C程序設(shè)計預(yù)備知識

1、 計算機(jī)中的信息表達(dá)n數(shù)與信息關(guān)系數(shù)與信息關(guān)系n計算機(jī)的數(shù)制計算機(jī)的數(shù)制n數(shù)制轉(zhuǎn)換和運(yùn)算數(shù)制轉(zhuǎn)換和運(yùn)算n計算機(jī)數(shù)的表示法計算機(jī)數(shù)的表示法n計算機(jī)的信息編碼計算機(jī)的信息編碼 數(shù)與信息的關(guān)系 電子計算機(jī)是一種能對數(shù)字進(jìn)行運(yùn)電子計算機(jī)是一種能對數(shù)字進(jìn)行運(yùn)算和處理的電子設(shè)備。算和處理的電子設(shè)備。 通常，在計算機(jī) 中 ， 數(shù)數(shù) 字字 是是 以以 一一 串串 “0” 或或 “1”的二進(jìn)制代碼來表示的的二進(jìn)制代碼來表示的，這是一種計算機(jī)唯一能識別的機(jī)器語言。n信息必須轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制代碼來表示信息必須轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制代碼來表示 也就是說，所有需要計算機(jī)加以處理的數(shù)、字字母、文字、圖形、圖象、聲音等信息以及控制操作等

2、命令(人讀數(shù)據(jù))都必須采用二進(jìn)制編碼(機(jī)讀數(shù)據(jù))來表示和處理 。信息的輸入、處理和輸出的轉(zhuǎn)換信息的輸入、處理和輸出的轉(zhuǎn)換 人們輸入到計算機(jī)中的各種信息，都要 通過系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換成計算機(jī)能處理的二 進(jìn)制數(shù)，處理完成后，系統(tǒng)把這些處理 過的二進(jìn)制數(shù)再自動還原成各種信息。 如 輸 入 處 理 輸 出 (多類型信息1) (二進(jìn)制) (多類型信息2) 采用二進(jìn)制的原因采用二進(jìn)制的原因n 可可 行行 性性 二進(jìn)制只有二進(jìn)制只有0和和1兩個基本數(shù)字，可以用兩個基本數(shù)字，可以用一種具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的元件就能表示，這一種具有兩種穩(wěn)定狀態(tài)的元件就能表示，這在電學(xué)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)最為容易。在電學(xué)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)最為容易。 例如，

3、電燈的開和關(guān)元件；晶體管的導(dǎo)通和截止元件等； 若使用十進(jìn)制數(shù)，則需找出具有十個穩(wěn)定狀態(tài)的元件，很困難。n簡簡 易易 性性 二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算法則簡單，可使計算機(jī)結(jié)構(gòu)二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算法則簡單，可使計算機(jī)結(jié)構(gòu)（主要是運(yùn)算器和控制器）簡化。（主要是運(yùn)算器和控制器）簡化。n 邏邏 輯輯 性性 由于二進(jìn)制數(shù)只有由于二進(jìn)制數(shù)只有0，1兩個數(shù)碼，可以代表兩個數(shù)碼，可以代表邏輯代數(shù)中的邏輯代數(shù)中的“假假”和和“真真”。在分析和設(shè)計。在分析和設(shè)計計算機(jī)時，可以采用邏輯代數(shù)，提高了速度和計算機(jī)時，可以采用邏輯代數(shù)，提高了速度和增加了可靠性。增加了可靠性。n節(jié)省設(shè)備節(jié)省設(shè)備 雖然二進(jìn)制寫起來較長，但每位設(shè)備只需兩個雖然二

4、進(jìn)制寫起來較長，但每位設(shè)備只需兩個狀態(tài)。狀態(tài)。 采用二進(jìn)制的原因（續(xù)）采用二進(jìn)制的原因（續(xù)）計算機(jī)的數(shù)制n進(jìn)位計數(shù)制 n概 述 按進(jìn)位的方法進(jìn)行計數(shù)，稱為進(jìn)位計數(shù)制。也就是就是 數(shù)字累計到最大計數(shù)數(shù)字累計到最大計數(shù)(進(jìn)制數(shù)進(jìn)制數(shù))時，數(shù)碼長度就增加一時，數(shù)碼長度就增加一位或數(shù)碼高位數(shù)值增位或數(shù)碼高位數(shù)值增 1。 例如：進(jìn)位計數(shù)制(十進(jìn)制)，由 0 依次增加數(shù)值 1， 分別為1,2,3,4,5,6,7,8,9, 再增加 1， 就為 10，這時, 數(shù)碼長度由12 ；或29 ，再增加 1，就變?yōu)?30了, 即最高位由23。 日常生活中最常用的是十進(jìn)制、十二進(jìn)制、六十進(jìn)制，而計算機(jī)中最常用的是二進(jìn)制、

