《計算機C語言》課件

《計算機C語言》C語言是一種通用、高級的編程語言，在計算機科學中發(fā)揮著重要作用。它以簡潔、高效、靈活的特點而聞名，在操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)、游戲開發(fā)等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。C語言簡介結(jié)構(gòu)化編程語言支持結(jié)構(gòu)化編程，程序清晰易讀。面向過程語言通過函數(shù)實現(xiàn)功能，便于模塊化編程。應(yīng)用廣泛在操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)、游戲開發(fā)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。C語言歷史1起源于1970年代C語言起源于貝爾實驗室，由丹尼斯·里奇開發(fā)，作為Unix操作系統(tǒng)的編程語言。2發(fā)展與演變C語言經(jīng)歷了多個版本，包括K&RC和ANSIC，不斷擴展其功能和標準。3廣泛應(yīng)用C語言成為一種通用的編程語言，被廣泛應(yīng)用于操作系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)、應(yīng)用程序等領(lǐng)域。C語言特點簡潔高效C語言語法簡潔，代碼緊湊，運行效率高?？缙脚_性C語言可移植性強，在多種操作系統(tǒng)上都能編譯運行。強大的功能C語言支持豐富的運算符和數(shù)據(jù)類型，可實現(xiàn)復(fù)雜的功能。底層控制C語言可直接操作內(nèi)存和硬件，適合開發(fā)系統(tǒng)軟件。開發(fā)環(huán)境配置1選擇編譯器例如，GCC、Clang、VisualStudio2安裝編譯器根據(jù)操作系統(tǒng)下載安裝3配置環(huán)境變量確保編譯器路徑在系統(tǒng)中可見4測試環(huán)境編寫簡單的C程序并編譯運行集成開發(fā)環(huán)境使用集成開發(fā)環(huán)境（IDE）為C語言編程提供一站式解決方案。IDE包括代碼編輯器、編譯器、調(diào)試器和構(gòu)建工具等。IDE簡化了開發(fā)流程，提高了開發(fā)效率。常見的IDE包括VisualStudio、Code::Blocks和Dev-C++。編寫第一個C程序創(chuàng)建新文件使用文本編輯器創(chuàng)建一個新的文本文件，例如“.c”文件。編寫代碼在文件中輸入以下簡單的C語言代碼，它會輸出“Hello,world!”。#include<stdio.h>intmain(){printf("Hello,world!");return0;}保存文件保存文件，并確保文件名以“.c”結(jié)尾。編譯執(zhí)行使用C語言編譯器（如GCC）編譯并運行程序，您將在控制臺中看到輸出“Hello,world!”。數(shù)據(jù)類型1整數(shù)類型整數(shù)類型用于存儲沒有小數(shù)部分的數(shù)值，例如：int、short、long、char。2浮點類型浮點類型用于存儲包含小數(shù)部分的數(shù)值，例如：float、double。3字符類型字符類型用于存儲單個字符，例如：char。4枚舉類型枚舉類型用于定義一組具有特定意義的常量。變量和常量變量在程序運行過程中，其值可以改變的量稱為變量。變量需要聲明才能使用，聲明時需要指定數(shù)據(jù)類型和變量名。常量在程序運行過程中，其值始終保持不變的量稱為常量。常量可以是數(shù)字、字符或字符串，需要使用關(guān)鍵字const定義。運算符算術(shù)運算符用于執(zhí)行基本數(shù)學運算，如加、減、乘、除和取模。關(guān)系運算符用于比較兩個操作數(shù)，例如大于、小于、等于、不等于等。邏輯運算符用于連接多個條件表達式，如與、或、非。位運算符用于對操作數(shù)的二進制位進行操作，例如按位與、按位或、按位異或。