智能小車C語言程序控制 課件 第三章 初識C語言

智能小車C語言程序控制秦磊

梁爽

主編第三章：初識C語言3.1PARTONE概述程序設(shè)計是開發(fā)人員通過編寫計算機軟件程序來解決某種特定問題的過程，而程序設(shè)計語言就是開發(fā)人員在編寫程序時所使用的，用來描述程序執(zhí)行過程中的指令、規(guī)則的符號集合，通常包含語法、語義和語用等方面的內(nèi)容。自20世紀(jì)60年代以來，程序設(shè)計語言一直在不斷地發(fā)展迭代，產(chǎn)生了第一代機器語言、第二代匯編語言、第三代高級語言等。其中，C語言作為第三代高級語言中應(yīng)用最廣泛的語言之一，具有功能豐富、表達能力強、有豐富的運算符和數(shù)據(jù)類型、使用靈活方便、應(yīng)用面廣、移植能力強、編譯質(zhì)量高、目標(biāo)程序執(zhí)行效率高等優(yōu)點。同時，C語言還具有低級語言的許多特點，如允許直接訪問物理地址，能進行位操作，能實現(xiàn)匯編語言的大部分功能，可以直接對硬件進行操作等。用C語言編譯程序產(chǎn)生的目標(biāo)程序，其質(zhì)量可以與匯編語言產(chǎn)生的目標(biāo)程序相媲美，因此C語言具有“可移植的匯編語言”的美稱，成為編寫應(yīng)用軟件、操作系統(tǒng)和編譯程序的重要語言之一。3.1概述3.2PARTTWOC語言的產(chǎn)生和發(fā)展C語言集高級語言和匯編語言的優(yōu)勢于一身，能夠滿足系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩方面的應(yīng)用需求。C語言的原型是ALGOL60語言，即A語言。1963年，劍橋大學(xué)將ALGOL60語言發(fā)展成為組合程序設(shè)計語言（CombinedProgrammingLanguage，CPL），并于1967年對其進行簡化，形成了BCPL。接著，美國貝爾實驗室的KenThompson在1970年對BCPL進行了修改，將其命名為“B語言”，并用B語言寫出了第一個UNIX操作系統(tǒng)。1973年，美國貝爾實驗室的DennisM.Ritchie在B語言的基礎(chǔ)上設(shè)計出了一種新的語言，他將BCPL的第二個字母作為這種語言的名字，這就是C語言。為了推廣UNIX操作系統(tǒng)，DennisM.Ritchie在1977年發(fā)表了不依賴具體機器系統(tǒng)的C語言編譯文本《可移植的C語言編譯程序》。1978年，BrianW.Kernighian和DennisM.Ritchie出版了著名的《C程序設(shè)計語言》（TheCProgrammingLanguage），奠定了C語言作為目前最高級的程序設(shè)計語言的地位。3.2C語言的產(chǎn)生和發(fā)展1987年，隨著微型計算機的日益普及，出現(xiàn)了多種C語言版本。由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各種版本之間存在很大差異。為了改變這種情況，美國國家標(biāo)準(zhǔn)研究所（ANSI）為C語言制定了一套ANSI標(biāo)準(zhǔn)，后來成為現(xiàn)行的C語言標(biāo)準(zhǔn)。1990年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）接受ANSIC為ISOC的標(biāo)準(zhǔn)（ISO9899—1990）。1994年，ISO修訂了C語言的標(biāo)準(zhǔn)。目前流行的C語言編譯系統(tǒng)大多是以ANSIC為基礎(chǔ)開發(fā)的，但不同版本的C語言編譯系統(tǒng)所實現(xiàn)的語言功能和語法規(guī)則略有差別。C語言被稱為“編程之本”，很多人的編程之路都是從C語言開始的。C語言在現(xiàn)今社會的各個領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，如大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等。