第一章計(jì)算機(jī)編程及C語言概述

1、第一章計(jì)算機(jī)編程及C語言概述l 熟悉與計(jì)算機(jī)編程有關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)l 了解軟件開發(fā)的基本方法，能給出解決問題的簡(jiǎn)要算法l 了解C語言出現(xiàn)的歷史及特點(diǎn)l 熟悉Visual C+6.0環(huán)境下C程序的上機(jī)步驟 l 了解C程序的基本要素，能讀懂簡(jiǎn)單的C程序 1.1 計(jì)算機(jī)與編程 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件組成軟件是程序的集合，由一系列能解決問題的指令構(gòu)成硬件是實(shí)現(xiàn)所需計(jì)算的設(shè)備，包含五大組成部件（CPU、內(nèi)存、輔助存儲(chǔ)器、輸入/出設(shè)備）程序在執(zhí)行前必須先從輔助存儲(chǔ)器中傳輸?shù)絻?nèi)存中，才能被CPU訪問執(zhí)行1.1.1 內(nèi)存及數(shù)據(jù)存取內(nèi)存是存儲(chǔ)單元的有序序列，每個(gè)內(nèi)存單元都有一個(gè)唯一的地址存儲(chǔ)在內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)稱為內(nèi)

2、存單元的內(nèi)容內(nèi)存單元的內(nèi)容永不為空，但其初始值可能對(duì)程序毫無意義計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的能力稱為存儲(chǔ)程序概念：程序的指令在執(zhí)行前必須調(diào)入主存09991234-27.23540.05-26H75.62圖1-1 內(nèi)存示例圖1-2 字節(jié)與位的關(guān)系 0 0 1 0 1 1 0 0位字節(jié)內(nèi)存單元的大小一般為一個(gè)字節(jié)（byte），一個(gè)字節(jié)由八個(gè)位（bit）組成，如圖1-2計(jì)算機(jī)對(duì)內(nèi)存主要有兩種操作：讀和寫讀操作從指定單元讀出存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，對(duì)目標(biāo)單元中的信息沒有影響寫操作將特定信息存儲(chǔ)到指定單元，該單元中存放的內(nèi)容將被覆蓋內(nèi)存是易失性存儲(chǔ)介質(zhì)硬盤是最常用的輔助存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)在磁盤上的數(shù)據(jù)以文件為單位來組織1.1.

3、2 計(jì)算機(jī)語言機(jī)器語言：由0、1串指令構(gòu)成，具有非標(biāo)準(zhǔn)性匯編語言：以機(jī)器語言為基礎(chǔ)引入助記符（操作代碼、變量名），具有非標(biāo)準(zhǔn)性高級(jí)語言：結(jié)合了數(shù)學(xué)表達(dá)式和英語符號(hào)，接近自然語言；用于編寫與CPU類型無關(guān)的程序；計(jì)算機(jī)不能識(shí)別編輯源文件編譯obj文件 連接器exe文件執(zhí)行失敗，返回錯(cuò)誤信息結(jié)果過程出錯(cuò)圖1-3 高級(jí)語言的程序設(shè)計(jì)步驟與高級(jí)語言相關(guān)的幾個(gè)概念源程序文件：使用高級(jí)語言編寫的程序代碼文件，格式為文本文件，文件后綴為*.c。編譯器：將高級(jí)語言編寫的源程序翻譯成機(jī)器語言的軟件或程序。目標(biāo)文件：經(jīng)過編譯器處理后輸出的由機(jī)器語言指令構(gòu)成的文件，文件后綴為*.obj。連接器：目標(biāo)文件并不完整，不

