第2章 数据的存储精.ppt
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1、第2章 数据的存储第1页,本讲稿共70页学习内容2.1 计算机中数据的存储2.2 数据的进制及转换2.3 C语言的基本元素和数据类型2.4 常量和变量2.5 不同类型数据间的混合运算2.6 常用运算符及表达式第2页,本讲稿共70页重点和难点重点常用数据类型;变量声明;常用运算符与表达式;难点变量数据类型的选定;+、-、%运算符的使用;表达式中的类型转换;第3页,本讲稿共70页2.1 计算机中数据的存储2.1.1 计算机系统结构2.1.2 计算机工作原理2.1.3 程序执行过程2.1.4 存储器结构2.1.5 数据的存储第4页,本讲稿共70页计算机系统 计算机硬件 计算机软件 C P U 存储设
2、备 输入设备 输出设备 系统软件 应用软件 操作系统语言处理程序 工具软件应用软件包 面向问题的各种应用程序 运算器 控制器 寄存器 内存 外存 2.1.1 计算机系统结构第5页,本讲稿共70页冯冯 诺依曼原理即计算机能自动地完成运算或处理过程即计算机能自动地完成运算或处理过程的基础是存储程序和程序控制。的基础是存储程序和程序控制。程序和数据计算机中用二进制数表示;程序和数据计算机中用二进制数表示;计算机的工作过程是由存储程序控制的;计算机的工作过程是由存储程序控制的;计算机由计算机由运算器、控制器、存储器、输入设运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备备、输出设备所组成;所组成;第6页,本
3、讲稿共70页I/O设备设备内存储器内存储器运算器运算器控制器控制器指令指令存取命令运算命令输入/输出命令原始数据命令/程序取数读结果存数写数据线:数据线:控制线:控制线:2.1.2 计算机工作原理第7页,本讲稿共70页程程 序序从存储器取一条指令从存储器取一条指令分析指令分析指令?执行指令执行指令结结 束束NY2.1.3 程序执行过程 第8页,本讲稿共70页外部存储器外部存储器访问速度慢访问速度慢容量很大容量很大永久性永久性价格低价格低存储器存储器是计算机的记忆装置是计算机的记忆装置我记住了!我记住了!内部存储器内部存储器访问速度快访问速度快容量较小容量较小暂时性暂时性价格高价格高存储器的操作
4、方式存储器的操作方式读和写读和写2.1.4 存储器第9页,本讲稿共70页存储单元地址存储单元地址0000H0001H0002HFFFFH存储位存储位存储单元存储单元(字节)(字节)存储体存储体存储器结构 第10页,本讲稿共70页2.1.5 数据的存储1.数据的基本概念数据的基本概念2.数值数据的表示方法数值数据的表示方法3.不同类型数据的存储方式不同类型数据的存储方式第11页,本讲稿共70页1.数据的基本概念数据的基本概念数据:指能够输入计算机并被计算机处理的数字、字母和符号的集合。数据:指能够输入计算机并被计算机处理的数字、字母和符号的集合。位(位(bit):计算机表示和存储数据的最小单位。
5、由于一个比特位只能表示:计算机表示和存储数据的最小单位。由于一个比特位只能表示0或或 1两种状态,要表示更多的信息,需将多个比特位组合在一起使用两种状态,要表示更多的信息,需将多个比特位组合在一起使用字节(字节(Byte):用于表示一组连续的二进制数。字节是数据存取的基本单位,:用于表示一组连续的二进制数。字节是数据存取的基本单位,通常用通常用8位二进制数表示一个字节,即位二进制数表示一个字节,即 1B=8b。字(字(Word):是计算机进行数据处理时,一次存取、加工和传送的数据长度。:是计算机进行数据处理时,一次存取、加工和传送的数据长度。一个字通常由一个或多个字节组成。由于字长是计算机一次
6、所一个字通常由一个或多个字节组成。由于字长是计算机一次所 能处理数据的实际位数,它决定了计算机数据处理的速度和能能处理数据的实际位数,它决定了计算机数据处理的速度和能 力,是衡量计算机性能的重要指标。字长越长,性能越好。力,是衡量计算机性能的重要指标。字长越长,性能越好。1 TB =210 GB =220 MB =230 KB =240 B 内存以字节为单元组成内存以字节为单元组成 每个字节有一个地址每个字节有一个地址 一个字节一般由一个字节一般由8个二进制位组成,每个二进位的值是个二进制位组成,每个二进位的值是0或或1。第12页,本讲稿共70页2.数值数据的表示方法原码反码补码 符号位为符号
