計(jì)算機(jī)和C編程入門課件

第1章計(jì)算機(jī)和C編程入門9/2/20239/2/20231第1章計(jì)算機(jī)和C編程入門8/2/20238/2/202311.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1.2編程和問題求解1.3C編程入門1.4測試和調(diào)試1.5學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)1.6VisualC++集成開發(fā)環(huán)境1.7C語言的起源9/2/202321.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)8/2/202321.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成的。硬件系統(tǒng)是組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種物理設(shè)備的總稱，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。軟件包括各種編譯器、轉(zhuǎn)換器以及管理器等等。硬件是計(jì)算機(jī)的軀體，而軟件是靈魂。9/2/202331.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)1.1.1硬件大多數(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件由5個(gè)主要組件構(gòu)成：輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、中央處理器（也稱為CPU）、主存儲(chǔ)器以及輔助存儲(chǔ)器。輸入設(shè)備輸出設(shè)備處理器（CPU）輔助存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器圖1.1計(jì)算機(jī)的主要組件9/2/202341.1.1硬件輸入設(shè)備輸出設(shè)備處理器（CPU）輔助存儲(chǔ)器主輸入設(shè)備：是允許用戶將信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)的設(shè)備。主要的輸入設(shè)備是鍵盤和鼠標(biāo)。輸出設(shè)備：是允許計(jì)算機(jī)將信息輸出給用戶的設(shè)備。有時(shí)可將鍵盤和顯示器視為一個(gè)單元，并統(tǒng)稱為終端。主存：準(zhǔn)備執(zhí)行的程序在主存中。主存儲(chǔ)器由一個(gè)很長的編號(hào)位置列表構(gòu)成，這些位置稱為存儲(chǔ)位置或者內(nèi)存位置。每個(gè)內(nèi)存位置包含一系列0和1。大多數(shù)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存位置都包含8位（或者8位的倍數(shù)）。每8位都稱為一個(gè)字節(jié)（byte），所以我們可將這些編號(hào)的內(nèi)存位置稱為字節(jié)。對(duì)一個(gè)字節(jié)進(jìn)行標(biāo)識(shí)的編號(hào)稱為該字節(jié)的地址。9/2/20235輸入設(shè)備：是允許用戶將信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)的設(shè)備。主要的輸入設(shè)備輔助存儲(chǔ)器

：輔助存儲(chǔ)器用于持久性保存數(shù)據(jù)。在輔助存儲(chǔ)設(shè)備中，信息以文件為單位來保存。最常見的輔助存儲(chǔ)設(shè)備包括硬盤、軟盤和CD。

中央處理器

：是一塊芯片。處理器遵循一個(gè)程序的指令進(jìn)行操作，并執(zhí)行程序要求的計(jì)算。不同的計(jì)算機(jī)可能采用不同的處理器指令?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)的處理器通常都支持幾百個(gè)指令。9/2/20236輔助存儲(chǔ)器：輔助存儲(chǔ)器用于持久性保存數(shù)據(jù)。在輔助存儲(chǔ)設(shè)備中1.1.2軟件用戶通常不是直接與計(jì)算機(jī)溝通，而是通過一個(gè)操作系統(tǒng)和它交互。操作系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)的資源分配給計(jì)算機(jī)。操作系統(tǒng)實(shí)際是一個(gè)程序，或者多個(gè)相互協(xié)作的程序，但更好的方法或許是把它視為一個(gè)家庭的管家。

對(duì)于大多數(shù)用戶來說，操作系統(tǒng)就是計(jì)算機(jī)。沒有操作系統(tǒng)，大多數(shù)用戶根本無法使用計(jì)算機(jī)。一些常用的操作系統(tǒng)有UNIX,DOS,Linux,Windows,Macintosh和VMS。9/2/202371.1.2軟件8/2/202371.1.3高級(jí)語言許多語言都可以用來寫程序，本書將討論C編程語言，用它來寫程序。C是一種高級(jí)語言，Java、Pascal、VisualBasic、FORTRAN、COBOL、Lisp、Scheme和Ada等等也是高級(jí)語言。計(jì)算機(jī)能理解的語言稱為低級(jí)語言。

最重要的是機(jī)器語言和高級(jí)語言區(qū)別：用高級(jí)語言編寫的所有程序都必須轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言版本，以便計(jì)算機(jī)理解并遵照?qǐng)?zhí)行。

