c语言程序的设计教（学）案清华谭浩强37496.doc

.第一章语言及程序设计概述本章要求： 了解C语言的特点、C语言与其它高级语言相比有什么异同； 了解C程序在PC机上的建立、编译和运行过程； 了解C语言程序设计思想的基本篇；重点：C语言的主要特点； C语言在PC机上的运行过程及上机操作过程； 常用算法的应用难点：无一、C语言概述 C语言是目前国际上在各种计算机运行较为广泛流行的一种高级语言。 主要表现为： C语言：适合于作为系统描述语言可用来写系统软件。 具有高级语言的特点，又有低级语言（汇编语言）的特点。 C语言：是AT&T贝尔实验室的Dennis Ritchie在1972年发明的。 C语言：是在B语言的基础上发展起来的。（ALGOL 60） C语言：最早开始是用于UNIX操作系统。（C语言和UNIX是相辅相成的） DBASE 、Microsoft Exel 、 Microsoft Word、PC-DOS等，则是用C语言加上若干汇编子程序编写的。 1983年：制定的新标准，称为（美国国家标准化协会）ANSI C 1987年：Turbo C1.0 (Borland) 1988年：TC 1.5(图形和文本窗口) 1989年：Turbo C2.0 （DOS操作系统、查错、Tiny模式生成com文件） 1991年：Turbo C+(3.0) 支持windows 3.X 说明：Turbo C语言可以在程序的任何地方嵌入汇编代码，提高速度，可以直接使用存储器和寄存器。二C语言的特点 1语言简洁、紧凑、使用方便、灵活 C语言：共有32个关键字，9种控制语句； 程序书写自由，主要用小写字母表示； 2运算符丰富 C语言的运算符包含的范围很广泛，共有34种运算符； 即：把括号、赋值、强制类型转换都作为运算符处理 3有丰富的数据类型 整型、实型、字符型、数据类型、指针类型、结构体类型、共用体（联合）类型等。实现复杂的数据结构（链表、树、栈、图）的运算。 4具有结构化的功能，用函数作为程序模块，实现程序的模块化 5语法限制不太严格，程序设计自由度大。（放宽了语法检查） 例：1）对数组下标越界不作检查，由程序编写者自己保证程序的正确； 2）整型数据、字符型数据、逻辑型数据可以通用。 6能直接访问物理地址，能进行位（bit）操作，能实现汇编语言的大部分功能，可以直接对硬件进行操作。 7生成目标代码质量高，程序执行效率高。 8用C语言编写的程序，移植性较好。 说明： C语言比其它高级语言难掌握，对编程人员要求较高 程序员使用C语言编写程序会感到限制少、灵活性大，功能强，可以编写出任何类型的程序。三C程序的构成例： main( ) /*主函数*/ int a，b，sum； /*定义变量*/ a=123；b=456； sum=a+b； printf(“sum is %dn”，sum)； /*输出变量*/ 说明： 1）程序一般用小写字母书写； 2）每个程序必须要有一个main ( ) （只能一个），称主函数； 注：C程序是由函数构成的，函数是C程序的基本单位。 函数：系统提供的库函数；用户设计的函数。 3）程序体必须在 之间； 4）每个语句的结尾，必须要有“；”作为终止符。 5）用/*. */ 作注释四、C程序的上机过程1演示 书：P5 程序2上机步骤 书：P7 注：C语言是一种编译语言，编译语言的特点：连接编译目标程序 *.OBJ执行程序 *.EXE源程序 *.C C编译程序 Link程序 3windows下C语言的运行 目前DOS下运行C语言软件为：visual C+ 6.0 的特点： 是一个把 编辑 编译 连接 运行 等全部操作集中在一个界面上。 （2） visual C+ 6.0的操作及运行 书：P8五、算法的概念 1算法的概念 书：P13 算法：程序的操作步骤。 程序中的数据 在程序设计中： 操作步骤 有： 程序 = 数据结构 + 算法 沃思 Nikiklaus Wirth 程序=算法+数据结构+程序设计方法+语言工具和环境 2 计算机算法分为两大类： 数值运算算法非数值运算算法 （1）数值运算算法：求数值解；通过运算得出一个具体值，如求方程的根等 注：数值运算一般有现成的模型，算法较成熟。 （2）非数值运算算法：用于事务管理，如图书检索、人事管理等。 