輸入輸出函數(shù)標準輸入從鍵盤獲取用戶輸入標準輸出將結(jié)果顯示到屏幕上文件輸入輸出讀取和寫入文件內(nèi)容順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)1代碼行1程序從第一行開始執(zhí)行2代碼行2執(zhí)行完代碼行1后執(zhí)行代碼行23代碼行3執(zhí)行完代碼行2后執(zhí)行代碼行34代碼行N依次執(zhí)行下去C語言程序按照代碼順序逐行執(zhí)行，每一行代碼都有其執(zhí)行順序。順序執(zhí)行結(jié)構(gòu)是C語言中最基本、最簡單的程序執(zhí)行結(jié)構(gòu)。條件分支語句1if語句根據(jù)條件判斷執(zhí)行不同代碼塊2else語句在if條件不滿足時執(zhí)行3elseif語句在多個條件判斷中使用4switch語句當有多個可能的條件時使用條件分支語句允許程序根據(jù)不同的條件執(zhí)行不同的代碼路徑，提高程序靈活性。if語句是最基本的條件分支語句，可以根據(jù)條件判斷是否執(zhí)行某個代碼塊。else語句與if語句結(jié)合使用，在if條件不滿足時執(zhí)行else語句中的代碼塊。elseif語句用于多個條件判斷，可以根據(jù)不同的條件執(zhí)行不同的代碼塊。switch語句用于當有多個可能的條件時，簡化代碼邏輯。循環(huán)語句1for循環(huán)for循環(huán)使用一個計數(shù)器變量來控制循環(huán)次數(shù)。例如，執(zhí)行10次循環(huán)。2while循環(huán)while循環(huán)根據(jù)條件判斷是否繼續(xù)循環(huán)。直到條件不滿足才退出循環(huán)。3do-while循環(huán)do-while循環(huán)至少執(zhí)行一次循環(huán)體，然后根據(jù)條件判斷是否繼續(xù)循環(huán)。函數(shù)定義和調(diào)用函數(shù)定義函數(shù)定義包含函數(shù)名、參數(shù)列表和函數(shù)體。函數(shù)體包含執(zhí)行特定操作的代碼。函數(shù)調(diào)用函數(shù)調(diào)用使用函數(shù)名和實際參數(shù)來執(zhí)行函數(shù)定義的代碼。返回值函數(shù)可以返回一個值，供調(diào)用者使用。返回值通過return語句指定。函數(shù)參數(shù)傳遞參數(shù)傳遞是將值從函數(shù)調(diào)用傳遞到函數(shù)定義的過程。參數(shù)可以按值傳遞或按引用傳遞。函數(shù)參數(shù)傳遞值傳遞函數(shù)調(diào)用時，將實參的值復(fù)制到形參，函數(shù)內(nèi)部對形參的修改不會影響實參的值。地址傳遞函數(shù)調(diào)用時，將實參的地址傳遞給形參，函數(shù)內(nèi)部可以修改實參的值。函數(shù)調(diào)用棧函數(shù)調(diào)用時，系統(tǒng)會為函數(shù)創(chuàng)建棧幀，存儲函數(shù)參數(shù)、局部變量等信息。數(shù)組存儲相同類型數(shù)據(jù)數(shù)組是一種線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲同一類型的一組元素。通過索引訪問元素，可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的快速訪問和修改。有效管理內(nèi)存數(shù)組元素在內(nèi)存中連續(xù)存儲，可以有效地管理內(nèi)存空間。通過數(shù)組，可以方便地存儲和操作大量同類型數(shù)據(jù)。一維數(shù)組定義和聲明一維數(shù)組是存儲相同類型數(shù)據(jù)的連續(xù)內(nèi)存區(qū)域，使用下標訪問每個元素。聲明數(shù)組需要指定類型、名稱和大小。初始化在定義數(shù)組時可以對其進行初始化，可以使用列表初始化或使用單個值初始化所有元素。