第一章C语言基础.ppt

第一章第一章C语言基础语言基础n学时数：学时数：48（32+16）n学学 分：分：2.5 n教教 材：材：教师联系方式：教师联系方式：电话：电话：15653976369 邮箱：邮箱：联系方式联系方式答疑方式：答疑方式：邮箱：邮箱： 密码：密码：data123456联系方式联系方式上课认真听讲；有问题找老师或同学答疑；上课认真听讲；有问题找老师或同学答疑；仔细阅读教材中的大量例题，从而体会并仔细阅读教材中的大量例题，从而体会并最终掌握各个知识点；学会自己总结各个知识最终掌握各个知识点；学会自己总结各个知识点。点。独立完成每个章节后面的练习题。独立及独立完成每个章节后面的练习题。独立及时完成作业；时完成作业；课程的学习方法课程的学习方法第一章 c语言基础 2 学时学时l 本章要点本章要点1.1C语言的发展历程语言的发展历程1.2C语言特点语言特点 1.3结构化的程序设计结构化的程序设计 1.4简单的简单的c语言程序语言程序 1.5简单函数简单函数 CPU指令系统，由0、1序列构成的指令码组成如：10000000 加 10010000 减用助记符号描述的指令系统如 ADD A,B面向机器的语言程序设计是数据被加工的过程客观世界可以分类，对象是类的实例对象是数据和方法的封装对象间通过发送和接受消息发生联系程序设计关键是定义类，并由类派生对象 1.1c语言的发展历程语言的发展历程 1.1c语言的发展历程语言的发展历程C语言是国际上广泛流行的高级语言。C语言是在B语言的基础上发展起来的。B（BCPL）语言是1970年由美国贝尔实验室设计的,并用于编写了第一个UNIX操作系统,在PDP 7上实现。优点：精练,接近硬件，缺点：过于简单,数据无类型。1973年贝尔实验室的D.M.Ritchie 在B语言的基础上设计出了C语言，对B取长补短，并用之改写了原来用汇编编写的UNIX，(即UNIX第5版），但仅在贝尔实验室使用。1975年UNIX第6版发布,C优点突出引起关注。1977年出现了可移植C语言编译程序，推动了UNIX在各种机器上实现，C语言也得到推广，其发展相辅相成。1978年影响深远的名著The C Programming Language由 Brian W.Kernighan和Dennis M.Ritchie 合著,被称为标准C。之后，C语言先后移植到大、中、小、微型计算机上,已独立于UNIX和PDP，风靡世界,成为最广泛的几种计算机语言之一。1.1c语言的发展历程语言的发展历程1983年,美国国家标准化协会(ANSI)根据C语言各种版本对C的发展和扩充,制定了新的标准ANSI C，比标准C有了很大的发展。1988年K&R按照 ANSI C修改了他们的The C Programming Language。1987年,ANSI公布了新标准87 ANSI C。1990年，国际标准化组织接受了87 ANSI C为ISO C 的标准(ISO98991990)。1994年，ISO又修订了C语言标准。目前流行的C语言编译系统大多是以ANSI C为基础进行开发的。1.1c语言的发展历程语言的发展历程1.2 c语言的特点 语言简洁、紧凑,使用方便、灵活。32个关键字、9种控制语句,程序形式自由 32个关键字：(由系统定义，不能重作其它定义由系统定义，不能重作其它定义)auto break case char constcontinue default do double elseenum extern float for gotoif int long register returnshort signed sizeof static structswitch typedef unsigned union voidvolatile while9种控制语句：if()elsefor()while()dowhile()continuebreakswitchgotoreturn1.2 c语言的特点 运算符丰富。34种运算符 3434种运算符：种运算符：算术运算符：算术运算符：+-*/%+-+-*/%+-关系运算符：关系运算符：=!=!=逻辑运算符：！逻辑运算符：！&|&|位运算符位运算符 ：|&|&赋值运算符：赋值运算符：=及其扩展及其扩展条件运算符：条件运算符：?:?:逗号运算符：逗号运算符：,指针运算符：指针运算符：*&*&求字节数求字节数 ：sizeofsizeof强制类型转换：强制类型转换：(类型）类型）分量运算符：分量运算符：.-.-下标运算符：下标运算符：其它其它 ：()-()-1.2 c语言的特点 数据类型丰富,具有现代语言的各种数据结构。