3、常用简单算法 （1）累乘 即：12345100 12 S（结果） S3 S（结果） S4 S（结果） S100 S（结果） （2）累加 即：1+2+3+4+5+100 1+2 S（结果） S+3 S（结果） S+4 S（结果） S+100 S（结果） （3）找最大值 5，2，4，12，9 5 max (max 放最大值，后面的数都和它比较) 2 max 不成立 4 max 不成立 12 max 成立：12 max 9 max 不成立注：该算法可扩展为在一批数据中，找某一个数 （4）其它算法 P15 例 2.2 例 2.3 例 2.4 例 2.5 课余自学(必须) 4、算法的表示 常用的有：自然语言传统流程图结构化流程图伪代码PAD图（1）传统流程图 起止框 输入输出框 判断框 处理框 流程线 连接点表示方法：P19 例注：传统流程图对流程线的使用没有严格限制，难以实现结构化程序设计为了限制流程线的滥用，提出三种基本结构： 顺序结构 选择结构 循环结构 顺序结构 选择结构 f t . f 语句 表达式 表达式 t 语句 语 句 语 句1 语 句2 循环结构 表达式 语 句 语 句 表达式 a) “当型”结构 b) “直到型”结构（2）N-S流程图 特点：去掉了带箭头的流程线，全部算法写在一个矩形框内。 称N-S结构化流程图 P A 成立 不成立 当P1成立 A B A B A 直到P1成立 顺序结构 选择结构 循环结构作业：p37 2.4上机：熟悉visual C+ 6.0的操作及运行第三章 数据类型、运算符与表达式本章要求： 本章是C语言的基本概念开篇，所介绍的概念是学习C语言的基础； 要求熟练掌握数据类型、运算符与表达式。重点：C语言数据类型定义的方法和分类。 C语言运算符、表达式的使用以及它们的主要特点。难点：自增、自减运算符、赋值运算符、逗号运算符及它们的混合使用一数据类型概念：算法处理的对象是数据，而数据是以某种特定的形式出现。在C语言中，数据有：常量、变量；一般它们都有一定的数据类型。 （C语言的数据结构是以数据类型形式出现的）1数据类型分类： 整型 int 基本类型 字符型 单精度型 float 实型（浮点型） 枚举类型 双精度型 double 数据类型 数组类型 构造类型 结构体类型 struct 共用体（联合）类型 union 指针类型 * 空类型 void 说明：在程序中对用到的所有数据都必须指定其数据类型。 2C语言中的常量和变量常量：在程序运行过程中，其值不能被改变的量。变量：在程序运行过程中，其值可以改变的量。 说明：1）常量和变量，都要有一个名字表示它； 习惯上，符号常量(别名)名用大写，变量用小写。 符号常量的定义为： #define P 30 其它常量：直接用数据表示 例： 23 45.5 e 3e+2 2）在C语言中，对变量要先定义，后使用。 3）如果一个变量被指定为一确定类型后，在C语言编译时，就能为其分配相应的存储单元。 a 变量名 存储地址）2000 3 变量值 存储单元 地址的概念 3常用的基本数据类型（1）整型 1）整型常量：十进制整数 123，-11，0 非0开头 八进制整型 0123，-011 0开头 十六进制整型 0x11 0x20 0x0D 0XFF 0x4e 0x/0X开头 说明：在一个整常量后面加一个字母：l或L，是长整型常量。22L 0733L 0xae4l 2）整型变量： 定义 存储字节 数的范围 基本型 int x （2字节） -3276832767 短整型 short int x （2字节） -3276832767 长整型 long int x （4字节） -2,147,483,6482,147,483,647 无符号型 unsigned int x （2字节） 065535 unsigned short x（2字节） 065535 unsigned long x （4字节） 04,294,967,295 注： 数据在内存中是以：二进制形式存放 如：9 为 00001001 例： x=13; x=015 ; x=0xD 存储结构 见P44 图3.5 注：数据超过数据范围，会发生数据溢出 例3.2、3.3 （2）实型（浮点数） 1）实型常量： 十进制整数 1.23 .0123 指数形式 1.23e3，1.00e-3 2）实型变量： 数的表示范围P46表3.2 单精度 float x （4字节）3.4x10-383.4x1038 TC默认 双精度 double x （8字节）1.7x10-3081.7x10308 说明：实型常量 不分float和double，只有十进制表达方式 有的C编译系统64位存储方式，如尾加f或F可表示32位：324.567f 例：x=1.23; x=123e3 P47例3.4(存储精度) （3）字符型 1）字符常量： a) 用单引号括起来的一个字符 aA b) 转义字符（由“专用字母” ） 书P48表3.3 例3.5 0字符串结束符 n换行 t水平制表 ddd八进制数 xdd十六进制数 2）字符变量： char c （1字节）说明：一个字符变量，只能放一个字符常量。