第1章 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

第1章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2024/8/271《程序設(shè)計(jì)》課程《程序設(shè)計(jì)》教學(xué)目標(biāo)通過(guò)這門課程的學(xué)習(xí)，掌握C語(yǔ)言的基本語(yǔ)法和基本結(jié)構(gòu)，熟悉程序設(shè)計(jì)的基本原理和基本算法，熟悉使用C編程平臺(tái)和調(diào)試方法。教學(xué)方式課程講授上機(jī)實(shí)驗(yàn)和輔導(dǎo)本課程是一門理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的實(shí)用技術(shù)課程，在講授知識(shí)的同時(shí)，系統(tǒng)、全面磨礪學(xué)生運(yùn)用C語(yǔ)言編程解決問(wèn)題的能力。2024/8/272教材吳永輝，周娟。C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。西安電子科技大學(xué)出版社。2024。ISBN：978-7-5606-7260-1。實(shí)驗(yàn)教材周娟，吳永輝《程序設(shè)計(jì)實(shí)踐入門》，機(jī)械工業(yè)出版社，2021。周娟，吳永輝。提升程式設(shè)計(jì)力｜國(guó)際程式設(shè)計(jì)競(jìng)賽精選解題解析。碁峰。2022。2024/8/274第1章程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.1計(jì)算和計(jì)算機(jī)的發(fā)展：需求是發(fā)展之母1.2程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的綜述念1.3C語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)1.4C程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)2024/8/2751.1計(jì)算和計(jì)算機(jī)的發(fā)展：需求是發(fā)展之母社會(huì)發(fā)展對(duì)于計(jì)算的需求推動(dòng)了計(jì)算機(jī)和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展；計(jì)算機(jī)和程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的發(fā)展又進(jìn)一步推動(dòng)的計(jì)算的發(fā)展，也產(chǎn)生了新的計(jì)算需求。歷史，并不僅僅是一系列事件的時(shí)間、地點(diǎn)、人物的羅列；對(duì)于歷史，我們要善于通過(guò)對(duì)一系列事件的表象進(jìn)行分析，看到推動(dòng)歷史發(fā)展的本質(zhì)。2024/8/276計(jì)算機(jī)的發(fā)展機(jī)械計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī)晶體管計(jì)算機(jī)中、小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)2024/8/277計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)介：計(jì)算機(jī)和程序設(shè)計(jì)計(jì)算工具：手動(dòng)輔助計(jì)算裝置，如算盤（公元1200年前后）、計(jì)算尺==》機(jī)械計(jì)算機(jī)==》計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)、程序設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言可以追溯到20世紀(jì)40年代中期。南宋：經(jīng)貿(mào)（外貿(mào)）高度發(fā)達(dá)人類使用的計(jì)算工具隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低級(jí)到高級(jí)發(fā)展的過(guò)程。2024/8/278機(jī)械計(jì)算機(jī)機(jī)械計(jì)算機(jī)（mechanicalcomputer）：由杠桿、齒輪等機(jī)械部件而非電子部件構(gòu)成。1642年，19歲的法國(guó)數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家布茨·帕斯卡（BlaisePascal），為了幫助在稅務(wù)局任職的父親完成繁重的計(jì)算工作，發(fā)明了世界上第一臺(tái)齒輪式機(jī)械計(jì)算機(jī)：通過(guò)齒輪系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)來(lái)進(jìn)行加法和減法的運(yùn)算。

