(2024年)《c語言及程序設(shè)計》教案

《c語言及程序設(shè)計》教案12024/3/26目錄課程介紹與目標(biāo)C語言基礎(chǔ)知識數(shù)組與字符串處理函數(shù)與模塊化設(shè)計思想指針與動態(tài)內(nèi)存管理文件操作與數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法初步探討22024/3/26課程介紹與目標(biāo)0132024/3/26介紹C語言的起源、發(fā)展歷程以及在計算機科學(xué)領(lǐng)域的重要地位。闡述C語言高效、靈活、可移植等特點，以及在系統(tǒng)級編程、嵌入式開發(fā)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。C語言概述C語言的特點與優(yōu)勢C語言的歷史與發(fā)展42024/3/26解釋算法的定義、特性以及常用算法的分類，介紹基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如數(shù)組、鏈表、棧等。算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡要介紹過程式編程、面向?qū)ο缶幊痰炔煌某绦蛟O(shè)計范式及其特點。程序設(shè)計范式程序設(shè)計基本概念52024/3/2601知識目標(biāo)掌握C語言的基本語法、數(shù)據(jù)類型、運算符、控制結(jié)構(gòu)等核心知識。02能力目標(biāo)能夠運用C語言進行基本的程序設(shè)計，包括算法設(shè)計、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)等。03素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生的計算思維、問題解決能力以及良好的編程習(xí)慣。課程目標(biāo)與要求62024/3/260102《C語言程序設(shè)計》（具體版本根據(jù)學(xué)校或課程要求而定）相關(guān)編程練習(xí)冊、在線編程平臺（如LeetCode等）以及C語言學(xué)習(xí)網(wǎng)站等。指定教材輔助資料教材與參考資料72024/3/26C語言基礎(chǔ)知識0282024/3/26010203C語言提供多種數(shù)據(jù)類型，包括整型（int）、浮點型（float、double）、字符型（char）等，用于存儲和操作不同類型的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)類型變量是用于存儲數(shù)據(jù)的標(biāo)識符，可以存儲不同類型的數(shù)據(jù)，并在程序執(zhí)行過程中改變其值。C語言中定義變量的語法為“數(shù)據(jù)類型變量名;”。變量常量是在程序執(zhí)行過程中不可改變的值，C語言中定義常量的語法為“const數(shù)據(jù)類型常量名=值;”。常量數(shù)據(jù)類型與變量92024/3/26

運算符與表達式運算符C語言提供多種運算符，包括算術(shù)運算符（+、-、*、/等）、關(guān)系運算符（>、<、==等）、邏輯運算符（&&、||等）等，用于進行各種運算操作。表達式表達式是由運算符和操作數(shù)組成的式子，用于表示一個計算結(jié)果。C語言中表達式的值可以是任何數(shù)據(jù)類型。優(yōu)先級與結(jié)合性C語言中的運算符具有不同的優(yōu)先級和結(jié)合性，優(yōu)先級高的運算符先進行計算，結(jié)合性決定了相同優(yōu)先級的運算符如何組合。102024/3/2603getchar和putchar函數(shù)getchar函數(shù)用于從鍵盤讀取一個字符，putchar函數(shù)用于在屏幕上輸出一個字符。01printf函數(shù)printf函數(shù)用于在屏幕上輸出格式化的字符串和數(shù)據(jù)，可以根據(jù)指定的格式輸出不同類型的數(shù)據(jù)。02scanf函數(shù)scanf函數(shù)用于從鍵盤輸入數(shù)據(jù)，可以根據(jù)指定的格式讀取不同類型的數(shù)據(jù)。輸入輸出函數(shù)112024/3/26順序結(jié)構(gòu)01順序結(jié)構(gòu)是最簡單的控制結(jié)構(gòu)，按照語句的書寫順序依次執(zhí)行。選擇結(jié)構(gòu)02選擇結(jié)構(gòu)根據(jù)條件判斷的結(jié)果選擇不同的執(zhí)行路徑，包括if語句和switch語句兩種形式。跳轉(zhuǎn)語句03跳轉(zhuǎn)語句用于改變程序的執(zhí)行流程，包括break語句（跳出循環(huán)或switch語句）、continue語句（跳過本次循環(huán)剩余部分，進入下一次循環(huán)）和goto語句（無條件跳轉(zhuǎn)到指定位置）?？