第1章 C語言概述

C語言程序設(shè)計(jì)課程性質(zhì)“C語言程序設(shè)計(jì)”是大學(xué)生必修的計(jì)算機(jī)課程，是編寫程序和開發(fā)軟件的基礎(chǔ)。通過學(xué)習(xí)，要求學(xué)生理解程序設(shè)計(jì)語言的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握基本的程序設(shè)計(jì)過程和技能，掌握常用的算法，具有初步的程序設(shè)計(jì)能力。指定教材C語言程序設(shè)計(jì)（第2版），何欽銘、顏暉主編，高等教育出版社，2012C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與習(xí)題指導(dǎo)（第2版），顏暉、柳俊主編，高等教育出版社，2012參考教材C/C++程序設(shè)計(jì)教程王連相

中國鐵道出版社C語言程序設(shè)計(jì)教程譚浩強(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………………學(xué)習(xí)方法不要膽怯動(dòng)手動(dòng)腦，理論指導(dǎo)下的實(shí)踐自主學(xué)習(xí)重視上機(jī)實(shí)踐在編寫大量程序之后，才能感到運(yùn)用自如如何盡快學(xué)會(huì)用C語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)了解程序設(shè)計(jì)語言模仿、改寫、編寫通過不斷的編程實(shí)踐，逐步領(lǐng)會(huì)和掌握程序設(shè)計(jì)的基本思想和方法。課程內(nèi)容第1章C語言概述第2章用C語言編寫程序第3章分支結(jié)構(gòu)第4章循環(huán)結(jié)構(gòu)第5章函數(shù)第6章數(shù)據(jù)類型和表達(dá)式第7章數(shù)組第8章指針第9章結(jié)構(gòu)第10章函數(shù)與程序結(jié)構(gòu)第11章指針進(jìn)階第12章文件上機(jī)要求完成上機(jī)指導(dǎo)書的上機(jī)內(nèi)容，調(diào)試運(yùn)行教材及課后作業(yè)的程序，全部按章節(jié)題號(hào)存檔，最后統(tǒng)一上交；上機(jī)考勤3次缺席，按不及格處理（不定期抽查）；發(fā)現(xiàn)上機(jī)時(shí)間做與本課程無關(guān)的內(nèi)容，按缺席一次處理重視上機(jī)實(shí)踐，有效利用寶貴的上機(jī)時(shí)間第1章C語言概述1.1一個(gè)C語言程序1.2程序與程序設(shè)計(jì)語言1.3C語言的發(fā)展歷史與特點(diǎn)1.4實(shí)現(xiàn)問題求解的過程本章要點(diǎn)什么是程序？程序設(shè)計(jì)語言包含哪些功能？程序設(shè)計(jì)語言在語法上包含哪些內(nèi)容？結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)有哪些基本的控制結(jié)構(gòu)？C語言有哪些特點(diǎn)？C語言程序的基本框架如何？形成一個(gè)可運(yùn)行的C語言程序需要經(jīng)過哪些步驟？如何用流程圖描述簡單的算法？1.1一個(gè)C語言程序

/*example1.1calculatethesumofaandb*/#include<stdio.h>/*Thisisthemainprogram*/main(){

int

a,b,sum;

a=10;

b=24;

sum=add(a,b);

printf(”sum=%d\n",sum);}/*Thisfunctioncalculatesthesumofxandy*/int

add(int

x,inty){

int

z;

z=x+y;

return(z);}運(yùn)行結(jié)果：sum=34函數(shù)語句預(yù)處理命令注釋函數(shù)與主函數(shù)程序由一個(gè)或多個(gè)函數(shù)組成，必須有且只能有一個(gè)主函數(shù)main()程序執(zhí)行從main開始，在main中結(jié)束，其它函數(shù)通過嵌套調(diào)用得以執(zhí)行。程序語句C程序由語句組成用“；”作為語句終止符注釋/**/為注釋,不能嵌套不產(chǎn)生編譯代碼例：/*Thisisthemain/*ofexample1.1*/*/非法編譯預(yù)處理命令1.2程序設(shè)計(jì)及算法程序:

