第01章 C語言程序設(shè)計(jì)預(yù)備知識(shí)-清華大學(xué)C語言

第1章C語言程序設(shè)計(jì)預(yù)備知識(shí)制作人：王敬華教材、參考書與課時(shí)安排教材C語言程序設(shè)計(jì)教程（第2版）王敬華編著清華大學(xué)出版社參考書C語言程序設(shè)計(jì)教程（第2版）習(xí)題解答與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)王敬華編著清華大學(xué)出版社C語言程序設(shè)計(jì)（第2版）

譚浩強(qiáng)高等教育出版社C高級(jí)實(shí)用程序設(shè)計(jì)王士元清華大學(xué)出版社課時(shí)安排授課：54學(xué)時(shí)上機(jī)：36學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)要求及成績(jī)構(gòu)成學(xué)習(xí)要求課前請(qǐng)做好預(yù)習(xí)，課后請(qǐng)做好復(fù)習(xí)保持課堂安靜，頭腦清醒，思維活躍認(rèn)真、獨(dú)立、按時(shí)完成并提交作業(yè)重視上機(jī)實(shí)踐，有效利用寶貴的上機(jī)時(shí)間成績(jī)構(gòu)成平時(shí)考勤：10%

平時(shí)作業(yè)：10%平時(shí)上機(jī)：20%

期末考試：上機(jī)考10%+筆考50%第1章：C語言程序設(shè)計(jì)預(yù)備知識(shí)

學(xué)習(xí)的意義

1、什么是計(jì)算機(jī)？

計(jì)算機(jī)是以邏輯部件為物質(zhì)基礎(chǔ)，能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行自動(dòng)處理的機(jī)器。邏輯部件其實(shí)就是指計(jì)算機(jī)的硬件系統(tǒng)，而對(duì)信息的自動(dòng)處理則是由計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的

2、何為“信息”？

“信息”包括的范圍很廣，它可以是數(shù)字、文字、圖像、聲音等

3、計(jì)算機(jī)中如何表示“信息”？

不管哪種類型的信息在計(jì)算機(jī)中最終都是以二進(jìn)制數(shù)據(jù)信息來表示和處理

101010111111…….語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C4、什么是C語言？結(jié)論：

C語言就是編制計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)工具。具體就是對(duì)這些信息進(jìn)行處理的軟件工具。

除了：

了解計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的組成（因?yàn)橛布擒浖奈镔|(zhì)基礎(chǔ)）。了解計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的組成（因?yàn)檐浖怯布撵`魂）。

更重要的是：了解二進(jìn)制數(shù)在計(jì)算機(jī)中的表示形式、表示范圍以及二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，另外就是數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中是如何存儲(chǔ)的。

學(xué)好C語言必須掌握的基礎(chǔ)知識(shí)！??！語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C學(xué)習(xí)目標(biāo)

了解計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)組成及工作原理；掌握二進(jìn)制數(shù)的表示及二進(jìn)制數(shù)與其它進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法；掌握機(jī)器數(shù)的表示形式和表示范圍，特別是補(bǔ)碼表示形式；掌握補(bǔ)碼的加、減運(yùn)算方法；掌握二進(jìn)制數(shù)的位運(yùn)算方法；

這些是更好地理解和掌握C語言數(shù)據(jù)類型（第3章）的基礎(chǔ)。語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C學(xué)習(xí)內(nèi)容

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及工作原理簡(jiǎn)介進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換（二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制）機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍（原碼、補(bǔ)碼、反碼）二進(jìn)制數(shù)的位運(yùn)算（與、或、非、異或）本章小結(jié)語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成及工作原理簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)

運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸出設(shè)備內(nèi)存外存CPU主機(jī)外圍設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件

硬件是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理裝置，看得見、摸得著，是一些實(shí)實(shí)在在的有形實(shí)體

軟件是指計(jì)算機(jī)程序及有關(guān)程序的技術(shù)文檔資料語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C硬件系統(tǒng)的基本組成及工作原理輸入設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器運(yùn)算器控制器輸出設(shè)備信息(如程序、原始數(shù)據(jù))(存)數(shù)據(jù)(取)數(shù)據(jù)運(yùn)算命令輸出命令輸出信息(存)數(shù)據(jù)存取指令程序指令數(shù)據(jù)輸入指令數(shù)據(jù)信息控制信息語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C(1)運(yùn)算器

