(2024年)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程(電子教案)

C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程(電子教案)12024/3/26目錄課程介紹與目標(biāo)C語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)控制結(jié)構(gòu)數(shù)組與字符串函數(shù)與模塊化設(shè)計(jì)22024/3/26目錄指針與動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理文件操作與數(shù)據(jù)處理綜合案例分析與實(shí)戰(zhàn)演練32024/3/26課程介紹與目標(biāo)0142024/3/26C語(yǔ)言的歷史與發(fā)展介紹C語(yǔ)言的起源、發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域。C語(yǔ)言的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)闡述C語(yǔ)言高效、靈活、可移植等特點(diǎn)以及在系統(tǒng)級(jí)編程和嵌入式開發(fā)等領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。C語(yǔ)言編程環(huán)境介紹常用的C語(yǔ)言編程環(huán)境，如VisualStudio、Code:Blocks等，以及如何在這些環(huán)境中編寫、編譯和運(yùn)行C程序。C語(yǔ)言概述52024/3/26010203通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)熟練掌握C語(yǔ)言的基本數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符、控制結(jié)構(gòu)等語(yǔ)法元素，以及函數(shù)、指針等高級(jí)特性。掌握C語(yǔ)言的基本語(yǔ)法和編程技巧學(xué)生應(yīng)具備獨(dú)立分析、解決問題的能力，能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際編程問題。具備獨(dú)立解決問題的能力強(qiáng)調(diào)編程規(guī)范、代碼可讀性和可維護(hù)性，培養(yǎng)學(xué)生良好的編程習(xí)慣。培養(yǎng)良好的編程習(xí)慣課程目標(biāo)與要求62024/3/26《C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言》（K&R）或其他經(jīng)典C語(yǔ)言教材。教材推薦一些經(jīng)典的C語(yǔ)言編程書籍、在線教程和編程練習(xí)網(wǎng)站，如《CPrimerPlus》、《C陷阱與缺陷》等。參考資料教材與參考資料72024/3/26C語(yǔ)言基礎(chǔ)知識(shí)0282024/3/26數(shù)據(jù)類型C語(yǔ)言提供多種數(shù)據(jù)類型，包括整型（int）、浮點(diǎn)型（float、double）、字符型（char）等。變量定義使用類型說(shuō)明符定義變量，例如`inta;`定義了一個(gè)整型變量a。變量初始化在定義變量的同時(shí)可以進(jìn)行初始化，例如`inta=10;`定義了一個(gè)初始值為10的整型變量a。變量作用域變量的作用域指的是變量在程序中的有效范圍，包括局部變量和全局變量。數(shù)據(jù)類型與變量92024/3/26用于進(jìn)行基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算，如加（+）、減（-）、乘（*）、除（/）等。算術(shù)運(yùn)算符用于比較兩個(gè)值的大小關(guān)系，如等于（==）、不等于（!=）、大于（>）、小于（<）等。關(guān)系運(yùn)算符用于進(jìn)行邏輯運(yùn)算，如邏輯與（&&）、邏輯或（||）、邏輯非（!）等。邏輯運(yùn)算符由運(yùn)算符和操作數(shù)組成的式子，用于計(jì)算一個(gè)值。表達(dá)式運(yùn)算符與表達(dá)式102024/3/26用于在屏幕上輸出格式化的字符串，可以輸出各種類型的數(shù)據(jù)。printf函數(shù)用于從鍵盤讀取一個(gè)字符。getchar函數(shù)用于從鍵盤輸入數(shù)據(jù)，可以根據(jù)指定的格式讀取輸入的值。scanf函數(shù)用于在屏幕上輸出一個(gè)字符。putchar函數(shù)輸入輸出函數(shù)112024/3/26控制結(jié)構(gòu)03122024/3/2601順序結(jié)構(gòu)的概念按照代碼書寫的先后順序，自上而下地執(zhí)行程序。02順序結(jié)構(gòu)的流程圖用箭頭表示程序的執(zhí)行方向，矩形框表示處理步驟。03順序結(jié)構(gòu)的實(shí)例簡(jiǎn)單的輸入輸出程序、賦值運(yùn)算等。順序結(jié)構(gòu)132024/3/26根據(jù)條件判斷的結(jié)果，選擇執(zhí)行不同的代碼塊。