人們?yōu)榻鉀Q某種問題用計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的代碼編排的一系列加工步驟。程序的執(zhí)行過程實(shí)際上是對(duì)程序所表達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程。程序設(shè)計(jì)語言（計(jì)算機(jī)語言）：提供了一種表達(dá)數(shù)據(jù)與處理數(shù)據(jù)的功能要求程序員按照語言的規(guī)范編程程序=數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法+程序設(shè)計(jì)語言1.2.1程序設(shè)計(jì)語言的功能數(shù)據(jù)表達(dá)：表達(dá)所要處理的數(shù)據(jù)流程控制：表達(dá)數(shù)據(jù)處理的流程1、數(shù)據(jù)表達(dá)數(shù)據(jù)表達(dá)：一般將數(shù)據(jù)抽象為若干類型數(shù)據(jù)類型：對(duì)某些具有共同特點(diǎn)的數(shù)據(jù)集合的總稱代表的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)類型的定義域）在這些數(shù)據(jù)上做些什么（即操作或稱運(yùn)算）例如：整數(shù)類型包含的數(shù)據(jù)：{…，-2，-1，0，1，2，…}作用在整數(shù)上的運(yùn)算：+、-、*、/等C語言提供的數(shù)據(jù)類型基本數(shù)據(jù)類型：程序設(shè)計(jì)語言事先定義好，供程序員直接使用，如整型、實(shí)型（浮點(diǎn)型）、字符型等。構(gòu)造類型：由程序員構(gòu)造，如數(shù)組、結(jié)構(gòu)、文件、指針等。各種數(shù)據(jù)類型的常量與變量形式常量（常數(shù)）與變量

語句級(jí)控制：3種基本的控制結(jié)構(gòu)順序控制結(jié)構(gòu)：自然順序執(zhí)行分支控制結(jié)構(gòu)（選擇結(jié)構(gòu)）：根據(jù)不同的條件來選擇所要執(zhí)行的模塊循環(huán)控制結(jié)構(gòu)：重復(fù)執(zhí)行某個(gè)模塊單位級(jí)控制：函數(shù)的定義與調(diào)用處理復(fù)雜問題時(shí),將程序分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的子程序（函數(shù)）2、流程控制1.2.2程序設(shè)計(jì)語言的語法

用程序設(shè)計(jì)語言所寫的程序必須符合相應(yīng)語言的語法。源程序（源代碼）是一個(gè)字符序列，這些字符序列按順序組成了一系列“單詞”，“單詞”的組合就形成了語言有意義的語法單位，一些簡單語法單位的組合又形成了更復(fù)雜的語法單位，最后一系列語法單位組合成程序。C語言的主要“單詞”：（1）標(biāo)識(shí)符：C語言的標(biāo)識(shí)符規(guī)定由字母、數(shù)字以及下劃線組成，且第一個(gè)字符必須是字母或下劃線（2）保留字（關(guān)鍵字）：它們是C語言規(guī)定的、賦予它們以特定含義、有專門用途的標(biāo)識(shí)符。（3）自定義標(biāo)識(shí)符：包括在程序中定義的變量名、數(shù)據(jù)類型名、函數(shù)名以及符號(hào)常量名。有意義的英文單詞（4）常量：常量是有數(shù)據(jù)類型的，如，123、12.34（5）運(yùn)算符：代表對(duì)各種數(shù)據(jù)類型實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)象的運(yùn)算。如，+（加）、-（減）、*（乘）、/（除）、%（求余）、>（大于）C語言的主要語法單位（1）表達(dá)式：運(yùn)算符與運(yùn)算對(duì)象組合就形成了表達(dá)試。如，2+3*4（2）變量定義：變量也有數(shù)據(jù)類型，所以在定義變量時(shí)要說明相應(yīng)變量的類型。如:inti;（3）語句：語句是程序最基本的執(zhí)行單位，程序的功能就是通過對(duì)一系列語句的執(zhí)行來實(shí)現(xiàn)的。（4）函數(shù)定義與調(diào)用：完成特定任務(wù)的獨(dú)立模塊，函數(shù)的使用最主要涉及到函數(shù)的定義與調(diào)用。如：C語言沒有輸入輸出語句，用庫函數(shù)printf、scanf等實(shí)現(xiàn)。C語言中的語句：表達(dá)式語句：表達(dá)式加分號(hào)“;”分支語句：實(shí)現(xiàn)分支控制過程