1640年，英國(guó)資產(chǎn)階級(jí)革命開(kāi)始。明朝末年2024/8/279電腦先驅(qū)查爾斯·巴貝奇（Charles

Babbage）1822年，英國(guó)人查爾斯·巴貝奇發(fā)現(xiàn)許多有關(guān)時(shí)間的計(jì)算設(shè)備在測(cè)量時(shí)(如天文圖、潮汐圖、航海圖)，都存在臨界誤差，并且測(cè)量繁瑣。1823年得到政府的支持，1834年發(fā)明了分析機(jī)（現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的前身）的原理，在只讀存儲(chǔ)器(穿孔卡片)中存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。但因1842年政府拒絕進(jìn)一步支持他的工作，巴貝奇的計(jì)算器未能完成。西方工業(yè)革命第一次鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)前夕2024/8/2710第一個(gè)程序員：詩(shī)人拜倫之女艾達(dá)（Ada）她為巴貝奇分析機(jī)編寫(xiě)了一組求解伯努利數(shù)列的計(jì)算指令，這套指令也是人類歷史上第一套計(jì)算機(jī)算法程序，它將硬件和軟件分離，第一次出現(xiàn)程序的概念。艾達(dá)和第一個(gè)計(jì)算機(jī)程序：隨著西方國(guó)家進(jìn)入工業(yè)時(shí)代，由杠桿、齒輪等機(jī)械部件構(gòu)成的機(jī)械計(jì)算機(jī)被廣泛地研發(fā)和運(yùn)用1890年，美國(guó)人口普查部門希望能得到一臺(tái)機(jī)器幫助提高普查效率。赫爾曼·何樂(lè)禮（HermanHollerith）(后來(lái)他的公司發(fā)展成了IBM公司)借鑒Babbage的發(fā)明，用穿孔卡片存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并設(shè)計(jì)了機(jī)器。結(jié)果僅用6周就得出了準(zhǔn)確的人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)(如果用人工方法，大概要花10年時(shí)間)。機(jī)械計(jì)算機(jī)在二戰(zhàn)期間達(dá)到頂峰，在1960年代使用，在1970年代逐漸消失，到1980年代絕跡。晚清2024/8/2712電子計(jì)算機(jī)：?jiǎn)柺涝谝詸C(jī)械方式運(yùn)行的計(jì)算器誕生百年之后，隨著電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)，計(jì)算機(jī)開(kāi)始了真正意義上的由機(jī)械向電子時(shí)代的過(guò)渡，電子器件逐漸演變成為計(jì)算機(jī)的主體，而機(jī)械部件則漸漸處于從屬位置。二者地位發(fā)生轉(zhuǎn)化的時(shí)候，計(jì)算機(jī)也正式開(kāi)始了由量到質(zhì)的轉(zhuǎn)變，由此導(dǎo)致電子計(jì)算機(jī)正式問(wèn)世。1904年，美國(guó)人LeeDeForest發(fā)明電子管，為電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1937年，英國(guó)科學(xué)家艾蘭·圖靈（AlanTuring）提出了一種理想的計(jì)算機(jī)器的數(shù)學(xué)模型——圖靈機(jī)，發(fā)展了可計(jì)算性理論?，F(xiàn)在該理論不僅是計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)，也是數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)之一，為紀(jì)念圖靈而設(shè)立的圖靈獎(jiǎng)已成為計(jì)算機(jī)界的諾貝爾獎(jiǎng)。2024/8/2713艾蘭·圖靈（AllanTuring）1912年生于英國(guó)倫敦1931年進(jìn)入劍橋大學(xué)國(guó)王學(xué)院學(xué)習(xí)1937年發(fā)表論文“OncomputablenumberswithanapplicationtotheEntscheidungsproblem”，提出圖靈機(jī)“TuringMachine”模型（理想的計(jì)算機(jī)器的數(shù)學(xué)模型）1938年在普林斯頓大學(xué)獲博士學(xué)位1939年服役，從事密碼破譯研究1945-1948年在英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室，研制ACE計(jì)算機(jī)此后，加盟曼切斯特大學(xué)皇家學(xué)會(huì)計(jì)算實(shí)驗(yàn)室，此期間發(fā)表著名論文“ComputingMachineandIntelligence”1951年被選為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)院士1954年自殺身亡2024/8/27142024/8/2715ACMTuringAward（圖靈獎(jiǎng)）美國(guó)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)（AssociationforComputingMachinery）于1966年設(shè)立的第一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)宗旨：獎(jiǎng)勵(lì)在計(jì)算機(jī)科學(xué)研究中做出創(chuàng)造性貢獻(xiàn)、推動(dòng)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的杰出計(jì)算機(jī)科學(xué)家獎(jiǎng)金額：最初2萬(wàn)美金；1989年增至2萬(wàn)5千美金2024/8/2716二戰(zhàn)時(shí)期，美國(guó)進(jìn)行武器研制，彈道計(jì)算和原子彈研制的計(jì)算量非常龐大。為了解決這一問(wèn)題，1943年，在賓夕法尼亞大學(xué)，開(kāi)始研制電子計(jì)算機(jī)，主要參加人員：JohnW.Mauchly（莫奇萊）J.PresperEckert（?？颂兀㎎ohnVonNeumann（馮·諾依曼）電子計(jì)算機(jī)（1946~1956）1946年，第一臺(tái)真正意義上的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)ENIAC(埃尼阿克，ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)誕生，開(kāi)始研制于1943年，完成于1946年，負(fù)責(zé)人是JohnW.Mauchly和J.PresperEckert，重30噸，用了18000個(gè)電子管，功率25千瓦，主要用于計(jì)算彈道和氫彈的研制。其中重要參與者美籍匈牙利科學(xué)家約翰·馮·諾依曼(John·von·Neumann)提出的“在電子計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)程序和程序控制”的概念，確立了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)一直沿用至今，所以他也被譽(yù)為“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之父”。2024/8/2718馮