C数据类型基本类型构造类型指针类型空类型void定义类型typedef数值类型字符类型char枚举类型enum整 型浮点型单精度型float双精度型double短整型short长整型long整型int数组结构体struct共用体union1.2 c语言的特点具有结构化的控制语句，是完全模块化和结构化的语言。语法限制不太严格,程序设计自由度大。1.2 语言的特点 允许直接访问物理地址,能进行位操作,能实现汇编语言的大部分功能,可直接对硬件进行操作。兼有高级和低级语言的特点。目标代码质量高,程序执行效率高。只比汇编程序生成的目标代码效率低10-20%。程序可移植性好(与汇编语言比)。基本上不做修改就能用于各种型号的计算机和各种操作系统。1.2 语言的特点解释解释解释解释1 1 1 1：C+是由于开发大型应用软件的需要而产生的，并不是所有的人都要去编写大型软件；解释解释解释解释2 2 2 2：面向对象的基础是面向过程。C+是面向对象的语言，C是面向过程的，学起来比C语言困难得多，所以不太适合程序设计的初学者。问题：问题：问题：问题：既然有了面向对象的既然有了面向对象的C+C+语言，为什么还要学习语言，为什么还要学习C C语言？语言？一个程序应包括两个方面的内容:n对数据的描述：数据结构(data structure)n对操作的描述：算法(algorithm)1.3结构化的程序设计结构化的程序设计著名计算机科学家沃思提出一个公式:数据结构数据结构+算法算法=程序程序 数据结构算法程序设计方法语言工具数据结构算法程序设计方法语言工具完整的程序设计应该是:1.3结构化的程序设计结构化的程序设计1.3.1算法的概念算法的概念 广义地说，为解决一个问题而采取的方法和步骤，广义地说，为解决一个问题而采取的方法和步骤，就称为就称为“算法算法”。n方法1：1+2，+3，+4，一直加到100 加99次n方法2：100+(1+99)+(2+98)+(49+51)+50 =100+49100+50 加51次 对同一个问题，可有不同的解题方法和步骤例：求1.3.1算法的概念算法的概念 为了有效地进行解题，不仅需要保证算法正确，还要考虑算法的质量，选择合适的算法。希望方法简单，运算步骤少。计算机算法可分为两大类别：n数值运算算法：求数值解，例如求方程的根、求函数的定积分等。n非数值运算：包括的面十分广泛，最常见的是用于事务管理领域，例如图书检索、人事管理、行车调度管理等。1.3.2算法的表示可以用不同的方法表示算法，常用的有：n自然语言n传统流程图n结构化流程图n伪代码nN-S图nPAD图1)用自然语言表示算法 自然语言就是人们日常使用的语言，可以是汉语或英语或其它语言。用自然语言表示通俗易懂，但文字冗长，容易出现“歧义性”。自然语言表示的含义往往不大严格，要根据上下文才能判断其正确含义，描述包含分支和循环的算法时也不很方便。因此，除了那些很简单的问题外，一般不用自然语言描述算法。2)用流程图表示算法美国国家标准化协会ANSI(American National Standard Institute)规定了一些常用的流程图符号：起止框起止框判断框判断框处理框处理框输入输入/输出框输出框注释框注释框流向线流向线连接点连接点将求将求5!的算法用流程图表示的算法用流程图表示如果需要将最后结果打印出来，可在菱形框的下面加一个输出框。小结：n流程图是表示算法的较好的工具。一个流程图包括以下几部分：(1)表示相应操作的框；(2)带箭头的流程线；(3)框内外必要的文字说明。3)三种基本结构和改进的流程图1、传统流程图的弊端 传统流程图用流程线指出各框的执行顺序，对流程线的使用没有严格限制。因此，使用者可以毫不受限制地使流程随意地转向，使流程图变得毫无规律，阅读者要花很大精力去追踪流程，使人难以理解算法的逻辑。传统流程图的流程可以是：这种如同乱麻一样的算法称为BS型算法，意为一碗面条(A Bowl of Spaghetti)，乱无头绪。缺点：难以阅读、修改，使算法的可靠性和可维护性难以保证。解决办法：必须限制箭头的滥用，即不允许无规律地使流程随意转向，只能顺序地进行下去。2、三种基本结构 Bohra和Jacopini提出了以下三种基本结构：顺序结构、选择结构、循环结构顺序结构、选择结构、循环结构 用这三种基本结构作为表示一个良好算法的基本单元。三种基本结构的图示：顺序结构顺序结构选择结构选择结构循环循环结构的图示：当型当型(While型型)循环结构循环结构 直到型直到型(Until型型)循环循环 三种基本结构的共同特点：(1)只有一个入口；(2)只有一个出口；（请注意：一个菱形判断框有两个出口，而一个选择结构只有一个出口。不要将菱形框的出口和选择结构的出口混淆。）(3)结构内的每一部分都有机会被执行到；(4)结构内不存在“死循环”(无终止的循环)。图中没有一条从入口到出口的路径通过A框。