第1章 C語言程序設(shè)計(jì)概述

主講教師：王國(guó)華學(xué)院：數(shù)學(xué)與信息學(xué)院C語言程序設(shè)計(jì)C語言的位置2編譯型語言在程序執(zhí)行之前，有一個(gè)單獨(dú)的編譯過程，將程序翻譯成機(jī)器語言，以后執(zhí)行這個(gè)程序的時(shí)候，就不用再進(jìn)行翻譯了。解釋型語言，是在運(yùn)行的時(shí)候?qū)⒊绦蚍g成機(jī)器語言，所以運(yùn)行速度相對(duì)于編譯型語言要慢。C/C++等都是編譯型語言，而Java，C#等都是解釋型語言。

31.1計(jì)算機(jī)語言與程序設(shè)計(jì)

1.2程序設(shè)計(jì)的基本過程

1.3C語言的發(fā)展及特點(diǎn)

1.4C語言程序的組成和結(jié)構(gòu)

1.5C語言的開發(fā)步驟第1章C語言程序設(shè)計(jì)概述4三個(gè)概念：人類語言、計(jì)算機(jī)語言、計(jì)算機(jī)程序人類語言：人與人之間交流的工具，通過自然語言實(shí)現(xiàn)人與人之間的溝通，使別人能夠明白的按照語言的表達(dá)來辦事、工作。如：漢語、英語、德語、法語、日語等……1.1計(jì)算機(jī)與程序設(shè)計(jì)什么是語言？5計(jì)算機(jī)語言：人與計(jì)算機(jī)之間交流的工具，通過計(jì)算機(jī)語言實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間的溝通，使計(jì)算機(jī)能夠按照人的意圖進(jìn)行工作。如：C語言、foxpro、basic、java、匯編語言、機(jī)器語言等……如何通過程序（代碼）跟計(jì)算機(jī)溝通？計(jì)算機(jī)硬件，只認(rèn)得高低電平（二進(jìn)制）！人類通過二進(jìn)制與指令的對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的交流6什么是計(jì)算機(jī)程序？計(jì)算機(jī)程序也常稱為“代碼”，是用一系列指令編寫的，可以由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的以完成某一特定任務(wù)的腳本。7人們常把編寫程序的過程稱為程序設(shè)計(jì)。

計(jì)算機(jī)可以直接識(shí)別和執(zhí)行的二進(jìn)制語言。如：加法指令:10000000

減法指令:10010000特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)可以直接識(shí)別和執(zhí)行，效率高，

節(jié)省內(nèi)存；但難以閱讀和記憶。

程序設(shè)計(jì)語言

按照不同種計(jì)算機(jī)語言的語法編寫的程序，我們把它稱為某一種語言的程序。

例如用C語言編寫的程序，我們稱為C語言程序。類似的還有匯編語言程序、JAVA語言程序等。

程序設(shè)計(jì)語言的種類很多，從其發(fā)展歷史以及功能情況來劃分可以大致劃分成三大類：1、機(jī)器語言：82、符號(hào)語言（又稱匯編語言）：用“助記符”來表示機(jī)器指令。如：ADDA,BSUBA,B計(jì)算機(jī)不能直接識(shí)別和執(zhí)行用匯編語言編寫的源程序，它必須經(jīng)過一個(gè)叫匯編程序的系統(tǒng)軟件翻譯成機(jī)器語言程序（即目標(biāo)程序）后才能執(zhí)行。93、高級(jí)語言不依賴于機(jī)器，降低了編程的難度。如：C、Java等，用‘+’和‘-’來表示加減運(yùn)算。如:a=7+8；c=4*d+6；

計(jì)算機(jī)也不能直接執(zhí)行高級(jí)語言的源程序，必須先經(jīng)過編譯程序或解釋程序翻譯成目標(biāo)程序后，才能由計(jì)算機(jī)執(zhí)行。1.2.1程序設(shè)計(jì)的步驟

程序設(shè)計(jì)常被簡(jiǎn)單稱為編碼，事實(shí)上編碼只是程序設(shè)計(jì)的一個(gè)步驟，過程如下：101.2程序設(shè)計(jì)的基本過程分析問題設(shè)計(jì)算法編寫程序編譯程序調(diào)試程序編寫程序文檔開始結(jié)束