諾依曼體系構(gòu)架由馮·諾依曼等人在1946年6月在一篇報(bào)告“FirstDraftofaReportontheEDVAC

”中首先明確提出來(lái)的，其實(shí)這是基于J.PresperEckert和JohnWillianMauchy在UPen開(kāi)發(fā)的ENIAC計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。這種計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)可以簡(jiǎn)要地概括為以下幾點(diǎn)：計(jì)算機(jī)（指硬件）應(yīng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備5大基本部件組成計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制來(lái)表示指令和數(shù)據(jù)將編好的程序的原始數(shù)據(jù)先存入存儲(chǔ)器中，然后再啟動(dòng)計(jì)算機(jī)工作2024/8/27191956年5月，中國(guó)第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)——復(fù)旦601型電子積分機(jī)在復(fù)旦大學(xué)誕生（攝于復(fù)旦大學(xué)校史館）2024/8/2720在電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代，程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是用二進(jìn)制代碼表示的機(jī)器語(yǔ)言，以及使用助記符來(lái)表示機(jī)器指令或操作碼的匯編語(yǔ)言。計(jì)算機(jī)能直接識(shí)別和執(zhí)行機(jī)器語(yǔ)言；匯編語(yǔ)言要通過(guò)匯編程序?qū)⒎?hào)翻譯成二進(jìn)制數(shù)的機(jī)器語(yǔ)言。二十世紀(jì)上半葉，出現(xiàn)了布爾代數(shù)(數(shù)學(xué))、圖靈機(jī)(計(jì)算模型)、馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)(架構(gòu))、晶體管(器件)這四個(gè)現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)的科學(xué)基礎(chǔ)。布爾代數(shù)：描述程序和硬件如CPU的底層邏輯；圖靈機(jī)：一種通用的計(jì)算模型，將復(fù)雜任務(wù)轉(zhuǎn)化為自動(dòng)計(jì)算、不需人工干預(yù)的自動(dòng)化過(guò)程；馮

諾依曼體系結(jié)構(gòu)（構(gòu)造計(jì)算機(jī)的三個(gè)基本原則）：采用二進(jìn)制邏輯；程序存儲(chǔ)執(zhí)行；計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備這五個(gè)基本單元組成；晶體管：構(gòu)成基本的邏輯電路和存儲(chǔ)電路的半導(dǎo)體器件，是建造現(xiàn)代計(jì)算機(jī)之塔的“磚塊”?；谝陨峡茖W(xué)基礎(chǔ)，計(jì)算技術(shù)得以高速發(fā)展，形成規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)。晶體管計(jì)算機(jī)（1956~1964）：產(chǎn)生電子管計(jì)算機(jī)已經(jīng)步入了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的范疇，但因其體積大、能耗高、故障多、價(jià)格貴，從而制約了它的普及和應(yīng)用。1948年，Bell實(shí)驗(yàn)室發(fā)明晶體管1950年，日本東京帝國(guó)大學(xué)的YoshiroNakamats發(fā)明了軟磁盤，其銷售權(quán)由IBM公司獲得。1953年，磁芯存儲(chǔ)器被開(kāi)發(fā)出來(lái)。1956年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室用晶體管代替電子管，制成了世界上第一臺(tái)全晶體管計(jì)算機(jī)Lepreachaun。2024/8/2723晶體管計(jì)算機(jī)（1956~1964）：發(fā)展晶體管計(jì)算機(jī)：主機(jī)采用晶體管等半導(dǎo)體器件，以磁鼓和磁盤為輔助存儲(chǔ)器，采用算法語(yǔ)言（高級(jí)語(yǔ)言）編程，開(kāi)始出現(xiàn)操作系統(tǒng)。1954年，IBM的JohnBackus和他的研究小組開(kāi)始開(kāi)發(fā)FORTRAN語(yǔ)言，1957年完成。這是一種適合科學(xué)研究使用的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言。1959年，GraceMurrayHopper開(kāi)始開(kāi)發(fā)COBOL語(yǔ)言，完成于1961年。1960年，第一個(gè)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言ALGOL推出。2024/8/2724中、小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1964-1971）1958年JackKilby發(fā)明了集成電路(IntegratedCircuit，IC)，它是一種把晶體管、三極管、電阻、電容、電感及布線都加工到一片小小的硅片上的電子器件，不久科學(xué)家們又把更多的電子元件集成到了單一的半導(dǎo)體芯片上。于是，計(jì)算機(jī)變得更小，功耗更低，速度更快。1965年，DouglasEnglebart提出鼠標(biāo)器的設(shè)想，但沒(méi)有進(jìn)一步研究，直到1983年才被蘋果電腦公司大量采用。1969年，ARPANet(AdvancedResearchProjectsAgencyNetwork)計(jì)劃開(kāi)始啟動(dòng)，這是現(xiàn)代Internet的雛形。1971年完成。1967年，NiklausWirth開(kāi)始開(kāi)發(fā)PASCAL