C語言不僅適用于各大主流操作系統(tǒng)（如Windows、Linux、UNIX等），在一些主流開發(fā)框架（如TensorFlow、Bitcoin和OpenGL等）和一些主流服務(wù)器（如Nginx、ApacheTomcat7等）中也有很廣泛的應(yīng)用。3.2C語言的產(chǎn)生和發(fā)展3.3PARTTHREEC語言的特點C語言作為目前最流行的編程語言之一，能夠滿足不同系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件的要求。C語言有以下幾個特點。（1）C語言簡潔、緊湊，使用靈活方便。C語言共有32個關(guān)鍵字和9種控制語句，程序書寫自由，大部分用小寫字母表示。它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高級語言的基本結(jié)構(gòu)，也能達到低級語言對實用性的要求。（2）運算符豐富。C語言共有34個運算符，使得C語言中的運算類型豐富、表達形式多樣化，能夠完成各種復(fù)雜運算。（3）數(shù)據(jù)類型豐富。3.3C語言的特點C語言作為目前最流行的編程語言之一，能夠滿足不同系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件的要求。C語言有以下幾個特點。（1）C語言簡潔、緊湊，使用靈活方便。C語言共有32個關(guān)鍵字和9種控制語句，程序書寫自由，大部分用小寫字母表示。它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高級語言的基本結(jié)構(gòu)，也能達到低級語言對實用性的要求。（2）運算符豐富。C語言共有34個運算符，使得C語言中的運算類型豐富、表達形式多樣化，能夠完成各種復(fù)雜運算。（3）數(shù)據(jù)類型豐富。C語言中的數(shù)據(jù)類型有整型、實型、字符型、數(shù)組類型、指針類型、結(jié)構(gòu)體類型、共用體類型等，能實現(xiàn)各種復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的運算。C語言引入了指針概念，使程序執(zhí)行效率更高。（4）C語言具有結(jié)構(gòu)化的控制語句，可實現(xiàn)程序設(shè)計結(jié)構(gòu)化、模塊化。C語言能夠做到代碼和數(shù)據(jù)分段隔離，程序的各個部分除必要的信息交換外彼此互不影響，使得程序?qū)哟吻逦?，便于使用、維護及調(diào)試。另外，C語言中提供了大量函數(shù)，這些函數(shù)可方便地調(diào)用。C語言中還提供了多種循環(huán)、條件語句控制程序流向，可實現(xiàn)程序設(shè)計結(jié)構(gòu)化。3.3C語言的特點C語言作為目前最流行的編程語言之一，能夠滿足不同系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件的要求。C語言有以下幾個特點。（5）C語言語法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計自由度大。一般的高級語言語法檢查比較嚴(yán)格，能夠檢查出幾乎所有的語法錯誤。而C語言賦予程序編寫者較大的自由度，一行可以寫多條語句，變量類型使用靈活。（6）C語言允許直接訪問物理地址，可直接操作硬件。C語言既具有高級語言的功能，又具有低級語言的許多功能，能夠像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進行操作，而這三者是計算機最基本的工作單元，可以用來編寫系統(tǒng)軟件。（7）目標(biāo)代碼質(zhì)量高，代碼量小。程序執(zhí)行效率高，執(zhí)行速度快，功能強大。（8）可移植性好?？梢浦残允侵敢环N軟件在不同種類的計算機系統(tǒng)上運行的可能性，C語言適用于多種不同的操作系統(tǒng)，如DOS、UNIX、Windows等。