C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)第一單元

1、第1章 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)C語(yǔ)言程序基本知識(shí) 在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行C語(yǔ)言程序?qū)W習(xí)目標(biāo) 掌握計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ)理解計(jì)算機(jī)程序的基本概念熟悉C語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)了解C語(yǔ)言程序的結(jié)構(gòu)學(xué)會(huì)在VC環(huán)境下編輯、編譯、執(zhí)行C程序 能夠仿照例子用C語(yǔ)言編寫簡(jiǎn)單的程序1.1 計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)1.1.1 計(jì)數(shù)制概念數(shù)制（二、八、十、十六）；數(shù)制轉(zhuǎn)換1.1.2 數(shù)值和非數(shù)值的表示原碼、反碼和補(bǔ)碼；定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)的表示1.1.3 計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ)算術(shù)運(yùn)算；邏輯運(yùn)算1.1.4 程序與程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序；程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言；高級(jí)語(yǔ)言1.1.5 程序執(zhí)行高級(jí)語(yǔ)言處理程序計(jì)算機(jī)的二進(jìn)制世界計(jì)算機(jī)的世界是一個(gè)二進(jìn)制世界計(jì)算機(jī)是信息處理的

2、工具，任何信息必須被轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)后才能由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和傳輸計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的主要功能部件均是僅有兩種穩(wěn)定狀態(tài)（電位的高和低，用0和1這兩個(gè)數(shù)字表示）的電子元器件組成1. 進(jìn)位計(jì)數(shù)制：指用一組特定的數(shù)字符號(hào)按照一定的進(jìn)位規(guī)則來(lái)表示數(shù)的計(jì)數(shù)方法。使用任何一種計(jì)數(shù)制都必須了解兩個(gè)重要概念：基數(shù)和位權(quán)?；鶖?shù)：進(jìn)位計(jì)數(shù)制中所使用的不同基本符號(hào)的個(gè)數(shù)。位權(quán)：數(shù)碼在不同的位置上有不同的值，確定數(shù)位上實(shí)際值所乘因子。任意進(jìn)制的一個(gè)數(shù)都可以表示為它的各位數(shù)字與位權(quán)乘積之和。假設(shè)有一個(gè)R進(jìn)制的數(shù)P，共有m位整數(shù)和n位小數(shù)，每位數(shù)字用 Di（-nim1 ）表示，即P=Dm-1Dm-2D1D0D-1D-

3、n，它可展開(kāi)為：P = Dm-1Rm-1Dm-2Rm-2D0R0D-1R-1 D-nR-n此多項(xiàng)式的值即為R進(jìn)制的數(shù)P。1.1.1 計(jì)數(shù)制概念計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制的主要原因（1）容易表示，電路簡(jiǎn)單可靠。二進(jìn)制數(shù)只有“0”和“1”兩個(gè)基本符號(hào)，易于用兩種對(duì)立的物理狀態(tài)表示。例如，可用電燈開(kāi)關(guān)的“閉合”狀態(tài)表示“1”，用“斷開(kāi)”狀態(tài)表示“0”；晶體管的導(dǎo)通表示“1”，截止表示“0”。一切有兩種對(duì)立穩(wěn)定狀態(tài)的器件都可以表示二進(jìn)制的“0”和“1”。而十進(jìn)制數(shù)有10個(gè)基本符號(hào)（ 09 ），要用10種狀態(tài)才能表示，實(shí)現(xiàn)起來(lái)很困難。（2）運(yùn)算簡(jiǎn)單。二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算特別簡(jiǎn)單，加法和乘法僅各有 3條運(yùn)算規(guī)則（

4、 00 = 0，01 = 1，11 = 1 0和00 = 0，01 = 0，11 = 1 ），運(yùn)算時(shí)不易出錯(cuò)。（3）邏輯性強(qiáng)。二進(jìn)制數(shù)的“1”和“0”正好可與邏輯值“真”和“假”相對(duì)應(yīng)，這樣就為計(jì)算機(jī)進(jìn)行邏輯運(yùn)算提供了方便。算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算是計(jì)算機(jī)的基本運(yùn)算，采用二進(jìn)制可以簡(jiǎn)單方便地進(jìn)行這兩類運(yùn)算。2. 數(shù)制轉(zhuǎn)換（1） R進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。轉(zhuǎn)換規(guī)則：將各位數(shù)碼與位權(quán)相乘求和，所得數(shù)即為轉(zhuǎn)換結(jié)果。例如：（10110.1）2 = 2 4 222 12-1 = （22.5）10（456.45）8 = 48 258 168048-158-2 =（302.578125）10（2AF）16 = 21