語(yǔ)言，1971年完成。1970年，KenThomson和DennisRitchie開(kāi)始開(kāi)發(fā)UNIX操作系統(tǒng)。2024/8/2725大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971年至今）計(jì)算機(jī)邏輯器件采用大規(guī)模集成電路(LargeScaleIntegration，LSI)和超大規(guī)模集成電路（VeryLargeScaleIntegration，VLSI）技術(shù)，在硅半導(dǎo)體上集成了大量的電子元器件，集成度很高的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器也取代了磁芯存儲(chǔ)器。同時(shí)，操作系統(tǒng)不斷完善，各種應(yīng)用軟件也成為了現(xiàn)代工業(yè)的一部分。1972年，C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)完成。其主要設(shè)計(jì)者是UNIX系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者之一DennisRitche。1985年11月，MicrosoftWindows發(fā)布。1989年，歐洲物理粒子研究所的TimBerners-Lee創(chuàng)立WorldWideWeb雛形。通過(guò)超文本鏈接，新手也可以輕松上網(wǎng)瀏覽。1993年，Internet開(kāi)始商業(yè)化運(yùn)行。1994年，Netscape1.0瀏覽器發(fā)布。2024/8/2726計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成2024/8/2727計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件組成2024/8/27282024/8/27291.2程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的綜述指令（Instruction）可以被計(jì)算機(jī)理解并執(zhí)行的基本操作命令。程序（Program）供計(jì)算機(jī)執(zhí)行后，能完成特定功能的指令序列（Instructionssequence）程序=計(jì)算機(jī)指令序列軟件（Software）與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)操作有關(guān)的計(jì)算機(jī)程序、規(guī)程、規(guī)則，以及可能有的文件、文檔及數(shù)據(jù)。2024/8/2730程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是人與計(jì)算機(jī)對(duì)話的工具，是用來(lái)書(shū)寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序的語(yǔ)言。2024/8/2731程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言High-levelLanguage機(jī)器語(yǔ)言Machinelanguage匯編語(yǔ)言AssemblyLanguage自然語(yǔ)言NaturalLanguage2024/8/2732匯編語(yǔ)言匯編語(yǔ)言：用類英語(yǔ)單詞縮寫(xiě)的符號(hào)指令代替機(jī)器語(yǔ)言的二進(jìn)制代碼指令匯編程序用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，先要將用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序轉(zhuǎn)換成機(jī)器語(yǔ)言程序。稱完成這個(gè)轉(zhuǎn)換功能的程序?yàn)椤皡R編程序“(assembler)2024/8/2733高級(jí)程序主要由語(yǔ)句(statements)構(gòu)成，語(yǔ)句是要計(jì)算機(jī)完成任務(wù)的命令有統(tǒng)一的語(yǔ)法，獨(dú)立于具體機(jī)器，便于人們編碼，閱讀和理解用高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的程序（源程序）在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行，先要由編譯器（也稱為編譯程序）將源程序轉(zhuǎn)換成機(jī)器語(yǔ)言程序既能方便地描述客觀對(duì)象，又能借助于編譯器轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)所接受的語(yǔ)言最接近自然語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言2024/8/2734機(jī)器語(yǔ)言/匯編語(yǔ)言/高級(jí)語(yǔ)言機(jī)器語(yǔ)言計(jì)算機(jī)匯編程序解釋器編譯器高級(jí)語(yǔ)言匯編語(yǔ)言AssemblerInterpreterCompiler高級(jí)語(yǔ)言的發(fā)展2024/8/27352024/8/2736非結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言非結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言是高級(jí)語(yǔ)言發(fā)展的第一階段，編程只要符合語(yǔ)法規(guī)則即可；程序的結(jié)構(gòu)性比較差，邏輯也較為復(fù)雜，由此導(dǎo)致程序變得難以閱讀和維護(hù)。COBOL、FORTRAN2024/8/2737結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言為了解決非結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言存在的問(wèn)題，提出結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法：自頂向下、逐步求精、功能分解程序由順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，這些結(jié)構(gòu)可以嵌套，并且程序中的流程不允許隨意跳轉(zhuǎn)。用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法編寫(xiě)的程序結(jié)構(gòu)清晰，易于閱讀和維護(hù)。