9/2/202381.1.3高級(jí)語言8/2/202381.1.4編譯器編譯器是一種特殊的程序，它能將高級(jí)語言轉(zhuǎn)換成機(jī)器語言程序，使計(jì)算機(jī)能直接理解和執(zhí)行。計(jì)算機(jī)能理解的語言稱為低級(jí)語言。

C程序提供C程序的數(shù)據(jù)編譯器機(jī)器語言程序C程序的輸出計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)圖1.4編譯和運(yùn)行C程序（基本過程）9/2/202391.1.4編譯器C程序提供C程序的數(shù)據(jù)編譯器機(jī)器語言程序C1.1.5歷史回顧第一臺(tái)真正可編程的計(jì)算機(jī)是由英國數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家查爾斯·巴貝奇（CharlesBabbage）發(fā)明的。其中說明了非常重要的一點(diǎn)：計(jì)算程序的核心技術(shù)在于重復(fù)。計(jì)算機(jī)不具備魔法，不能（至少目前不能）為我們遇到的所有問題都自動(dòng)給出復(fù)雜的解決方案。計(jì)算機(jī)只能做程序員要求它做的事情。雖然問題的解決方案最終由計(jì)算機(jī)來執(zhí)行，但方案本身是由程序員自己制定的。所以，當(dāng)我們討論計(jì)算機(jī)編程時(shí)，首先要討論的就是程序員怎樣制定自己的解決方案。9/2/2023101.1.5歷史回顧8/2/2023101.2編程和問題求解本節(jié)主要講述設(shè)計(jì)和編寫程序時(shí)的一些常用規(guī)則。這些原則并不是C特有的，它們適用于任何編程語言。9/2/2023111.2編程和問題求解本節(jié)主要講述設(shè)計(jì)和編寫程序時(shí)的一些常用1.2.1算法用計(jì)算機(jī)來解決問題時(shí)，最困難的就是找出問題的解決方案。只要有了一個(gè)解決方案，就能像例行公事那樣將方案轉(zhuǎn)換成需要的語言。為解決方案制定的一系列準(zhǔn)確的指令稱為一個(gè)算法，通常也稱為方法、指示、過程或例程等等。

9/2/2023121.2.1算法8/2/202312以下用中文描述了一個(gè)算法。該算法判斷一個(gè)指定的名字在一個(gè)名單中出現(xiàn)的次數(shù)。如果名單中包含上個(gè)賽季的獲勝者，而你希望查找的是你喜愛的球隊(duì)，那么這個(gè)算法就判斷你的球隊(duì)贏了多少場。這個(gè)算法非常短，也非常簡單，但非常典型。判斷一個(gè)名字在名單中出現(xiàn)的次數(shù)：1.獲取名單。2.獲取要檢查的名字。3.將一個(gè)計(jì)數(shù)器設(shè)為零。4.為名單中每個(gè)名字都采取以下操作：將名單中的當(dāng)前名字與要檢查的名字比較；如果兩個(gè)名字相同，就在計(jì)數(shù)器上加1。5.宣布答案是計(jì)數(shù)器指定的數(shù)字。9/2/202313以下用中文描述了一個(gè)算法。該算法判斷一個(gè)指定的名字在一個(gè)名單圖1.7展示的是理想情況下程序設(shè)計(jì)的過程。它是程序設(shè)計(jì)者應(yīng)該記住的一個(gè)基本流程，但在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)過程也許要復(fù)雜一些。實(shí)際編程時(shí)，錯(cuò)誤和缺陷會(huì)不定期顯現(xiàn)出來，而更糟糕的是可能退回去，重做以前的步驟。