7、位为0 0表示正数,符号位为表示正数,符号位为1 1表示负数,数值位是其值的绝对值。表示负数,数值位是其值的绝对值。正数:正数:00001011011101010000101101110101负数:负数:10001011011101011000101101110101 一个数如果值为正数,则它的反码与原码相同;一个数如果值为负,则符号位为一个数如果值为正数,则它的反码与原码相同;一个数如果值为负,则符号位为1 1,其余各位是,其余各位是对原码取反。对原码取反。正数:正数:00001011011101010000101101110101负数:负数:111101001000101011110100
8、10001010 一个数如果值为正数,则它的补码与原码相同;一个数如果值一个数如果值为正数,则它的补码与原码相同;一个数如果值为负,则符号位为为负,则符号位为1 1,其余各位是对原码取反,末位加,其余各位是对原码取反,末位加1 1。正数:正数:00001011011101010000101101110101负数:负数:11110100100010111111010010001011为简化运算部件设为简化运算部件设计计算机中大部分计计算机中大部分数据要用补码表示数据要用补码表示第13页,本讲稿共70页1)整数的存储方式)整数的存储方式 在计算机存储器中,整数以在计算机存储器中,整数以补码补码形式
9、存放。形式存放。2)实数的存储方式)实数的存储方式 在计算机存储器中,实数采用在计算机存储器中,实数采用标准化指数标准化指数形式存储。形式存储。标准化指数形式:数值部分、指数部分标准化指数形式:数值部分、指数部分 数值部分:小数点前的数字是数值部分:小数点前的数字是0,且小数点后第一位数字不是,且小数点后第一位数字不是0的小数。的小数。一般情况下一般情况下4个字节存放一个指数:个字节存放一个指数:3个字节(数值,含数值符号)个字节(数值,含数值符号)1个字节(指数,含指数符号)个字节(指数,含指数符号)3)字符的存储方式字符的存储方式 字符:各种符号、数字、字母。字符:各种符号、数字、字母。字
10、符编码:由字符组成的数据称为非数值数据。计算机不仅能处理数值数字符编码:由字符组成的数据称为非数值数据。计算机不仅能处理数值数 据,也能处理非数值数据。这些字符在计算机中也以二进制代据,也能处理非数值数据。这些字符在计算机中也以二进制代 码表示,每个字符都有一个相应的二进制码,即字符编码。码表示,每个字符都有一个相应的二进制码,即字符编码。ASCII码码即美国标准信息交换码(即美国标准信息交换码(American Standard Code for Information Interchange),是目前计算机中使用最广泛的符号编码。),是目前计算机中使用最广泛的符号编码。3 不同类型数据的存
11、储方式不同类型数据的存储方式第14页,本讲稿共70页2.2 数据的进制及转换数据的进制及转换2.2.1 常用进位制1.十进制2.二进制3.八进制4.十六进制2.2.2 进位制间的转换 1.二,八,十六进制 十进制 2.十进制 二进制(整数部分、小数部分)3.二进制与八进制、十六进制的转换 第15页,本讲稿共70页2.2.1 常用进位制1.十进制2.二进制3.八进制4.十六进制第16页,本讲稿共70页1.十进制数码数码基值基值进位原则进位原则0、1、2、3、4、5、6、7、8、910逢十进一,借一当十。逢十进一,借一当十。第17页,本讲稿共70页2.二进制数码数码基值基值进位原则进位原则0、12
12、逢二进一,借一当二。逢二进一,借一当二。对照表对照表二进制二进制01十进制十进制01举例举例00,01,10,11,100,101,110,111,1000,1001 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 第18页,本讲稿共70页3.八进制数码数码基值基值进位原则进位原则0、1、2、3、4、5、6、78逢八进一,借一当八。逢八进一,借一当八。对照表对照表举例举例0237,0289十进制十进制八进制八进制7654321076543210第19页,本讲稿共70页4.十六进制数码数码基值基值进位原则进位原则0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F16逢十六进一,借一当十六。逢