PASCAL、C2024/8/2738面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言目的是克服面向過(guò)程語(yǔ)言過(guò)分強(qiáng)調(diào)求解過(guò)程細(xì)節(jié)，程序不易復(fù)用的缺點(diǎn)引入了對(duì)象、消息、類、繼承、封裝、抽象、多態(tài)性等機(jī)制和概念用面向?qū)ο笳Z(yǔ)言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，以問(wèn)題中的對(duì)象為基礎(chǔ)，將具有類似性質(zhì)的對(duì)象抽象成類，利用繼承機(jī)制，對(duì)差異進(jìn)行程序設(shè)計(jì)C++,Java等2024/8/2739結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法程序結(jié)構(gòu)自頂向下（top-down）模塊化設(shè)計(jì)方法模塊算法的逐步求精(stepwiserefinement)設(shè)計(jì)方法用結(jié)構(gòu)化控制結(jié)構(gòu)描述算法和編寫(xiě)程序自頂向下、逐步求精、功能分解2024/8/2740自頂向下模塊化設(shè)計(jì)方法核心思想是限制程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜性把大程序按功能劃分成一些較小的部分，每個(gè)完成獨(dú)立功能分解模塊的原則是簡(jiǎn)單性、獨(dú)立性和完整性模塊化設(shè)計(jì)方法使程序具有較高的可靠性和靈活性，同時(shí)便于程序的測(cè)試和維護(hù)2024/8/2741自頂向下模塊化設(shè)計(jì)方法（續(xù)）在用模塊化方法劃分程序模塊時(shí)，應(yīng)盡量讓模塊具有如下良好性質(zhì)：模塊具有單一入口和單一出口：輸入==處理==輸出模塊不宜過(guò)大，模塊功能單一模塊的執(zhí)行不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生副作用讓模塊與環(huán)境的聯(lián)系僅限于輸入和輸出參數(shù)，模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與調(diào)用它的程序無(wú)關(guān)盡量用模塊的名字調(diào)用模塊1.3C語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)C語(yǔ)言是當(dāng)前使得的最多的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言（C、C++、Java、Python）中的一種C語(yǔ)言簡(jiǎn)史C語(yǔ)言特點(diǎn)C語(yǔ)言詞匯、數(shù)據(jù)類型、常量和變量2024/8/27422024/8/2743C語(yǔ)言之父：丹尼斯·里奇（DennisM.Ritchie）HarvardUniversity獲學(xué)士和博士學(xué)位1967年加入Bell實(shí)驗(yàn)室工作至今1972年發(fā)明C語(yǔ)言1978年，BrianW.Kernighan和DennisM.Ritchie合著《TheCProgrammingLanguage》Turing獎(jiǎng)(1983)和IEEE先驅(qū)獎(jiǎng)(1992)獲得者、美國(guó)工程院院士2024/8/27441.3.1C語(yǔ)言簡(jiǎn)史1960年出現(xiàn)的ALGOL60是一種面向問(wèn)題的高級(jí)語(yǔ)言，它離硬件比較遠(yuǎn)，不宜用來(lái)編寫(xiě)系統(tǒng)程序1963年英國(guó)的劍橋大學(xué)推出了CPL(combinedprogramminglanguage)語(yǔ)言。CPL語(yǔ)言在ALGOL60的基礎(chǔ)上接近硬件一些，但規(guī)模比較大，難以實(shí)現(xiàn)1967年英國(guó)劍橋大學(xué)的MartinRichards對(duì)CPL語(yǔ)言做了簡(jiǎn)化，推出了BCPL(basiccombinedprogramminglanguage)語(yǔ)言2024/8/2745C語(yǔ)言發(fā)展史（續(xù)）1970年美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的KenThompson以BCPL語(yǔ)言為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出了簡(jiǎn)單且很接近硬件的B語(yǔ)言(取BCPL的第一個(gè)字母)，并用B語(yǔ)言寫(xiě)了第一個(gè)UNIX操作系統(tǒng)。但B語(yǔ)言過(guò)于簡(jiǎn)單，功能有限1972年至1973年間，貝爾實(shí)驗(yàn)室的D.M.Ritchie在B語(yǔ)言的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了C語(yǔ)言(取BCPL的第二個(gè)字母)。C語(yǔ)言既保持了BCPL和B語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)(精練，接近硬件)，又克服了它們的缺點(diǎn)(過(guò)于簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)無(wú)類型等)。1973年，K.Thompson和D.M.Ritchie兩人合作把UNIX的90%以上用C改寫(xiě)，即UNIX第5版2024/8/2746C語(yǔ)言發(fā)展史（續(xù)）1983年，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(ANSI)根據(jù)C語(yǔ)言問(wèn)世以來(lái)各種版本對(duì)C的發(fā)展和擴(kuò)充，制定了新的標(biāo)準(zhǔn)，稱為ANSIC1987年，ANSI又公布了新標(biāo)準(zhǔn)—87ANSIC1990年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO(InternationalStandardOrganization)接受87ANSIC為ISOC的標(biāo)準(zhǔn)(ISO9899—1990)2024/8/27471.3.2C語(yǔ)言特點(diǎn)一個(gè)只輸出一行信息的C程序#include<stdio.h>voidmain()/*主函數(shù)*/{