開始問題定義能實(shí)際工作的程序算法設(shè)計(jì)桌面測試測試轉(zhuǎn)換成C實(shí)現(xiàn)階段問題求解階段9/2/202314圖1.7展示的是理想情況下程序設(shè)計(jì)的過程。它是程序設(shè)計(jì)者應(yīng)該1.2.3軟件生存期大型軟件系統(tǒng)（比如編譯器和操作系統(tǒng)）的設(shè)計(jì)者將軟件開發(fā)過程劃分為6個(gè)階段，這6個(gè)階段統(tǒng)稱為軟件生存期，包括：（1）任務(wù)分析和規(guī)范化（問題定義）：（2）軟件設(shè)計(jì)（對(duì)象與算法設(shè)計(jì)）；（3）實(shí)現(xiàn)（編碼）；（4）測試；（5）維護(hù)和系統(tǒng)進(jìn)化；（6）廢棄。9/2/2023151.2.3軟件生存期8/2/2023151.3C編程入門C語言的特殊性在于，它雖然是一種高級(jí)語言，但它包含了低級(jí)語言的大量特點(diǎn)。Ｃ語言其實(shí)處在一種非常高級(jí)的語言和一種低級(jí)語言之間，優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)都很突出。類似于（低級(jí)）匯編語言，Ｃ語言程序可直接操縱計(jì)算機(jī)的內(nèi)存。另一方面，Ｃ語言又具有高級(jí)語言的許多特點(diǎn)，所以比匯編語言更容易理解和編寫。這使Ｃ語言成為編寫系統(tǒng)程序的理想選擇，但對(duì)于其他程序（有時(shí)甚至包括一些系統(tǒng)程序），Ｃ語言并不像其他語言那樣容易理解；另外，它不像另外一些高級(jí)語言那樣提供了自動(dòng)檢查的完善支持。9/2/2023161.3C編程入門C語言的特殊性在于，它雖然是一種高級(jí)語言，1.3.2一個(gè)C示范程序【例1.1】在顯示器上顯示短語“Hello,world!”。/*ThetraditionalfirstprograminhonorofDennisRitchiewhoinventedCatBellLabsin1972*/#include<stdio.h>intmain(){printf("Hello,world!\n");return0;}注釋行預(yù)處理命令每一個(gè)程序都有且僅有一個(gè)main函數(shù)。輸出函數(shù)調(diào)用。分號(hào)是C語言語句的結(jié)束標(biāo)志。向操作系統(tǒng)返回整數(shù)值0。9/2/2023171.3.2一個(gè)C示范程序注釋行預(yù)處理命令每一個(gè)程序都有1.3.3變量、表達(dá)式和賦值【例1.2】將一個(gè)英尋表示的深度轉(zhuǎn)化為英尺或英寸表示。#include<stdio.h>intmain(){intinches,feet,fathoms;fathoms=7;feet=6;inches=12;feet=feet*fathoms;inches=inches*feet*fathoms;printf("WreckoftheHesperus:\n");printf("Itsdepthatseaindifferentunits：\n");printf("%dfathoms\n",fathoms);printf("%dfeet\n,feet);printf("%dinches\n",inches);return0;}變量賦值表達(dá)式9/2/2023181.3.3變量、表達(dá)式和賦值變量賦值表達(dá)式8/2/2023在C語言中，所有的變量用于表達(dá)式和語句之前都必須聲明。簡單程序的一般形式為：preprocessingdirectives/*預(yù)處理命令*/intmain(void){declarations；/*聲明部分*/statements；/*執(zhí)行語句部分*/}9/2/202319在C語言中，所有的變量用于表達(dá)式和語句之前都必須聲明。簡單程【例1.3】簡單的對(duì)字符數(shù)據(jù)處理。#include<stdio.h>intmain(){charc;c='A';printf("%c\n",c);/*theletterAisprinted*/return0;}程序解析：這個(gè)程序輸出字母A，后跟一個(gè)換行符。首先聲明變量c是char類型的，c被賦以值'A'，然后printf()語句輸出該字符。注意在printf()的參數(shù)表中的控制串含有格式%c，這使得在第二個(gè)參數(shù)中的變量c以字符的格式被顯示。9/2/202320【例1.3】簡單的對(duì)字符數(shù)據(jù)處理。8/2/202320【例1.4】簡單的對(duì)浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)處理。#include<stdio.h>intmain(){floatx,y;x=1.0;y=2.0;printf("Thesumofxandyis%f",x+y);return0;}運(yùn)行結(jié)果如下：Thesumxandyis3.000000程序解析：首先變量x和y被聲明為float類型，然后分別被賦值為1.0和2.0。這些常量為double類型，變量為float類型，此時(shí)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換。printf()中的第一個(gè)參數(shù)含有格式%f，這使得第二個(gè)參數(shù)中的表達(dá)式x+y的值按在小數(shù)點(diǎn)的后邊有個(gè)數(shù)字的浮點(diǎn)數(shù)格式被顯示。9/2/202321【例1.4】簡單的對(duì)浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)處理。8/2/2023211.3.4初始化在聲明變量時(shí)，變量也可以被初始化。例如：charc='A';inti=1;9/2/2023221.3.4初始化8/2/2023221.3.5include及其用法在調(diào)用C編譯器時(shí)，預(yù)處理器先工作。在進(jìn)行編譯之前，預(yù)處理器先對(duì)源代碼進(jìn)行修改。例如，可能要引入文件，源代碼中的指定字符串可能被轉(zhuǎn)換成其他字符串。程序中向預(yù)處理器發(fā)命令的行稱為預(yù)處理命令，這樣的命令用磅字符“#”開始。

