程序設(shè)計基礎(chǔ)c語言 高克寧 第一種課件 清華大學(xué)出版社

1、程序設(shè)計基礎(chǔ)（C語言）徐 兵主要學(xué)習(xí)內(nèi)容n基本數(shù)據(jù)類型n運算符和表達(dá)式n輸入輸出n程序控制結(jié)構(gòu)n數(shù)組n函數(shù)n指針n結(jié)構(gòu)體、共用體n編譯、文件學(xué)習(xí)目標(biāo)n理解計算機程序設(shè)計的基本原理n掌握程序設(shè)計的基本方法和技術(shù) n掌握結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計的開發(fā)方法n結(jié)合C語言學(xué)習(xí)開發(fā)小型應(yīng)用系統(tǒng) 基本要求n認(rèn)真閱讀、理解書本相關(guān)概念和理論方法n全面掌握書本所有例題n獨立完成實驗指導(dǎo)書要求的所有實驗n達(dá)到計算機等級考試的要求n多做實驗，勤做實驗！第一章：計算機及程序設(shè)計概述計算機和計算機程序計算機的基本工作原理計算機硬件和計算機軟件n計算機硬件主機外部設(shè)備n計算機軟件裸機要使計算機解決各種實際問題，必須有軟件的支持，計

2、算機軟件著重研究如何管理計算機和使用計算機的問題 ，沒有軟件支持的計算機就是一堆廢鐵指令與程序n指令指令就是計算機執(zhí)行某種操作的命令，是硬件能理解并能執(zhí)行的語言，是機器語言的一個語句，是程序員進(jìn)行程序設(shè)計的最小語言單位。 n指令的組成指令由操作碼和操作數(shù)構(gòu)成nMov 3，reg1nMov 5，reg2nAdd reg1，reg2nEnd指令與程序n程序程序（program）是為實現(xiàn)特定目標(biāo)或解決特定問題而用計算機語言編寫的、可以連續(xù)執(zhí)行并能夠完成一定任務(wù)的指令序列的集合。 n程序的開發(fā)描述問題（算法）程序設(shè)計語言n計算機軟件程序設(shè)計語言n機器語言二進(jìn)制指令與計算機硬件的設(shè)計密切相關(guān) n匯編語言

3、匯編語言與機器語言的指令具有一一對應(yīng)的關(guān)系，指令的操作碼和操作數(shù)地址全部用指定的符號表示 匯編語言依然依賴于計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，只能為特定的機器所識別，是面向機器的語言 程序設(shè)計語言n高級語言與具體的計算機指令系統(tǒng)無關(guān)的計算機語言n高級語言的分類面向過程的語言nC、Pascal面向?qū)ο蟮恼Z言nC+、Java、.Net面向特定應(yīng)用的語言nSQLWhy C？nC語言是目前實際程序設(shè)計工作中使用最廣泛的語言之一它包含了程序設(shè)計需要理解和使用的基本程序機理和主要機制掌握這些機制就可以理解程序與程序設(shè)計的主要問題。n目前有許多軟件系統(tǒng)是用C編寫的，或基本上是用C編寫的學(xué)習(xí)程序設(shè)計的同時也能掌握一種實用的程序

4、設(shè)計工具nC語言是一種很靈活的語言既可以在較高層次上做，也可以在較低級的層次上做n很多新型的語言都是衍生自C語言有些本身就是C語言的擴充和發(fā)展n程序設(shè)計是計算機領(lǐng)域的基礎(chǔ)課程C語言適合作為計算機領(lǐng)域許多后續(xù)課程的教學(xué)語言授課重點n側(cè)重學(xué)習(xí)一個具體問題的算法化的過程n學(xué)習(xí)應(yīng)該掌握的基本編程技巧以及C編程的風(fēng)格和藝術(shù)n討論怎樣編寫出一個好的程序？簡單、實用的原則本課程的組織第一部分第一部分基基 礎(chǔ)礎(chǔ)第二部分第二部分簡單程序設(shè)計簡單程序設(shè)計第三部分第三部分高級程序設(shè)計高級程序設(shè)計算法概念、編程原理、編程風(fēng)格、算法概念、編程原理、編程風(fēng)格、基本數(shù)據(jù)類型定義、算術(shù)運算符及基本數(shù)據(jù)類型定義、算術(shù)運算符及表