printf("Thisbookis<ProgrammingwithCandc++languages>.\n");}2024/8/2748C程序特點(diǎn)一個(gè)C程序有一個(gè)名為main的主函數(shù)主函數(shù)前的關(guān)鍵字void表示該函數(shù)不返回結(jié)果在函數(shù)名之后要有一對(duì)圓括號(hào)，里面定義參數(shù)函數(shù)體用花括號(hào)“{}”括住?；ɡㄌ?hào)可以用來(lái)括起任何一組C代碼，從而構(gòu)成復(fù)合語(yǔ)句或分程序簡(jiǎn)單C語(yǔ)句之后有一個(gè)分號(hào)“;”程序中的“/*…*/”表示程序的注釋部分。注釋便于人閱讀程序，對(duì)程序編譯和運(yùn)行都沒(méi)有作用#include<stdio.h>是編譯預(yù)處理命令行，指明有關(guān)C的輸入和輸出標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)也將是程序的一部分2024/8/2749【例】讀入兩個(gè)整數(shù)，輸出它們的和/*1*/#include<stdio.h>/*2*/voidmain()/*3*/{/*變量定義部分*//*4*/

intx,y,sum;/*定義x,y,sum*//*5*/

/*以下為語(yǔ)句序列*//*6*/

printf("Inputxandy\n");/*提示輸入數(shù)據(jù)*//*7*/

scanf("%d%d",&x,&y);/*輸入x和y的值*//*8*/

sum=x+y;/*完成x+y的計(jì)算,求sum=x+y*//*9*/printf("x+y=%d\n",sum);/*輸出結(jié)果*//*10*/}2024/8/2750【例】利用公式：C=（5/9）（F-32）輸出F氏溫度與C氏溫度對(duì)照表，設(shè)已知F氏溫度取0、20、…、200。#include<stdio.h>voidmain(){floatf,c;/*變量定義*/

intlower,upper,step;lower=0;upper=200;step=20;f=lower;while(f<=upper){/*循環(huán)計(jì)算*/

c=5.0/9.0*(f-32.0);printf(“%3.0f%6.1f\n”,f,c);f=f+step;}}2024/8/2751【例】輸入兩個(gè)實(shí)數(shù),輸出它們中的小的數(shù)#include<stdio.h>floatmin(floata,floatb){floattemp;/*函數(shù)使用的變量的定義*/

if(a<b)temp=a;elsetemp=b; returntemp;/*返回temp到調(diào)用min()函數(shù)處*/}voidmain(){floatx,y,c;/*變量定義*/printf(“輸入x和y.\n");scanf("%f%f",&x,&y);c=min(x,y);/*調(diào)用函數(shù)min()*/printf("MIN(%.2f,%.2f)=%.2f\n",x,y,c);}C語(yǔ)言特點(diǎn)語(yǔ)言表達(dá)能力強(qiáng)具有數(shù)據(jù)類型的構(gòu)造能力和結(jié)構(gòu)化的程序控制結(jié)構(gòu)語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、緊湊、使用靈活方便能使編譯程序產(chǎn)生執(zhí)行效率較高的代碼用C語(yǔ)言可編寫(xiě)移植性較好的程序自由度太大2024/8/27531.3.3C語(yǔ)言詞匯、數(shù)據(jù)類型、常量和變量C語(yǔ)言詞匯C語(yǔ)言數(shù)據(jù)類型常量和變量2024/8/2754C語(yǔ)言詞匯基本符號(hào)數(shù)字10個(gè)(0～9)英文字母大、小寫(xiě)各26個(gè)(A～Z,a～z)下線字符“_”其它構(gòu)成特殊符號(hào)的字符集基本詞匯字面形式常量特殊符號(hào)（運(yùn)算符）關(guān)鍵字標(biāo)識(shí)符（命名數(shù)據(jù)對(duì)象）2024/8/2755關(guān)鍵詞（Keyword）autobreakcasecharconstcontinuedefaultdodoubleelseenumexternfloatforgotoifintlongregisterreturnshortsignedstaticstructswitchtypedefunionunsignedvoidvolatilewhile2024/8/2756關(guān)鍵詞（續(xù)）下面幾個(gè)雖不屬于關(guān)鍵字，但建議把它們看作關(guān)鍵字，不要在程序中隨便使用。它們用在C程序的預(yù)處理命令行中defineundefincludeifdefifndefendiflineelif2024/8/2757標(biāo)識(shí)符（Identifier）作用：用來(lái)標(biāo)識(shí)變量、常量、類型、函數(shù)、語(yǔ)句等程序?qū)ο?，C語(yǔ)言用標(biāo)識(shí)符給它們命名命名規(guī)則：在C語(yǔ)言中，一個(gè)合理的標(biāo)識(shí)符由英文字母或下線符開(kāi)頭，后跟由字母、下線符、數(shù)字符組成的字符序列。一般以下線符開(kāi)頭的標(biāo)識(shí)符作內(nèi)部使用2024/8/2758標(biāo)識(shí)符（續(xù)）命名要求：標(biāo)識(shí)符作為程序成分對(duì)象的名稱，為了便于聯(lián)想和記憶，建議使用能反映該對(duì)象意義的標(biāo)識(shí)符限制：注意不同C系統(tǒng)對(duì)標(biāo)識(shí)符的有效字符個(gè)數(shù)有不同的規(guī)定。對(duì)于限制標(biāo)識(shí)符8個(gè)有效字符的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，兩個(gè)超過(guò)8個(gè)字符的不同標(biāo)識(shí)符，當(dāng)前8個(gè)字符依次相同時(shí)，系統(tǒng)就認(rèn)為它們是同一個(gè)標(biāo)識(shí)符2024/8/2759C語(yǔ)言數(shù)據(jù)類型三種數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型、指針類型、復(fù)合數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型：三種整型(short,int,long)實(shí)型(float,double,longdouble)字符型(char)2024/8/2760C語(yǔ)言數(shù)據(jù)類型(續(xù))復(fù)合數(shù)據(jù)類型數(shù)組、結(jié)構(gòu)、聯(lián)合和枚舉指針類型指針類型直接賦予數(shù)據(jù)對(duì)象在內(nèi)存中的地址2024/8/2761常量（Constant）在程序運(yùn)行過(guò)程中，其值不能改變或不允許改變的數(shù)據(jù)對(duì)象常量按值的表示形式區(qū)分它的類型整型常量：15浮點(diǎn)型常量：5.0字符型常量：’a’指針常量：NULL字符串常量：”ABC”2024/8/2762常量（續(xù)）可用宏定義給常量命名其一般形式是