(ALU-ArithmeticLogicUnit)

運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯部件，簡(jiǎn)稱ALU，是計(jì)算機(jī)用來進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算的部件。數(shù)據(jù)運(yùn)算包括算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，后者常被忽視，但恰恰是邏輯運(yùn)算使計(jì)算機(jī)能進(jìn)行因果關(guān)系分析。一般運(yùn)算器都具有邏輯運(yùn)算能力

(2)控制器

(Controller)

控制器是計(jì)算機(jī)的指揮系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)的工作就是在控制器控制下有條不紊協(xié)調(diào)工作的。控制器通過地址訪問存儲(chǔ)器，逐條取出選中單元的指令，分析指令，根據(jù)指令產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)作用于其它各個(gè)部件，控制其它部件完成指令要求的操作。上述過程周而復(fù)始，保證了計(jì)算機(jī)能自動(dòng)、連續(xù)地工作

語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C

一般把運(yùn)算器和控制器做在一塊集成電路芯片上，稱為中央處理器，簡(jiǎn)稱為CPU（CentralProcessingUnit）。它是計(jì)算機(jī)核心和關(guān)鍵，計(jì)算機(jī)的性能主要取決于CPU。

(3)存儲(chǔ)器

(Memory)

存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)中具有記憶能力的部件，用來存放程序或數(shù)據(jù)。程序和數(shù)據(jù)是兩種不同的信息，應(yīng)放在不同的地方，兩者不可混淆。指令總是送到控制器，而數(shù)據(jù)則總是送到運(yùn)算器。存儲(chǔ)器就是一種能根據(jù)地址接收或提供指令或數(shù)據(jù)的裝置。

存儲(chǔ)器可分為兩大類：即內(nèi)存儲(chǔ)器和外存儲(chǔ)器。

語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C

內(nèi)存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱內(nèi)存，又稱主存，是CPU能根據(jù)地址線直接尋址的存儲(chǔ)空間，是計(jì)算機(jī)內(nèi)部存放數(shù)據(jù)的硬件設(shè)備，是程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的基本要素，由半導(dǎo)體器件制成。內(nèi)存中存放數(shù)據(jù)是以相應(yīng)的內(nèi)存單元為單位進(jìn)行存放的，內(nèi)存單元的大小可以是一個(gè)字節(jié)，也可以是多個(gè)字節(jié)，每個(gè)內(nèi)存單元都有一個(gè)編號(hào)，它表示該內(nèi)存單元所對(duì)應(yīng)的內(nèi)存地址。內(nèi)存的特點(diǎn)是存取速度快，基本上能與CPU速度相匹配。

外存儲(chǔ)器簡(jiǎn)稱外存，它作為一種輔助存儲(chǔ)設(shè)備，主要用來存放一些暫時(shí)不用而又需常期保存的程序或數(shù)據(jù)。當(dāng)需要執(zhí)行外存中的程序或處理外存中的數(shù)據(jù)時(shí)，必須通過CPU輸入／輸出指令，將其調(diào)入內(nèi)存中才能被CPU執(zhí)行處理，所以外存實(shí)際上屬于輸入／輸出設(shè)備。語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C(4)輸入設(shè)備

(InputDevice)

輸入設(shè)備是用來輸入程序和數(shù)據(jù)的部件。常見的輸入設(shè)備有：鍵盤、鼠標(biāo)、麥克風(fēng)、掃描儀、手寫板、數(shù)碼相機(jī)、攝像頭等。(5)輸出設(shè)備

(OutputDevice)

輸出設(shè)備正好與輸入設(shè)備相反，是用來輸出結(jié)果的部件。要求輸出設(shè)備能以人們所能接受的形式輸出信息，如以文字、圖形的形式在顯示器上輸出。除顯示器外，常用的輸出設(shè)備還有音箱、打印機(jī)、繪圖儀等。語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C計(jì)算機(jī)的工作原理：

