3.1 顺序结构
顺序结构是一种最简单的程序结构。只要把解决问题的计算机指令按顺序组合在一起,计算机就会按照自上而下的顺序依次执行每一条指令。例如有一些简单的数学题,只要将参数代入公式即可求解,它的解题过程通常是顺序结构的。以顺序结构描述解决问题的算法简单而直接,处理流程自上而下,不会转向。使用Scratch编程解决问题时,只要将一些指令积木按顺序堆叠在一起就能够组成顺序结构的程序脚本。
3.1.1 跟我做:海伦公式
在本案例中,我们利用海伦公式计算三角形面积,以此讲解使用顺序结构编程解题。
1.例题
已知一个三角形三条边的边长分别为a、b、c,设计一个利用海伦公式计算三角形面积的算法,并编写程序。
2.算法分析
海伦公式是利用三角形三条边的边长直接求三角形面积的公式。已知三角形三条边的边长分别为a、b、c,则三角形面积S=,其中。
这个问题比较简单,先根据三条边计算出p值,再将其代入公式中计算,就能求出结果。这里使用顺序结构就能够把解决问题的算法描述清楚,其算法步骤如下。
图3-1-1 “海伦公式”算法流程图
第1步,输入三角形三条边的边长:a、b、c。
第2步,计算。
第3步,计算三角形面积。
第4步,输出S。
以上算法步骤是使用自然语言来描述的,也可以使用一种叫作“流程图”的图形化方式来描述上述算法,如图3-1-1所示。
3.编写程序
根据上述算法描述的各个步骤,使用问答积木、说积木、变量积木和运算积木等就能够创建一个顺序结构的程序脚本,如图3-1-2所示。运行这个脚本,就能利用海伦公式计算出三角形面积。
图3-1-2 “海伦公式”脚本清单
3.1.2 流程图
在编程中,将解决问题的过程分解为若干个明确的步骤,称为算法。使用编程语言将算法准确地描述出来就得到程序,之后让计算机执行程序去解决问题。
除了使用自然语言描述算法之外,人们经常使用一种被称为“流程图”的图形化方式描述算法。使用流程图可以更直观和形象地描述算法的执行步骤,更清楚地展现算法的逻辑结构,也更容易理解算法的处理过程。
在编程中,流程图又称为程序框图,是一种用程序框、流程线和文字说明来表示算法的图形。如表3-1-1所示的是用于描述流程图的基本图形符号及其功能说明。
表3-1-1 流程图的基本图形符号及功能说明
3.1.3 顺序结构的程序设计
在程序设计中,程序结构分为顺序结构、选择结构和循环结构。任何程序都可以由这3种基本结构组成。其中,顺序结构是最简单的程序结构,也是最常用的程序结构,任何程序都不可缺少。
图3-1-3 顺序结构示意图
在程序框图中,顺序结构就是用流程线将程序框自上而下地连接起来,按顺序执行各个操作步骤。如图3-1-3所示,步骤A和步骤B是依次执行的,只有在执行完步骤A中的操作后,才能接着执行步骤B中的操作。
1.例题
假设一个梯形的上底为a,下底为b,高为h。请设计一个计算梯形面积的算法,并画出程序框图和编写程序。
2.算法分析
这个问题并不复杂,使用顺序结构就能把问题描述清楚,只要将各个参数代入梯形面积公式进行计算即可。
使用自然语言将解决该问题的算法描述如下。
第1步,输入a、b、h的值。
第2步,计算梯形的面积。
第3步,输出梯形的面积S。
使用程序框图描述上述算法,如图3-1-4所示。
3.编写程序
按照上述算法的描述,创建一个顺序结构的程序脚本,如图3-1-5所示。
图3-1-4 “求梯形面积”程序框图
图3-1-5 “求梯形面积”脚本清单
由此可见,顺序结构的程序脚本比较简单,脚本从上到下依次执行,所有步骤执行完,问题也就得到解决了。
3.1.4 动手练:计算圆锥体积
1.练习重点
顺序结构的应用。
2.问题描述
假设一个圆锥体的底面半径是r,高是h。请设计一个计算圆锥体体积的算法,并画出程序框图和编写程序。
3.解题分析
已知圆锥体体积的计算公式为,先使用圆的面积公式S=πr2计算出圆锥体的底面积,再将S代入公式,就可以计算出圆锥体的体积了。
使用自然语言将计算圆锥体体积的算法描述如下。
第1步,输入圆锥体的底面半径r和圆锥的高h。
第2步,计算圆锥体底面积S=πr2。
第3步,计算圆锥体体积。
第4步,输出圆锥体体积V。
4.练习内容
(1)在图3-1-6所示的算法流程图的程序框内写上文字说明。
(2)把图3-1-7所示的程序脚本中的空白积木替换为真实积木。
图3-1-6 “求圆锥体积”程序框图
图3-1-7 “求圆锥体积”空白脚本
(3)运行程序,计算出底面半径为3、高为8的圆锥体体积为。