Ch01-程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1C程序設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院 肖川cxiao@2教材作者：夏寬理.趙子正編著

叢書名：21世紀(jì)高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)規(guī)劃教材出版社：中國(guó)鐵道出版社ISBN：9787113168513

出版日期：2013-07-01

開本：16開頁(yè)碼：239作者：夏寬理

趙子正

叢書名：21世紀(jì)高等院校計(jì)算機(jī)專業(yè)規(guī)劃教材出版社：中國(guó)鐵道出版社ISBN：9787113169657

出版日期：2013-08-01開本：16開頁(yè)碼：1653教學(xué)計(jì)劃章節(jié)名稱用時(shí)備注第1章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1周第2章基本數(shù)據(jù)類型及其運(yùn)算2周第3章結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)2周第4章數(shù)組2周期中考試校歷第8或第9周舉行,上機(jī)考試第5章函數(shù)2.5周第6章指針和引用2.5周第7章結(jié)構(gòu)和鏈表2周第8章文件處理1周期末考試上機(jī)考試上課+上機(jī)4教學(xué)資源

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考勤5%

作業(yè)15%期中成績(jī)40%期末成績(jī)40%67第1章 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)8outline1.計(jì)算機(jī)和程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)2.C語(yǔ)言的歷史和特點(diǎn)3.C程序設(shè)計(jì)的基本方法4.數(shù)據(jù)類型、變量和常量91.計(jì)算機(jī)和程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)大學(xué)計(jì)算機(jī)信息科技教程(第二版)1011什么是程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言？什么是計(jì)算機(jī)PersonalComputer/PC(x86架構(gòu)和AMD架構(gòu))ServerRouter、SwitchPDA、iPhone、Mobilephone一卡通讀卡機(jī)……編寫計(jì)算機(jī)軟件的語(yǔ)言計(jì)算機(jī)包括硬件和軟件讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行某項(xiàng)具體任務(wù)而提供給它的詳細(xì)指令集合就是程序(program)12人與計(jì)算機(jī)人機(jī)界面(UI)輸出輸入輸入輸出13計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備(內(nèi)存、閃存)控制器運(yùn)算器CPU數(shù)據(jù)流控制流軟件駐留于此，決定”數(shù)據(jù)流”及“控制流”的運(yùn)動(dòng)14內(nèi)存的結(jié)構(gòu)及計(jì)數(shù)Byte(字節(jié))Byte(字節(jié))Byte(字節(jié))Byte(字節(jié))Byte(字節(jié))Byte(字節(jié))Byte(字節(jié))Byte(字節(jié))Byte(字節(jié))Byte(字節(jié))Byte(字節(jié))Byte(字節(jié))Byte(字節(jié))Byte(字節(jié))Byte(字節(jié))Byte(字節(jié))1Byte=8bits302G內(nèi)存，即2×2個(gè)Byte1K=21M=21G=21T=21P=2102030405001或…121.34192315常見(jiàn)的輸入和輸出設(shè)備輸入設(shè)備鼠標(biāo)鍵盤掃描儀游戲桿麥克風(fēng)攝像頭輸出設(shè)備顯示器打印機(jī)音箱輸入輸出設(shè)備耳麥網(wǎng)卡硬盤CD-ROM16用戶與計(jì)算機(jī)軟件使用軟件軟件操作手冊(cè)設(shè)計(jì)軟件程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言17為什么要學(xué)程序設(shè)計(jì)這門課？加強(qiáng)邏輯思維的訓(xùn)練掌握解決問(wèn)題的一般方法為以后的編程需要作準(zhǔn)備互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的基本素質(zhì)學(xué)分就業(yè)18程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的種類機(jī)器語(yǔ)言自然語(yǔ)言匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言?人工智能語(yǔ)言便于計(jì)算機(jī)理解便于人類理解匯編編譯反匯編LDGR0,RADDGR0,GR1……voidmain(){inta=2;intb=3;intc=a+b;printf(“%d”,c);}