#define標(biāo)識(shí)符字符列如：#definePI3.141592024/8/2763變量（Variable）在程序運(yùn)行過(guò)程中，其值可以改變的數(shù)據(jù)對(duì)象變量在內(nèi)存中占據(jù)一定的存貯單元，存放變量的值與變量有關(guān)的概念有：變量名；變量數(shù)據(jù)類型；變量在程序中的有效作用范圍；變量在程序執(zhí)行期間的存在時(shí)間；等等2024/8/2764變量（續(xù)）程序通過(guò)變量定義引入變量，變量定義的一般形式：

類型變量名列表;其中，變量名列表由一個(gè)或多個(gè)變量名組成。例如：inti,j,sum;/*定義三個(gè)int型變量*/intindex=100,big_int=100002024/8/27651.3.4C程序開(kāi)發(fā)環(huán)境基礎(chǔ)知識(shí)C程序從開(kāi)發(fā)到運(yùn)行大致要經(jīng)歷六個(gè)階段編輯（Edit）預(yù)處理（Pre-process）編繹（Compile）連接（Link）加載（Load）執(zhí)行（Execute）2024/8/2766編輯、預(yù)處理與編譯編輯程序員用系統(tǒng)環(huán)境提供的編輯器編輯源程序，產(chǎn)生一個(gè)源程序文件.c或.h

預(yù)處理編譯前，C編繹器先自動(dòng)調(diào)用預(yù)處理程序，對(duì)源程序文件作文字轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生一個(gè)新的內(nèi)部程序代碼編譯若編譯過(guò)程中發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò)誤，則輸出錯(cuò)誤的詳細(xì)信息；對(duì)正確的源程序產(chǎn)生機(jī)器語(yǔ)言程序，稱為源程序的目的代碼2024/8/2767連接、加載與執(zhí)行連接連接程序?qū)⒛康拇a和一些庫(kù)函數(shù)的目的代碼連接起來(lái)，產(chǎn)生計(jì)算機(jī)可直接執(zhí)行的程序映象文件靜態(tài)連接vs.動(dòng)態(tài)連接加載將要執(zhí)行的程序裝入內(nèi)存執(zhí)行裝入內(nèi)存的程序在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)控制下執(zhí)行DevC++Dev-C++（或者叫做Dev-Cpp）是Windows環(huán)境下的一個(gè)輕量級(jí)C/C++集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IntegratedDevelopmentEnvironment，IDE，用于提供程序開(kāi)發(fā)環(huán)境的應(yīng)用程序，一般包括代碼編輯器、編譯器、調(diào)試器和圖形用戶界面等工具）。自由軟件，遵守GPL許可協(xié)議分發(fā)源代碼。集合了功能強(qiáng)大的源碼編輯器、MingW64/TDM-GCC編譯器、GDB調(diào)試器和AStyle格式整理器等眾多自由軟件適合于在教學(xué)中供C/C++語(yǔ)言初學(xué)者使用非商業(yè)級(jí)普通開(kāi)發(fā)者使用DevC++下載C語(yǔ)言、C++語(yǔ)言的編譯器有很多，初學(xué)者可以使用簡(jiǎn)單的BloodshedDev-C++，它是一個(gè)跨平臺(tái)的編譯器，可以到網(wǎng)上下載然后安裝。DevC++5.11簡(jiǎn)體中文版下載地址：官方下載：/projects/orwelldevcpp/百度網(wǎng)盤：/s/1mhHDjO8