5、八進(jìn)制和十六進(jìn)制。n數(shù)制中常用名詞n基數(shù) (K) 是最大進(jìn)位數(shù)(進(jìn)制數(shù))，例如:十進(jìn)制基數(shù)為10; 六十進(jìn)制(時間)的基數(shù)為60等，常用 k 表示。n系數(shù) (m) 每個數(shù)位上的值，取值范圍0k-1, 常用 m 表示 例如: 234 百位系數(shù)為2，十位系數(shù)3，個位系數(shù)4。n位數(shù) (n) 各種進(jìn)制數(shù)的數(shù)的個數(shù)。例如: 十進(jìn)制數(shù) 234 的位數(shù)為3；二進(jìn)制數(shù) 11010011 的位數(shù)為 8。n數(shù)(N)的表示 NmnKnmnKnm KmKmK1122001122.例 如 ： (),;,2 3 421 031 041 02341 01 01 01 0210210221100mmmKKKn二進(jìn)制數(shù)(Bin

6、ary number)n特 點(diǎn)n數(shù)字串中只有兩個不同的數(shù)碼數(shù)字串中只有兩個不同的數(shù)碼， “0”和“1” 也就是系數(shù) m 只能為 0 或 1。n逢逢“二二”進(jìn)位的。進(jìn)位的。 也就是基數(shù) K=2 。 例如：十進(jìn)制 1+1 =2； 2+1=3； 3+1=4；可是 二進(jìn)制 1+1 =10；10+1=11；11+1=100n二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)(.).)(.)1101 111212021212128401050 251375232101210轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制的值為（n八進(jìn)制數(shù)(Octal number)n特 點(diǎn) n數(shù)字串中有八個不同的數(shù)碼數(shù)字串中有八個不同的數(shù)碼，即 0,1,2,3,4,5,6,7 也就是

7、系數(shù) m 只能為 07中的數(shù)字。n逢逢“八八”進(jìn)位的。進(jìn)位的。也就是基數(shù) K=8 。 例如：十進(jìn)制 1+7=8； 9+7=16；17+7=24；可是 八進(jìn)制 1+7=10;11+7=20；21+7=30；n八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù) 1010128)125.135()125.07012881878082)1 .207(值為（n十六進(jìn)制數(shù)(Hexadecimal number)n特 點(diǎn) n數(shù)字串中有十六個不同的數(shù)碼數(shù)字串中有十六個不同的數(shù)碼，即 0 9，A, B, C,D,F，注意：注意：AF 相當(dāng)于十進(jìn)制的相當(dāng)于十進(jìn)制的 1015， 也就是系數(shù) m 只能為 0F中的數(shù)字。n逢逢“十六十六”進(jìn)位的。

8、進(jìn)位的。 也就是基數(shù) K=16。 例如：十進(jìn)制 1+9 =10; 11+5=16; 7+15=32 可是 十六進(jìn)制 1+9 =A; B+5=10; 11+F=20；n十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)(.).)(.)3831 61 31 681 64 82 0 81 30 52 6 951 61011 0D值為（二、八、十六進(jìn)制與十進(jìn)制數(shù)的對照表十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制000011112102231133410044510155611066711177810001089100111910101012A11101113B12110014C13110115D14111016E15111117F161000

9、02010數(shù)制轉(zhuǎn)換和運(yùn)算n數(shù)制轉(zhuǎn)換n二、八、十六進(jìn)制 十進(jìn)制 如前所述，在此略n十進(jìn)制 二、八、十六進(jìn)制 整數(shù)轉(zhuǎn)換為除模取余； 小數(shù)轉(zhuǎn)換為乘模取整; 二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制的模分別為2,8,16; 除2取余 余 數(shù) 整 數(shù) 乘2取整 2 |2 3 7 1 0. 6 2 5 2 |1 1 8 0 取 2 2 |5 9 1 1 1. 2 5 0 2 |2 9 1 值 0. 2 5 2 |1 4 0 2 2 | 7 1 方 0 0. 5 0 2 | 3 1 2 2 | 1 1 向 1 1. 0 0轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制例如：將10)625.237(210)101.11101101()625.237(則除8取