求2與3之和010101111101100011……19程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的種類機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言ALGOL60FORTRANBASICPascalCC++JavaSQL面向過(guò)程語(yǔ)言面向?qū)ο笳Z(yǔ)言面向問(wèn)題語(yǔ)言20各類高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)面向過(guò)程語(yǔ)言程序必須詳細(xì)地描述解題的過(guò)程和細(xì)節(jié)。面向?qū)ο笳Z(yǔ)言把問(wèn)題中的對(duì)象抽象成類，利用繼承機(jī)制及多態(tài)特性提高程序的開發(fā)效率、改善程序的可靠性及可維護(hù)性。面向問(wèn)題語(yǔ)言程序只需告訴計(jì)算機(jī)做什么，不必告訴計(jì)算機(jī)如何做。應(yīng)用范圍較窄。21面向過(guò)程語(yǔ)言的查找過(guò)程實(shí)例在某醫(yī)院的病歷資料文件中查找病歷號(hào)34629的病人信息：打開病歷文件關(guān)閉職工文件EndofFile?讀取文件中下一條記錄當(dāng)前記錄的病歷號(hào)=34629?YesNoYesNo打印查找結(jié)果222.C語(yǔ)言的歷史和特點(diǎn)23為什么選擇C語(yǔ)言？歷史悠久，具有顯著特點(diǎn)便于以后學(xué)習(xí)C++和Java適用范圍廣支持開源操作系統(tǒng)Linux的開發(fā)支持嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)支持通訊設(shè)備的開發(fā)24C語(yǔ)言歷史1960年ALGOL601963年，劍橋大學(xué)CPL(combinedprogramminglanguage)1967年，MatinRichardsBCPL(BasicCPL)1970年，KenThompsonB語(yǔ)言1971年，D.M.RitchieC語(yǔ)言1983年，ANSIANSIC1999年，ANSIC9925目前最流行的Ｃ語(yǔ)言版本MicrosoftC或稱MSCBorlandTurboC或稱TurboCAT&TC這些Ｃ語(yǔ)言版本不僅實(shí)現(xiàn)了ANSIC標(biāo)準(zhǔn)，而且在此基礎(chǔ)上各自作了一些擴(kuò)充，使之更加方便、完美。

26C語(yǔ)言優(yōu)點(diǎn)語(yǔ)言表達(dá)能力強(qiáng)具有數(shù)據(jù)類型構(gòu)造能力和結(jié)構(gòu)化的程序控制結(jié)構(gòu)語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、緊湊、使用方便靈活產(chǎn)生執(zhí)行效率較高的代碼程序移植性較好27C語(yǔ)言的缺點(diǎn)C程序可能會(huì)漏洞百出靈活性容易造成漏洞C程序可能會(huì)難以理解簡(jiǎn)明扼要的特性C程序可能會(huì)難以修改缺少把一個(gè)大規(guī)模的程序分解成許多可管理模塊的能力28C程序開發(fā)的4個(gè)階段1.編輯(手工完成)產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)文本文件(源程序)，以.C作為文件擴(kuò)展名2.編譯(編譯器完成)檢查源程序是否符合語(yǔ)法規(guī)定，把符合語(yǔ)法規(guī)定的源程序編譯成機(jī)器語(yǔ)言程序(目的代碼)3.鏈接(編譯器完成)把源程序的目的代碼和程序中使用的庫(kù)函數(shù)的目的代碼連接起來(lái)，產(chǎn)生可直接執(zhí)行的程序(可執(zhí)行文件)4.運(yùn)行(機(jī)器完成)29用C程序解決問(wèn)題的過(guò)程源程序(文本文件.c)機(jī)器語(yǔ)言程序(二進(jìn)制目標(biāo)代碼.obj)可執(zhí)行程序(二進(jìn)制文件.exe)問(wèn)題解決思路(算法)思考編輯編譯鏈接是否解決問(wèn)題?運(yùn)行結(jié)束Yes解題思路錯(cuò)誤No需要修改程序的邏輯錯(cuò)誤用C語(yǔ)言表述解題邏輯需要修改程序的語(yǔ)法錯(cuò)誤橙色的操作可以在集成開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行30C程序的基本結(jié)構(gòu)輸入設(shè)備輸出設(shè)備存儲(chǔ)設(shè)備(內(nèi)存、閃存)控制器運(yùn)算器CPU0條或多條#include語(yǔ)句voidmain(){