各種各樣的信息，通過輸入設(shè)備，進(jìn)入計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器，然后送到運(yùn)算器，運(yùn)算完畢把結(jié)果送到存儲(chǔ)器存儲(chǔ)，最后通過輸出設(shè)備顯示出來。整個(gè)過程由控制器進(jìn)行控制。軟件系統(tǒng)的組成及分類

軟件是指計(jì)算機(jī)程序及有關(guān)程序的技術(shù)文檔資料。兩者中更為重要的是程序，它是計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的指令集，也是計(jì)算機(jī)正常工作最重要的因素。在不太嚴(yán)格情況下，認(rèn)為程序就是軟件。

根據(jù)軟件用途將其分為兩大類：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C(1)系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件是指管理、監(jiān)控、維護(hù)計(jì)算機(jī)正常工作和供用戶操作使用計(jì)算機(jī)的軟件。這類軟件一般與具體應(yīng)用無關(guān)，是在系統(tǒng)一級(jí)上提供的服務(wù)。系統(tǒng)軟件主要包括以下兩類：一類是面向計(jì)算機(jī)本身的軟件，如操作系統(tǒng)、診斷程序等。另一類是面向用戶的軟件，如各種語言處理程序（象BC、VC等）、實(shí)用程序、字處理程序等。(2)應(yīng)用軟件

應(yīng)用軟件是指某特定領(lǐng)域中的某種具體應(yīng)用，供最終用戶使用的軟件，它必須在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上運(yùn)行。如財(cái)務(wù)報(bào)表軟件、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用軟件等。初學(xué)C語言的讀者主要任務(wù)是學(xué)習(xí)如何編寫應(yīng)用軟件。語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C軟件與硬件的關(guān)系

硬件和軟件是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互相依存的兩大部分，它們的關(guān)系主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）硬件和軟件互相依存。

硬件是軟件賴以工作的物質(zhì)基礎(chǔ)，軟件的正常工作是硬件發(fā)揮作用的惟一途徑,軟件是用戶與機(jī)器的接口。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須要配備完善的軟件系統(tǒng)才能正常工作，且充分發(fā)揮其硬件的各種功能。

（2）硬件和軟件無嚴(yán)格界線。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在許多情況下，計(jì)算機(jī)的某些功能既可以由硬件實(shí)現(xiàn)，也可以由軟件來實(shí)現(xiàn)。因此，硬件與軟件在一定意義上說沒有絕對(duì)嚴(yán)格的界線。

（3）硬件和軟件協(xié)同發(fā)展。

計(jì)算機(jī)軟件隨著硬件技術(shù)的迅速發(fā)展而發(fā)展，而軟件的不斷發(fā)展與完善又促進(jìn)硬件的更新，兩者密切地交織發(fā)展，缺一不可。語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.2進(jìn)位計(jì)數(shù)制及其轉(zhuǎn)換

數(shù)碼、基與權(quán)

數(shù)碼：表示數(shù)的符號(hào)

基數(shù)：數(shù)碼的個(gè)數(shù)

權(quán)：每一位所具有的值數(shù)制語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C數(shù)制基權(quán)表示數(shù)碼特點(diǎn)10o，101，102，…十進(jìn)制數(shù)0~910逢十進(jìn)一二進(jìn)制數(shù)0~122o，21，22，…逢二進(jìn)一八進(jìn)制數(shù)0~788o，81，82，…逢八進(jìn)一十六進(jìn)制數(shù)0~9,A~F,a~f1616o，161，162，…逢十六進(jìn)一十進(jìn)制：4956=4103+9102+5101+610o二進(jìn)制：1011=123+022+121+12o十六進(jìn)制：81AE=8163+1162+10161+1416o八進(jìn)制：4275=483+282+781+58o語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制

方法：按權(quán)相加語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C進(jìn)制之間的相互轉(zhuǎn)換二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制

