《C語言（第三版）》 課件 項目二 走進 C 語言

02走進C語言48任務1求解1×2×3×4×5——算法和基本數(shù)據(jù)類型的認識任務2求圓的面積——基本運算符的使用49求解1×2×3×4×5——算法和基本數(shù)據(jù)類型的認識任務150學習目標1.掌握程序算法的概念和基本思路。2.熟悉C語言的基本數(shù)據(jù)類型。51任務描述人們在工作和生活中，每做一件事情都要考慮采取什么樣的方式、方法，所采取的方式、方法是否合理往往決定了實施過程是否順利以及結果是否成功，這些方式、方法就是算法。不同的人解決相同的問題所用算法可能不同。本任務具體要求是編寫兩種算法求數(shù)學問題1×2×3×4×5的值，閱讀用兩種算法編寫的兩個程序，分析兩種算法是如何在兩個程序中實現(xiàn)的，探討程序中所用的數(shù)據(jù)類型。52相關知識一、算法概念算法是一組解決問題的步驟，它可以產(chǎn)生結果，也可能在限定的條件下終止?？梢杂米匀徽Z言、偽代碼（pseudo-code）、N/S圖（也稱流程圖）等多種方法來描述算法。同一問題可用不同算法解決，一個算法的質(zhì)量優(yōu)劣將影響到算法乃至程序的效率。算法分析的目的在于選擇合適算法和改進算法。對一個算法的評價主要從時間復雜度和空間復雜度來考慮。531.?算法衡量標準算法質(zhì)量好壞的衡量標準如下：（1）思路清晰正確。（2）過程簡單明了。（3）算法合理準確。2.?算法分類（1）數(shù)值算法。數(shù)值算法是指關于數(shù)學問題的求解的方法，如求三角形的面積、方程式的根、100以內(nèi)偶數(shù)和等。（2）非數(shù)值算法。非數(shù)值算法是指人力系統(tǒng)資料錄入、圖書館書籍檢索、辦公自動化處理等數(shù)值之外的數(shù)據(jù)的處理。543.?算法應用準則設計算法時，應遵循以下幾點。（1）確定性。算法中的每一個步驟都應是確定無誤的，不能產(chǎn)生歧義。（2）有限性。算法中的每個步驟必須是有限的，而不能是無限的，要使算法在合情合理的范圍內(nèi)正確地執(zhí)行并能得出正確的結果。55（3）有效性。算法中的每一個步驟必須能有效地執(zhí)行，也就是說每一個步驟都要符合高級語言的編寫特點，符合常理。（4）保證輸入輸出。在執(zhí)行算法時，需要通過輸入獲取信息，目的是求解。一個算法可以有零個、一個或多個輸入，沒有輸入可以，但沒有輸出的算法是沒有意義的。564.?常用算法（1）遞推算法。遞推算法是一種用若干步可重復的簡單運算（規(guī)律）來描述復雜問題的方法。（2）遞歸算法。遞歸算法通常把一個大型復雜的問題層層轉化為一個與原問題相似、規(guī)模更小的問題來求解。（3）窮舉算法。窮舉算法又稱暴力破解法，是指對于要解決的問題，列舉出它的所有可能的情況，逐個判斷哪些符合問題所要求的條件，從而得到問題的解。57（4）分治算法。在計算機科學中，分治算法是一種很重要的算法。分治算法可簡單地理解為“分而治之”，就是把一個復雜的問題分成兩個或更多的相同或相似的子問題，再把子問題分成更小的子問題，直到子問題可以直接求解為止，原問題的解即子問題解的合并結果。（5）動態(tài)規(guī)劃算法。最優(yōu)化原理是動態(tài)規(guī)劃算法的基礎。一個過程的最優(yōu)決策無論其初始狀態(tài)和初始決策如何，對以第一個決策所形成的狀態(tài)作為初始狀態(tài)的過程而言，在其之后所實施的諸策略必須構成最優(yōu)策略。簡言之，一個最優(yōu)策略的子策略，對它的初態(tài)和終態(tài)而言也必定是最優(yōu)的。58（6）貪心算法。貪心算法是指在對問題求解時，總是做出在當前看來是最好的選擇。也就是說，貪心算法不從整體最優(yōu)上加以考慮，它所做出的決策僅是在某種意義上的局部最優(yōu)解。貪心算法不是對所有問題都能得到整體最優(yōu)解，但對大部分問題能得到整體最優(yōu)解或是整體最優(yōu)解的近似解。595.?算法的設計【例