選擇結(jié)構(gòu)的概念用菱形表示判斷條件，箭頭表示不同條件下的執(zhí)行路徑。選擇結(jié)構(gòu)的流程圖if語(yǔ)句、switch語(yǔ)句等。選擇結(jié)構(gòu)的實(shí)例選擇結(jié)構(gòu)142024/3/26在滿足一定條件的情況下，重復(fù)執(zhí)行某段代碼。循環(huán)結(jié)構(gòu)的概念循環(huán)結(jié)構(gòu)的流程圖循環(huán)結(jié)構(gòu)的實(shí)例用橢圓形表示循環(huán)條件，箭頭表示循環(huán)的執(zhí)行路徑。for循環(huán)、while循環(huán)、do-while循環(huán)等。030201循環(huán)結(jié)構(gòu)152024/3/26數(shù)組與字符串04162024/3/26一維數(shù)組的定義和初始化一維數(shù)組的遍歷和操作一維數(shù)組元素的引用和修改一維數(shù)組的應(yīng)用舉例一維數(shù)組172024/3/2601020304二維數(shù)組的定義和初始化二維數(shù)組元素的引用和修改二維數(shù)組的遍歷和操作二維數(shù)組的應(yīng)用舉例二維數(shù)組182024/3/26字符數(shù)組與字符串字符數(shù)組的定義和初始化字符串的輸入和字符串的表示和存儲(chǔ)字符串處理函數(shù)庫(kù)的使用192024/3/26函數(shù)與模塊化設(shè)計(jì)05202024/3/26函數(shù)定義C語(yǔ)言中，函數(shù)是一段可以重復(fù)使用的代碼塊，用于執(zhí)行特定任務(wù)。函數(shù)定義包括函數(shù)名、參數(shù)列表和函數(shù)體。函數(shù)調(diào)用在程序中，可以通過(guò)函數(shù)名和參數(shù)列表來(lái)調(diào)用函數(shù)，執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)并返回結(jié)果。函數(shù)返回值函數(shù)可以返回一個(gè)值，該值可以是任何數(shù)據(jù)類型。通過(guò)return語(yǔ)句返回函數(shù)結(jié)果。函數(shù)定義與調(diào)用212024/3/26全局變量在函數(shù)外部定義的變量稱為全局變量，可以在整個(gè)程序中使用。全局變量的作用域是整個(gè)程序。變量存儲(chǔ)類別C語(yǔ)言中提供了多種變量存儲(chǔ)類別，如auto、static、extern等，用于控制變量的存儲(chǔ)方式和生命周期。局部變量在函數(shù)內(nèi)部定義的變量稱為局部變量，只在該函數(shù)內(nèi)部有效。當(dāng)函數(shù)執(zhí)行完畢后，局部變量將被銷毀。局部變量與全局變量222024/3/2601020304將程序劃分為多個(gè)獨(dú)立的模塊，每個(gè)模塊負(fù)責(zé)完成特定的功能。模塊之間通過(guò)函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)交互。模塊化設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)模塊的獨(dú)立性，即模塊之間的依賴關(guān)系應(yīng)盡量減少，降低模塊之間的耦合度。模塊獨(dú)立性每個(gè)模塊都應(yīng)提供清晰的接口，以便其他模塊調(diào)用。接口應(yīng)明確模塊的輸入和輸出，以及模塊的功能和調(diào)用方式。模塊接口模塊化設(shè)計(jì)有助于提高代碼的可重用性，減少重復(fù)代碼量，提高開發(fā)效率。同時(shí)，模塊化設(shè)計(jì)也有助于程序的維護(hù)和升級(jí)?？芍赜眯阅K化設(shè)計(jì)思想232024/3/26指針與動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理06242024/3/26指針定義指針是一種特殊類型的變量，它存儲(chǔ)的是另一個(gè)變量的內(nèi)存地址。指針類型根據(jù)存儲(chǔ)地址的變量類型不同，指針可分為整型指針、浮點(diǎn)型指針、字符型指針等。指針操作包括指針的賦值、取值、指針?biāo)阈g(shù)運(yùn)算、指針比較等。指針概念及操作252024/3/26在程序運(yùn)行時(shí)，根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)地分配內(nèi)存空間，可使用malloc、calloc等函數(shù)實(shí)現(xiàn)。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配內(nèi)存釋放內(nèi)存泄漏與野指針對(duì)于已經(jīng)分配的內(nèi)存空間，在使用完畢后需要及時(shí)釋放，以避免內(nèi)存泄漏，可使用free函數(shù)實(shí)現(xiàn)。未正確釋放內(nèi)存或錯(cuò)誤使用指針可能導(dǎo)致內(nèi)存泄漏或野指針問題。