5、達(dá)式表達(dá)式順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、數(shù)組的定義及應(yīng)用、程序設(shè)計過程數(shù)組的定義及應(yīng)用、程序設(shè)計過程函數(shù)、變量的存儲類別、指針、結(jié)函數(shù)、變量的存儲類別、指針、結(jié)構(gòu)體與共用體、文件構(gòu)體與共用體、文件程序設(shè)計n什么是程序設(shè)計？使用某種程序語言編寫程序的過程，就是用計算機語言對所要解決的問題中的數(shù)據(jù)以及處理問題的方法和步驟所做的完整而準(zhǔn)確的描述的過程n怎樣進(jìn)行程序設(shè)計？分析問題確定算法編制程序調(diào)試程序程序設(shè)計n一個完整的程序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、編程語言和程序設(shè)計方法n對數(shù)據(jù)的描述（數(shù)據(jù)流）指定數(shù)據(jù)的類型和數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)n對操作的描述（控制流）指定操作的步驟，既算法n程序=數(shù)據(jù)結(jié)

6、構(gòu)+算法算 法n什么是算法（Algorithm）？就是為了解決一個特定的問題而采取的確定的、有限的、按照一定次序進(jìn)行的、缺一不可的執(zhí)行步驟注意n為了有效地利用計算機解決實際問題，在設(shè)計算法時不僅要保證計算機執(zhí)行算法的正確性，還要考慮算法的質(zhì)量，選擇適合于具體問題的算法算 法n通常計算機算法分為兩大類：數(shù)值運算算法和非數(shù)值運算算法數(shù)值運算是指對問題求數(shù)值解n有確定的數(shù)學(xué)模型非數(shù)值運算是指事務(wù)處理過程n種類繁多，很難提供統(tǒng)一規(guī)范的算法n更多的是需要用戶設(shè)計其算法的算 法n例1：猴子吃桃問題。有一堆桃子不知數(shù)目，猴子第一天吃掉一半，又多吃了一個，第二天照此方法，吃掉剩下桃子的一半又多一個，天天如此，

7、到第11天早上，猴子發(fā)現(xiàn)只剩一只桃子了，問這堆桃子原來有多少個？ 數(shù)學(xué)模型：數(shù)學(xué)模型：a ai i=2=2* *（a ai+1i+1+1+1） i=9,8,7,i=9,8,7,1 1；Step1：peach1=1；i=10; Step2：peach0=2*（peach1+1）；）； Step3：peach1=peach0； Step4：i=i-1； Step5：若：若i=1，繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行，繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行Step2；Step6：輸出：輸出peach0的值。的值。 算 法n輸入三個數(shù)，然后輸出最大的數(shù)n算法的兩個要素基本功能操作n數(shù)據(jù)運算和傳輸控制結(jié)構(gòu)n順序、選擇和循環(huán)三種基本控制流程 算法可以寫成

8、：算法可以寫成：（1）輸入）輸入A，B，C；（2）若）若AB，則，則A-MAX；若；若AMAX。（3）若）若CMAX，則，則C-MAX。（4）輸出）輸出MAX，MAX是最大數(shù)。是最大數(shù)。 算法的特性n有窮性應(yīng)含有有限的操作步驟，不能是無限的。有窮性指在 “合理的限度之內(nèi)”n唯一性每一個步驟都是確定的，只有一個涵義，不可以為二義性n有零個或多個輸入在執(zhí)行算法時需要從外界獲取必要的信息n有一個或多個輸出算法執(zhí)行的目的就是為了求解，“解”就是輸出的信息沒有輸出的算法是沒有意義的n正確性每一個步驟應(yīng)當(dāng)被有效的執(zhí)行，并得到確定的結(jié)果算法的表示n流程圖端點：表示程序的轉(zhuǎn)向，常用端點：表示程序的轉(zhuǎn)向，常用來

9、表示程序的開始和結(jié)束。來表示程序的開始和結(jié)束。處理：操作的功能處理：操作的功能判斷：單入口判斷：單入口多出口，表明判斷的條件多出口，表明判斷的條件流線：表示程序流線：表示程序的執(zhí)行方向和順序。的執(zhí)行方向和順序。輸入輸入/ /輸出：表示數(shù)據(jù)的名稱、類型和用途等。輸出：表示數(shù)據(jù)的名稱、類型和用途等。算法的表示n流程圖開始開始輸入輸入A,B,CAB?TNMAX=AMAX=BCMAX?NTMAX=C輸出輸出MAX結(jié)束結(jié)束算法的表示nN-S圖是適合結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法的圖形工具N-S流程圖無法表示非結(jié)構(gòu)化的程序P12T TN N當(dāng)條件滿足當(dāng)條件滿足a1=1a1=1i=9i=9當(dāng)當(dāng)i=1i=1時，循環(huán)時，循