不正确的流程表示：流程内的死循环小结：n由三种基本结构顺序组成的算法结构，可以解决任何复杂的问题。由基本结构所构成的算法属于“结构化”的算法，它不存在无规律的转向，只在本基本结构内才允许存在分支和向前或向后的跳转。扩展：n只要具有上述四个特点的都可以作为基本结构。可以自己定义基本结构，并由这些基本结构组成结构化程序。此图符合基本结构的特点 这是一个多分支选择结构，根据表达式的值决定执行路线。虚线框内的结构是一个入口一个出口，并且有上述全部的四个特点。由此构成的算法结构也是结构化的算法。可以认为这是由三种基本结构所派生出来的。4）用N-S流程图表示算法 1973年美国学者I.Nassi和B.Shneiderman提出了一种新的流程图形式。在这种流程图中，完全去掉了带箭头的流程线。全部算法写在一个矩形框内，在该框内还可以包含其它的从属于它的框，或者说，由一些基本的框组成一个大的框。这种流程图又称N-S结构化流程图。N-S流程图用以下的流程图符号：(1)顺序结构(2)选择结构(3)循环结构 用三种N-S流程图中的基本框，可以组成复杂的N-S流程图。图中的A框或B框，可以是一个简单的操作，也可以是三个基本结构之一。A框可以是一个选择结构 B框可以是一个循环结构 求求5!算法用算法用N-S图表示图表示N-S图表示算法的优点n比文字描述直观、形象、易于理解；比传统流程图紧凑易画。尤其是它废除了流程线，整个算法结构是由各个基本结构按顺序组成的，N-S流程图中的上下顺序就是执行时的顺序。用N-S图表示的算法都是结构化的算法，因为它不可能出现流程无规律的跳转，而只能自上而下地顺序执行。小结：n一个结构化的算法是由一些基本结构顺序组成的。在基本结构之间不存在向前或向后的跳转，流程的转移只存在于一个基本结构范围之内(如循环中流程的跳转)；一 个非结构化的算法可以用一个等价的结构化算法代替，其功能不变。如果一个算法不能分解为若干个基本结构，则它必然不是一个结构化的算法。5）用伪代码表示算法n概念：伪代码是用介于自然语言和计算机语言之间的文字和符号来描述算法。n特点：它如同一篇文章一样，自上而下地写下来。每一行(或几行)表示一个基本操作。它不用图形符号，因此书写方便、格式紧凑，也比较好懂，也便于向计算机语言算法(即程序)过渡。n用处：适用于设计过程中需要反复修改时的流程描述。开始开始 置置t的初值为的初值为1 置置i的初值为的初值为2 当当i=5，执行下面操作：，执行下面操作：使使t=ti 使使i=i+1 循环体到此结束循环体到此结束 输出输出t的值的值 结束结束也可以写成以下形式：也可以写成以下形式：BEGIN算法开始算法开始 1t 2 i while i5 ti t i+1 i print t END算法结束算法结束求求5!。用伪代码表示算法：。用伪代码表示算法：6）用计算机语言表示算法n概念：用计算机实现算法。计算机是无法识别流程图和伪代码的。只有用计算机语言编写的程序才能被计算机执行。因此在用流程图或伪代码描述出一个算法后，还要将它转换成计算机语言程序。n特点：用计算机语言表示算法必须严格遵循所用的语言的语法规则，这是和伪代码不同的。n用处：要完成一件工作，包括设计算法和实现算法两个部分。设计算法的目的是为了实现算法。#include void main()int i,t;t=1;i=2;while(i=5)t=t*I;i=i+1;printf(“%dn”,t);（求（求5!）用）用C语言表示。语言表示。n应当强调说明：写出了C程序，仍然只是描述了算法，并未实现算法。只有运行程序才是实现算法。应该说，用计算机语言表示的算法是计算机能够执行的算法。1.3.3结构化程序设计方法n一个结构化程序 就是用高级语言表示的结构化算法。用三种基本结构组成的程序必然是结构化的程序，这种程序便于编写、便于阅读、便于修改和维护。n 结构化程序设计强调程序设计风格和程序结构的规范化，提倡清晰的结构。n结构化程序设计方法的基本思路是：把一个复杂问题的求解过程 分阶段进行，每个阶段处理的问题都控制在人们容易理解和处理的范围内。结构化程序设计方法采取以下方法来保证得到结构化的程序：n自顶向下；n逐步细化；n模块化设计；n结构化编码。两种不同的方法：n自顶向下，逐步细化；n自下而上，逐步积累。用这种方法逐步分解，直到作者认为可以直接将各小段表达为文字语句为止。这种方法就叫 做“自顶向下，逐步细化”。自顶向下，逐步细化方法的优点：考虑周全，结构清晰，层次分明，作者容易写，读者容易看。如果发现某一部分中有一段内容不妥，需要修改，只需找出该部分修改有关段落即可，与其它部分无关。我们提倡用这种方法设计程序。这就是用工程的方法设计程序。模块设计的方法：模块化设计的思想实际上是一种“分而治之”的思想，把一个大任务分为若干个子任务，每一个子任务就相对简单了。