目录

目的与要求

内容与方法

步骤与过程

程序总体设计

核心数据结构——冒泡排序

调试过程

成绩数据文件data编写和程序数据初始

成绩复制

冒泡排序

A B计数保存

核心代码

结论或体会

目的与要求

分析和理解实验指定的问题

利用LC-3的汇编代码设计实现相关程序

熟练掌握循环、分支程序设计方法

内容与方法

背景
- 16名学生成绩排序，及统计分析
- 成绩分类规则
  - A：全班排名前25%，且成绩在85分及以上
  - B：非A成绩，全班排名前50%，且成绩在75分及以上
  - C：非A、B成绩
  - 要求
- 使用LC-3汇编语言，编写程序实现以上功能
输入
- 16名学生成绩，存储于x3200至x320F
- 每个成绩为0至100之间，由16比特无符号整数表示
输出
- 成绩降序排序，并存储于x4000至x400F内存位置，x4000位置成绩为最高成绩
- 得A、B成绩的学生总人数，分别存储于x4100，及x4101位置

步骤与过程

程序总体设计

根据题目，首先要实现的是成绩的存储。首先我用标号SCORE存储成绩首地址x3200，用data文件记录16个成绩于起始位置：.ORIG x3200。
其他重要地址和常量用标号表示如下：

SCORE    .FILL   x3200       ;成绩存放起始地址
RES     .FILL   x4000       ;成绩降序结果存放起始地址
Anum    .FILL   x4100       ;存放A地址
Bnum    .FILL   x4101
nAscore .FILL   -85         ;A分数相反数
nBscore .FILL   -75
StuNUM  .FILL   16          ;学生人数
ONE     .FILL   1           ;1

算法流程——具体实现步骤如下：
- 将成绩复制到结果区：COPY循环
- 冒泡排序：2层嵌套循环
- 计算A B人数：各2个循环(CountA CountB)
- 结果保存：STORE

核心数据结构——冒泡排序

C++代码如下：

for(int i=1;i<n;i++){For(int j=0;j<n-I;j++){If(score[j]<score[j+1]){Swap(score[j],score[j+1])}}
}