總而言之，C語言既有高級語言的特點，又有匯編語言的特點；既是一個成功的系統(tǒng)設(shè)計語言，又是一個實用的程序設(shè)計語言；既能用來編寫不依賴計算機硬件的應(yīng)用程序，又能用來編寫各種系統(tǒng)程序。3.3C語言的特點3.4PARTFOURC語言的基本框架1．C語言的基本元素一個C語言程序是由若干語句構(gòu)成的，語句又是由若干字符構(gòu)成的，字符是C語言中最基本的元素。1）基本字符集字母：26個小寫字母a～z，26個大寫字母A～Z。數(shù)字：10個阿拉伯?dāng)?shù)字0～9。空白符：包括空格符、制表符、換行符等?？瞻追挥迷谧址Ａ亢妥址Ａ恐?，目的是提高程序的可讀性。標(biāo)點符號和特殊字符：C語言中有28個標(biāo)點符號和特殊字符。2）標(biāo)識符標(biāo)識符是用來標(biāo)識常量名、變量名、函數(shù)名及文件名等的字符序列。使用時應(yīng)滿足以下條件：標(biāo)識符應(yīng)以字母或下畫線開頭。標(biāo)識符只能由字母、數(shù)字、下畫線組成。3.4C語言的基本框架1．C語言的基本元素3）關(guān)鍵字關(guān)鍵字是C語言中有固定含義的標(biāo)識符，又稱保留字，例如：數(shù)據(jù)類型：int、double等。語句種類：if、for等。程序元素的其他性質(zhì)：define、static等。注意：關(guān)鍵字必須小寫。例如，else與ELSE代表不同含義，else是關(guān)鍵字，ELSE是普通標(biāo)識符。4）運算符運算符用于對對象進行系統(tǒng)預(yù)定義的運算，并得到運算結(jié)果。運算符通常由1個或2個字符組成，如“+”表示加法運算，“=”表示賦值運算，“==”表示相等的判斷等。5）分隔符分隔符用于表示程序中一個實體的結(jié)束和另一個實體的開始。常用的分隔符有括號、逗號、分號等。分隔符沒有具體含義，只是對程序結(jié)構(gòu)進行劃分。3.4C語言的基本框架1．C語言的基本元素6）注釋注釋用于對程序進行說明，注釋內(nèi)容可以有一行或多行，可以放在程序開頭，也可以放在程序末尾。注釋的一般形式如下：/*注釋內(nèi)容*//*一行或多行注釋*///注釋當(dāng)前行7）標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識符標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識符是C語言中被賦予特定意義的標(biāo)識符。例如：printf：格式化輸出庫函數(shù)的函數(shù)名。scanf：格式化輸入庫函數(shù)的函數(shù)名。INT_MAX：整數(shù)類型的最大數(shù)據(jù)。8）控制語句C語言中有9種控制語句，用小寫字母書寫，作用是壓縮不必要的語句內(nèi)容。3.4C語言的基本框架1．C語言的基本元素6）注釋注釋用于對程序進行說明，注釋內(nèi)容可以有一行或多行，可以放在程序開頭，也可以放在程序末尾。注釋的一般形式如下：/*注釋內(nèi)容*//*一行或多行注釋*///注釋當(dāng)前行7）標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識符標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識符是C語言中被賦予特定意義的標(biāo)識符。例如：printf：格式化輸出庫函數(shù)的函數(shù)名。scanf：格式化輸入庫函數(shù)的函數(shù)名。INT_MAX：整數(shù)類型的最大數(shù)據(jù)。8）控制語句C語言中有9種控制語句，用小寫字母書寫，作用是壓縮不必要的語句內(nèi)容。3.4C語言的基本框架2．C語言程序結(jié)構(gòu)C語言通過一個或多個函數(shù)來實現(xiàn)程序功能，函數(shù)是C語言的基本組成部分。C語言程序中必有一個主函數(shù)main()，它是每個程序執(zhí)行過程的起始位置。（1）C語言程序中包含3種函數(shù)。