刂平Y(jié)構(gòu)122024/3/26數(shù)組與字符串處理03132024/3/26一維數(shù)組的定義介紹一維數(shù)組的概念、定義方式、初始化方法等。一維數(shù)組的應(yīng)用舉例通過實例演示一維數(shù)組在排序、查找、統(tǒng)計等方面的應(yīng)用。一維數(shù)組的內(nèi)存分配解釋一維數(shù)組在內(nèi)存中的存儲方式，包括數(shù)組元素的內(nèi)存地址計算等。一維數(shù)組定義及應(yīng)用舉例142024/3/26二維數(shù)組的應(yīng)用舉例通過實例演示二維數(shù)組在矩陣運算、圖像處理等方面的應(yīng)用。二維數(shù)組的內(nèi)存分配解釋二維數(shù)組在內(nèi)存中的存儲方式，包括數(shù)組元素的內(nèi)存地址計算等。二維數(shù)組的定義介紹二維數(shù)組的概念、定義方式、初始化方法等。二維數(shù)組定義及應(yīng)用舉例152024/3/26介紹字符數(shù)組的概念、定義方式、初始化方法等。字符數(shù)組的定義和初始化詳細介紹C語言標(biāo)準庫中的字符串處理函數(shù)，如strcpy()、strcat()、strlen()等，并通過實例演示其用法。字符串處理函數(shù)介紹如何使用C語言標(biāo)準庫中的輸入輸出函數(shù)進行字符串的輸入輸出操作，如scanf()、printf()等。字符串的輸入輸出通過實例演示字符串在加密、解密、排版等方面的應(yīng)用。字符串的應(yīng)用舉例字符數(shù)組和字符串處理函數(shù)162024/3/26函數(shù)與模塊化設(shè)計思想04172024/3/26函數(shù)定義在C語言中，函數(shù)定義包括函數(shù)頭（函數(shù)名、參數(shù)列表）和函數(shù)體（實現(xiàn)功能的語句塊）。函數(shù)定義描述了函數(shù)的功能、輸入?yún)?shù)和返回值。函數(shù)調(diào)用通過函數(shù)名及所需參數(shù)進行函數(shù)調(diào)用。調(diào)用時需注意參數(shù)類型、數(shù)量和順序與函數(shù)定義一致。調(diào)用后，程序?qū)⑻D(zhuǎn)到函數(shù)體執(zhí)行，執(zhí)行完畢返回調(diào)用處。函數(shù)定義和調(diào)用方法182024/3/26局部變量在函數(shù)內(nèi)部定義的變量，僅在該函數(shù)內(nèi)有效。不同函數(shù)中的局部變量互不影響，提高了程序的模塊化和可維護性。全局變量在函數(shù)外部定義的變量，可在整個程序范圍內(nèi)訪問。但需謹慎使用，以避免變量名沖突和數(shù)據(jù)不一致等問題。局部變量和全局變量作用域問題192024/3/26將程序劃分為獨立的功能模塊，每個模塊具有明確的輸入/輸出和功能。模塊間通過函數(shù)調(diào)用實現(xiàn)交互，降低了程序復(fù)雜度，提高了可維護性和重用性。模塊化設(shè)計通過函數(shù)實現(xiàn)模塊化設(shè)計。將相關(guān)功能封裝在函數(shù)中，通過函數(shù)調(diào)用實現(xiàn)模塊間的交互。同時，利用頭文件（.h）和源文件（.c）的分離，實現(xiàn)模塊的獨立編譯和鏈接。C語言中的模塊化實現(xiàn)模塊化設(shè)計思想在C語言中的體現(xiàn)202024/3/26指針與動態(tài)內(nèi)存管理05212024/3/26指針是一種特殊類型的變量，用于存儲內(nèi)存地址。指針定義指針類型指針基本操作根據(jù)存儲地址的數(shù)據(jù)類型，指針可分為整型指針、浮點型指針等。包括指針的聲明、初始化、賦值、取值和指針運算等。030201指針概念及基本操作222024/3/26使用malloc、calloc等函數(shù)在運行時動態(tài)分配內(nèi)存空間。動態(tài)內(nèi)存分配使用free函數(shù)釋放已分配的內(nèi)存空間，防止內(nèi)存泄漏。內(nèi)存管理檢查動態(tài)內(nèi)存分配函數(shù)的返回值，確保分配成功。內(nèi)存分配失敗處理動態(tài)內(nèi)存分配和管理方法232024/3/26數(shù)組名可視為指向數(shù)組首元素的指針，通過指針可訪問數(shù)組元素。指針與數(shù)組關(guān)系使用指針操作字符串，如字符串的復(fù)制、連接、比較等。字符串處理多維數(shù)組可視為指針的數(shù)組，通過指針訪問多維數(shù)組元素。多維數(shù)組與指針指針在數(shù)組和字符串處理中的應(yīng)用242024/3/26文件操作與數(shù)據(jù)存儲06252024/3/26文件打開與關(guān)閉在進行文件操作前，需要先打開文件，并在操作完成后關(guān)閉文件。C語言提供了標(biāo)準庫函數(shù)`fopen()`和`fclose()`來打開和關(guān)閉文件。