變量定義區(qū)域； 接收用戶的輸入； 內(nèi)部處理； 輸出結(jié)果；}31例子：求兩數(shù)之和綠色是注釋部分，用/*…*/或者//….把注釋內(nèi)容括起來(lái)32C語(yǔ)言是塊結(jié)構(gòu)語(yǔ)言在C語(yǔ)言中，函數(shù)是一種塊結(jié)構(gòu)，是完成程序功能的基本構(gòu)件。C語(yǔ)言的基本組成是函數(shù)。函數(shù)允許一個(gè)程序的各個(gè)任務(wù)被分別定義和編碼，使程序模塊化。模塊獨(dú)立原則一個(gè)好的函數(shù)不僅能正確工作且不會(huì)對(duì)程序的其它部分產(chǎn)生副作用。33函數(shù)的基本形式34main()函數(shù)一個(gè)C程序是由一個(gè)固定名稱為main的主函數(shù)和若干個(gè)其他函數(shù)（可以沒(méi)有）組成。一個(gè)C程序必須有一個(gè)、也只能有一個(gè)主函數(shù)。主函數(shù)在程序中的位置可以任意，但程序執(zhí)行時(shí)總是從主函數(shù)開始，在主函數(shù)內(nèi)結(jié)束。主函數(shù)可以調(diào)用其他各種函數(shù)（包括用戶自己編寫的），但其他函數(shù)不能調(diào)用主函數(shù)。實(shí)驗(yàn)1的第4題定義了max函數(shù)和main函數(shù)。第一個(gè)C程序啟動(dòng)VisualC++6.0,點(diǎn)擊菜單【文件】/【新建】，所輸入的工程名稱將作為一個(gè)子目錄存在。353637新建一個(gè)文件點(diǎn)擊菜單【文件】/【新建】，38編輯該文件在“FileView”中雙擊所新建的文件，在右側(cè)窗口編輯并保存。39組建該工程點(diǎn)擊菜單【組建】/【編譯】，對(duì)新增文件進(jìn)行編譯。點(diǎn)擊菜單【組建】/【組建】，對(duì)當(dāng)前工程進(jìn)行組件。40執(zhí)行該工程點(diǎn)擊菜單【組建】/【執(zhí)行】。41打開一個(gè)以前的工程運(yùn)行VisualC++6.0點(diǎn)擊菜單【文件】/【打開工作空間】，選擇工程目錄下同名的.dsw文件。4243一個(gè)簡(jiǎn)短但完整的C程序#include<stdio.h>/*在屏幕上打印一條消息*/voidmain(){ printf(“Thisismyfirstprogram!\n”);}44一個(gè)簡(jiǎn)短但完整的C程序–cont.主函數(shù)前的關(guān)鍵字void表示該函數(shù)不返回結(jié)果。在函數(shù)名之后要有一對(duì)圓括號(hào)。函數(shù)體用花括號(hào)“{}”括住。花括號(hào)可以用來(lái)括起任何一組Ｃ代碼，從而構(gòu)成復(fù)合語(yǔ)句或分程序。簡(jiǎn)單Ｃ語(yǔ)句之后有一個(gè)分號(hào)“;”。程序中的“/*…*/”表示程序的注釋部分。在C++中，也可以使用“//…”作為注釋。#include<stdio.h>是編譯預(yù)處理命令行，指明有關(guān)輸入和輸出標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)也將是程序的一部分。45#include屬于預(yù)處理器指令之一預(yù)處理器指令總是以符號(hào)#開始。這些指令不會(huì)在程序運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生任何行為，它們只在源碼編譯時(shí)發(fā)生作用。