5、6 2A16 1F16 0 = 216161016 151 =（687）10（）十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為R進(jìn)制整數(shù)。轉(zhuǎn)換規(guī)則：“除R取余法”。即用十進(jìn)制數(shù)反復(fù)地除以基數(shù)，記下每次得到的余數(shù)，直至商為0。將所得余數(shù)按最后一個(gè)余數(shù)到第一個(gè)余數(shù)的順序依次排列起來(lái)即為轉(zhuǎn)換結(jié)果。 十進(jìn)制小數(shù)轉(zhuǎn)換成R進(jìn)制小數(shù)。轉(zhuǎn)換規(guī)則：“乘R取整法”。即用十進(jìn)制小數(shù)乘以基數(shù)，得到一個(gè)乘積，將乘積的整數(shù)部分取出來(lái)，將乘積的小數(shù)部分再乘以基數(shù)。重復(fù)以上過(guò)程，直至乘積的小數(shù)部分為 0或滿足轉(zhuǎn)換精度要求為止。最后將每次取得的整數(shù)依次從左到右排列即為轉(zhuǎn)換結(jié)果。一個(gè)十進(jìn)制數(shù)既有整數(shù)部分，又包括小數(shù)部分，要將其轉(zhuǎn)換成 R

6、進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換規(guī)則是：將該十進(jìn)制數(shù)的整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后將兩個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)果拼接起來(lái)即可。 例如，將83轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)，逐次除2取余：可得到：（83）10 =（1010011）2例如，將0.8125轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)，逐次乘2取整：可得： （0.8125）10 =（0.1101）2 注意:并非所有的十進(jìn)制小數(shù)都能完全準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制小數(shù)，此時(shí)可以在采用在滿足題目所要求的精度條件下用0舍1入的方法進(jìn)行處理（類似于十進(jìn)制中的四舍五入的方法）。在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，做的乘法次數(shù)越多，結(jié)果就越精確。例如，將0.335轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制小數(shù)，精確到0.001。 可得：（0.335）10 =（0.0101

7、）2 （0.011）2（3）二進(jìn)制數(shù)與八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換（3.1）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)：“三位并一位”，即以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，每三位一組，最高位不足時(shí)補(bǔ)0；小數(shù)部分從左至右，每三位一組，最低有效位不足時(shí)補(bǔ)0。然后，每組改成等值的一位八進(jìn)制數(shù)即可。例如：（3.2）八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)：“一位拆三位”，即把一位八進(jìn)制數(shù)寫成等值的3位二進(jìn)制數(shù)，然后按權(quán)連接即可。 （3.3）二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù) 二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)：“四位并一位”，即以小數(shù)點(diǎn)為基準(zhǔn)，整數(shù)部分從右至左，每四位一組，最高位不足時(shí)補(bǔ)0；小數(shù)部分從左至右，每

8、四位一組，最低有效位不足時(shí)補(bǔ)0。然后，每組改成等值的一位十六進(jìn)制數(shù)即可。（3.4）十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù) 十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)：“一位拆四位”，即把一位十六進(jìn)制數(shù)寫成等值的四位二進(jìn)制數(shù)，然后按權(quán)連接即可。1.1.2 數(shù)值和非數(shù)值的表示1原碼、反碼、補(bǔ)碼的表示計(jì)算機(jī)中參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)有兩種：無(wú)符號(hào)數(shù)和有符號(hào)數(shù)數(shù)的值：二進(jìn)制，用0、1表示符號(hào)：正、負(fù)號(hào)只能用0、1表示，且存放在最高數(shù)位上。正整數(shù)：它的原碼、反碼、補(bǔ)碼相同，最高位為符號(hào)位（值為0），其它位是數(shù)值位，存放整數(shù)的二進(jìn)制形式。負(fù)整數(shù)：三種編碼表示方式不相同。 （1）原碼 負(fù)數(shù)的原碼最高位為符號(hào)位，值為1，其它位是數(shù)值位，存放負(fù)整數(shù)絕對(duì)