方法：按權(quán)相加十進(jìn)制轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制步驟：首先進(jìn)行整數(shù)部分轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)行小數(shù)部分轉(zhuǎn)換。（1）整數(shù)部分轉(zhuǎn)換原理：方法：連續(xù)除以基，從低到高記錄余數(shù)，直至商為0語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C整數(shù)部分轉(zhuǎn)換舉例例把十進(jìn)制數(shù)59轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)5922921427232120(59)10=(111011)2110111111011余余余余余余第一次得到的余數(shù)是最低位最后得到的余數(shù)是最高位例把十進(jìn)制數(shù)159轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)1598198280(159)10=(237)8237余7余3余2例把十進(jìn)制數(shù)459轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)4591628161160(459)10=(1CB)161CB余11余12余1語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C

（2）小數(shù)部分轉(zhuǎn)換原理：方法：連續(xù)乘以基，從高到低記錄整數(shù)部分，直至結(jié)果的小數(shù)部分為0

在十進(jìn)制的小數(shù)部分轉(zhuǎn)換中，有時(shí)連續(xù)乘以2不一定能使小數(shù)部分等于0，這說明該十進(jìn)制小數(shù)不能用有限位二進(jìn)制小數(shù)表示。這時(shí)，只要取足夠多的位數(shù)，使其誤差達(dá)到所要求的精度就可以了。

例將十進(jìn)制數(shù)0.8125轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制

0.8125×2＝1.625（b1＝1）最高小數(shù)位

0.625×2＝1.25（b2＝1）

0.25×2＝0.5（b3＝0）

0.5×2＝1.0（b4＝1）最低小數(shù)位

所以(0.8125)10

＝(0.1101)2注意：對(duì)于小數(shù)部分的轉(zhuǎn)換式中的整數(shù)不參加連乘，第一次乘以2所得到的整數(shù)部分是二進(jìn)制數(shù)小數(shù)的最高位，最后所得到的整數(shù)部分是二進(jìn)制數(shù)小數(shù)的最低位。例將十進(jìn)制數(shù)0.8123轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制

0.8123×2＝1.6246（b1＝1）最高小數(shù)位

0.6246×2＝1.2492（b2＝1）

0.2492×2＝0.4984（b3＝0）

0.4984×2＝0.9968（b4＝0）最低小數(shù)位

…………

所以(0.8123)10

≈(0.1100)2例將十進(jìn)制數(shù)0.8123轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制

0.8123×8＝6.4984（b1＝6）最高小數(shù)位

0.4984×8＝3.9872（b2＝3）

0.9872×8＝7.8976（b3＝7）

0.8976×8＝7.1808（b4＝7）最低小數(shù)位

…………

所以(0.8123)10

≈(0.6377)8語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C二進(jìn)制八進(jìn)制

方法：從小數(shù)點(diǎn)開始，分別向左、右按3位分組轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的八進(jìn)制數(shù)字字符，最后不滿3位的，則需補(bǔ)0。

二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換000~0001~1010~2011~3100~4101~5110~6111~7例將二進(jìn)制數(shù)(1101101.10101)2轉(zhuǎn)換成八進(jìn)制數(shù)所以(1101101.10101)2

＝(155.52)8二進(jìn)制數(shù)：

001

101

101.101

0101八進(jìn)制數(shù)：55.52語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C八進(jìn)制二進(jìn)制

方法：將每位八進(jìn)制數(shù)用3位二進(jìn)制表示即可。

二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換000~0001~1010~2011~3100~4101~5110~6111~7例將八進(jìn)制數(shù)(345.64)8轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)所以(345.64)2

＝(11100101.1101)2八進(jìn)制數(shù)：3

4

5.6

4011二進(jìn)制數(shù)：100101.110100語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C二進(jìn)制十六進(jìn)制

方法：從小數(shù)點(diǎn)開始，分別向左、右按4位分組轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)字字符，最后不滿4位的，則需補(bǔ)0。

二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換例將二進(jìn)制數(shù)(1101101.10101)2轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制數(shù)所以(1101101.10101)2

＝(6D.A8)16二進(jìn)制數(shù)：

0110

1101.1010

10006十六進(jìn)制數(shù)：D.A80000~00001~10010~20011~30100~40101~50110~60111~71000~81001~91010~A1011~B1100~C1101~D1110~E1111~F語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C十六進(jìn)制二進(jìn)制

方法：將每位十六進(jìn)制數(shù)用4位二進(jìn)制表示即可。

二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制之間的轉(zhuǎn)換例將十六進(jìn)制數(shù)(A9D.6C)16轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)所以(A9D.6C)2