4、能直接執(zhí)行。連接器將這些函數(shù)與目標(biāo)文件合并起來，創(chuàng)建一個(gè)二進(jìn)制的可執(zhí)行文件，文件后綴為*.exe。程序的執(zhí)行：可執(zhí)行程序一般以文件形式存放在磁盤上，必須將其裝入內(nèi)存才能運(yùn)行。這個(gè)過程由裝載器完成，裝載器還引導(dǎo)CPU從第一條指令開始執(zhí)行。1.2 軟件開發(fā)的基本方法軟件開發(fā)步驟說明程序需求分析問題設(shè)計(jì)問題解決的算法實(shí)現(xiàn)算法測(cè)試、檢查已完成的程序程序的維護(hù)與更新1.2.1 軟件開發(fā)步驟問題說明程序需求，弄清楚程序的目的并了解程序需求，目的是為了去除不重要的方面，找到根本問題所在分析確定問題的輸入（要處理的數(shù)據(jù)）、問題的輸出（希望的結(jié)果）及解決方案附加的需求或約束條件；此外還應(yīng)確定結(jié)果應(yīng)以怎樣的格式顯

5、示，列出問題的變量及相互關(guān)系（一般可借助數(shù)學(xué)公式來表達(dá)）例1-1：給定購買的蘋果質(zhì)量及每斤蘋果的價(jià)格，請(qǐng)計(jì)算并顯示蘋果的總價(jià)值。問題給定蘋果質(zhì)量及價(jià)格，計(jì)算蘋果的總價(jià)值分析問題輸入： 購買的蘋果質(zhì)量（以斤計(jì)）每斤蘋果的價(jià)錢（以元計(jì)）問題輸出： 蘋果的總價(jià)值（以元計(jì)）問題的公式：總價(jià) = 單價(jià) * 數(shù)量 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)算法解決問題，要求開發(fā)“算法”（一系列步驟）；檢查該算法是否按預(yù)期目標(biāo)那樣解決問題自頂向下的設(shè)計(jì)也叫做分治法，將問題分解成多個(gè)子問題，分別解決：首先列出需要解決的最主要步驟（子問題），解決每個(gè)子問題最終解決初始問題大多數(shù)計(jì)算機(jī)算法都至少包含以下子問題：獲取數(shù)據(jù)；執(zhí)行計(jì)算（算法細(xì)化，分解成

6、更詳細(xì)的步驟）；顯示結(jié)果；桌面檢查。桌面檢查指逐步模擬算法的計(jì)算機(jī)執(zhí)行：模仿計(jì)算機(jī)認(rèn)真執(zhí)行算法的每一步，檢查算法是否按預(yù)期工作。在問題解決過程的早期找出錯(cuò)誤并修改，可節(jié)省大量人力、時(shí)間實(shí)現(xiàn)編寫程序：用編程語言將算法的每個(gè)步驟轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)語句。測(cè)試檢查、測(cè)試需程序目標(biāo)是否按預(yù)期達(dá)到需要使用不同數(shù)據(jù)集合來多次運(yùn)行程序，確保程序算法在提供的所有情況下都能正常工作維護(hù)一個(gè)程序的維護(hù)一般為5年或更長(zhǎng)編程過程中使用科學(xué)規(guī)范的方法是很關(guān)鍵的，必須遵循那些已被大家廣泛接受的編程風(fēng)格和原則，避免所謂的編程技巧或捷徑。1.2.2 案例分析問題：給定蘋果的總重量及單價(jià)求總價(jià)分析：?jiǎn)栴}輸入：weightprice

7、 問題輸出：total_price計(jì)算：total_price = price * weight設(shè)計(jì)（初始算法）1、讀取每斤蘋果的單價(jià)及蘋果的質(zhì)量2、根據(jù)公式計(jì)算總價(jià)3、顯示輸出計(jì)算結(jié)果實(shí)現(xiàn)/*程序1-1.c，給定蘋果的總重量及單價(jià)，求總價(jià)*/#include void main( )int weight, price, total_price;/*定義變量*/printf (輸入蘋果質(zhì)量 ); /*輸入蘋果的質(zhì)量*/scanf (%d, &weight);price = 3;/*指定蘋果的單價(jià)*/total_price = price * weight; /*根據(jù)公式計(jì)算總價(jià)*/pr