#include<stdio.h>：這使得預(yù)處理器用給定文件的內(nèi)容的拷貝替代該行。#defineLIMIT100：如果這些預(yù)處理命令出現(xiàn)在正在編譯的文件的頂部，預(yù)處理器將會(huì)把程序中出現(xiàn)的所有LIMIT變?yōu)?00，標(biāo)識(shí)符LIMIT被稱為符號(hào)常數(shù)。9/2/2023231.3.5include及其用法8/2/2023231.3.6printf()和scanf()

函數(shù)printf用于顯示格式化的輸出。類似地，函數(shù)scanf用于讀取格式化的輸入。向printf和scanf傳遞控制串和其它待輸出的參數(shù)列表?？刂拼且粋€(gè)包含一些格式說明的串。格式說明用格式“%”字符開始，并用一個(gè)格式字符結(jié)束。

9/2/2023241.3.6printf()和scanf()8/21．printf()的簡單用法“%d”：用于按十進(jìn)制整數(shù)顯示表達(dá)式的值?！?c”：用于按字符顯示表達(dá)式的值?！?f”：用于顯示浮點(diǎn)表達(dá)式的值。“%s”：用于顯示串。

例如：printf("Getset:%s%d%f%c%c\n","one",2,3.33,'G','0');printf()的參數(shù)用逗號(hào)分開。在這個(gè)例子中有6個(gè)參數(shù)："Getset:%s%d%f%c%c\n","one",2,3.33,'G','0'第一個(gè)參數(shù)是控制串。控制串中的格式與其他參數(shù)相匹配。在本例中，%s與"one"對(duì)應(yīng)，%d與2對(duì)應(yīng)，%f與3.333對(duì)應(yīng)，第一個(gè)%c與'G'對(duì)應(yīng)，第二個(gè)%c與'0'對(duì)應(yīng)?？刂拼械母鱾€(gè)格式說明了如何顯示對(duì)應(yīng)的參數(shù)的值。當(dāng)執(zhí)行時(shí)，上述的printf()語句產(chǎn)生如下的輸出：Getset：one23.330000G09/2/2023251．printf()的簡單用法8/2/2023252．scanf()的簡單用法函數(shù)scanf()的第一個(gè)參數(shù)是一個(gè)帶有格式的控制串，該格式和輸入流中解釋字符的各種方式相符合。在控制串后面的其他參數(shù)是地址。一個(gè)變量的地址是該變量在內(nèi)存中存儲(chǔ)的位置。符號(hào)&表示地址運(yùn)算符。例如：scanf("%d",&a);格式%d使得在鍵盤上輸入的字符被解釋成十進(jìn)制整數(shù)，并把此十進(jìn)制整數(shù)值存儲(chǔ)到變量a中。9/2/2023262．scanf()的簡單用法8/2/2023261.3.7while語句正常情況下要一條接一條地執(zhí)行程序中的語句，這被稱為順序的控制。為了執(zhí)行重復(fù)的操作，C語言提供了while語句。計(jì)數(shù)、累加、查找、排序和一些其他的工作經(jīng)常涉及到重復(fù)的做一些事情。在本節(jié)中將說明怎樣用while語句完成重復(fù)的操作。9/2/2023271.3.7while語句8/2/202327【例1.5】用while語句累加從1到10這些連續(xù)的整數(shù)。#include<stdio.h>intmain(){inti=1,sum=0;