值得指出的是，程序設(shè)計(jì)者如果認(rèn)為要解決的問題很熟悉，分析問題和設(shè)計(jì)算法這兩步常被快速跳過；另，編寫程序文檔不是必需的步驟，但對(duì)軟件工程很重要。111.2.2算法的常用描述方法

算法是程序的靈魂，能讀懂他人設(shè)計(jì)的算法和將自己設(shè)計(jì)的程序以易于理解的方式描述出來是必要的。

目前描述算法的方法有很多，如：自然語言、流程圖、N-S流程圖、PAD圖和偽代碼等（只需關(guān)注前兩種）。N-S流程圖幾種標(biāo)準(zhǔn)控制結(jié)構(gòu)PAD圖N-S流程圖示例自然語言例1-1：使用自然語言描述計(jì)算n!的算法。算法使用變量s表示計(jì)算n!的中間結(jié)果，即累乘的積；使用變量t表示乘數(shù)，則算法步驟如下：步驟1：輸入n；步驟2：使s=1，t=1；步驟3：計(jì)算s×t，得到的積保存到s中；步驟4：使t的值增加1；步驟5：如果t≤n，則跳轉(zhuǎn)到步驟3執(zhí)行；否則計(jì)算結(jié)束，

繼續(xù)下一步驟；步驟6：此時(shí)s的值就是n!，輸出s的值。2.流程圖流程圖是使用一些幾何圖形、線條以及文字說明來描述算法的邏輯結(jié)構(gòu)。14例1-2：使用流程圖描述計(jì)算n!的算法。算法使用變量s表示計(jì)算n!的中間結(jié)果，即累乘的積；使用變量t表示乘數(shù)。15例1-3：遠(yuǎn)紅外行人檢測(cè)檢測(cè)結(jié)果示例：Video116檢測(cè)結(jié)果示例：圖1.不同季節(jié)下市區(qū)、郊區(qū)場(chǎng)景的遠(yuǎn)紅外行人檢測(cè)結(jié)果171.3C語言的發(fā)展與特點(diǎn)1.3.1C語言的發(fā)展歷程C語言的原型ALGOL60語言。（也稱為A語言，面向問題的高級(jí)語言，離硬件比較遠(yuǎn)）

1963年，劍橋大學(xué)將ALGOL60語言發(fā)展成為CPL(CombinedProgrammingLanguage)語言。

1967年，劍橋大學(xué)的MatinRichards對(duì)CPL語言進(jìn)行了簡(jiǎn)化，于是產(chǎn)生了BCPL語言。

1970年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的KenThompson將BCPL進(jìn)行了修改，并為它起了一個(gè)有趣的名字“B語言”。意思是將CPL語言煮干，提煉出它的精華。并且他用B語言寫了第一個(gè)UNIX操作系統(tǒng)。

而在1973年，B語言也給人“煮”了一下，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的D.M.RITCHIE等人在B語言的基礎(chǔ)上最終設(shè)計(jì)出了一種新的語言，他取了BCPL的第二個(gè)字母作為這種語言的名字，這就是C語言。18C程序的特點(diǎn)：(1)短小精悍而且功能齊全。(2)結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語言。(3)兼有高級(jí)語言和低級(jí)語言的特點(diǎn)。(4)程序執(zhí)行效率高。(5)程序可移植性好。1.3C語言的發(fā)展與特點(diǎn)程序如下：

1/*2本程序在屏幕上輸出一行字符串

3*/4#include<stdio.h>//編譯預(yù)處理

5intmain()//主函數(shù)頭部

6{//主函數(shù)體開始

7printf("WelcometoC!\n");//輸出字符串

8return0;//返回值為09}19例1-3：編寫一個(gè)C語言程序，其功能是顯示字符串“WelocometoC!”1.4C語言程序的組成和結(jié)構(gòu)20第1行到第3行是一個(gè)多行注釋，注釋不執(zhí)行，它能夠幫助程序員相互交流，理解程序和語句的作用。第4行是一個(gè)編譯預(yù)處理命令，通常寫在源程序的頭部。程序從第5行開始定義了主函數(shù)main。每一個(gè)C程序都必須有一個(gè)主函數(shù)，C程序總是從主函數(shù)開始執(zhí)行。第5行定義了主函數(shù)的頭部，main是主函數(shù)的名稱，int表示主函數(shù)的類型，右邊的括號(hào)是必須的，它定義了函數(shù)的參數(shù)表。第6行到第9行是main函數(shù)的函數(shù)體的定義。函數(shù)體由一條或多條語句組成，這些語句按照順序被放在一對(duì)花括號(hào){}中。程序如下：