】計算2+4+6+8+10+…+100的算法之一是“依次判斷1～100的整數(shù)，只要是偶數(shù)就累加”。分析此算法的編程思路，觀察用此算法編寫的程序，上機輸入編輯、調(diào)試運行并輸出結果。本問題求在一定范圍內(nèi)（題中為1～100）、滿足一定條件（題中為偶數(shù)）的若干整數(shù)的和，可以理解為一個累加和的問題。設置一個變量（可用S表示），其初始值為0，在指定的范圍內(nèi)尋找滿足條件的整數(shù)，將它們一一累加到S中，并將正在查找的整數(shù)用一個變量i表示。60可以使用C語言語句“S=S+i;”來累加，它表示把S的值加上i后重新賦給S。這個算法的累加過程需要反復執(zhí)行，要用程序設計語言的循環(huán)控制語句（有關循環(huán)控制語句的知識將在后續(xù)任務中學習）來完成，其循環(huán)過程如下。（1）判斷i是否滿足偶數(shù)的條件，把滿足條件的整數(shù)累加到S中。（2）對循環(huán)次數(shù)進行控制，這可以通過i的變化來控制。61二、數(shù)據(jù)類型1.?常用數(shù)據(jù)類型（1）字符型（char）數(shù)據(jù)。每個字符型數(shù)據(jù)在內(nèi)存中占1個字節(jié)的存儲空間。（2）整型（int）數(shù)據(jù)。整型數(shù)據(jù)用來描述整數(shù)，整數(shù)在計算機中是準確表示的。整型數(shù)據(jù)的長度與機器字長相同，16位的編譯器上整型數(shù)據(jù)長為16位，32位的編譯器上整型數(shù)據(jù)長為32位。62（3）實型數(shù)據(jù)。1）單精度浮點型（float）數(shù)據(jù)。單精度浮點型數(shù)據(jù)用于描述日常使用的實數(shù)，實數(shù)在計算機中一般是近似表達的。每個單精度浮點型數(shù)據(jù)占4字節(jié)的存儲空間，以浮點形式存儲。2）雙精度浮點型（double）數(shù)據(jù)。每個double型數(shù)據(jù)占8字節(jié)的存儲空間，雙精度型數(shù)據(jù)的實數(shù)近似程度比較高。（4）無值型（void）數(shù)據(jù)。無值型數(shù)據(jù)沒有具體的值，通常描述無形式參數(shù)的函數(shù)、無返回值的函數(shù)等。632.?C語言的特點（1）整型常量。整型常量即整數(shù)，在計算機中是準確表示的，C語言能識別的整數(shù)可以是十進制、八進制和十六進制，輸出格式分別為%d、%o和%x。（2）實型常量。實數(shù)在計算機中是近似表示的，又稱浮點數(shù)。在C語言中，實數(shù)只采用十進制。它有兩種書寫形式，即十進制小數(shù)形式和指數(shù)形式。64（3）字符型常量。1）普通字符。字符型常量只能是單個字符，并且只能用單引號引起來，不能用雙引號或括號。字符可以是字符集中的任意字符，數(shù)字字符用單引號引起來后不能以原數(shù)值參與數(shù)值運算。2）ASCII碼。ASCII碼即美國信息交換標準代碼，現(xiàn)已成為國際通用標準，它統(tǒng)一規(guī)定了常用符號用相應的二進制數(shù)來表示。標準ASCII碼也稱基礎ASCII碼，使用7位二進制數(shù)來表示所有的大寫和小寫字母、數(shù)字0～9、標點符號以及一些特殊控制字符。653）轉義字符。轉義字符是一種特殊的字符型常量，以反斜杠“\”開頭，后跟一個或多個字符。轉義字符具有特定的含義，不同于字符原有意義，故而得名。4）字符串常量。字符串常量是由一對雙引號引起來的字符序列。（4）符號常量。符號常量是使用一個標識符表示一個常量，需要用#define命令定義，一個#define命令只能定義一個符號常量，末尾不加分號并且符號常量名習慣上采用大寫。663.?變量及其類型（1）變量概念。1）變量定義。在C語言中，變量必須先定義后使用。變量定義的一般形式如下。類型說明符

