4. 插入排序（Insertion Sort）

原理：

  • 插入排序的基本思想是：透過構建有序序列，對於未排序資料，在已排序序列中從後向前掃描，找到相應位置並插入。
  • 插入排序在實現上，通常採用in-place排序（即只需用到O(1)的額外空間的排序）。

步驟：

  1. 從第一個元素開始，該元素可以認為已經被排序。
  2. 取出下一個元素，在已經排序的元素序列中從後向前掃描。
  3. 如果該元素（已排序）大於新元素，將該元素移到下一位置。
  4. 重複步驟3，直到找到已排序的元素小於或者等於新元素的位置。
  5. 將新元素插入到該位置後。
  6. 重複步驟2~5。

時間複雜度：O(n^2)，其中n是陣列的長度。

這些排序演算法各有優缺點，選擇排序和泡沫排序在資料量較大時效率較低，而快速排序在平均情況下效率較高，插入排序在資料量較小或部分有序的情況下效率較高。

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程式碼除錯中的問題和解決過程

1.問題：除錯位運算程式時用人力計算正確成本很高，檢驗效率慢
解決方法：在程式碼中加入一行輸出答案，就可以直接知曉答案再輸入檢驗程式了
2.問題：偽隨機數的解決
解決方法：加入srand（）函式
3.問題：scanf輸入時會先空一行結果，再對下一行執行命令
解決問題：scanf使用時多加了換行命令“\n”，刪去即可

  • 計劃學習時間:10小時

  • 實際學習時間:9小時

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