在拿到一个程序模块以后，根据程序模块的功能将它划分为若干个子模块，如果这些子模块的规模还嫌大，还再可以划分为更小的模块。这个过程采用自顶向下方法来实现。子模块一般不超过50行划分子模块时应注意模块的独立性，即：使一个模块完成一项功能，耦合性愈少愈好。1.4 简单的C语言程序#include void main()printf(This is a C program.n);/*文件包含*/*主函数*/*函数体开始*/*输出语句*/*函数体结束*/说明：说明：说明：说明：main-主函数名，void-函数类型n每个C程序必须有一个主函数mainn 是函数开始和结束的标志,不可省n每个C语句以分号结束n使用标准库函数时应在程序开头一行写：#include 例1.2 求两数之和#include#include void main()void main()/*/*求两数之和求两数之和*/*/int a,b,sum;int a,b,sum;/*/*声明，定义变量为整型声明，定义变量为整型*/*/*/*以下以下3 3行为行为C C语句语句*/*/a=123;b=456;a=123;b=456;sum=a+b;sum=a+b;printf(sum is%d printf(sum is%dn,sum);n,sum);说明：说明：说明：说明：/*/表示注释。注释只是给人看的,对编译和运行不起作用。所以可以用汉字或英文字符表示，可以出现在一行中的最右侧，也可以单独成为一行。说明：说明：输出一行信息输出一行信息:sum is 579:sum is 579例1.3 求3个数中较大者。#include#include void main()void main()/*/*主函数主函数*/*/int max(int x,int y);int max(int x,int y);/对被调用函数对被调用函数maxmax的声明的声明*/*/int a,b,c;int a,b,c;/*/*定义变量定义变量a a、b b、c*/c*/scanf(scanf(d,d,d,&a,&b);d,&a,&b);/*/*输入变量输入变量a a和和b b的值的值*/*/c=max(a,b);c=max(a,b);/*/*调用调用maxmax函数函数,将得到的值赋给将得到的值赋给c*/c*/printf(max=printf(max=dn,c);dn,c);/*/*输出输出c c的值的值*/*/n程序运行情况如下：程序运行情况如下：n8,5 8,5 (输入输入8 8和和5 5赋给赋给a a和和b)b)nmax=8 (max=8 (输出输出c c的值的值)int max(int x,int y)int z;if (xy)z=x;else z=y;return(z);max(int x,int y);max(a,b);max(a,b);说明：说明：说明：说明：本程序包括main和被调用函数max两个函数。max函数的作用是将x和y中较大者的值赋给变量z。return语句将z的值返回给主调函数main。小结小结C程序是由函数构成的。这使得程序容易实现模块化。C程序总是从main函数开始执行的,与main函数的位置无关。C程序书写格式自由,一行内可以写几个语句,一个语句可以分写在多行上，C程序没有行号。每个语句和数据声明的最后必须有一个分号。C语言本身没有输入输出语句。输入和输出的操作是由库函数scanf和printf等函数来完成的。C对输入输出实行“函数化”。1.5简单函数 C程序是由函数构成的。这使得程序容易实现模块化。1.函数格式函数类型 函数名（函数参数）函数体 一个函数由两部分组成:函数的首部：max函数首部 int max(int x,int y)int max(int x,int y)函数体：花括号内的部分。若一个函数有多个花括号,则最外层的一对花括号为函数体的范围。函数体包括两部分：声明部分：int a,b,c;可缺省执行部分：由若干个语句组成。可缺省例：int max(int x,int y)int z;if (xy)z=x;else z=y;return(z);注意：注意：注意：注意：函数的声明部分和执行部分都可缺省，例如：void dump()这是一个空函数,什么也不做,但是合法的函数。2.函数关系 各个函数为平行关系。当一个函数需要调用其他函数时,必须对被调用函数进行声明。不需声明的条件:被调用函数在主调函数前被定义主调函数前已做声明被调函数的函数类型为整型（仅c,c+不行）3.main函数的地位c程序有且只有一个main函数;c总是从main函数开始执行,且不论main函数的位置如何；main函数不能被其他函数调用。4.面向过程和对象的驱动方式面向过程的程序为顺序驱动,面向对象的程序为事件驱动。