if(a>b)x=a;elsex=b;循環(huán)語句：實(shí)現(xiàn)循環(huán)控制的過程

sum=0; /*初始化sum和i*/i=1;while(i<=100){/*while循環(huán)語句*/sum=sum+i;i=i+1;}復(fù)合語句：用一對(duì)“｛｝”，將若干語句順序組合在一起就形成了一個(gè)程序段。1.2.3算法算法：在計(jì)算機(jī)中，為解決某一應(yīng)用問題而采用的解題步驟。算法的描述方式：用自然語言描述算法用流程圖描述算法用N-S結(jié)構(gòu)圖描述算法例如：輸出兩個(gè)數(shù)中的最大數(shù)1、用自然語言描述算法第1步：輸入x和y的值第2步：比較x和y的值，如果x大于y，則輸出x的值，否則輸出y的值。易于理解，但冗長，不夠精確，難于描述復(fù)雜算法。

例如當(dāng)描述“輸出10個(gè)數(shù)中最大數(shù)”的算法時(shí)，會(huì)冗長、難于理解2、用流程圖描述算法NYz=yz=xx>y?開始輸入x和y結(jié)束輸出z起止框輸入/輸出框判斷框處理框流程線3、用N-S結(jié)構(gòu)圖描述算法輸入x、y的值x>y

真假

z=xz=y輸出z的值已經(jīng)證明，任何復(fù)雜的問題都可以三種基本算法結(jié)構(gòu)來描述：順序、選擇、循環(huán)。因此用計(jì)算機(jī)語句描述的程序也包含三種基本結(jié)構(gòu)。求1*2*3*4*5=5！用自然語言描述：第1步：求1*2得2第2步：第1步的結(jié)果2乘3得6第3步：第2步的結(jié)果6乘4得24第4步：第3步的結(jié)果24乘6得120缺點(diǎn)：若算1*2*3*···*10000步驟太多NYx=x*i，i=i+1i<6?開始結(jié)束輸出x判斷框x=1，i=2x=1，i=2當(dāng)i<6時(shí)x=x*ii=i+1輸出xN-S圖：傳統(tǒng)流程圖：1.4C語言的發(fā)展歷史及特點(diǎn)B語言：Bell實(shí)驗(yàn)室，1970年在PDP機(jī)器上用其編寫UNIX系統(tǒng)CPL語言：劍橋大學(xué)，1963年BCPL語言：劍橋大學(xué)，1967年C語言：Bell實(shí)驗(yàn)室，1972～1973年用其改寫UNIX系統(tǒng)進(jìn)一步簡化保持精練、接近硬件的優(yōu)點(diǎn)，克服數(shù)據(jù)類型過少的不足經(jīng)簡化C語言的特點(diǎn)1、C是中級(jí)語言計(jì)算機(jī)語言是人與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交流的工具計(jì)算機(jī)語言分為：機(jī)器語言機(jī)器指令（由0和1組成），可直接執(zhí)行難學(xué)、難記依賴機(jī)器的類型匯編語言用助記符代替機(jī)器指令，用變量代替各類地址?？朔洃浀碾y點(diǎn)其他與機(jī)器語言類似高級(jí)語言類似數(shù)學(xué)語言、接近自然語言、具有通用性和可移植性，不依賴具體的計(jì)算機(jī)類型。011000110000011001100101110011000000110000011011LOADXADDYSTOREZZ=X+YC語言屬于高級(jí)語言，它具有高級(jí)語言的特點(diǎn)；C語言又允許對(duì)位、字節(jié)、字和指針這些計(jì)算機(jī)中的基本成分進(jìn)行操作，使它又具有匯編語言的大部分功能。C語言是高級(jí)語言中的中級(jí)語言2、C語言是結(jié)構(gòu)化語言結(jié)構(gòu)化語言：一個(gè)入口，一個(gè)出口。便于編寫程序，程序清晰易懂，便于維護(hù)順序分支循環(huán)結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)的三種基本結(jié)構(gòu)順序結(jié)構(gòu)程序：按照書寫順序依次執(zhí)行語句選擇結(jié)構(gòu)程序：按照條件判斷選擇執(zhí)行語句循環(huán)結(jié)構(gòu)程序：通過條件控制循環(huán)執(zhí)行語句三種基本結(jié)構(gòu)的共同點(diǎn)：都是只有一個(gè)入口和一個(gè)出口；結(jié)構(gòu)內(nèi)的每一個(gè)框都有機(jī)會(huì)被執(zhí)行；結(jié)構(gòu)內(nèi)沒有死循環(huán)。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法：