文件指針在C語言中，文件操作是通過文件指針進行的，它是一個指向文件的指針變量，用于訪問文件中的數(shù)據(jù)。文件讀寫C語言提供了多種文件讀寫函數(shù)，如`fscanf()`、`fprintf()`、`fgets()`、`fputs()`等，用于從文件中讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入文件。文件操作基本概念和方法262024/3/26文本文件和二進制文件根據(jù)數(shù)據(jù)存儲格式的不同，文件可分為文本文件和二進制文件。文本文件以字符形式存儲數(shù)據(jù)，而二進制文件以二進制形式存儲數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲格式選擇在選擇數(shù)據(jù)存儲格式時，需要考慮數(shù)據(jù)的類型、大小、精度等因素。對于簡單數(shù)據(jù)類型，可以選擇文本格式存儲；對于復(fù)雜數(shù)據(jù)類型或大量數(shù)據(jù)，可以選擇二進制格式存儲。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換技巧在進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時，需要注意數(shù)據(jù)類型的匹配和轉(zhuǎn)換函數(shù)的正確使用。例如，可以使用`atoi()`函數(shù)將字符串轉(zhuǎn)換為整數(shù)，使用`sprintf()`函數(shù)將格式化的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字符串等。數(shù)據(jù)存儲格式選擇和轉(zhuǎn)換技巧272024/3/26讀取文本文件通過`fopen()`函數(shù)打開文本文件，使用`fscanf()`或`fgets()`函數(shù)讀取文件中的數(shù)據(jù)，并使用相應(yīng)變量存儲讀取的數(shù)據(jù)。在讀取完成后，使用`fclose()`函數(shù)關(guān)閉文件。寫入文本文件通過`fopen()`函數(shù)打開文本文件（以寫入模式打開），使用`fprintf()`或`fputs()`函數(shù)將數(shù)據(jù)寫入文件。在寫入完成后，使用`fclose()`函數(shù)關(guān)閉文件。讀取二進制文件通過`fopen()`函數(shù)打開二進制文件（以二進制讀取模式打開），使用`fread()`函數(shù)讀取文件中的數(shù)據(jù)，并使用相應(yīng)變量存儲讀取的數(shù)據(jù)。在讀取完成后，使用`fclose()`函數(shù)關(guān)閉文件。寫入二進制文件通過`fopen()`函數(shù)打開二進制文件（以二進制寫入模式打開），使用`fwrite()`函數(shù)將數(shù)據(jù)寫入文件。在寫入完成后，使用`fclose()`函數(shù)關(guān)閉文件。01020304文件讀寫操作實例分析282024/3/26數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法初步探討07292024/3/26數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本概念和分類方法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義研究數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和物理結(jié)構(gòu)以及它們之間相互關(guān)系，并對這種結(jié)構(gòu)定義相應(yīng)的運算，而且確保經(jīng)過這些運算后所得到的新結(jié)構(gòu)仍然是原來的結(jié)構(gòu)類型。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分類根據(jù)數(shù)據(jù)元素間關(guān)系的不同特性，通常有四類基本結(jié)構(gòu)：集合、線性結(jié)構(gòu)、樹形結(jié)構(gòu)、圖狀結(jié)構(gòu)。302024/3/26是最基本、最簡單、也是最常用的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一個線性表是n個具有相同特性的數(shù)據(jù)元素的有限序列。線性表是限定在一端進行插入與刪除的線性表。棧是按照后進先出（LIFO）或先進后出（FILO）的原則組織數(shù)據(jù)的。棧是一種特殊的線性表，只允許在表的前端（front）進行刪除操作，而在表的后端（rear）進行插入操作。隊列中沒有元素時，稱為空隊列。隊列常見數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如線性表、棧、隊列等介紹312024/3/26包括分治法