8、intf (蘋果總價(jià)為 %d.n, total_price); /*顯示結(jié)果*/運(yùn)行情況如下：輸入蘋果質(zhì)量 100蘋果總價(jià)為 300. 1.3 C語言出現(xiàn)的歷史及特點(diǎn)C語言的簡(jiǎn)要?dú)v史1963年，英國劍橋大學(xué)基于ALGOL 60推出了CPL語言；1967年，劍橋大學(xué)的Martin Richards對(duì)CPL做了簡(jiǎn)化，推出了BCPL語言1969年AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室用匯編語言初步完成了UNIX操作系統(tǒng)；1970年K.Thompson對(duì)BCPL進(jìn)一步簡(jiǎn)化，推出了B語言，并用B語言完成了UNIX1972至1973年間，D.M.Ritchie在B語言的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了C語言，雖經(jīng)多次改進(jìn)，但主要在貝爾實(shí)

9、驗(yàn)室內(nèi)部使用，直到1975年UNIX第6版發(fā)布后，其突出優(yōu)點(diǎn)才引起人們的普遍關(guān)注1978年以后，C語言先后移植到大、中、小、微型計(jì)算機(jī)上，成為應(yīng)用最廣泛的幾種計(jì)算機(jī)語言之一1978年，貝爾實(shí)驗(yàn)室正式發(fā)表了C語言1983年美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)ANSI整理了各種版本對(duì)C語言的發(fā)展和擴(kuò)充，制定了新的標(biāo)準(zhǔn)ANSI CC語言的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)化、模塊化的程序設(shè)計(jì)語言：以函數(shù)為單位組成，程序結(jié)構(gòu)完全由順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)構(gòu)成，具有9種結(jié)構(gòu)控制語句具有高級(jí)語言和匯編語言的許多功能，可以編寫系統(tǒng)軟件，也可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)類型豐富，除各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)外，還具有特別的指針類型，能描述/實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)許多I/O功能都

10、由函數(shù)提供；程序可移植性好，語言簡(jiǎn)潔緊湊，使用靈活方便便于掌握運(yùn)算符豐富，包含34種運(yùn)算符，表達(dá)式類型多樣書寫靈活，一行可以寫多個(gè)語句，語法限制不太嚴(yán)格高效：生成的目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高1.4 C語言的元素/* 計(jì)算蘋果的總價(jià)值計(jì)算蘋果的總價(jià)值. */# include void main( ) int weight, price; /* 蘋果的質(zhì)量和單價(jià)蘋果的質(zhì)量和單價(jià) */ int total_price; /* 總價(jià)值總價(jià)值 */ /* 輸入蘋果的質(zhì)量，指定蘋果的單價(jià)輸入蘋果的質(zhì)量，指定蘋果的單價(jià) */ printf(Enter the weight ); scanf(%d, &

11、amp;weight); price = 3; /* 根據(jù)公式計(jì)算總價(jià)根據(jù)公式計(jì)算總價(jià) */ total_price = price * weight; /* 輸出計(jì)算結(jié)果輸出計(jì)算結(jié)果 */ printf(The total_price is %d.n, total_price); 圖1-4 計(jì)算蘋果總價(jià)值程序中的語言元素預(yù)處理命令注釋變量庫函數(shù)保留字分隔符圖中的C程序包含兩個(gè)部分：預(yù)處理命令和main函數(shù)源程序可使用預(yù)處理命令來改進(jìn)程序設(shè)計(jì)環(huán)境、提高編程效率。預(yù)處理命令以“#”打頭。圖中用到的#include是文件包含預(yù)處理命令，使系統(tǒng)編譯源程序前將指定標(biāo)準(zhǔn)頭文件的定義插入到程序中main函