第1行/*第2行

本程序在屏幕上輸出一行字符串第3行*/

第4行#include<stdio.h>//編譯預(yù)處理第5行intmain()//主函數(shù)頭部第6行{//主函數(shù)體開始第7行printf("WelcometoC!\n");//輸出字符串第8行return0;//返回值為0

第9行}程序如下：#include<stdio.h>intmain(){doubler,area;//聲明部分，定義變量

r=10.0;//賦值語句，讓r的值為10.0area=3.14*r*r;//計(jì)算面積，并將結(jié)果賦值給areaprintf("area=%f\n",area);//輸出area的值

return0;}21例1-4：根據(jù)半徑計(jì)算圓面積的C程序。22第4行是main函數(shù)的聲明部分，這里定義了兩個(gè)變量r和area，分別表示圓的半徑和面積。第5行是一條賦值語句，它把變量r的值設(shè)置為10.0。第6行也是一條賦值語句，但要復(fù)雜一點(diǎn)。首先計(jì)算賦值符號(hào)“=”右邊的式子的結(jié)果，然后將結(jié)果賦給變量area。第7行輸出了圓的面積area的值，這是程序的運(yùn)算結(jié)果。程序如下：

第1行#include<stdio.h>

第2行intmain()

第3行{

第4行doubler,area;//聲明部分，定義變量

第5行r=10.0;//賦值語句，讓r的值為10.0

第6行area=3.14*r*r;//計(jì)算面積，并將結(jié)果賦值給area

第7行printf("area=%f\n",area);//輸出area的值第8行return0;

第9行}23C語言程序的結(jié)構(gòu)：源程序文件1~n示例：24Main函數(shù)示例：25編譯預(yù)處理示例：全局變量聲明示例：26函數(shù)頭、函數(shù)體、聲明部分、執(zhí)行語句部分示例：27⑸在C語言中區(qū)分大小寫，如Main、MAIN、main、

maiN是不相同的。(1)一個(gè)完整的C程序由若干個(gè)函數(shù)組成，至少有且

僅有一個(gè)main函數(shù)，每個(gè)函數(shù)包括：函數(shù)說明部分變量定義函數(shù)體語句部分⑵語句必須以分號(hào)（;）作結(jié)束標(biāo)志；⑶由“/*”與“*/”之間的內(nèi)容構(gòu)成C語言程序的注釋部分，也可以使用//；⑷用預(yù)處理命令#include可以包含有關(guān)文件的信息。C語言程序的基本結(jié)構(gòu)：281.5C語言程序的開發(fā)步驟C語言程序的開發(fā)步驟：課后習(xí)題1.編寫一個(gè)程序輸出以下內(nèi)容：*****************Hello,CWorld!*****************292.選做練習(xí)：用C語言輸出心形圖形303.什么是程序設(shè)計(jì)：

程序設(shè)計(jì)是給出解決特定問題程序的過程，是軟件構(gòu)造活動(dòng)中的重要組成部分。程序設(shè)計(jì)往往以某種程序設(shè)計(jì)語言為工具，給出這種語言下的程序。程序設(shè)計(jì)過程應(yīng)當(dāng)包括分析、設(shè)計(jì)、編碼、測(cè)試、排錯(cuò)、撰寫文檔等不同階段。專業(yè)的程序設(shè)計(jì)人員常被稱為程序員。314.什么是算法？算法（Algorithm）是指解題方案的準(zhǔn)確而完整的描述，是一系列解決問題的清晰指令，算法代表著用系統(tǒng)的方法描述解決問題的策略機(jī)制。也就是說，能夠?qū)σ欢ㄒ?guī)范的輸入，在有限時(shí)間內(nèi)獲得所要求的輸出。如果一個(gè)算法有缺陷，或不適合于某個(gè)問題，執(zhí)行這個(gè)算法將不會(huì)解決這個(gè)問題。不同的算法可能用不同的時(shí)間、空間或效率來完成同樣的任務(wù)。一個(gè)算法的優(yōu)劣可以用空間復(fù)雜度與時(shí)間復(fù)雜度來衡量。325.開發(fā)C語言程序有哪些步驟？寫代碼