最常用的預(yù)處理指令#include#define46#include命令#include有兩種格式，二者幾乎等價(jià)#include<filename>#include“filename”#include的含義就是“文件合并”，在源碼編譯的初始階段，#include語(yǔ)句被#include后的文件的內(nèi)容替換了。47 :/*Partofyourprograme*/age=19;printf(“Iam%dyearsold”,age);#include“addr.h”printf(“Thatismyaddress”);/*Restofprogramfollows*/ :你的源文件printf(“\n220#HandanRoad\n”);printf(“Shanghai,China\n”);名為addr.h的文件 :/*Partofyourprograme*/age=19;printf(“Iam%dyearsold”,age);printf(“\n220#HandanRoad\n”);printf(“Shanghai,China\n”);printf(“Thatismyaddress”);/*Restofprogramfollows*/ :編譯器預(yù)處理之后看到的48#include引用內(nèi)置的函數(shù)庫(kù)當(dāng)我們安裝編譯器時(shí)，安裝程序會(huì)在硬盤上創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)立的子目錄(…/include)，存放編譯器附帶的各種#include文件，如stdio.h文件。這些文件稱為內(nèi)置#include文件（或內(nèi)置頭文件）。當(dāng)我們想要使用某個(gè)內(nèi)置#include文件時(shí)，要使用帶尖括號(hào)的#include格式。在內(nèi)置文件中定義的函數(shù)，稱為內(nèi)置函數(shù)。printf()在文件stdio.h中定義strcpy()在文件string.h中定義49stdio.h文件片段50#include引用自己的函數(shù)庫(kù)如果使用帶引號(hào)的#include格式，編譯器首先在源碼文件所在的磁盤目錄中搜索文件，如果沒(méi)找到，再到內(nèi)置的include目錄中搜索文件。如果你編寫自己的頭文件stdio.h，把它放在源碼目錄下，則在源碼中使用#include“stdio.h”將使得你的頭文件代替C語(yǔ)言的頭文件。練習(xí)(1)VisualC++6.0的使用可參閱教材P2371.輸出如下形狀：51練習(xí)(2)教材一習(xí)題一1，2，3，4，5教材二實(shí)驗(yàn)1的第1題教材二實(shí)驗(yàn)1的第3題5253C程序設(shè)計(jì)的基本方法54程序設(shè)計(jì)=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法問(wèn)題的求解方法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述客觀事物的數(shù)據(jù)對(duì)象及其相互關(guān)系算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系密切只有明確了問(wèn)題的算法，才能較好地設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)好的算法常常依賴于合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)55算法表示法之一——流程圖常見(jiàn)的流程圖符號(hào)56算法的結(jié)構(gòu)化描述順序結(jié)構(gòu)條件選擇結(jié)構(gòu)循環(huán)結(jié)構(gòu)57順序結(jié)構(gòu)操作依次執(zhí)行偽代碼： 操作A;