12、數(shù)是程序執(zhí)行的起點(diǎn)，每個(gè)C程序都有一個(gè)main函數(shù)注釋是指以“/*”開頭并以“*/”結(jié)束的部分，用來補(bǔ)充說明信息，提高程序的可閱讀性，不是程序的一部分保留字是C語言中具有特定含義的字，用于標(biāo)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)、變量類型等。圖中其他字可以分成兩類：標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)符，與保留字一樣具有特殊含義，例如printf和scanf是標(biāo)準(zhǔn)I/O庫中定義的輸入函數(shù)和輸出函數(shù)的函數(shù)名?？勺远x標(biāo)識(shí)符來命名用以保存數(shù)據(jù)和程序結(jié)果的變量及自定義函數(shù)。 例1-2：求兩個(gè)數(shù)中的較大者/*程序1-2.c，求兩個(gè)數(shù)中的較大者*/1 #include 2 void main( )/*主函數(shù)入口，程序執(zhí)行起點(diǎn)*/3 int max (int

13、 x, int y );/*自定義函數(shù)max的說明*/4 int a,b,c; /*變量聲明*/5 printf (Please enter a and b );/*輸出提示信息*/6 scanf (%d%d, &a, &b ); /*接收用戶輸入*/7 c = max ( a , b );/*調(diào)用函數(shù)max，返回值賦給c*/8 printf (max = %dn, c );/*輸出c的值*/9 10 /*自定義函數(shù)max的函數(shù)體*/11 int max ( int x , int y )/*函數(shù)頭，說明函數(shù)類型及參數(shù)*/12 int z;/*定義局部變量z */13 if (

14、 x y ) z = x; 14 else z = y;/*比較x、y，將較大值賦給z */15 return ( z );/*將z值作為函數(shù)返回值*/16 運(yùn)行情況如下：Please enter a and b 8 5max = 8程序1-2.c包含兩個(gè)函數(shù)：主函數(shù)main和自定義函數(shù)max。函數(shù)max的作用是比較x和y的大小并將較大值賦給變量z，返回值通過函數(shù)名帶回到主調(diào)函數(shù)main的調(diào)用點(diǎn)處為使自定義函數(shù)能被編譯系統(tǒng)正確識(shí)別和調(diào)用，需要在主調(diào)函數(shù)中對(duì)max進(jìn)行函數(shù)聲明（第3行）。程序的第7行調(diào)用max函數(shù)，并將實(shí)際參數(shù)a和b傳遞給max的形式參數(shù)x和y，此時(shí)程序?qū)⑥D(zhuǎn)去執(zhí)行12行開始的ma

15、x函數(shù)體，得到一個(gè)返回值（15行）函數(shù)max結(jié)束，程序的執(zhí)行返回到調(diào)用點(diǎn)處（第7行“=”右側(cè)），賦值運(yùn)算符“=”將函數(shù)值賦給變量c。1.5 C程序的上機(jī)步驟啟動(dòng) Visual C+6.0步驟“開始”/ “程序”/“Microsoft Visual Studio 6.0”/“Microsoft 可正常啟動(dòng)Visual C+6.0新建/打開C程序文件選擇“Files”/ “新建”菜單項(xiàng)，單擊如圖1-5所示的“文件”標(biāo)簽，左側(cè)列表框選中“C+ Source File”，右側(cè)文本框輸入源程序的文件名和存儲(chǔ)路徑，按“確定”按鈕，便可進(jìn)入新的編輯窗口編輯源程序文件若源文件已經(jīng)存在，通過 “Files” /“Open”菜單項(xiàng)，在查找范圍中找到正確的文件夾，便可調(diào)入指定的程序文件保存程序選擇“Files”/ “Save”菜單項(xiàng)，系統(tǒng)將以默認(rèn)的C+程序擴(kuò)展名*.cpp保存文件，也可指定文件擴(kuò)展名為*.c圖1-5 VC6.0新建文件界面 編譯程序菜單“編譯”/ “編譯”或快捷鍵Ctrl+ F7，對(duì)編輯好的源程序文