9、值的二進(jìn)制形式。 如： -55原=10110111，-1原=10000001 在原碼表示中，0有兩種表示形式，即：+0原=00000000，-0原=10000000 （2）反碼負(fù)數(shù)的反碼最高位為符號(hào)位，值為1，數(shù)值位是原碼的數(shù)值位按位求反。 如： -55反=11001000，-1反=11111110 在反碼表示中，0也有兩種表示形式，即： +0反=00000000，-0反=11111111（3）補(bǔ)碼 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼最高位為符號(hào)位，值為1，數(shù)值位是原碼的數(shù)值位按位求反再加1，即反碼加1。 如：-55補(bǔ)=11001001，-1補(bǔ)=11111111 在補(bǔ)碼表示中，0只有一種表示形式，即： +0補(bǔ)=-0補(bǔ)

10、=00000000 計(jì)算機(jī)中將減法轉(zhuǎn)換為加法的基礎(chǔ)減去一個(gè)數(shù)，等于加上這個(gè)負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼。 高位丟失 負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼 10000101 還原后的原碼：-52. 定點(diǎn)數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)定點(diǎn)數(shù)小數(shù)點(diǎn)的位置固定的數(shù)，小數(shù)點(diǎn)的位置是約定默認(rèn)的。 固定在機(jī)器數(shù)的最低位之后（稱為定點(diǎn)純整數(shù)），用于表示整數(shù)固定在符號(hào)位之后，數(shù)值位之前（稱為定點(diǎn)純小數(shù)），用于表示小于1的純小數(shù)。 定點(diǎn)數(shù)表示法簡(jiǎn)單直觀，但是表示的數(shù)值范圍受表示數(shù)據(jù)的字長(zhǎng)限制，運(yùn)算時(shí)容易產(chǎn)生溢出。 符號(hào)位隱含小數(shù)點(diǎn)位置定點(diǎn)整數(shù)表示 隱含小數(shù)點(diǎn)位置符號(hào)位定點(diǎn)小數(shù)表示浮點(diǎn)數(shù)小數(shù)點(diǎn)的位置可以變動(dòng)的數(shù)，類似十進(jìn)制中的科學(xué)計(jì)數(shù)法。 在計(jì)算機(jī)中通常把浮點(diǎn)數(shù)分成階碼和尾數(shù)兩

11、部分來(lái)表示。 例：1100101.011=0.11001010112111，其中階碼是(111)2，尾數(shù)是(0.1100101011) 2。 -0.0000101101=-0.1011012-100，其中階碼是(-100)2，尾數(shù)是(-0.101101) 2。一般浮點(diǎn)數(shù)在機(jī)器中的格式為： 指數(shù)的符號(hào)位冪次尾數(shù)的符號(hào)位規(guī)格化之后小數(shù)的值N = 尾數(shù)基數(shù)階碼浮點(diǎn)數(shù) N = 尾數(shù)基數(shù)階碼浮點(diǎn)數(shù)是定點(diǎn)整數(shù)和定點(diǎn)小數(shù)的混合。階碼：是一個(gè)帶符號(hào)的整數(shù)（定點(diǎn)整數(shù)）尾數(shù)：用純小數(shù)表示數(shù)的有效部分（定點(diǎn)小數(shù)）階碼的位數(shù)決定數(shù)的范圍，尾數(shù)的位數(shù)決定數(shù)的精度。例如：二進(jìn)制數(shù) -1001110110.101011 可

12、以寫成： -0.1001110110101011 21010 若規(guī)定階碼8位，尾數(shù)24位表示，則這個(gè)數(shù)在機(jī)器中的格式為： 0 0001010 1 100111011010101100000003. 非數(shù)值表示（文字和符號(hào)）（1）ASCII碼 ASCII碼是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼 （American National Standard Code for Information Interchange ）的簡(jiǎn)稱，是目前國(guó)際上使用最廣泛的字符編碼。 （2）二-十進(jìn)制編碼（BCD碼）（3）漢字編碼 輸入碼 交換碼 機(jī)內(nèi)碼 字形碼表1.2 ASCII字符編碼表 十進(jìn)制編碼值為031、127的是控制字符，

13、不可打印，32是空格，其余94個(gè)是普通字符，有具體字形，可打印。09、AZ、az 的編碼是順序排列的二進(jìn)制數(shù)的兩種基本運(yùn)算：算術(shù)運(yùn)算包括：加、減、乘、除。邏輯運(yùn)算包括：與、或、非。算術(shù)運(yùn)算規(guī)則：“逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二”加：0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=10（向高位進(jìn)一）減：0-0=0 1-0=1 1-1=0 0-1=1（向高位借一）乘：00=0 01=0 10=0 11=1除：01=0 11=1例： 111+1010=？ 10.11010=？1.1.3 計(jì)算機(jī)運(yùn)算基礎(chǔ)1000111001 邏輯運(yùn)算邏輯量間的運(yùn)算稱為邏輯運(yùn)算，結(jié)果仍為邏輯量基本邏輯運(yùn)算包括與（運(yùn)算符）、或（運(yùn)算符）、