＝(101010011101.011011)2十六進(jìn)制數(shù)：A

9

D.6

C1010二進(jìn)制數(shù)：0000~00001~10010~20011~30100~40101~50110~60111~71000~81001~91010~A1011~B1100~C1101~D1110~E1111~F10011101.01101100請(qǐng)問……….????(9FDA.4B)16=(__________)8(256)7=(___________)6語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.3機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍真值與機(jī)器數(shù)

真值：一個(gè)帶符號(hào)數(shù)由兩部分組成：一部分表示數(shù)的符號(hào)，另一部分表示數(shù)的數(shù)值。一般，直接用正號(hào)“＋”和負(fù)號(hào)“－”來表示符號(hào)的二進(jìn)制數(shù)，叫做符號(hào)數(shù)的真值。

機(jī)器數(shù)：計(jì)算機(jī)中的數(shù)是用二進(jìn)制來表示的，數(shù)的符號(hào)也是用二進(jìn)制來表示的。把一個(gè)數(shù)連同其符號(hào)在內(nèi)在機(jī)器中的表示加以數(shù)值化，這樣的數(shù)稱為機(jī)器數(shù)。

一般用最高有效位來表示數(shù)的符號(hào)，正數(shù)用0表示，負(fù)數(shù)用1表示。

真值：+1011-1011機(jī)器數(shù)：0101111011數(shù)值符號(hào)數(shù)值符號(hào)

機(jī)器數(shù)的表示形式原碼補(bǔ)碼反碼語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.3機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍原碼原碼又稱為“符號(hào)-數(shù)值表示”。在以原碼形式表示的正數(shù)和負(fù)數(shù)中，第1位表示符號(hào)位，對(duì)于正數(shù)，符號(hào)位記為0，對(duì)于負(fù)數(shù)，符號(hào)位記為1，其余各位表示數(shù)值部分。例：N1＝+10011N2＝-01010[N1]原＝010011[N2]原＝101010

根據(jù)上述原碼形成規(guī)則，一個(gè)n位的整數(shù)N（包含一位符號(hào)位）的原碼一般表示為：

N0≤N＜2n-1[N]原＝

2n-1

－N－2n-1

＜N≤0語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.3機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍原碼

對(duì)于這樣的n位整數(shù)其原碼表示的數(shù)的范圍為：－(2n-1－1)～(2n-1

－1)。

N0≤N＜1[N]原＝

1－N－1＜N≤0111………1n-1個(gè)1011………1n-1個(gè)1對(duì)于定點(diǎn)小數(shù)，通常小數(shù)點(diǎn)定在最高位的左邊，這時(shí)數(shù)值小于1。定點(diǎn)小數(shù)原碼一般表示為：對(duì)于這樣的m位小數(shù)(含一符號(hào)位)其原碼表示數(shù)的范圍為：－(1－

2-(m-1))～(1－2-(m-1))。語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.3機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍原碼1.11………1m-1個(gè)10.11………1m-1個(gè)1總結(jié)：當(dāng)N為正數(shù)時(shí)，[N]原和N的區(qū)別只是增加一位用0表示的符號(hào)位。由于在數(shù)的左邊增加一位0對(duì)該數(shù)的數(shù)值并無影響，所以[N]原就是N本身。當(dāng)N為負(fù)數(shù)時(shí)，[N]原和N的區(qū)別是增加一位用1表示的符號(hào)位。在原碼表示中，有兩種不同形式的0，即：

[＋0]原＝000…0或0.00…0[－0]原＝100…0或1.00…0語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.3機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍反碼反碼又稱為“對(duì)1的補(bǔ)數(shù)”。用反碼表示時(shí)，左邊第一位也是符號(hào)位，符號(hào)位為0代表正數(shù)，符號(hào)位為1代表負(fù)數(shù)，對(duì)于負(fù)數(shù)，反碼的數(shù)值是將原碼數(shù)值按位求反，而對(duì)于正數(shù)，反碼和原碼相同。所以，反碼數(shù)值的形成與它的符號(hào)位有關(guān)例：N1＝+10011N2＝-01010[N1]反＝010011[N2]反＝110101

