(2024年)《C語言程序設(shè)計》實踐教案

《C語言程序設(shè)計》實踐教案12024/3/26課程介紹與目標(biāo)編程環(huán)境與工具基礎(chǔ)語法與數(shù)據(jù)類型控制結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計函數(shù)與模塊化設(shè)計contents目錄22024/3/26數(shù)組與字符串處理指針與內(nèi)存管理文件操作與數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)contents目錄32024/3/2601課程介紹與目標(biāo)42024/3/2603C語言與計算機體系結(jié)構(gòu)的關(guān)系解釋C語言如何與計算機硬件和操作系統(tǒng)進行交互，以及C語言在底層編程中的重要性。01C語言的歷史與發(fā)展介紹C語言的起源、發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域。02C語言的特點與優(yōu)勢闡述C語言高效、靈活、可移植等特點以及在系統(tǒng)級編程和嵌入式開發(fā)等領(lǐng)域的優(yōu)勢。C語言概述52024/3/26知識目標(biāo)掌握C語言的基本語法、數(shù)據(jù)類型、運算符、控制結(jié)構(gòu)等核心知識。能力目標(biāo)能夠運用C語言進行程序設(shè)計，解決實際問題，具備良好的編程習(xí)慣和調(diào)試能力。情感目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生對編程的興趣和熱情，提高學(xué)生的計算思維和創(chuàng)新能力。課程目標(biāo)與要求03020162024/3/26《C程序設(shè)計語言》（K&R）或其他經(jīng)典C語言教材。教材相關(guān)編程書籍、在線教程、技術(shù)博客等。參考資料推薦使用GCC編譯器和VisualStudioCode等輕量級集成開發(fā)環(huán)境（IDE）。開發(fā)工具教材與參考資料72024/3/2602編程環(huán)境與工具82024/3/26GNUCompilerCollection，開源、跨平臺的編譯器，支持多種語言，包括C、C、Objective-C等?；贚LVM的編譯器，提供類似GCC的功能，但具有更快的編譯速度和更好的錯誤提示。常用C語言編譯器ClangGCC92024/3/26CodeBlocks：開源、跨平臺的C/CIDE，支持多種編譯器，具有靈活的配置選項和強大的功能。EclipseCDTEclipse平臺的C/C開發(fā)工具，提供項目管理、代碼編輯、調(diào)試等功能。VisualStudioMicrosoft開發(fā)的強大IDE，支持多種語言開發(fā)，包括C、C、C#等，提供豐富的功能和插件。集成開發(fā)環(huán)境（IDE）介紹102024/3/26編輯器如Vim、Emacs、SublimeText等，提供代碼高亮、自動補全、代碼折疊等功能，提高編寫代碼的效率。調(diào)試工具如GDB、LLDB等，用于在程序運行時進行調(diào)試，可以查看變量值、執(zhí)行流程、設(shè)置斷點等。版本控制工具如Git、SVN等，用于管理項目代碼的版本和變更歷史，方便團隊協(xié)作和代碼審查。編輯器與調(diào)試工具使用112024/3/2603基礎(chǔ)語法與數(shù)據(jù)類型122024/3/26變量定義與初始化介紹如何在C語言中定義變量、初始化變量以及變量的作用域和生命周期。數(shù)據(jù)類型詳細講解C語言中的基本數(shù)據(jù)類型，如整型、浮點型、字符型等，以及復(fù)合數(shù)據(jù)類型如數(shù)組、結(jié)構(gòu)體等。常量定義與使用闡述常量的概念及其在程序中的使用，包括字面常量、const修飾的常量等。變量、常量與數(shù)據(jù)類型132024/3/26分類介紹C語言中的運算符，包括算術(shù)運算符、關(guān)系運算符、邏輯運算符、位運算符等。運算符介紹講解表達式的概念及求值規(guī)則，包括優(yōu)先級、結(jié)合性等。表達式求值闡述復(fù)合賦值運算符的使用及其與簡單賦值運算符的區(qū)別。復(fù)合賦值運算符運算符與表達式142024/3/26介紹C語言的標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出庫stdio.h，包括常用的輸入輸出函數(shù)如printf、scanf等。標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出庫詳細講解格式化輸入輸出的方法，包括格式控制符的使用、輸入輸出寬度和精度的設(shè)置等。格式化輸入輸出闡述文件輸入輸出的基本概念和方法，包括文件的打開、關(guān)閉、讀寫等操作。文件輸入輸出010203輸入輸出函數(shù)152024/3/2604控制結(jié)構(gòu)與程序設(shè)計162024/3/26123按照代碼的書寫順序，自上而下地執(zhí)行程序。順序結(jié)構(gòu)的概念通過賦值語句實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和傳遞。