10、環(huán)a0=2a0=2* *（a1+1a1+1）a1=a0a1=a0i=i-1i=i-1輸出輸出a0a0算法的表示nUML面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計工具適合于描述復(fù)雜系統(tǒng)元素之間的關(guān)系，不關(guān)注具體算法程序設(shè)計基本步驟 n確定數(shù)學(xué)模型實際問題的準(zhǔn)確描述n算法描述 解決問題的具體步驟n編寫程序 將已設(shè)計好的算法表達(dá)出來 n程序測試 保證程序的正確性 結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計方法n程序的三種基本結(jié)構(gòu) 問題的提出結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計必須采用的結(jié)構(gòu)n順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)被稱為程序設(shè)計的三種基本結(jié)構(gòu)n算法的實現(xiàn)過程是由一系列操作組成的，這些操作之間的執(zhí)行次序就是程序的控制結(jié)構(gòu)n總體結(jié)構(gòu)流程都是自上而下順序執(zhí)行的。 結(jié)構(gòu)化

11、的程序設(shè)計方法n程序的三種基本結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)，順序結(jié)構(gòu)表示程序中的各操作是按照它們出現(xiàn)的先后順序執(zhí)行的 選擇結(jié)構(gòu)，表示程序的處理出現(xiàn)了分支，它需要根據(jù)某一特定的條件選擇其中的一個分支執(zhí)行 循環(huán)結(jié)構(gòu)，程序反復(fù)執(zhí)行某個或某些操作，直到某條件為假（或為真）時才可終止循環(huán) 結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計方法n結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法 公認(rèn)的面向過程編程應(yīng)遵循的基本方法和原則結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計特征n采用模塊化結(jié)構(gòu)自頂而下的設(shè)計方法 便于對問題的分解和模塊的劃分 程序由三種基本控制結(jié)構(gòu)組成有限制地使用轉(zhuǎn)移語句n采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言書寫程序結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言書寫程序n注意書寫風(fēng)格其他程序設(shè)計方法n面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計

12、方法作為一種面向過程的程序設(shè)計方法，將解決問題的重點放在了描述實現(xiàn)過程的細(xì)節(jié)上，盡量保證程序的客觀性，避免人對于程序設(shè)計的干擾。面向?qū)ο蠓椒ǖ幕驹瓌t是盡可能地模擬現(xiàn)實世界中人類的思維方式，使開發(fā)軟件的方法和過程盡可能地接近人類解決問題的方法和過程。 n并行程序設(shè)計n基于組件的程序設(shè)計什么是C語言？n1973年由美國貝爾實驗室設(shè)計發(fā)布的 目前是計算機程序設(shè)計語言的主流語種是世界上最為廣泛使用的語言之一nC語言的流行歸功于兩個主要因素使用正確的C語言指令幾乎可以完成任何任務(wù)是可移植的C編譯系統(tǒng)的廣泛采用nC語言是一種能夠讓軟件工程師與計算機進(jìn)行有效對話的介于匯編語言和高級語言之間的編程語言什么是

13、C語言？nC語言標(biāo)準(zhǔn)1978年，正式出版的The C Programming Language書中介紹的c語言，稱為標(biāo)準(zhǔn)c語言1983年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（ANSI）根據(jù)各種c語言版本對c的擴充和發(fā)展，頒布了c語言的新標(biāo)準(zhǔn)ANSI cnANSI c比標(biāo)準(zhǔn)c有了很大的擴充和發(fā)展1987年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會又頒布新標(biāo)準(zhǔn)，稱為87 ANSI C1990年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO接受了87 ANSI C作為ISO C的標(biāo)準(zhǔn)n目前功能最完善、性能最優(yōu)良的新版本n目前流行的C編譯系統(tǒng)都是以它為基礎(chǔ)的什么是C語言？nC語言的特點適合開發(fā)系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計語言豐富的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)運算符多樣化可移植

14、性好語句簡潔緊湊編程風(fēng)格靈活，語法限制少，使用靈活具有預(yù)處理功能面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的基礎(chǔ)編寫一個加法運算程序編寫一個加法運算程序P18#include#includestdio.hstdio.hmainmain（）（） int int a a，b b；/ /* *定義兩個整形變量定義兩個整形變量* */ / a=1 a=1；b=5b=5；/ /* *給兩個變量賦值給兩個變量賦值* */ / printf printf（“%d+%d%d+%d=%dn”,a,b,a+b=%dn”,a,b,a+b）; ; / /* *打印打印a a和和b b之和之和* */ / C C語言嚴(yán)格區(qū)分大、小寫語言嚴(yán)格區(qū)分