10、余 余 數(shù) 整 數(shù) 乘8取整8 |2 3 7 5 取 0. 6 2 5 8 |2 9 5 值 8 8 | 3 3 方 5 5. 0 0 0 0 向 轉(zhuǎn)化成八進(jìn)制例如：將10)625.237(810)5 .355()625.237(則 除16取余 余 數(shù) 整 數(shù) 乘16取整16 |2 3 7 D (13) 取 0. 6 2 5 16 |1 4 E (14) 值 1 6 0 方 A 10. 0 0 0 向 轉(zhuǎn)化成十六進(jìn)制例如：將10)625.237(1610).()625.237(AED則n二進(jìn)制、八進(jìn)制與十六進(jìn)制之間的互換 n二進(jìn)制 八進(jìn)制、十六進(jìn)制 (收縮法) 3位二進(jìn)制 = 1位八進(jìn)制；例如

11、：又如：()(,)()()(,)()10001011010 001 011213100010111000 101182282216Bn八進(jìn)制、十六進(jìn)制 二進(jìn)制 (擴(kuò)展法) 1位八進(jìn)制 = 3 位二進(jìn)制； 1位十六進(jìn)制 = 4 位二進(jìn)制;例如：又如：()(,)()()(,)()162001110 01011100103001111101111108221622En八進(jìn)制 十六進(jìn)制 (通過二進(jìn)制轉(zhuǎn)換) 1位八進(jìn)制 = 3 位二進(jìn)制 1位十六進(jìn)制 = 4 位二進(jìn)制 方法：通 過 擴(kuò)展法擴(kuò)展法，把八進(jìn)制 二進(jìn)制 再通過收縮法收縮法，把二進(jìn)制 十六進(jìn)制1622228)72()0010,0111()111

12、0010()1110010()010,110,001()162(可把例如：n數(shù)制運(yùn)算 各種數(shù)制都有算術(shù)運(yùn)算規(guī)則(加、減、乘、除)；而二進(jìn)制數(shù)獨(dú)有邏輯運(yùn)算，又是計算機(jī)唯一識別和處理的數(shù)，所以，我們選取二進(jìn)制數(shù)作為講解的主要對象。加法 1101 減法 1101 + 1011 1011 11000 0010 乘法 1101 除法 1011 ( 略 ) 1101 1101 0000 1101 10001111 邏輯值只有兩個“T”與“F”或“Y”與 “N”；我們知道，二進(jìn)制數(shù)也只有兩個 值“1”與“0”，所以可用二進(jìn)制數(shù)表示邏輯值，并充分利用邏輯運(yùn)算的特點(diǎn)，快速地進(jìn)行信息的處理。 注意：。 n邏輯加法

13、 +（或 運(yùn)算） 例如： 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=1 或表示 00=0 01=1 10=0 11=1n邏輯乘法 （或 運(yùn)算） 例如： 00=0 01=1 10=1 11=1 或表示 0 0=0 0 1=1 1 0=0 1 1=1n邏輯非運(yùn)算 （或運(yùn)算） 對0取非，則為1；對1取非，則為0；n 邏輯異或運(yùn)算 若兩個數(shù)相同，值為0；不同，則為1； 即 0 0=0；0 1=1；1 1=0。01; 10計算機(jī)中數(shù)的表示法n正數(shù)和負(fù)數(shù) 通常我們用“+”和“-” 來表示正負(fù)數(shù)，而計算機(jī)則在二進(jìn)制數(shù) 的最高位設(shè)置成符號位，即“0”表示正數(shù)，“1”表示負(fù)數(shù)。 例如：()()()();1 0

14、1 1 0 1 06 40 1 0 0 0 0 0 01 021 02n原碼、反碼和補(bǔ)碼 計算機(jī)對有符號的數(shù)有以上三種表示方法; 正數(shù)的三種碼形式一樣，如同正數(shù)表示法; 而負(fù)數(shù)的三種碼形式不一樣，需按一定規(guī)則轉(zhuǎn)換。 引入三種碼的目的，主要是為了計算機(jī)運(yùn)算方便，提高速度，使減法運(yùn)算轉(zhuǎn)化成加法運(yùn)算。n定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù) 計算機(jī)表示數(shù)的位數(shù)長度是有限的，而數(shù)的大小是無限的，差別很大。為使計算機(jī)所表示的數(shù)的增大范圍和提高精確度，而采用定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)。 定點(diǎn)數(shù)為小數(shù)點(diǎn)位置固定的數(shù)； 浮點(diǎn)數(shù)為小數(shù)點(diǎn)位置不固定的數(shù)； n 數(shù)的范圍 與計算機(jī)能并行傳送的最大二進(jìn)制位數(shù)有關(guān)。目前微機(jī)的字長有32位、64位。字長越長