訪問和遍歷使用下標訪問數(shù)組中的元素，可以使用循環(huán)結(jié)構(gòu)遍歷整個數(shù)組，對每個元素進行操作。應(yīng)用場景一維數(shù)組可以用來存儲各種數(shù)據(jù)，例如學生成績、商品價格、字符串等。二維數(shù)組1內(nèi)存組織二維數(shù)組在內(nèi)存中以行優(yōu)先的順序存儲，連續(xù)的內(nèi)存塊存放同一行元素。2訪問元素通過兩個索引值訪問二維數(shù)組中的元素，第一個索引表示行號，第二個索引表示列號。3應(yīng)用場景二維數(shù)組適用于存儲表格數(shù)據(jù)，例如矩陣、圖像像素等。4示例代碼使用循環(huán)嵌套遍歷二維數(shù)組，訪問并修改元素。字符串定義字符串是指由多個字符組成的序列。C語言中使用字符數(shù)組來存儲字符串。字符串以空字符'\0'結(jié)尾，用于標識字符串的結(jié)束位置。特點字符串可以包含字母、數(shù)字、符號等各種字符。它們在程序中用于存儲和表示文本信息，例如用戶輸入、文件內(nèi)容和程序提示信息。字符串輸入輸出輸入函數(shù)使用scanf函數(shù)將鍵盤輸入的數(shù)據(jù)存儲到變量中。輸出函數(shù)使用printf函數(shù)將字符串或變量的值輸出到屏幕上。格式化輸出通過格式控制符控制輸出數(shù)據(jù)的格式，如字符、整數(shù)、浮點數(shù)等。字符串處理函數(shù)11.字符串長度strlen()函數(shù)用于計算字符串的長度，不包括字符串末尾的空字符。22.字符串比較strcmp()函數(shù)用于比較兩個字符串的大小，如果兩個字符串相等，則返回0，否則返回一個非零值。33.字符串復(fù)制strcpy()函數(shù)用于將一個字符串復(fù)制到另一個字符串。44.字符串連接strcat()函數(shù)用于將一個字符串連接到另一個字符串的末尾。指針基礎(chǔ)指針的定義指針是一種特殊的變量，它存儲的是內(nèi)存地址。指針的用途指針可以用于訪問和操作內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，提高程序效率。指針的類型指針的類型與它指向的變量類型一致，確保類型安全。指針的操作指針可以進行解引用、加減運算等操作。指針與數(shù)組數(shù)組指針數(shù)組指針是指向數(shù)組的指針，存儲數(shù)組的起始地址。指針數(shù)組指針數(shù)組是指向數(shù)組的指針，存儲數(shù)組的起始地址。指針訪問數(shù)組元素指針可以方便地訪問數(shù)組元素，通過指針運算操作數(shù)組。動態(tài)內(nèi)存分配1malloc在堆中分配內(nèi)存2calloc分配并清零內(nèi)存3realloc調(diào)整已分配內(nèi)存大小4free釋放已分配的內(nèi)存動態(tài)內(nèi)存分配允許在程序運行時根據(jù)需要分配內(nèi)存，而非在編譯時固定分配。C語言提供了幾個用于動態(tài)內(nèi)存分配的函數(shù)，如malloc、calloc、realloc和free。結(jié)構(gòu)體11.定義自定義數(shù)據(jù)類型結(jié)構(gòu)體允許將不同數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)組合在一起，形成一個新的數(shù)據(jù)類型。22.組織相關(guān)數(shù)據(jù)可以方便地管理和操作一組相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如學生信息、商品信息等。33.提高代碼可讀性結(jié)構(gòu)體將相關(guān)數(shù)據(jù)封裝在一起，使代碼更清晰易懂，提高可維護性。44.節(jié)省內(nèi)存空間結(jié)構(gòu)體可以將多個數(shù)據(jù)成員存儲在連續(xù)的內(nèi)存空間中，減少內(nèi)存碎片。枚舉類型定義枚舉類型用關(guān)鍵字enum定義枚舉類型，并指定枚舉常量。