while(i<=10){sum=sum+ii=i+1;}printf("Sum=%d\n",sum);return0;}運(yùn)行結(jié)果如下：Sum=559/2/202328【例1.5】用while語句累加從1到10這些連續(xù)的整數(shù)。81.3.8問題求解編程就是在計(jì)算機(jī)的幫助下解決問題。很多問題需要使用特定的問題解決模式或技術(shù)，才能得到解決。在下面的程序中，我們用迭代解決我們的問題。迭代是一種重復(fù)的行為。計(jì)算機(jī)最合適于做迭代工作，可快速地完成上千萬次的循環(huán)?！纠?．6】編寫一個(gè)重復(fù)累加用戶從鍵盤上輸入的數(shù)字的程序。計(jì)算總和的算法：（1）對(duì)變量cnt和sum初始化（2）提示用戶輸入（3）重復(fù)地讀數(shù)據(jù)，對(duì)cnt加1，對(duì)sum進(jìn)行累加。（4）顯示cnt和sum的值9/2/2023291.3.8問題求解8/2/2023291.3.9編碼風(fēng)格好的編碼風(fēng)格對(duì)編程藝術(shù)來說是必要的，這樣做易于閱讀、編寫和維護(hù)程序。（1）使用空格和注釋以使代碼更容易閱讀和理解，并且在視覺上更吸引人。（2）適當(dāng)?shù)乜s進(jìn)非常重要，例如：while(表達(dá)式)語句；（3）注意變量命名，變量名應(yīng)該表達(dá)出變量在程序中的用途，以便進(jìn)一步輔助理解程序。9/2/2023301.3.9編碼風(fēng)格8/2/2023301.3.10常見的編程錯(cuò)誤1.丟失了標(biāo)識(shí)串結(jié)束的一個(gè)雙引號(hào):Unterminatedstringorcharacterconstant例如：printf("Inputsomenumbers:);2.另一個(gè)常見的錯(cuò)誤是變量拼寫錯(cuò)誤，或忘記聲明變量。3.在使用scanf()讀入double型數(shù)據(jù)忘記了用“%lf”是一個(gè)常見的錯(cuò)誤。9/2/2023311.3.10常見的編程錯(cuò)誤8/2/2023311.4測試和調(diào)試程序中的錯(cuò)誤通常稱為bug，消除bug的過程稱為調(diào)試或者除錯(cuò)（debug）。1.4.1程序錯(cuò)誤類型1.語法錯(cuò)誤:編譯器將會(huì)報(bào)告程序中含有語法錯(cuò)誤。2.邏輯錯(cuò)誤：運(yùn)行時(shí)的錯(cuò)誤。1.4.2陷阱：錯(cuò)誤地假定程序正確為了測試新程序中的邏輯錯(cuò)誤，你應(yīng)該使用幾個(gè)有代表性的數(shù)據(jù)集來運(yùn)行程序，并檢查它在各種輸入下的表現(xiàn)。9/2/2023321.4測試和調(diào)試程序中的錯(cuò)誤通常稱為bug，消除bug的過1.5學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)從初學(xué)者的角度看，在這門課程中需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容涉及的東西很多，包括知識(shí)的記憶和靈活掌握，解決問題的思維方法，具體處理的手段和技巧，還有許多實(shí)際的工作、操作技能問題等，這里列舉說明幾個(gè)重要方面：（1）分析問題的能力（2）掌握所用的程序語言（3）學(xué)會(huì)寫程序（4）檢查程序錯(cuò)誤的能力（5）熟悉所使用的工具和環(huán)境9/2/2023331.5學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)從初學(xué)者的角度看，在這門課程中需要學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)寫好程序的方法就像學(xué)習(xí)寫文章，我們建議第一，去模仿別人寫出好程序，在模仿中體會(huì)其中的優(yōu)點(diǎn)（當(dāng)然也要注意其中的缺點(diǎn)）；第二，加強(qiáng)實(shí)踐，不但要去寫能完成工作的程序，還要努力將程序?qū)懞?。在開始寫小程序時(shí)就努力去寫好它們，使之更加清晰有效。只有寫好小程序，才可能寫出好的大的程序，逐漸提高自己的程序設(shè)計(jì)能力和應(yīng)用計(jì)算機(jī)解決問題的能力。9/2/202334學(xué)習(xí)寫好程序的方法就像學(xué)習(xí)寫文章，我們建議8/2/202331.6VisualC++集成開發(fā)環(huán)境1.6.1VisualC++可視化集成開發(fā)環(huán)境VisualC++是微軟公司