实际是把该常量的ASCII值，送入字符变量中。即：B（66） c （字符变量） 书P374ASCII表 p50例3.6-7 c=B c的内容为66 故：字符数据可以进行算术运算；即：c=B+2 为68 字符数据在内存中的存储方式 书P50 unsigned char 0-255 char -128-127 有符号数在TC中是用补码表示的 127(0x7f) 0111 1111 128(0x80) 1000 0000 复习：补码的规定： 正数：其原码、反码、补码相同 负数：最高位为1，其余各位为原码的反码(原码的相应位取反)，然后对整个数加1。 140(0x8c) 1000 11001111 0011 + 1(取反加1)1111 0100-0x74 -0x74 1000 1011 + 1(取反加1) 1000 1100 0x8c (0x80为负数-74 高位为1) 3）字符串常量 用双引号括起来的字符 “a” ，“ABFD” “a” =“a0” A说明：C规定，在每一个字符串的结尾应加一个“字符串结束标志”（0）， 以便系统判断字符串是否结束。 4各类数值间的混合运算 1）整型、字符型、单精度型、双精度型数据可以混合运算 2）字符型、整型可以通用 规则： 高 double float long unsigned 低 int char，short 例如 10+a+1.5-8765.1234*b -858873.593200 (TC默认6位小数) 10+97+1.5-8765.1234*98 二运算符和表达式 C表达式：由变量、常量、函数等运算对象和运算符组成的式子 C运算符作用： 1）能把一些基本运算模块用单一的运算符处理 2）使用丰富的运算符，构成多种表达式 C运算符有优先级，优先级高的先执行，同级的由结合规则决定其处理规则 C运算符有两种结合规则： 1）从左到右的结合运算顺序；即：a=5+x10；运算对象与左边运算符结合 2）从右到左的结合运算顺序；即：x=y=7；运算对象与右边运算符结合 C运算符分类 书P551基本运算符(算术运算符) C语言有7个基本运算符1）单目运算符：（表示符号） 正号“+” 负号“-”2）双目运算符：+、- 、*、/、%（模运算，求余运算，两侧为整数） 说明： a）运算顺序的结合方向从左到右 b）求余（取模）运算符是对两个整数相除的余数，计算结果的符号与第一个数的符号相同。即：-5%3 值为-2、 -5%-3 值为-2、 5%-3 值为2 2自增、自减运算符(优先级高于算术，右结合) 作用：使变量的值增1或减1 +i（-i）在使用i之前，先使i的值加1（减1），然后再使用i。 i+（i-）先使用i的值，然后再使i加1（减1）。例：i =4; j=+i; i 值为5，值为5； j=i+; i 值为5，j值为4 说明：1）自增、自减运算符+(-)，只能用于变量，不能用于常量或表达式 即：5+ 、 （a+b）+ 不合法 2）运算顺序的结合方向从右到左例 例： main() int i=3 z,x,y; z=(i+)+(i+)+(i+)x=y=3; /结果：z值为9 i值为6 z=x+y; /变量x右结合运算符+ （不是3+4+5=12） printf(z=%d,x=%d,y=%d,z,x,y); 输出结果：z=6 x=4 y=3如果：z= -x+y; 输出结果：z=0 x=4 y=3 x先为-4，然后+y，最后x+ 3赋值运算符和赋值表达式(优先级低于算术，右结合) （1）“=” 赋值运算符 作用：将一个数据赋给一个变量 即：x=21 注意： 如果赋值运算符两侧的类型不一致，在赋值时，要进行类型转换。