14、非（運(yùn)算符） 、異或（運(yùn)算符）邏輯與運(yùn)算規(guī)則：00=0 01=0 10=0 11=1邏輯或運(yùn)算規(guī)則：00=0 01=1 10=1 11=1邏輯非運(yùn)算規(guī)則：0=1 1=0 邏輯異或運(yùn)算規(guī)則： 00=0 01=1 10=1 11=0二進(jìn)制數(shù)的邏輯運(yùn)算11011101=001000101101110110110100110111011011010010010100111111011101110110110100011010011.1.4 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言和程序執(zhí)行機(jī)器語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言：一系列的機(jī)器指令。與硬件密切相關(guān)，計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別、執(zhí)行，沒(méi)有通用性。例：0110000010000001 (加法)0110

15、000010000001 (加法)0100000001000010 (減法)0100000001000010 (減法)匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言：機(jī)器語(yǔ)言符號(hào)化，面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，通用性差。必須由匯編程序?qū)⑵浞g成機(jī)器語(yǔ)言程序后才可執(zhí)行。MOV AX, 300HADD BX, AXMOV 2100H, BX HLT匯編程序連接程序匯編連接匯編語(yǔ)言源程序機(jī)器語(yǔ)言目標(biāo)程序可執(zhí)行程序(.ASM)(.OBJ)(.EXE)運(yùn)行運(yùn)行結(jié)果高級(jí)語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言：面向問(wèn)題的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。通常源程序的每一條語(yǔ)句對(duì)應(yīng)一組機(jī)器指令，它必須經(jīng)過(guò)翻譯程序，翻譯成機(jī)器語(yǔ)言指令形式才能執(zhí)行。void main( ) int a, b

16、, c; a=300; b=18; c=a+b; printf(“ a+b= %dn”, c);編譯程序連接程序編譯連接高級(jí)語(yǔ)言源程序機(jī)器語(yǔ)言目標(biāo)程序可執(zhí)行程序運(yùn)行運(yùn)行結(jié)果解釋程序高級(jí)語(yǔ)言源程序解釋執(zhí)行運(yùn)行結(jié)果1.2 C語(yǔ)言程序基本知識(shí)1.2.1 簡(jiǎn)單C語(yǔ)言程序示例 【例1-1】第一個(gè)程序/* 例1.1源程序，屏幕上輸出字符串 */#include void main()printf(Welcome to CnA simple programn);注釋編譯預(yù)處理主函數(shù)語(yǔ)句輸出：Welcome to CA simple program【例1-2】 一個(gè)簡(jiǎn)單的加法計(jì)算程序，求兩個(gè)整數(shù)的和。#inc

17、lude void main() int x,y,sum; /定義變量 printf(Input data：n ); /顯示提示信息 scanf(%d, &x); /輸入一個(gè)整數(shù) printf(Input data：n ); /顯示提示信息 scanf(%d, &y); /輸入一個(gè)整數(shù) sum=x+y; /計(jì)算和 printf(sum=%dn, sum); /輸出和 程序運(yùn)行：Input data：34Input data：53sum=87 注釋【例1-3】 輸入三個(gè)數(shù)實(shí)數(shù)，輸出其中的最大數(shù)。#includedouble max(double x, double y)/ 定義max函數(shù) dou

18、ble m;/ 定義變量m if (xy) m=x;/ 比較兩數(shù)x和y，較大者賦值給m else m=y; return m;/ 返回m的值void main() double a,b,c,t,maxdata; printf(Please input a b c:n ); scanf(%lf%lf%lf,&a,&b,&c); t=max(a,b); / 調(diào)用函數(shù)max，求a、b兩較大者 maxdata=max(t,c); / 調(diào)用函數(shù)max，求t、c兩較大者 printf(“max=%fn,maxdata); / 輸出maxdata 程序運(yùn)行：Please input a b c:7 9 -4max=9.000000函數(shù)1.2.2 C語(yǔ)言程序的結(jié)構(gòu)函數(shù) 有且只能有一個(gè)主函數(shù) main()編譯預(yù)處理“#”開(kāi)頭全局變量注釋 /* 注釋內(nèi)容 */ /