提取密碼：mken

DevC++安裝DevC++下載完成后會(huì)得到一個(gè)安裝包（.exe程序），雙擊該文件即可開(kāi)始安裝。1)首先加載安裝程序（只需要幾十秒）2)開(kāi)始安裝：DevC++支持多國(guó)語(yǔ)言，包括簡(jiǎn)體中文，但是要等到安裝完成以后才能設(shè)置，在安裝過(guò)程中不能使用簡(jiǎn)體中文，所以這里我們選擇英文（English）。3)同意DevC++的各項(xiàng)條款4)選擇要安裝的組件：選擇“Full”，全部安裝。5)選擇安裝路徑：可以將DevC++安裝在任意位置，但是路徑中最好不要包含中文。6)等待安裝7)安裝完成配置DevC++首次使用DevC++還需要簡(jiǎn)單的配置，包括設(shè)置語(yǔ)言、字體、和主題風(fēng)格。1)第一次啟動(dòng)DevC++后，提示選擇語(yǔ)言（這里選擇簡(jiǎn)體中文）。2)選擇字體和主題風(fēng)格（這里保持默認(rèn)）。3)提示設(shè)置成功。點(diǎn)擊“OK”按鈕，進(jìn)入DevC++，就可以編寫(xiě)代碼了。Dev-C++操作示范1）運(yùn)行Dev-C++，單擊工具欄上新建按鈕，新建一個(gè)源程序。2）輸入C語(yǔ)言源代碼，如下圖所示，每個(gè)單詞和字符會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色。一種顏色代表一個(gè)類別的符號(hào)，這樣閱讀起來(lái)十分清晰。3）單擊工具欄中保存按鈕（或快捷鍵Ctrl+S），在對(duì)話框中輸入文名1-1，然后保存。4）單擊編譯（或快捷鍵F9），可以看到屏幕下方出現(xiàn)：表示編譯成功了，也有些版本會(huì)出現(xiàn)一個(gè)CompileProgress，里面的Status顯示為Done，表示編譯成功了。5）單擊工具欄的運(yùn)行按鈕（或快捷鍵F10），程序就運(yùn)行了，這里你需要從鍵盤輸入“1”，再輸入一個(gè)空格，再輸入“2”，再按回車Enter鍵，就可以看到上面的結(jié)果3了。1.4C程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)存儲(chǔ)和二進(jìn)制算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)=程序編譯操作系統(tǒng)存儲(chǔ)和二進(jìn)制信息處理的基本單位：“比特”其英文為“bit”，它是binarydigit的縮寫(xiě)，中文譯為“二進(jìn)制數(shù)字”或“二進(jìn)位”，一般簡(jiǎn)稱為“位”，用小寫(xiě)字母“b”表示比特只有兩種狀態(tài)：0或1，它們不分大小，是組成數(shù)字信息的最小單位。2024/8/2784存儲(chǔ)的有關(guān)術(shù)語(yǔ)8位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)字節(jié)英文用Byte表示，簡(jiǎn)寫(xiě)為B字節(jié)是計(jì)算機(jī)中用來(lái)表示存儲(chǔ)空間大小的最基本的容量單位千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）、十億字節(jié)（GB），換算關(guān)系：B：1B=8bitKB：1KB=210字節(jié)=1024B（千字節(jié)）MB：1MB=220字節(jié)=1024KB（兆字節(jié)）GB：1GB=230字節(jié)=1024MB（吉字節(jié)、千兆字節(jié)）TB：1TB=240字節(jié)=1024GB（太字節(jié)、兆兆字節(jié)）2024/8/2785二進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制數(shù)，采用除以2取余的方法，例如，求14的二進(jìn)制數(shù)，14

2=7余0；7

2=3余1；3

2=1余1；1

2=0余1；將余數(shù)從最后的1開(kāi)始，從后向前倒序?qū)?，就?4的二進(jìn)制數(shù)：1110。二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)十進(jìn)制數(shù)，從右往左依次用二進(jìn)制位上的數(shù)字乘以2的n次冪的和（n大于等于0），例如，二進(jìn)制數(shù)1110轉(zhuǎn)十進(jìn)制數(shù)，1

23+1

22+1

21+0

20=8+4+2=14。算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)=程序“算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)=程序”，1984年圖靈獎(jiǎng)獲得者NiklausWirth提出的著名公式概括了程序設(shè)計(jì)的知識(shí)體系，也是計(jì)算機(jī)學(xué)科知識(shí)體系的核心部分。2024/8/2787NiklausWirth（1934~2024）1959年獲ETH（蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，Eidgen?ssischeTechni