P61例3.9 即：float f ; f=23 f值为23.0000 符号位扩展 （2）复合的赋值运算符 “+=、-=、*=、/=、%=” 在赋值符“=”之前加上其它运算符 称复合运算符（也称为自反运算符） 例：a+=3 等价于 a=a+3 x*=y+8 等价于 x=x*(y+8) y/=4 等价于 y=y/4 m%=3 等价于 m=m%3说明： C语言采用这种复合运算符： 为了简化程序，使程序精练；提高编译效率。 （3）赋值表达式格式：变量=表达式表达式： 可以是 1）常量、变量、算术表达式； 2）赋值表达式 即：a=(b=5) 或 a=b=5 (运算顺序的结合方向从右到左)例： a=b=c=6 ; a=5+(c=6) (结果a=11 c=6) 如果：a=3; 求：a+=a-=a*a; 有：1 a*a; 9 2)a= a-(a*a); -6 3) a+=-6 -6+-6 a为：-12 结果值为：-12 4逗号运算符和逗号表达式(优先级最低，左结合) 用“，”将两个表达式连接起来。 格式：表达式1，表达式2 即： 3+5，6*9； 例： 3+5，6*9； 值为54 （先求解表达式1，再求解表达式2，最后逗号表达式的值为表达式2的值） a=2*5，a*3； a值为10 结果值为：30 （先求：a=2*5，后求：a*3） x=(a=2*5，a*3)，a+4 a值为10 x值为30 结果值为：14说明： 使用逗号表达式的目的，只是为了得到各个表达式的值（常用于循环语句） 解表达式1的结果可能影响解表达式2的值 5强制类型转换运算符(优先级高于算术，右结合) 在要转换的数据前，用小括号括上要转换的数据类型 即： （int）x； （int）（a+b） （int）x+y 格式：（类型名）表达式 C一般会自动进行数据类型转换P56例3.8，用于不能自动转换的地方x%3(float f) 6关系运算符和关系表达式（书P87）(优先级低于算术，左结合，高于赋值) （1）6种关系运算符 = (优先级高) = = ！= (优先级低) （2）关系表达式 表达式 关系运算符 表达式 即：ab a+b=b+c (a=4)b) | | (a+b=b+c) (a=4)&(b=8) 1 | | (1) x& y 值为1 1 说明： 逻辑表达式值：是一个逻辑值，即：“真”或“假” p90 优先次序（由高到低）： ！（非） 算术运算符 关系运算符 &和| | 赋值运算符 求值短路：53&2|84-!0 1| (结果1) 0& (结果0) 如：a&b&c a0才判断a&b 8条件运算符（书P97） 格式：表达式1 ？ 表达式2：表达式3 执行：先求解表达式1，为真（非零），求表达式2 为假（为0），求表达式3 例： y= ( ab ) ? a : b; 说明：a）条件运算符要求有三个操作对象（称三目元运算符） b）条件运算符优先于赋值运算符 y= ( ab ) ? a : b; 先求 ( ab ) ? a : b 后赋值 c）条件运算符的结合方向为“自右至左” ( ab ) ? a : b 可写为： ab ? a : b ab ? a : b+5 相当于： ab ? a ：（b+5） ab ? a : c d ? c : d 相当于： ab ? a : ( c d ? c : d )* 9位运算符 （书P298）（一般掌握）位运算： 是对字节或字中的实际位进行检测、设置、屏蔽、移位。位运算符：& 位逻辑与 | 位逻辑或 位逻辑异或 位逻辑反 右移 b ? a c?a：c：bc ? b：c 相当于：ab ? (a c?a：c)：(bc ? b：c) (求最大值，如a=2, b=8, c=5 结果为：8)3运算符的优先次序（书 P375 附录）()、！+/-/-转移、算术、关系(=)、关系(= = !=)、&、|、条件(?)、赋值、逗号例：1) -a+ 相当于 -(a+) 2) x=4,y=7 求：y+=+x-3 x的值5 y的值9 3) x=4,y=7 求：y=y+x-3 x的值4 y的值9 4) a=7,x=2.5,y=4.7 求：s=x+a%3*(int)(x+y)%*2/4 s的值2.500000 a%3*(int)(x+y)%*2 = 1(整型) / 4 (整型) = 0.25 =0(整型) 5) a%3 & a%5 | a+b 如：a=7, b=5 a的值8 b的值6 结果值1 1|1 如：a=15, b=15 a的值16 b的值16 结果值0 1|0 如：a=15, b=14 a的值16 b的值15 结果值0 0|0 如：a=15, b=13 a的值16 