操作B;操作A操作B58條件選擇結(jié)構(gòu)條件(對(duì)情況的一種陳述)只能為真或假，故操作A與操作B只能執(zhí)行一個(gè)。偽代碼：

if(條件)

操作A;else

操作B;條件成立嗎？操作A操作BYesNo59循環(huán)結(jié)構(gòu)操作的重復(fù)執(zhí)行C語(yǔ)言中的循環(huán)結(jié)構(gòu)while循環(huán)結(jié)構(gòu)do-while循環(huán)結(jié)構(gòu)for循環(huán)結(jié)構(gòu)60while循環(huán)結(jié)構(gòu)

由一個(gè)循環(huán)條件和一個(gè)循環(huán)操作語(yǔ)句（稱為循環(huán)體）組成。

一般形式：

while(循環(huán)條件)

循環(huán)體條件成立嗎？操作步驟YN61while循環(huán)結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過(guò)程

每次循環(huán)前，先求循環(huán)條件的值，當(dāng)條件成立時(shí)，就執(zhí)行循環(huán)體，并接著再次求循環(huán)條件的值，以確定循環(huán)體是否再次被執(zhí)行。當(dāng)循環(huán)條件的值一開始為假，或某次循環(huán)后其值為假，則結(jié)束循環(huán)操作。62do-while循環(huán)結(jié)構(gòu)

由一個(gè)循環(huán)條件和一個(gè)循環(huán)操作語(yǔ)句（稱為循環(huán)體）組成。一般形式：

do

循環(huán)體

while(

循環(huán)條件);條件成立嗎？操作步驟NY63do-while循環(huán)結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過(guò)程

每次循環(huán)前，先執(zhí)行循環(huán)體，接著再求循環(huán)條件的值，當(dāng)條件成立時(shí)，再執(zhí)行循環(huán)體。如此反復(fù)，直到循環(huán)條件的值為假，結(jié)束循環(huán)操作。64for循環(huán)結(jié)構(gòu)

由為循環(huán)有關(guān)變量賦初值的表達(dá)式、循環(huán)條件、循環(huán)后對(duì)變量的修正表達(dá)式和循環(huán)執(zhí)行的循環(huán)體組成。一般形式：

for(賦初值表達(dá)式；循環(huán)條件表達(dá)式；修正表達(dá)式)

循環(huán)體(計(jì)數(shù)器)賦初值循環(huán)條件成立嗎？操作修正(計(jì)數(shù)器)YN65for循環(huán)結(jié)構(gòu)的執(zhí)行過(guò)程

循環(huán)前，先執(zhí)行賦初值表達(dá)式，為循環(huán)中的有關(guān)變量賦初值；

每輪循環(huán)開始，先求循環(huán)條件的值，若條件不成立，則結(jié)束循環(huán)；

當(dāng)條件成立時(shí)，執(zhí)行循環(huán)體；然后求變量修正表達(dá)式，更新有關(guān)變量的值；接著再次求循環(huán)條件。如此反復(fù)，直到條件為假，結(jié)束循環(huán)。66算法舉例（1）問(wèn)題：告訴計(jì)算機(jī)三個(gè)數(shù)，計(jì)算機(jī)輸出其中最大的數(shù)。難點(diǎn)：計(jì)算機(jī)一次只能比較兩個(gè)數(shù)鍵盤顯示器153020ABCDCPU67算法：用三個(gè)變量A、B、C分別存放輸入的三個(gè)數(shù)；先比較A和B：如果A>B，把A的值放入變量MAX如果A<=B，把B的值放入變量MAX再比較C和MAX如果C>MAX，把C的值放入變量MAX如果C<=MAX，MAX的值不變變量MAX的值即為最大的數(shù)，輸出MAX算法舉例（1）-cont.68算法舉例（1）-cont.流程圖開始輸入A,B,CA>BMAXAMAXBC>MAXMAXC輸出MAX結(jié)束NoYesYesNo69算法舉例（2）猴子吃桃問(wèn)題：有一堆桃子不知數(shù)目，猴子第一天吃掉一半，覺(jué)得不過(guò)癮，又多吃了一只，第二天照此辦理，吃掉剩下桃子的一半另加一個(gè)，天天如此，到第十天早上，猴子發(fā)現(xiàn)只剩一只桃子了，問(wèn)這堆桃子原來(lái)有多少個(gè)？70算法舉例（2）-cont.假設(shè)第i天早上有Ai只桃子，根據(jù)題目有右圖。

A1=2×(A2+1)A2=2×(A3+1)……A9=2×(A10+1)

即Ai=2×(Ai+1+1)