15、大、小寫 英文字母。英文字母。C C語言程序習(xí)慣上使用小寫英文字語言程序習(xí)慣上使用小寫英文字母母，而大寫英文字母通常作為常而大寫英文字母通常作為常量的宏定義和其他特殊的用途。量的宏定義和其他特殊的用途。什么是C語言？#include#includestdio.hstdio.hmainmain（）（） int int a a，b b；/ /* *定義兩個整形變量定義兩個整形變量* */ / a=1 a=1；b=5b=5；/ /* *給兩個變量賦值給兩個變量賦值* */ / printf printf（“%d+%d%d+%d=%dn”,a,b,a+b=%dn”,a,b,a+b）; ; / /* *

16、打印打印a a和和b b之和之和* */ / C C語言嚴(yán)格區(qū)分大、小寫語言嚴(yán)格區(qū)分大、小寫 英文字母。英文字母。什么是C語言？ C C語言程序是由一個個的語言程序是由一個個的 語句組成。語句組成。每個語句都具有規(guī)定的語法格式每個語句都具有規(guī)定的語法格式和特定的功能。和特定的功能。編寫一個加法運算程序編寫一個加法運算程序#include#includestdio.hstdio.hmainmain（）（） int int a a，b b；/ /* *定義兩個整形變量定義兩個整形變量* */ / a=1 a=1；b=5b=5；/ /* *給兩個變量賦值給兩個變量賦值* */ / printf pr

17、intf（“%d+%d%d+%d=%dn”,a,b,a+b=%dn”,a,b,a+b）; ; / /* *打印打印a a和和b b之和之和* */ / C C語言嚴(yán)格區(qū)分大、小寫語言嚴(yán)格區(qū)分大、小寫 英文字母。英文字母。什么是C語言？ C C語言程序是由一個個的語言程序是由一個個的 語句組成。語句組成。 C C語言程序使用語言程序使用“；”作為作為 語句的終止符和分隔符。語句的終止符和分隔符?？梢匀我鈺鴮懀匆恍兄锌梢詴鴮懚嗫梢匀我鈺鴮?，即一行中可以書寫多個語句，一個語句也可以占用任意多個語句，一個語句也可以占用任意多行，語句之間必須用行，語句之間必須用“；”分隔。初分隔。初學(xué)時建議在一行內(nèi)書

18、寫一條語句。學(xué)時建議在一行內(nèi)書寫一條語句。編寫一個加法運算程序編寫一個加法運算程序#include#includestdio.hstdio.hmainmain（）（） int int a a，b b；/ /* *定義兩個整形變量定義兩個整形變量* */ / a=1 a=1；b=5b=5；/ /* *給兩個變量賦值給兩個變量賦值* */ / printf printf（“%d+%d%d+%d=%dn”,a,b,a+b=%dn”,a,b,a+b）; ; / /* *打印打印a a和和b b之和之和* */ / C C語言嚴(yán)格區(qū)分大、小寫語言嚴(yán)格區(qū)分大、小寫 英文字母。英文字母。什么是C語言？ C

19、C語言程序是由一個個的語言程序是由一個個的 語句組成。語句組成。 C C語言程序使用語言程序使用“；”作為作為 語句的終止符和分隔符。語句的終止符和分隔符。 C C語言程序中用大括號對語言程序中用大括號對 “ “ ” ”表示程序的結(jié)構(gòu)層表示程序的結(jié)構(gòu)層 次范圍。次范圍。一個完整的程序模塊要用一對花括號括起一個完整的程序模塊要用一對花括號括起來，用以表示模塊的范圍。為了清晰地表來，用以表示模塊的范圍。為了清晰地表現(xiàn)出程序的結(jié)構(gòu)，建議使用右縮進(jìn)鋸齒型現(xiàn)出程序的結(jié)構(gòu)，建議使用右縮進(jìn)鋸齒型程序書寫格式。程序書寫格式。編寫一個加法運算程序編寫一個加法運算程序#include#includestdio.h

20、stdio.hmainmain（）（） int int a a，b b；/ /* *定義兩個整形變量定義兩個整形變量* */ / a=1 a=1；b=5b=5；/ /* *給兩個變量賦值給兩個變量賦值* */ / printf printf（“%d+%d%d+%d=%dn”,a,b,a+b=%dn”,a,b,a+b）; ; / /* *打印打印a a和和b b之和之和* */ / C C語言嚴(yán)格區(qū)分大、小寫語言嚴(yán)格區(qū)分大、小寫 英文字母。英文字母。什么是C語言？ C C語言程序是由一個個的語言程序是由一個個的 語句組成。語句組成。 C C語言程序使用語言程序使用“；”作為作為 語句的終止符和分