變量名;2）變量賦初值。在定義變量的同時，還可以進行賦值操作。3）變量定義的位置和作用域。變量定義的位置有3處，在函數(shù)外部定義的變量稱為全局變量；在函數(shù)體內(nèi)定義的變量稱為局部變量；在函數(shù)的形式參數(shù)表中定義的變量稱為形式參數(shù)，簡稱形參。67（2）變量類型。1）整型變量。整型變量按照在內(nèi)存中所占字節(jié)長度可分為短整型（shortint）變量、基本整型（int）變量和長整型（longint）變量；根據(jù)有無符號可分為有符號（signed）整型變量和無符號（unsigned）整型變量，有符號整型變量可以表示0、正數(shù)和負數(shù)，無符號整型變量可以表示0和正數(shù)，但表示正數(shù)的范圍擴大一倍。682）實型變量。實型變量可用于存放特別大或特別小的數(shù)，整型變量可表示的數(shù)據(jù)范圍有限，超出就會發(fā)生溢出，導致程序出錯，這時可以考慮用實型變量存放數(shù)據(jù)。但實型數(shù)據(jù)總會有誤差，所以有效位數(shù)很重要。實型變量主要有單精度浮點型（float）變量和雙精度浮點型（double）變量兩種形式。單精度型變量有效位數(shù)為7位，一般雙精度型變量有效位數(shù)為16位，長雙精度型變量有效位數(shù)為19位。3）字符型變量。字符型變量用來存放單個字符，在內(nèi)存中占1個字節(jié)的存儲單元，用關鍵字char進行定義。字符型變量只能存放1個字符，而不能存放字符串。69求圓的面積——基本運算符的使用任務270學習目標1.能運用基本算術運算符編寫程序。2.能運用邏輯運算符、關系運算符和條件運算符編寫程序。3.能規(guī)范編寫C語言程序表達式。71任務描述無論是簡單的數(shù)值運算，還是較復雜的邏輯運算，只要有運算就要用到運算符。在C語言中，運算符是執(zhí)行特定算術或邏輯操作的符號?！?”“-”“*”“/”這4個符號分別是C語言中“加”“減”“乘”“除”4種運算符，只用這4個簡單的運算符就能解決很多數(shù)、理、化等各領域的運算問題。不過，“+”“-”“*”“/”運算符只是C語言運算符中最簡單、最常用的一小部分，C語言各種運算符及其參與構成的表達式數(shù)量眾多，這在高級語言中是少見的，這也是C語言的主要特點之一。72本任務介紹C語言的運算符和如何正確使用運算符寫出合法的表達式。通過實例體會，正是豐富的運算符和各種運算符構成的表達式，使C語言編程的表達方式靈活多樣、功能強大。本任務具體要求是已知正n