15、，運(yùn)算精度越高。 例如：字長為32位，所能表示的整數(shù)范圍是 12032X計算機(jī)的信息編碼n信息單位 n位( bit 或 b ) 是最小的信息單位（二進(jìn)制的一位數(shù)）。例如：二進(jìn)制數(shù) 1101，含有 4 bit； 一個只能表示 種狀態(tài) (“0” 或 “1”); 兩個就能表示 種狀態(tài) (“00” “01” “10” “11”); 四個就能表示 種狀態(tài)(“0000” “0001” “0010” “0011” “0100” “0101” “0110” “0111” “1000” “1001” “1010” “1011” “1100” “0101” “0110” “0111” ) n 個就能表示 種狀態(tài)。

16、2214221624n2n字節(jié)( byte 或 B ) 是計算機(jī)的最小存儲單元。 1 byte = 8 bit , 從0000000011111111； 可以表示 個狀態(tài)（數(shù)值）； 一般數(shù)字、字母、普通符號用一個字節(jié)就可表示，但漢字、特殊符號等則需兩個或多個字節(jié)來表示。n字（word 或 w） 是計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、加工、存儲的基本運(yùn)算單位。一個字由一個或若干個字節(jié)構(gòu)成，通常將組成一個字的位數(shù)叫作該字的字長。字長越長，在相同時間內(nèi)能傳送更多的信息，從而運(yùn)算速度更快；計算機(jī)有更大的尋址空間，從而內(nèi)存儲容量更大；計算機(jī)系統(tǒng)支持的指令數(shù)量越多，功能就越強(qiáng)。 25628n存儲容量 是指計算機(jī)存儲器所能

17、存儲的總字節(jié)數(shù)，反映 容納信息的多少。一般用KB,MB,GB,TB,PB為單位。 1KB=1024B = B 1000B 1MB=1024KB = B 1000KB 1GB=1024MB = B 1000MB 1TB=1024GB = B 1000GB 1PB=1024TB = B 1000TB 102101022201022301022401022n 信息編碼n 簡單字符編碼（西文字符為例） 字符編碼就是規(guī)定用怎樣的二進(jìn)制編碼來表示非數(shù)值的字母、數(shù)字、符號等信息。 目前在微機(jī)上使用最廣泛的是ASC(美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼，以被ISO認(rèn)定為國際標(biāo)準(zhǔn))，可表示128種字符的7位基本ASC碼（國際通用

18、）和可表示256種字符的8位擴(kuò)充ASC碼（可重新定義）。 字符可分為：顯示字符（例如鍵盤字符鍵的編碼，“0 ”為48，“A”為65）和控制字符（例如return 、backspace鍵的編碼分別為13、8）。n 復(fù)雜字符編碼（中文字符為例） 漢字是一種象形文字，無法直接用標(biāo)準(zhǔn)西文鍵盤輸入，必須經(jīng)過轉(zhuǎn)換間接輸入；漢字的字?jǐn)?shù)也較多，不能用單字節(jié)的ASC（256個字符）來表示。因此，按照不同的目的和需要，產(chǎn)生了多種漢字編碼系統(tǒng)與漢字輸入方法。 目前采用兩個字節(jié)（可以表示64K字符）的漢字編碼方案。由于漢字的應(yīng)用范圍較廣（東南亞國家），漢字的編碼字符集不相同，中國大陸常用GB / GBK碼，臺灣BIG5。 n漢字處理過程 漢字系統(tǒng)對每個漢字預(yù)先規(guī)定輸入計算機(jī)中的代碼，即漢字的外部碼（例如拼音輸入碼）。計算機(jī)為了識別漢字，要把漢字的外部碼轉(zhuǎn)換成內(nèi)部碼（二進(jìn)制代碼）進(jìn)行存儲和處理。輸出時，還將漢字的內(nèi)部碼轉(zhuǎn)換成漢字的字形碼。計算機(jī)處理漢字的總過程如下： 鍵盤管理程序 漢字處理程序 外部外部(輸入輸入)碼碼 機(jī)內(nèi)碼機(jī)內(nèi)碼 字形字形(輸出輸出)碼碼 (鍵盤) (計算機(jī)存儲、傳輸) (計算機(jī)輸出漢字) 漢字信息 交換碼交換碼(國標(biāo)碼國標(biāo)碼) 漢字信息 其它系統(tǒng)代碼n交換碼 用于計算機(jī)與其他系統(tǒng)或設(shè)備之間進(jìn)行漢字代碼信息交換的標(biāo)準(zhǔn)漢字代碼，目前最常使