—采用模塊化原則和方法進(jìn)行設(shè)計(jì)將復(fù)雜程序劃分為若干個(gè)相互獨(dú)立的功能模塊，每個(gè)模塊又可以劃分為若干子模塊，然后分別進(jìn)行模塊程序的編寫模塊：一條語句、一段程序或一個(gè)函數(shù)（子程序）等3、C語言是編譯型語言

機(jī)器語言是計(jì)算機(jī)唯一能夠識(shí)別并執(zhí)行的指令代碼集。編譯器程序————>計(jì)算機(jī)直接能理解的指令序列編譯程序是一次讀完全部程序，并把它轉(zhuǎn)換成目標(biāo)碼，程序一旦編譯后，源程序就對(duì)程序的執(zhí)行毫無意義了。編譯和解釋是程序執(zhí)行的兩種方式。編譯過程(.C或.cpp)編譯程序連接程序編譯連接高級(jí)語言源程序機(jī)器語言目標(biāo)程序可執(zhí)行程序(.OBJ)(.EXE)運(yùn)行運(yùn)行結(jié)果解釋程序是一次讀進(jìn)一行源代碼，然后執(zhí)行一串由這些源代碼確定的指令。解釋程序高級(jí)語言源程序解釋執(zhí)行運(yùn)行結(jié)果解釋過程(.BAS)

對(duì)于一個(gè)大型工程軟件，必須根據(jù)任務(wù)劃分為若干塊，分配給一組程序員分別編寫，編寫完畢以后，再鏈接在一起，調(diào)試通過。C允許將一個(gè)程序分解成若干塊，裝入若干文件，每一個(gè)文件可以單獨(dú)編譯，一旦所有的文件編譯完畢，就可以將它們與函數(shù)庫中的函數(shù)鏈接，形成完整的目標(biāo)碼。文件1目標(biāo)碼1(.OBJ)文件2目標(biāo)碼2······文件m目標(biāo)碼m

庫函數(shù)優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)一個(gè)文件中的代碼改變后，不必重新編譯全部程序，能節(jié)省大量時(shí)間。鏈接完整的目標(biāo)碼（.EXE）4、C語言的語法特點(diǎn)（1）C語言語句簡潔、緊湊，使用方便、靈活

32個(gè)關(guān)鍵字，9種控制語句，程序書寫形式自由，主要用小寫字母（2）運(yùn)算符豐富除了最基本的＋、－、×、÷、%等運(yùn)算外，還將括號(hào)、賦值、類型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換等均作為運(yùn)算符，共有34種運(yùn)算符。（3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富除基本類型外,還有指針、結(jié)構(gòu)體、聯(lián)合體等復(fù)合數(shù)據(jù)類型。（4）具有結(jié)構(gòu)化的控制語句具有順序、分支、循環(huán)三種結(jié)構(gòu)化控制語言句，模塊完整，控制中的語句可完整化。（5）語法嚴(yán)格，但有靈活性如：數(shù)據(jù)類型可相互通用：整型、字符型通用。（6）生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，執(zhí)行效率高。（7）可移植性優(yōu)于匯編語言。1.4程序設(shè)計(jì)的步驟提出問題確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法編寫程序調(diào)試和運(yùn)行程序翻譯(編譯或解釋)得到運(yùn)行結(jié)果1.每個(gè)語句占一行；