邊形的周長是

r，用正n

邊形的邊長做一個圓的半徑，求圓的面積，上機編輯調(diào)試正

n邊形的周長是9的程序，并輸出

n

為3時圓的面積。73相關知識C語言中運算符的作用是告訴編譯程序如何執(zhí)行程序代碼運算，針對幾個操作數(shù)項目進行運算。針對一個操作數(shù)項目進行運算稱為單目運算，針對兩個操作數(shù)項目進行運算稱為雙目運算或二元運算，依此類推。用運算符把C語言中操作數(shù)連起來的式子稱為表達式。當幾個不同的運算符同時出現(xiàn)在表達式中時，各運算符參與運算的先后順序稱為運算符的優(yōu)先級。在表達式中，優(yōu)先級較高的運算符先于優(yōu)先級較低的運算符進行運算。C語言運算符的優(yōu)先級共分為15級，其中1級運算符的優(yōu)先級最高，15級運算符的優(yōu)先級最低（見附錄2）。74C語言的運算符除了具有不同的優(yōu)先級外，還有一個特點，就是具有不同的結合性。運算符的結合性是指當同一個優(yōu)先級的運算符同時出現(xiàn)在表達式中時，其運算的優(yōu)先次序。運算符的結合性分為兩種，即左結合性（自左向右運算）和右結合性（自右向左運算）。根據(jù)運算符的結合性可以確定表達式運算的結合方向。具有右結合性的運算符包括所有單目運算符、賦值運算符“=”和條件運算符，其他運算符都是左結合性的運算符。在一個操作數(shù)兩側的運算符優(yōu)先級相同時，按運算符的結合性所規(guī)定的結合方向處理。75各操作數(shù)參與運算的先后順序不僅要遵守運算符優(yōu)先級別的規(guī)定，還要受運算符結合性的制約，這種結合性是其他一些高級語言的運算符所沒有的，因此也增加了C語言的復雜性，編程中應注意運算符的結合性，以免出現(xiàn)錯誤。C語言的運算符按功能可分為算術運算符、賦值運算符、關系運算符、邏輯運算符、條件運算符、逗號運算符、取內(nèi)存字節(jié)數(shù)運算符、強制類型轉換運算符、指針運算符、特殊運算符和位操作運算符等。運算符按不同方式組合可構成功能豐富的表達式，實現(xiàn)各種運算，為C程序的編寫奠定基礎。76一、算術運算符和算術表達式算術運算，也稱數(shù)值運算，是程序設計中使用最多的一種數(shù)據(jù)運算。1.?算術運算符算術運算符可用于各類數(shù)值運算。算術運算符包括加“+”、減“-”、乘“*”、除“/”、求余（或稱模運算，“%”）、自增“++”、自減“--”，共7種。77（1）基本運算符。1）加法運算符“+”。加法運算符為雙目運算符，即應有兩個操作數(shù)參與加法運算，如x+y、a+5+6等。加法運算符具有左結合性。2）減法運算符“-”。減法運算符為雙目運算符，具有左結合性。3）乘法運算符“*”。乘法運算符為雙目運算符，如a*b等，具有左結合性。4）除法運算符“/”。除法運算符為雙目運算符，如5/6等，具有左結合性。78（2）求余運算符。求余運算符（模運算符）“%”為雙目運算符，求余運算的結果等于兩數(shù)相除后的余數(shù)，如3%2的結果為1，具有左結合性。求余運算符用來求兩個整數(shù)的余數(shù)時，要求兩側數(shù)據(jù)必須是整型數(shù)據(jù)。（3）自增、自減運算符。自增運算符和自減運算符都是單目運算符，具有右結合性。自增運算符記為“++”，其功能是使變量的值自增1。自減運算符記為“--”，其功能是使變量值自減1。79（4）算術運算符的優(yōu)先級和結合性。1）優(yōu)先級。算術運算符的優(yōu)先級從高到低依次為：自增“++”、自減“--”優(yōu)先于乘“*”、除“/”、求余“%”；乘“*”、除“/”、求余“%”優(yōu)先于加“+”、減“-”。2）結合性。乘“*”、除“/”、求余“%”、加“+”、減“-”具有左結合性；自增“++”、自減“--”、負號“-”具有右結合性。802.?算術表達式用算術運算符把操作數(shù)連起來的式子稱為算術表達式。算術表達式要按規(guī)則正確書寫，尤其是乘法運算符“*”在表達式中既不能用“×”“.”符號代替，也不能省略；除法運算符“/”同樣也不能用“÷”符號代替。恰當使用圓括號可以改變算術運算優(yōu)先次序，避免出現(xiàn)二義性。又如，在表達式“---i”中，3個負號會產(chǎn)生歧義，系統(tǒng)編譯時會出錯，正確的表達式應寫為“-(--i)”。圓括號使用時要“成對”出現(xiàn)。C語言中允許多重圓括號嵌套“成對”使用，不允許使用方括號或大括號，方括號和大括號有另外的含義。81二、賦值運算符和賦值表達式1.?賦值運算符賦值運算符是最典型的右結合性運算符。（1）簡單賦值運算符。簡單賦值運算符“=”是雙目運算符，必須連接兩個操作數(shù)，運算符“=”左邊只能是變量或數(shù)組元素，不能是常量，不能是表達式；右邊則可以是任何表達式。82（2）復合賦值運算符。在C語言中有10種復合賦值運算符，也稱賦值縮寫。它們分別由一個雙目運算符與賦值運算符“=”組成，具有賦值和計算雙重功能。使用復合賦值運算符可以簡化程序，提高編譯效率。復合賦值運算符分為兩種，即復合算術賦值運算符和復合位運算賦值運算符。復合算術賦值運算符有“+=”“-=”“*=”“/=”“%=”，復合位運算賦值運算符有“<<=”“>>=”“&=”“|=”“^=”，其具體含義見下表。8384復合賦值運算符及其含義2.?賦值表達式用賦值運算符把操作數(shù)連接起來的式子稱為賦值表達式。簡單賦值表達式的一般如下。變量