根據(jù)上述反碼形成規(guī)則，一個(gè)n位的整數(shù)N（包含一位符號(hào)位）的反碼一般表示為：

N0≤N＜2n-1[N]反＝

(2n－1)＋

N－2n-1

＜N≤0語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.3機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍反碼

對(duì)于這樣的n位整數(shù)其反碼表示的數(shù)的范圍為：－(2n-1－1)～(2n-1

－1)。

N0≤N＜1[N]反＝

(2－2-m)＋

N－1＜N≤0100………0n-1個(gè)0011………1n-1個(gè)1對(duì)于定點(diǎn)小數(shù)，若小數(shù)部分的位數(shù)為m位，則定點(diǎn)小數(shù)反碼一般表示為：對(duì)于這樣的m位小數(shù)(含一符號(hào)位)其反碼表示數(shù)的范圍為：－(1－

2-(m-1))～(1－2-(m-1))。語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.3機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍反碼1.00………0m-1個(gè)00.11………1m-1個(gè)1總結(jié)：正數(shù)N的反碼[N]反與原碼[N]原相同。對(duì)于負(fù)數(shù)N，其反碼[N]反的的符號(hào)為1，數(shù)值部分是將原碼數(shù)值按位求反。在反碼表示中，有兩種不同形式的0，即：

[＋0]反＝000…0或0.00…0[－0]反＝111…1或1.11…1語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.3機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍補(bǔ)碼補(bǔ)碼又稱為“對(duì)2的補(bǔ)數(shù)”。在補(bǔ)碼表示法中，正數(shù)的補(bǔ)碼表示同原碼和反碼的表示是相同的，而負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼表示卻不同。對(duì)于負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼，其符號(hào)位為1，而數(shù)值位是將原碼“按位求反，末位加1”。例：N1＝＋10011N2＝－01010[N1]補(bǔ)＝010011[N2]補(bǔ)＝110110

根據(jù)上述補(bǔ)碼形成規(guī)則，一個(gè)n位的整數(shù)N（包含一位符號(hào)位）的補(bǔ)碼一般表示為：

N0≤N＜2n-1[N]補(bǔ)＝

2n

＋

N－2n-1

≤N＜

0注意：同原碼、反碼的區(qū)分！！!語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.3機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍補(bǔ)碼

對(duì)于這樣的n位整數(shù)其補(bǔ)碼表示的數(shù)的范圍為：－2n-1

～(2n-1

－1)。

N0≤N＜1[N]補(bǔ)＝

2＋

N－1≤N＜

0100………0n-1個(gè)0011………1n-1個(gè)1對(duì)于定點(diǎn)小數(shù)，補(bǔ)碼一般表示為：對(duì)于這樣的m位小數(shù)(含一符號(hào)位)其補(bǔ)碼表示數(shù)的范圍為：－1～(1－2-(m-1))語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.3機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍補(bǔ)碼1.00………0m-1個(gè)00.11………1m-1個(gè)1總結(jié)：正數(shù)N的補(bǔ)碼[N]補(bǔ)與原碼[N]原和反碼[N]反相同。對(duì)于負(fù)數(shù)N，其補(bǔ)碼[N]補(bǔ)的的符號(hào)為1，數(shù)值部分為反碼數(shù)值加1。在補(bǔ)碼表示法中，0的表示形式是唯一的，即：

[＋0]補(bǔ)＝000…0或0.00…0[－0]補(bǔ)＝000…0或0.00…0注意：絕大多數(shù)機(jī)器數(shù)的表示采用補(bǔ)碼表示法。象C語言中整數(shù)在計(jì)算機(jī)中就是以其補(bǔ)碼的形式存儲(chǔ)的。語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C原碼反碼補(bǔ)碼+7000001110000011100000111-7100001111111100011111001+0000000000000000000000000-0100000001111111100000000數(shù)的范圍11111111~01111111(-127~+127)10000000~01111111(-127~+127)10000000~01111111(-128~+127)（用一字節(jié)表示數(shù)）負(fù)數(shù)補(bǔ)碼轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)：最高位不動(dòng)，其余位取反加1例補(bǔ)碼：11111001