main()：主函數(shù)，每個C語言程序有且僅有一個主函數(shù)。系統(tǒng)提供的庫函數(shù)，如printf()、scanf()等。程序員自行設(shè)置的函數(shù)，如max()。（2）一個完整的函數(shù)主要由以下兩部分組成。函數(shù)首部（函數(shù)頭），包括函數(shù)名、函數(shù)類型（返回值類型）、函數(shù)屬性、形式參數(shù)名、形式參數(shù)類型等。函數(shù)體，即大括號中的部分。函數(shù)體中包含變量定義部分和執(zhí)行部分。3.4C語言的基本框架2．C語言程序結(jié)構(gòu)下面以主函數(shù)為例說明函數(shù)的結(jié)構(gòu)：main() //函數(shù)首部，指定函數(shù)名、函數(shù)參數(shù)等信息{ //函數(shù)體的開始

//函數(shù)體內(nèi)的語句} //函數(shù)體的結(jié)束（3）程序中的每條語句均以分號結(jié)束。例如：c=a+b；（4）C語言程序書寫格式自由，一條語句可以占多行，一行也可以有多條語句。（5）C語言程序從主函數(shù)開始執(zhí)行，隨著主函數(shù)的結(jié)束而結(jié)束，其他函數(shù)通過函數(shù)嵌套來執(zhí)行。（6）C語言程序用函數(shù)進行輸入和輸出。3.4C語言的基本框架3.5PARTFIVEC語言程序設(shè)計過程C語言程序設(shè)計過程主要包含以下幾個步驟。（1）需求分析：通過分析用戶的特定需求，找到解決問題的方法。（2）算法設(shè)計：給出解決問題的具體算法與實施步驟。（3）編寫程序：將算法翻譯成計算機程序設(shè)計語言，對源程序進行編輯、編譯和鏈接。（4）運行和調(diào)試程序：運行可執(zhí)行程序，得到運行結(jié)果，并對運行結(jié)果進行分析。若結(jié)果不合理，則需要對程序進行調(diào)試，以排除程序中的錯誤。（5）編寫程序文檔：程序調(diào)試完成后，須向用戶提供程序說明書，包括程序名稱、程序功能、執(zhí)行環(huán)境、注意事項等。3.5C語言程序設(shè)計過程C語言程序要經(jīng)過編輯、編譯、鏈接和運行等環(huán)節(jié)才能實現(xiàn)具體功能。具體實現(xiàn)過程如圖所示。3.5C語言程序設(shè)計過程（1）編輯源程序。在IDE的相關(guān)程序編輯器中完成對原始代碼的編輯，輸入的語句一般以文本形式存儲在計算機中，文件擴展名為.c。其中，編輯器可以是ArduinoIDE和Dev-C++等自帶的文本編輯器，也可以是Windows操作系統(tǒng)提供的“寫字板”或各種字符處理軟件等。（2）編譯源程序。寫好的原始代碼是無法直接被計算機執(zhí)行的，計算機只能執(zhí)行0和1的機器指令，因此需要將源程序翻譯成機器指令，這個過程稱為源程序的編譯過程。源程序編譯之后生成的機器指令程序稱為目標(biāo)程序，其文件擴展名為.obj。（3）鏈接程序。在源程序中使用的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)，如scanf()、printf()等，是從系統(tǒng)函數(shù)庫中調(diào)用的庫函數(shù)。因此，必須將目標(biāo)程序與庫函數(shù)進行鏈接，才能生成擴展名為.exe的可執(zhí)行程序文件。（4）運行程序。執(zhí)行.exe文件，得到最終結(jié)果。3.5C語言程序設(shè)計過程3.6PARTSIX編寫簡單的C語言程序【例3-6-1】第一個程序“Hello,World!”行業(yè)PPT模板/hangye/#include<stdio.h>intmain(){printf("Hello,World!\n");}程序運行結(jié)果如圖所示。行業(yè)PPT模板/hangye/

小貼士（1）C程序一般用小寫字母書寫。（2）每個C程序有且僅有一個主函數(shù)。（3）程序體必須放在一對大括號中。（4）每條語句的結(jié)尾處必須有分號。（5）printf()函數(shù)的功能是顯示程序運行結(jié)果。（6）“\n”是換行符，即回車換行。（7）“#include”是文件包含命令，屬于預(yù)處理命令，通常放在主函數(shù)之前，用于將有關(guān)的頭文件包含到用戶源文件中。被包含的文件通常是由系統(tǒng)提供的，其擴展名為.h。“stdio.h”為標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出庫文件，其內(nèi)定義了printf()函數(shù)的原型?！纠?-6-2】求兩個整數(shù)中的大數(shù)行業(yè)PPT模板/hangye/#include<stdio.h>intmax(intx,inty){ intz; if(x>y)z=x;elsez=y; return(z);}main(){ inta,b,c; printf("請輸入兩個整數(shù):");scanf("%d,%d",&a,&b); c=max(a,b); printf("%d,%d中的大數(shù)為：%d\n\n\n",a,b,c);}程序運行結(jié)果如圖所示。行業(yè)PPT模板/hangye/

小貼士（1）本程序的功能是輸入兩個整數(shù)，輸出其中較大的數(shù)。（2）本程序由兩個函數(shù)模塊組成：主函數(shù)main()和子函數(shù)max()。子函數(shù)max()是一個用戶自定義函數(shù)，功能是比較兩個數(shù)的大小，然后把較大的數(shù)返回給主函數(shù)。（3）標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)由系統(tǒng)定義，用戶在程序中直接調(diào)用即可，比如程序中的輸入/輸出函數(shù)scanf()和printf()。與標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)不同，自定義函數(shù)由用戶定義，定義好后就可以像標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)一樣使用。（4）本程序從main()函數(shù)開始執(zhí)行，執(zhí)行到語句“c=max(a,b);”時轉(zhuǎn)到max()函數(shù)，遇到return語句返回主函數(shù)繼續(xù)執(zhí)行，直到程序結(jié)束。（5）本程序的執(zhí)行過程如下：首先在屏幕上顯示提示字符串，請用戶輸入兩個數(shù)，回車后由scanf()函數(shù)語句接收這兩個數(shù)，并送入變量a和b中，然后調(diào)用max()函數(shù)，把a和b的值傳給max()函數(shù)的參數(shù)x和y，在max()函數(shù)中比較x和y的大小，把大者通過中間變量返回給主函數(shù)中的變量c，最后在屏幕上輸出c的值?！?/p>