其中i=9,8,7,…,2,1天數(shù)早上桃子數(shù)第1天A1第2天A2=A1/2–1第3天A3=A2/2–1第4天A4=A3/2–1第5天A5=A4/2–1第6天A6=A5/2–1第7天A7=A6/2–1第8天A8=A7/2–1第9天A9=A8/2–1第10天A10=A9/2-1=1又已知A10=1，故可求出A171算法舉例（2）-cont.開始k9計(jì)數(shù)器初值為9k等于0？kk-1x1A10=1Ai=2×(Ai+1+1)x2*(x+1)結(jié)束NoYes計(jì)數(shù)器是否完成計(jì)數(shù)？計(jì)數(shù)器進(jìn)行一次計(jì)數(shù)輸出x72結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法結(jié)構(gòu)化的控制結(jié)構(gòu)自頂向下模塊化設(shè)計(jì)方法逐步求精設(shè)計(jì)方法734.數(shù)據(jù)類型、變量和常量74常用數(shù)據(jù)類型字符字符串整數(shù)浮點(diǎn)數(shù)（即實(shí)數(shù)）75字符電腦能表示的任意一個(gè)字符。C語(yǔ)言能識(shí)別128個(gè)字符（教材一附錄B），如

Aa4%Q!+=]空格符C語(yǔ)言的所有字符數(shù)據(jù)都括在單引號(hào)中： ‘A’‘a(chǎn)’‘4’‘%’‘Q’‘!’‘+’‘=’‘]’‘’這些不是有效字符‘cisfun’‘Cishard’‘Ishouldbesailing!’‘\n’是換行符，也是一個(gè)字符。字符類型關(guān)鍵字：char76特殊字符的表示描述C語(yǔ)言中的表示方法Enter鍵（換行符）\n警報(bào)符（電腦響鈴）\aTab鍵（制表符）\t反斜杠字符\\雙引號(hào)\”77字符串字符串是多個(gè)字符組成的序列。C語(yǔ)言中字符串用雙引號(hào)”括起來(lái)，如： “Cisfuntolearn.”78練習(xí)C程序要輸出以下內(nèi)容，在printf(.)函數(shù)中要如何表示：(1)Tabkeyisrepresentedwith\t.(2) Tabkeyisrepresentedwith\t.（注，此行縮進(jìn)）(3)Tabkeyisrepresentedwith‘\t’.(4)Tabkeyisrepresentedwith“\t”.(1)“Tabkeyisrepresentedwith\t.”(2)“\tTabkeyisrepresentedwith\t.”(3)“Tabkeyisrepresentedwith‘\t’.”(4)“Tabkeyisrepresentedwith“\t”.”一種解答79正確答案(1)"Tabkeyisrepresentedwith\\t."(2)"\tTabkeyisrepresentedwith\\t."(3)"Tabkeyisrepresentedwith'\\t'."(4)"Tabkeyisrepresentedwith\"\\t\"."(1)Tabkeyisrepresentedwith\t.(2) Tabkeyisrepresentedwith\t.（注，此行縮進(jìn)）(3)Tabkeyisrepresentedwith‘\t’.(4)Tabkeyisrepresentedwith“\t”.C程序要輸出以下內(nèi)容，在printf(.)函數(shù)中要如何表示：正確解答80整數(shù)整數(shù)指沒(méi)有小數(shù)的完整的數(shù)。

10540-121-68752不要讓整數(shù)以0開頭（除非是數(shù)字0），否則C語(yǔ)言會(huì)認(rèn)為你輸入的數(shù)字是16進(jìn)制的或者8進(jìn)制的。053 (8進(jìn)制的53，等于10進(jìn)制的43)0x45 (16進(jìn)制的45，等于10進(jìn)制的69)整數(shù)類型關(guān)鍵字：short,int,long81浮點(diǎn)數(shù)帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)字稱為浮點(diǎn)數(shù)(floatpointnumber)。

547.430.00.443849.1923-168.470.22浮點(diǎn)數(shù)類型關(guān)鍵字：floatdoublelongdouble82整數(shù)