调试过程

因为程序步骤较多，我进行分模块编写和调试，逐步完成。

成绩数据文件data编写和程序数据初始

代码编写编译（图1）

R1存成绩存放初始地址SCORE（x3200），R7存结果降序成绩初始地址RES（x4000）。标号编写。

Figure 1 data编写和程序数据初始

运行结果无误（图2）

Figure 2 数据获得和初始成功

成绩复制

先将成绩直接复制到结果区，在结果区排序。

编写编译运行（图3）

Figure 3 成绩复制代码编译运行

结果正确，x3200和x4000存放的数据一样（图4）

Figure 4 成绩复制成功

冒泡排序

编译通过（图5）

Figure 5 冒泡成功编译运行

答案错误，代码有误，经过单步调试发现是每轮冒泡循环没有把成绩指针指向首位。（图6）

Figure 6 调试过程

修改代码（图7）

每次循环都初始成绩指针指向第一个成绩。修改后答案正确

Figure 7 修改冒泡排序

A B计数保存

2个循环CountA和CountB遍历前4和前8个数，获得A B人数，并保存。（图8）

Figure 8 程序结果正确

核心代码

     .ORIG   x3000       ;程序开始LD     R1,SCORE    ;R1为存放成绩初始地址LD      R7,RES      ;R7存放成绩降序结果地址LD     R2,StuNUM   ;R2装入学生人数
;
; 成绩复制至结果区（loop）
;
COPY    LDR R3,R1,0     ;R3存成绩STR   R3,R7,0     ;成绩存结果ADD   R1,R1,1     ;下一个成绩ADD   R7,R7,1     ;结果成绩指针移向下一个ADD R2,R2,-1    ;计数减1BRp    COPY        ;继续循环直至全部复制; 冒泡排序
;LD R2,ONE      ;R2初始1，外层循环i,轮次
;
; 外层循环LOOP1（R2 0<i<n）
LOOP1   ; 内层循环(R3 0<=j<n-i);LD      R7,RES       ;R7存放成绩降序结果首地址AND     R3,R3,0       ;R3清零， 里层循环j,下标ADD     R1,R2,-16 ;R1=-(n-i)LOOP2    LDR R4,R7,0     ;R4存SCORE[j]LDR R5,R7,1     ;R5存SCORE[j+1]NOT  R6,R4   ADD R6,R6,1 ADD R6,R6,R5    ;R6=SCORE[j+1]-SCORE[j]BRnz   FLAG        ;如果SCORE[j+1]<=SCORE[j],不用交换直接跳过;; 交换SCORE[j+1] SCORE[j];STR      R5,R7,0 STR     R4,R7,1;FLAGADD R7,R7,1     ;指向下一成绩ADD  R3,R3,1     ;j++ADD   R6,R3,R1    ;R6=j-(n-i)BRn LOOP2       ;如果j<n-i,继续内层循环;; 内层循环结束ADD  R2,R2,1 ADD R6,R2,-16;R6=i-nBRn    LOOP1       ;如果i<n,继续外层循环
;
; 外层循环结束，冒泡排序完成; 计数A B人数
;LD R2,nAscore  ;R2=-85LD  R3,nBscoreAND   R1,R1,0     ;R1清零，计数AND  R5,R5,0     ;R5清零存A人数AND    R6,R6,0     ;B人数LD  R7,RES      ;R7存放成绩降序结果首地址
;
; 获得的A人数
;
CountA  LDR R4,R7,0 ADD R4,R4,R2    ;R4=score-85BRn    CountB      ;如果score<85，开始计数BADD  R5,R5,1     ;人数增加ADD    R7,R7,1     ;移向下一分数ADD  R1,R1,1     ;计数加1ADD    R0,R1,-4    ;R0=计数-4BRn    CountA      ;计数小于4，还在前25%继续判断A人数
;
; 获得B的人数
;
CountB  LDR R4,R7,0 ADD R4,R4,R3    ;R4=score-75BRn    STORE       ;如果score<75，跳出B计数，进行保存ADD  R6,R6,1     ;人数增加ADD    R7,R7,1     ;移向下一分数ADD  R1,R1,1     ;计数加1ADD    R0,R1,-8    ;R0=计数-8BRn    CountB      ;计数小于8，还在前50%继续判断B人数
;
; 将A B人数保存
;
STORE   STI R5,AnumSTI  R6,BnumHALT         ;程序运行结束
;
SCORE   .FILL   x3200       ;成绩存放起始地址
RES .FILL   x4000       ;成绩降序结果存放起始地址
Anum    .FILL   x4100       ;存放A地址
Bnum    .FILL   x4101
nAscore .FILL   -85     ;A分数相反数
nBscore .FILL   -75
StuNUM  .FILL   16      ;学生人数
ONE .FILL   1       ;1
;       .END            ;代码结束

结论或体会

在本次实验中，我首次尝试了在LC3利用汇编代码实现一个小程序，熟悉了了相关语法和良好的代码分割。认识到了适用标号的诸多好处，如利用LD直接加载数据常量，将地址偏移的计算交给机器负责从而增加代码的可读性；同时也熟悉了关于标号的各种操作。通过规定文件起始位置（.ORIG）实现多文件连接的可能。

另外我熟悉了利用汇编代码编写循环和分支结构的过程，第一次尝试用汇编代码实现冒泡排序。尝试了将一个实际问题通过问题分析，找到相应的算法实现流程及数据结构，进而通过逐步编写调试完成对问题的解决。

在本次实验中我也纠正了一些自己的模糊认知。比如标号地址是一个常量，不能做指针移动。其他数据标号也同样是常量，需要将其赋值给寄存器才能进行变量操作。另外lc3仅有8个寄存器。需要合理循环利用寄存器。

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