賦值運算符

表達式復合賦值表達式的一般形式如下。變量

雙目運算符

賦值運算符

表達式復合賦值表達式的一般形式等效于下列形式。變量

賦值運算符

變量

雙目運算符

表達式賦值表達式的值就是為變量所賦的值。在進行復合賦值運算時，要將右邊的表達式作為一個整體與左邊的變量進行運算。85三、關系運算符和關系表達式關系運算符用于程序中的比較運算。在程序中經(jīng)常需要比較兩個量的大小關系，以決定程序下一步的工作。關系運算符主要用于構造流程控制中的條件表達式，運算結果是邏輯值。1.?關系運算符比較兩個量大小的運算符稱為關系運算符，主要用來對兩個算術表達式或賦值表達式進行比較運算。C語言中的關系運算符有“<”“<=”“>”“>=”“==”“!=”，其含義見下表。86關系運算符都是雙目運算符，其結合性均為左結合性。關系運算符的優(yōu)先級低于算術運算符，高于賦值運算符。在6個關系運算符中，“<”“<=”“>”“>=”的優(yōu)先級相同，“==”和“!=”的優(yōu)先級相同，“<”“<=”“>”“>=”的優(yōu)先級高于“==”和“!=”。87關系運算符及其含義2.?關系表達式用關系運算符把操作數(shù)連接起來的式子稱為關系表達式。關系運算符中相等的比較是用兩個等號表示，即“==”，注意不要與賦值運算符混淆。C語言不提供邏輯型數(shù)據(jù)，而是用整數(shù)1表示邏輯真，用整數(shù)0表示邏輯假。在同一表達式中有多個關系表達式時，應根據(jù)優(yōu)先級進行運算。88四、邏輯運算符和邏輯表達式1.?邏輯運算符邏輯運算符有3種，分別是邏輯非運算符“!”、邏輯與運算符“&&”、邏輯或運算符“‖”。邏輯運算符優(yōu)先次序是邏輯非運算符的優(yōu)先級高于其他兩個邏輯運算符，邏輯與運算符的優(yōu)先級高于邏輯或運算符。89邏輯運算符和其他運算符優(yōu)先級的關系是邏輯與運算符“&&”、邏輯或運算符“‖”的優(yōu)先級低于關系運算符，邏輯非運算符“！”的優(yōu)先級高于算術運算符。按照運算符的優(yōu)先順序可以得出表達式“a>b&&c>d”等價于“(a>b)&&(c>d)”，表達式“!b==c‖d<a”

等價于“((!b)==c)‖(d<a)”，

表達式“a+b>c&&x+y<b”

等價于“((a+b)>c)&&((x+y)<b)”。邏輯與運算符“&&”和邏輯或運算符“‖”均為雙目運算符，具有左結合性；邏輯非運算符“!”為單目運算符，具有右結合性。902.?邏輯表達式用邏輯運算符把關系表達式或操作數(shù)連接起來的有意義的式子稱為邏輯表達式。邏輯與和邏輯或的邏輯表達式的一般形式如下。表達式

邏輯運算符

表達式邏輯非的邏輯表達式的形式如下。!表達式邏輯表達式的值是一個邏輯值，即真或假。C語言編譯系統(tǒng)在給出邏輯結果時，以數(shù)字1表示真，以數(shù)字0表示假，但是在判斷一個量是否為真時，以非0表示真，以0表示假。可以把邏輯表達式的運算結果（0或1）賦給整型變量或字符型變量。91（1）邏輯與運算。邏輯與運算也稱邏輯乘，需要有兩個運算量，當兩個運算量皆為真時結果為真，兩個運算量中有一個為假時其結果為假。（2）邏輯或運算。邏輯或運算也稱邏輯和，需要有兩個運算量，當兩個運算量皆為假時結果為假，兩個運算量中有一個為真時，結果為真。（3）邏輯非運算。邏輯非運算也稱取反運算，僅需要有一個運算量，非真結果為假，非假結果為真。92各運算的邏輯真值表見下表。93邏輯真值表五、條件運算符和條件表達式條件運算符由“?”“:”連接組成，是三目運算符。條件表達式一般形式如下。表達式

1?

表達式

2:

表達式

3條件表達式的含義是當表達式1的值非0時，整個條件表達式的值是表達式2的值，否則，