21、隔符。語句的終止符和分隔符。 C C語言程序中用大括號對語言程序中用大括號對 “ “ ” ”表示程序的結(jié)構(gòu)層表示程序的結(jié)構(gòu)層 次范圍。次范圍。語言程序可以使用注釋。語言程序可以使用注釋。 注釋部分的格式是：注釋部分的格式是：注釋內(nèi)容注釋部分不參與注釋內(nèi)容注釋部分不參與程序的執(zhí)行，對程序的運行結(jié)果沒程序的執(zhí)行，對程序的運行結(jié)果沒有影響，只是用來提示或助記。有影響，只是用來提示或助記。編寫一個加法運算程序編寫一個加法運算程序P18什么是C語言？C程序為函數(shù)模塊結(jié)構(gòu)，整個程序都是由一個或多個函數(shù)組成函數(shù)是由函數(shù)說明和函數(shù)體兩部分組成一個C程序總是從main()函數(shù)開始執(zhí)行被調(diào)用的函數(shù)可以是系統(tǒng)提供的

22、庫函數(shù)，也可以是用戶根據(jù)需要自己編制設(shè)計的函數(shù)（用戶自定義函數(shù)）一個C 程序可以由一個文件組成，也可以由若干個文件組成分析下面程序：分析下面程序：#includestdio.h#include main main （）（） int int a=1,b=5,c; a=1,b=5,c; c=add(a,b); c=add(a,b); printf(“c printf(“c=%dn”,c); =%dn”,c); int add(int int add(int x x，intint y) y) return(x+y); return(x+y); C C程序程序源程序文件源程序文件1 1源程序文件源程序

23、文件i i源程序文件源程序文件n n預(yù)編譯命令預(yù)編譯命令函數(shù)函數(shù)1 1函數(shù)函數(shù)n n函數(shù)體函數(shù)體函數(shù)首部函數(shù)首部什么是C語言？什么是C語言？n標(biāo)識符每種程序語言都規(guī)定了在程序里描述名字的規(guī)則n這些名字包括：變量名、常數(shù)名、數(shù)組名、函數(shù)名、文件名、類型名等，被統(tǒng)稱為標(biāo)識符C語言的標(biāo)識符是滿足如下條件的n只能由英文字母、數(shù)字和下劃線組成n必須以英文字母或下劃線開頭n注意C語言對大、小寫字母嚴(yán)格區(qū)分根據(jù)ANSI標(biāo)準(zhǔn)，只有前31個字符是有意義，但一般系統(tǒng)使用的標(biāo)識符，其有效長度不超過8個字符 標(biāo)識符不要與關(guān)鍵字同名什么是C語言？n關(guān)鍵字具有特定含義的，用作專用的標(biāo)識符n語言中關(guān)鍵字絕大多數(shù)是由小寫字母

24、構(gòu)成的字符序列注意：n這些特定的關(guān)鍵字不允許用戶作為自定義的標(biāo)識符使用例：指出合法的例：指出合法的標(biāo)識符與關(guān)鍵字標(biāo)識符與關(guān)鍵字 “ “ABA” S05 file.c AbcABA” S05 file.c Abc 10page printf yellow_red a&b 10page printf yellow_red a&b -113 _ACG -113 _ACG 什么是C語言？n語句語句是組成程序的基本單位n它能完成特定操作所有程序設(shè)計語言都提供了滿足編寫程序要求的一系列語句n有確定的形式和功能C語言中的語句C語言的開發(fā)與運行n開發(fā)一個C程序，一般過程編輯：使用一個文本編輯器將編寫好的編輯：

25、使用一個文本編輯器將編寫好的C C程序輸入計算機，并以程序輸入計算機，并以 文本文件的形式保存文本文件的形式保存C C語言源程序，其文件擴展名為語言源程序，其文件擴展名為“.C”.C”編譯：使用一個編譯：使用一個C C語言編譯系統(tǒng)（如語言編譯系統(tǒng)（如TurboCTurboC 2.0 2.0）對）對C C語言源程序語言源程序 進(jìn)行語法檢查和翻譯，生成同名的進(jìn)行語法檢查和翻譯，生成同名的“.OBJ”.OBJ”目標(biāo)文件目標(biāo)文件鏈接：將目標(biāo)文件和系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)等連接在一起，生成鏈接：將目標(biāo)文件和系統(tǒng)提供的標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)等連接在一起，生成 一個同名的一個同名的“.EXE”.EXE”可執(zhí)行文件可執(zhí)行文件 執(zhí)行：脫離執(zhí)行：脫離C C語言編譯系統(tǒng)，可在操