賦值語句的使用利用scanf和printf等函數(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出。輸入輸出函數(shù)的應(yīng)用順序結(jié)構(gòu)程序設(shè)計172024/3/26通過if語句實現(xiàn)條件判斷，根據(jù)條件執(zhí)行不同的代碼塊。if語句的使用利用switch語句實現(xiàn)多分支選擇結(jié)構(gòu)，提高代碼的可讀性。switch語句的應(yīng)用在一個選擇結(jié)構(gòu)內(nèi)部包含另一個選擇結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)更復(fù)雜的邏輯判斷。選擇結(jié)構(gòu)的嵌套選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計182024/3/260102while循環(huán)的使用通過while循環(huán)實現(xiàn)當(dāng)型循環(huán)結(jié)構(gòu)，滿足條件時執(zhí)行循環(huán)體。do-while循環(huán)的…利用do-while循環(huán)實現(xiàn)直到型循環(huán)結(jié)構(gòu)，至少執(zhí)行一次循環(huán)體。for循環(huán)的掌握使用for循環(huán)實現(xiàn)計數(shù)型循環(huán)結(jié)構(gòu)，簡化循環(huán)控制變量的設(shè)置和修改。循環(huán)的嵌套在一個循環(huán)內(nèi)部包含另一個循環(huán)，實現(xiàn)多層循環(huán)控制。break和conti…通過break和continue語句控制循環(huán)的執(zhí)行流程，實現(xiàn)更靈活的循環(huán)控制。030405循環(huán)結(jié)構(gòu)程序設(shè)計192024/3/2605函數(shù)與模塊化設(shè)計202024/3/26示例intresult=add(2,3);調(diào)用了add函數(shù)，并將結(jié)果存儲在result變量中。函數(shù)定義在C語言中，函數(shù)是一段可以重復(fù)使用的代碼塊，用于執(zhí)行特定任務(wù)。函數(shù)定義包括函數(shù)名、參數(shù)列表和函數(shù)體。示例intadd(inta,intb){returna+b;}定義了一個名為add的函數(shù)，接受兩個整數(shù)參數(shù)并返回它們的和。函數(shù)調(diào)用通過函數(shù)名和傳遞給函數(shù)的參數(shù)來調(diào)用函數(shù)。調(diào)用函數(shù)時，程序?qū)⑻D(zhuǎn)到函數(shù)定義處執(zhí)行代碼，并在函數(shù)執(zhí)行完畢后返回到調(diào)用點繼續(xù)執(zhí)行。函數(shù)定義與調(diào)用212024/3/26參數(shù)傳遞在C語言中，函數(shù)參數(shù)可以通過值傳遞或指針傳遞。值傳遞是將參數(shù)的副本傳遞給函數(shù)，而指針傳遞則是將參數(shù)的地址傳遞給函數(shù)。局部變量在函數(shù)內(nèi)部定義的變量稱為局部變量。它們只在函數(shù)執(zhí)行期間存在，并在函數(shù)返回時被銷毀。局部變量對于函數(shù)來說是私有的，不同函數(shù)中的局部變量不會相互干擾。示例在`add`函數(shù)中定義的變量`a`和`b`是局部變量，只在`add`函數(shù)內(nèi)部有效。示例對于值傳遞，函數(shù)內(nèi)部對參數(shù)的修改不會影響原始變量的值；而對于指針傳遞，函數(shù)內(nèi)部可以通過指針修改原始變量的值。參數(shù)傳遞與局部變量222024/3/26示例一個程序可以分為輸入模塊、計算模塊和輸出模塊，每個模塊負責(zé)處理程序的某個方面。模塊化設(shè)計將程序劃分為獨立的功能模塊，每個模塊負責(zé)實現(xiàn)特定的功能。模塊化設(shè)計可以提高代碼的可讀性、可維護性和可重用性。提高代碼的可讀性將代碼劃分為邏輯上相關(guān)的模塊可以使代碼結(jié)構(gòu)更清晰，易于理解。提高代碼的可重用性獨立的模塊可以在不同的程序中重復(fù)使用，提高了代碼的利用率。提高代碼的可維護性模塊化設(shè)計使得代碼更易于修改和擴展，因為每個模塊的功能相對獨立。模塊化設(shè)計思想232024/3/2606數(shù)組與字符串處理242024/3/26一維數(shù)組的定義在定義數(shù)組時，可以直接對數(shù)組元素進行賦值。數(shù)組的初始化數(shù)組的訪問數(shù)組的遍歷01020403使用循環(huán)結(jié)構(gòu)遍歷數(shù)組元素，進行數(shù)據(jù)的處理。通過指定數(shù)組元素類型和數(shù)組長度，在內(nèi)存中分配連續(xù)的空間。通過下標(biāo)訪問數(shù)組元素，下標(biāo)從0開始。一維數(shù)組定義及使用252024/3/26二維數(shù)組的定義通過指定數(shù)組元素類型和二維數(shù)組的行數(shù)和列數(shù)，在內(nèi)存中分配連續(xù)的空間。