例如：enumWeekday{MON,TUE,WED,THU,FRI,SAT,SUN};枚舉常量枚舉常量是整型常量，默認從0開始遞增，但可以手動賦值。例如：enumColor{RED=1,GREEN=2,BLUE=4};使用枚舉類型可以定義枚舉類型的變量，并賦予枚舉常量值。例如：Weekdaytoday=FRI;ColorfavColor=BLUE;共用體內(nèi)存共享共用體允許不同數(shù)據(jù)類型共享同一內(nèi)存空間。節(jié)省內(nèi)存共用體可以有效減少程序?qū)?nèi)存的需求，提高效率。靈活使用共用體成員可以根據(jù)實際需要進行訪問，提高程序的靈活性。文件操作打開文件使用fopen函數(shù)打開文件，指定文件路徑和訪問模式。文件訪問模式包括讀、寫、追加等，例如：fopen("文件路徑","r")，表示以只讀模式打開文件。讀寫文件使用fread和fwrite函數(shù)讀取和寫入文件內(nèi)容。fread從文件中讀取數(shù)據(jù)，fwrite將數(shù)據(jù)寫入文件，需要指定緩沖區(qū)大小、數(shù)據(jù)類型和文件指針。關(guān)閉文件使用fclose函數(shù)關(guān)閉文件，釋放文件資源。fclose函數(shù)需要傳入文件指針作為參數(shù)。錯誤處理在文件操作過程中，可能出現(xiàn)各種錯誤，例如文件不存在、權(quán)限不足等。使用ferror和perror函數(shù)檢查錯誤，并進行相應(yīng)的處理。二進制文件字節(jié)流二進制文件以字節(jié)流的形式存儲數(shù)據(jù)，不進行任何字符解釋。直接存儲二進制文件直接存儲數(shù)據(jù)，例如圖片、音頻和視頻，保留原始格式。高效存儲二進制文件能更高效地存儲和讀取數(shù)據(jù)，節(jié)省存儲空間，提高程序效率。通用性二進制文件在不同平臺之間可移植，且不受字符集限制。文件讀寫技巧緩沖區(qū)使用緩沖區(qū)可以提高文件讀寫效率，避免頻繁的磁盤操作。文件指針文件指針用于定位文件中的特定位置，以便進行讀寫操作。數(shù)據(jù)格式根據(jù)文件類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，選擇合適的讀寫函數(shù)，確保數(shù)據(jù)正確解析。錯誤處理在讀寫文件時，應(yīng)檢查錯誤狀態(tài)，并采取相應(yīng)措施，避免程序崩潰。預(yù)處理命令宏定義使用#define指令定義常量或宏，方便代碼維護和修改。頭文件包含使用#include指令包含其他頭文件，擴展程序功能和訪問庫函數(shù)。條件編譯使用#ifdef、#ifndef、#else、#endif等指令根據(jù)條件編譯不同代碼塊，控制程序邏輯。頭文件管理11.頭文件的作用頭文件包含函數(shù)原型、宏定義、結(jié)構(gòu)體定義等信息，為程序提供必要的支持。22.使用預(yù)處理指令包含頭文件使用#include指令將頭文件內(nèi)容復(fù)制到當前文件中，實現(xiàn)代碼復(fù)用。33.系統(tǒng)頭文件和自定義頭文件系統(tǒng)頭文件由編譯器提供，如stdio.h和math.h，自定義頭文件由用戶創(chuàng)建，用于管理特定功能的代碼。編譯鏈接過程1預(yù)處理階段C預(yù)處理器讀取源代碼文件，進行宏替換、頭文件包含等操作。2編譯階段編譯器將預(yù)處理后的代碼翻譯成匯編語言，生成匯編代碼。3匯編階段匯編器將匯編代碼轉(zhuǎn)換為機器指令，生成目標代碼。4鏈接階段鏈接器將目標代碼與庫文件結(jié)合，生成可執(zhí)行文件。綜合案例演示通過實際項目案例，演示C語言在不同場景中的應(yīng)用，例如數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法實現(xiàn)、系統(tǒng)編程等。案例包括但不限于：學生信息管理系統(tǒng)、圖形界面設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)編程等。幫助學