動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配與釋放262024/3/2603指針與數(shù)組的關(guān)系指針與數(shù)組在內(nèi)存中的表示方式密切相關(guān)，可以通過(guò)指針訪問數(shù)組元素。01指針數(shù)組數(shù)組元素為指針的數(shù)組，可用于存儲(chǔ)多個(gè)同類型變量的地址。02多級(jí)指針指向指針的指針，如二級(jí)指針、三級(jí)指針等，用于處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或?qū)崿F(xiàn)高級(jí)功能。指針數(shù)組與多級(jí)指針272024/3/26文件操作與數(shù)據(jù)處理07282024/3/26123使用fopen()和fclose()函數(shù)進(jìn)行文件的打開和關(guān)閉操作，確保文件在使用前被正確打開，使用后被正確關(guān)閉。文件打開與關(guān)閉使用fscanf()、fprintf()、fgets()、fputs()等函數(shù)進(jìn)行文件的讀寫操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出。文件讀寫函數(shù)使用fseek()、ftell()、rewind()等函數(shù)進(jìn)行文件定位和操作檢測(cè)，方便對(duì)文件內(nèi)容進(jìn)行查找和修改。文件定位與檢測(cè)文件讀寫操作292024/3/26介紹并實(shí)現(xiàn)常見的排序算法，如冒泡排序、選擇排序、插入排序等，理解其原理并掌握實(shí)現(xiàn)方法。排序算法介紹并實(shí)現(xiàn)常見的查找算法，如順序查找、二分查找等，理解其原理并掌握實(shí)現(xiàn)方法。查找算法對(duì)排序和查找算法進(jìn)行性能分析，包括時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度的評(píng)估，理解不同算法在不同場(chǎng)景下的適用性。算法性能分析數(shù)據(jù)排序與查找算法實(shí)現(xiàn)302024/3/26數(shù)組與字符串鏈表?xiàng)Ｅc隊(duì)列樹與圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)概念介紹數(shù)組和字符串的基本概念、存儲(chǔ)方式和操作函數(shù)，理解其在程序設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。介紹棧和隊(duì)列的基本概念、操作函數(shù)和應(yīng)用場(chǎng)景，理解其在程序設(shè)計(jì)中的作用。介紹鏈表的基本概念、節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)和操作函數(shù)，理解鏈表在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問中的優(yōu)勢(shì)。簡(jiǎn)要介紹樹和圖的基本概念、存儲(chǔ)方式和遍歷算法，為后續(xù)學(xué)習(xí)復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)打下基礎(chǔ)。312024/3/26綜合案例分析與實(shí)戰(zhàn)演練08322024/3/26包括學(xué)生信息管理、課程管理、成績(jī)錄入與查詢等。系統(tǒng)功能需求分析數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文件操作與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)界面設(shè)計(jì)與交互定義學(xué)生、課程、成績(jī)等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)相關(guān)操作函數(shù)。使用文件操作實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的持久化存儲(chǔ)，包括學(xué)生信息、課程信息和成績(jī)的保存與讀取。設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔易用的界面，實(shí)現(xiàn)用戶與系統(tǒng)的友好交互。案例一：學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)332024/3/26制定游戲規(guī)則，包括蛇的移動(dòng)、食物的生成與消耗、游戲結(jié)束條件等。游戲規(guī)則與玩法設(shè)計(jì)使用圖形庫(kù)實(shí)現(xiàn)游戲界面的繪制，包括蛇、食物、分?jǐn)?shù)等元素的顯示。游戲界面與圖形繪制捕獲鍵盤事件，根據(jù)用戶輸入控制蛇的移動(dòng)方向和速度。鍵盤事件處理與蛇的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)游戲主循環(huán)，處理蛇的移動(dòng)、食物的生成與消耗，并檢測(cè)碰撞事件以判斷游戲結(jié)束。游戲邏輯與碰撞檢測(cè)案例二：貪吃蛇游戲開發(fā)實(shí)踐342024/3/26ABCD