二維數(shù)組的初始化在定義二維數(shù)組時，可以直接對數(shù)組元素進行賦值。二維數(shù)組的訪問通過行下標(biāo)和列下標(biāo)訪問二維數(shù)組元素，下標(biāo)從0開始。多維數(shù)組C語言支持多維數(shù)組，可以通過指定多維數(shù)組的維度和大小來定義多維數(shù)組。二維數(shù)組及多維數(shù)組262024/3/26使用scanf和printf函數(shù)進行字符串的輸入和輸出。字符串處理函數(shù)字符串的輸入與輸出使用strlen函數(shù)獲取字符串的長度。字符串的長度使用strcpy函數(shù)將源字符串復(fù)制到目標(biāo)字符串中。字符串的復(fù)制使用strcat函數(shù)將兩個字符串連接起來。字符串的連接使用strcmp函數(shù)比較兩個字符串的大小關(guān)系。字符串的比較使用strstr函數(shù)在字符串中查找子串的位置。字符串的查找272024/3/2607指針與內(nèi)存管理282024/3/26指針運算講解指針的算術(shù)運算和關(guān)系運算，如指針的加減、比較等。指針的間接引用闡述通過指針訪問它所指向的變量的方法，包括指向變量的指針和指向指針的指針。指針定義與初始化介紹指針變量的定義和初始化方法，包括空指針和野指針的概念。指針概念及基本操作292024/3/26動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)講解內(nèi)存泄漏和野指針的概念、產(chǎn)生原因以及避免方法。內(nèi)存泄漏與野指針動態(tài)內(nèi)存釋放闡述如何正確地釋放動態(tài)分配的內(nèi)存，以避免內(nèi)存泄漏和資源浪費。介紹C語言中用于動態(tài)內(nèi)存分配的函數(shù)，如malloc、calloc、realloc等，以及它們的用法和注意事項。動態(tài)內(nèi)存分配與管理302024/3/26指向數(shù)組的指針介紹指向數(shù)組的指針的概念和用法，包括通過指針訪問數(shù)組元素的方法。字符串的指針表示闡述字符串在C語言中的表示方法，包括字符串常量、字符數(shù)組和字符指針等。字符串操作函數(shù)介紹C語言中常用的字符串操作函數(shù)，如strcpy、strcat、strlen等，以及它們的用法和實現(xiàn)原理。指針在數(shù)組和字符串中的應(yīng)用312024/3/2608文件操作與數(shù)據(jù)處理322024/3/26文件指針在C語言中，文件操作通過文件指針進行，它是一個指向文件的指針變量。文件讀寫模式包括"r"（讀模式）、"w"（寫模式）、"a"（追加模式）等。文件打開與關(guān)閉使用fopen()函數(shù)打開文件，并返回一個文件指針；使用fclose()函數(shù)關(guān)閉文件。文件定義文件是存儲在外部介質(zhì)上的數(shù)據(jù)集合，通常以文本或二進制形式存在。文件基本概念及操作方式332024/3/26文本文件讀寫使用fscanf()和fprintf()函數(shù)進行文本文件的讀寫操作。文件定位與隨機訪問使用fseek()函數(shù)實現(xiàn)文件定位，ftell()函數(shù)返回當(dāng)前文件位置。二進制文件讀寫使用fread()和fwrite()函數(shù)進行二進制文件的讀寫操作。文件讀寫操作示例342024/3/26數(shù)據(jù)排序使用冒泡排序、選擇排序、插入排序等算法對數(shù)據(jù)進行排序。數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算數(shù)據(jù)集中元素的最大值、最小值、平均值等統(tǒng)計指標(biāo)。數(shù)據(jù)查找使用線性查找、二分查找等算法在數(shù)據(jù)集中查找特定元素。數(shù)據(jù)排序、查找和統(tǒng)計方法352024/3/2609數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法基礎(chǔ)362024/3/26順序存儲結(jié)構(gòu)講解線性表的順序存儲方式，包括靜態(tài)分配和動態(tài)分配兩種方法，并分析其優(yōu)缺點。鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)詳細介紹線性表的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu)，包括單鏈表、雙向鏈表和循環(huán)鏈表等，并給出相應(yīng)的操作實現(xiàn)。線性表的定義與基本操作介紹線性表的概念、特點，以及基本的操作如插入、刪除、查找等。線性表及其操作實現(xiàn)372024/3/26樹的基本概念樹和圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡介介紹樹的定義、基本術(shù)語以及樹的表示方法。二叉樹及其性質(zhì)重點講解二叉樹的概念、性質(zhì)以及二叉樹的遍歷算法。介紹圖的定義、基本術(shù)語以及圖的表示方法，包括鄰接矩陣和鄰接表等。圖的基本概念382024/3/26遞歸算