b的值14 结果值1 0|1 四、该章的主要例题 数： P39 例3.1 P44 例3.2 P44 例3.3 字符： P49 例3.5 P50 例3.6 P51 例3.7五、该章的主要习题P65 3.5 3.6 3.8 3.9 3.10 3.12六、该章的主要上机内容 P39 例3.1 P44 例3.2 P44 例3.3 P51 例3.7 P65 3.6 3.8 3.10 第四章 简单的C程序设计（顺序程序设计）知识点:1、赋值语句； 2、字符数据的输入/输出；3、格式输入/输出语句printf和scanf及其格式控制符；%c、%f、%d（输出宽度、对齐方式、其它格式控制符只作了解）4、程序的结构框架。重点：1赋值语句；2基本输入/输出语句printf和scanf及其格式控制符%c、%f、%d等的意义。难点： 无一、C程序结构 C程序 源程序文件1 源程序文件2 源程序文件n 预编译命令 函数1 函数n 说明部分 执行部分 (语句)语句的分类P67 P681、控制语句条件：if else循环：for()循环：while()循环：do while()循环结束：continue终止循环或switch：break多分支：switch转向：goto函数返回：return2、函数调用语句 printf(“a=%d”,a)；3、表达式语句 i=i+1 表达式 i=I+1; 表达式语句 函数调用也可以认为是表达式语句4、空语句：一个“;”5、复合语句(用：分程序) x=3; x=x+1; print(“x=%x”,x) 二赋值语句 变量名=表达式 注：是组成顺序结构的主要语句。 a=b； if ( max= x ) max =x ;三基本输入/输出语句 C语言本身不提供输入输出语句，输入输出操作是由函数来实现。 即：printf putchar scanf getchar 注：（1）这些函数构成一个标准的I/O函数库（放在“stdio.h”中） （2）如果要使用C语言库函数，要用预编译命令“#include”将有关“头文件”包括到用户源文件中。 #include #include “stdio.h” 当前目录 当前定义的目录中寻找 1printf函数 格式输出函数 格式：printf（格式控制，输出表列） 格式控制： 用双引号括起来的字符串，也称为“转换控制字符串” printf的格式字符 书P77 表41 输出表列： 需要输出的数据、表达式 即：printf( “x=%5.1f, y=%d, z=%c” , x, y, z ) d,i 带符号十进制形式 u 无符号十进制形式 例3-3 c 字符形式 s 字符串形式 f 实数(小数)形式 默认6位小数说明：1）printf( “ y=%-4d” , y ) 输出数据左对齐（默认为右对齐） 2）数据输出长度的修正； l 输出长整型或双精度数据 即：printf( “%ld, %lf ” , i, y ) h 输出短型数据 即：printf( “%hu ” , a ) -m.n m最小宽度 n小数(实数) -左对齐2putchar函数 字符输出函数向终端输出一个字符格式：putchar（变量） putchar（x） putchar（“n” ） 输出一个换行符 3scanf函数 格式输入函数 格式：scanf（格式控制，地址表列） 格式控制： 用双引号括起来的字符串，也称为“转换控制字符串” scanf的格式字符 书P80 表43 地址表列： 由若干个地址组成的表列，有：变量地址 &x 字符串的首地址 & 地址运算符 功能：求变量的地址（只能用于变量） &x 表示x变量值的内存单元的地址 即：scanf( “%d, %4d”, &a, &b )说明：1）不带分隔字符的方式，系统将自动按格式说明截取数据 例： scanf ( “ %4d%*3d%f ”, &I , &p ); 输入：12345678.93 时 得 I=1234 , p=8.93 “*”作用是“虚读”，跳过相应的数据 2）带分隔字符的方式（分隔字符：空格、tab、回车、逗号） 即：scanf( “%d, %d”, &a, &b ) 4getchar函数 字符输入函数 从终端输入一个字符 格式：getchar ( ) 即：c=getchar ( ) 函数值是从输入设备得到的字符四、该章的主要例题1已知矩形的两边长，求矩形的面积、周长2大小写字母互相转化3教材P83