取反：10000110

加1：10000111=-7語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.3機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍補(bǔ)碼的加、減運(yùn)算由補(bǔ)碼的定義可以證明如下補(bǔ)碼加、減運(yùn)算規(guī)則：

[N1＋N2]補(bǔ)＝[N1]補(bǔ)＋[N2]補(bǔ)

[N1－N2]補(bǔ)＝[N1]補(bǔ)＋[－N2]補(bǔ)運(yùn)算時(shí)，符號(hào)位和數(shù)據(jù)位一樣參加運(yùn)算，如果符號(hào)位產(chǎn)生進(jìn)位，則需要將此進(jìn)位“丟掉”。運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)位為0時(shí)，說明是正數(shù)的補(bǔ)碼；運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)為1時(shí)，說明是負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼。語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.3機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍補(bǔ)碼的加、減運(yùn)算例:已知N1＝＋10011，N2＝－01010，求[N1＋N2]補(bǔ)和[N1－N2]補(bǔ)。解：[N1＋N2]補(bǔ)＝[N1]補(bǔ)＋[N2]補(bǔ)

＝010011＋110110=001001010011＋）110110

丟掉←1001001語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.3機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍補(bǔ)碼的加、減運(yùn)算例:已知N1＝＋10011，N2＝－01010，求[N1＋N2]補(bǔ)和[N1－N2]補(bǔ)。解：[N1-N2]補(bǔ)＝[N1]補(bǔ)＋[-N2]補(bǔ)

＝010011＋001010=011101010011＋）001010011101語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.3機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍無符號(hào)整數(shù)在某些情況下，要處理的數(shù)全是正數(shù)，此時(shí)再保留符號(hào)位就沒有意義了。我們可以把最高有效位也作為數(shù)值處理，這樣的數(shù)稱為無符號(hào)數(shù)。

16位無符號(hào)數(shù)的表示范圍是：0≤N≤65535，

8位無符號(hào)數(shù)的表示范圍是：0≤N≤255。字符表示法計(jì)算機(jī)中處理的信息并不全是數(shù)，有時(shí)需要處理字符或字符串，例如從鍵盤輸入的信息或打印輸出的信息都是字符方式輸入輸出的，因此，計(jì)算機(jī)必須能表示字符（例如，C語言中可通過定義字符型變量來存儲(chǔ)字符）。字符包括：語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.3機(jī)器數(shù)的表示形式及其表示范圍字符表示法

字母：A、B、…、Z，a、b、…、z；數(shù)字：0、1、…、9；專用字符：＋、－、﹡、∕、↑、SP（space空格）、…

非打印字符：BEL（Bell響鈴）、LF（LineFeed換行）、CR（CarriageReturn回車）、…

這些字符在機(jī)器里必須用二進(jìn)制數(shù)來表示。計(jì)算機(jī)中常采用美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼ASCII（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）來表示。這種代碼用一個(gè)字節(jié)（8位二進(jìn)制碼）來表示一個(gè)字符，其中低7位為字符的ASCII值，最高位一般用作校驗(yàn)位。在附錄5中給出了常用字符的ASCII值。語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.4二進(jìn)制數(shù)的位運(yùn)算邏輯變量

其值只能有0或1兩種取值的變量“與”運(yùn)算(AND)

“與”運(yùn)算又稱為邏輯乘，可用符號(hào)“·”或“∧”來表示，C語言中用“&”來表示。如有A、B兩個(gè)邏輯變量，可能有的取值情況只有4種。

位運(yùn)算主要包括：與(AND)、或(OR)、非(NOT)、異或(XOR)ABA&B000010100111結(jié)論：即只有A、B兩個(gè)變量取值均為1，則它們“與”運(yùn)算的結(jié)果才為1，其它均為0。

語言程序設(shè)計(jì)教程第二版第一章預(yù)備知識(shí)C1.4二進(jìn)制數(shù)的位運(yùn)算“或”運(yùn)算(OR)

“或”運(yùn)算又稱為邏輯加，可用符號(hào)“+”或“∨”來表示，C語言中用“|”來表示。如有A、B兩個(gè)邏輯變量，可能有的取值情況只有4種。ABA&B000011