13、十六进一,借一当十六。对照表对照表举例举例3DH1514131211109876543210FEDCBA9876543210十进制十六进制第20页,本讲稿共70页2.2.2 进位制间的转换1.二,八,十六进制 十进制 2.十进制 二进制(整数部分、小数部分)3.二进制与八进制、十六进制的转换 第21页,本讲稿共70页1.二,八,十六进制 十进制(11011.1)二二=124+123+022+121+120+12-1 =27.5(32.5)八八=381+280+58-1=26.625(1A.6)十六十六=1161+10160+616-1=26.375按权展开按权展开第22页,本讲稿共70页2.十
14、进制 二进制整数部分 除二取余法:(278)10=()227821390693417842122222222011010001高位低位100010110第23页,本讲稿共70页2.十进制 二进制小数部分乘二取整法:(0.3125)10=()20.3125 200.6250 210.2500 200.5000 210.0000高位低位0.0101第24页,本讲稿共70页3.二进制与八进制、十六进制的转换1)二进制八进制、十六进制2)八进制、十六进制二进制3)计算机中符号的表示第25页,本讲稿共70页1)二进制八进制、十六进制11010111.01 B=?O=?H 11 010 111.01 B
15、3 2 7 .2 O 1101 0111.01 BD 7 .4 H 说明说明:二进制数转换成八二进制数转换成八(十六十六)进制数时进制数时,整数部分由低位向高位整数部分由低位向高位,每每三三(四四)位一组转换,最后一组不足三位一组转换,最后一组不足三(四四)位,则前端填占位。位,则前端填占位。小数部分由高位向低位,每三小数部分由高位向低位,每三(四四)位一组转换,最后一组不足三位一组转换,最后一组不足三(四)位,则后端填占位。(四)位,则后端填占位。0000第26页,本讲稿共70页2)八进制、十六进制二进制327.2O=?B D7.4H=?B011 010 111.010 B 3 2 7 .2
16、 O 1101 0111.0100 BD 7 .4 H 说明说明:八八(十六十六)进制数转换成二进制数时进制数转换成二进制数时,不论整数部分还是小数部不论整数部分还是小数部分顺序不变,每一个八分顺序不变,每一个八(十六十六)进制位转换成三进制位转换成三(四四)位二进制。同位二进制。同时八时八(十六十六)进制到十六进制到十六(八八)进制的转换,可通过二进制转换。进制的转换,可通过二进制转换。第27页,本讲稿共70页3)计算机中符号的表示方法方法 数值信息数值信息数值信息数值信息符号信息符号信息符号信息符号信息0 0表示正号,表示正号,1 1表示负号。表示负号。原因原因计算机中的任何信息必须使用二
17、进制数来表示。计算机中为什么使用二进制?计算机中为什么使用二进制?1.二进制数便于物理元件的实现。二进制数便于物理元件的实现。2.二进制数的运算方法简单。二进制数的运算方法简单。元件易实现。元件易实现。第28页,本讲稿共70页2.3 C语言的基本元素和数据类型2.3.1 C语言的基本元素1.字符集2.标识符3.关键字2.3.2 基本数据类型1.整型2.字符型3.浮点型第29页,本讲稿共70页2.3.1 C语言的基本元素1.字符集2.标识符3.关键字第30页,本讲稿共70页C语言使用的基本符号有语言使用的基本符号有5种:种:(1)大写字母:)大写字母:A Z (2)小写字母:)小写字母:a z
18、(3)阿拉伯数字:)阿拉伯数字:0 9 (4)下划线)下划线 _ (5)标点符号和运算符)标点符号和运算符1.字符集第31页,本讲稿共70页用来标记常量、变量、函数、文件名字的字符序列。用来标记常量、变量、函数、文件名字的字符序列。构成规则:构成规则:只能以只能以字母字母、数字数字和和下划线下划线组成,大小写敏感。组成,大小写敏感。只能以字母(大小写皆可)或下划线开头。只能以字母(大小写皆可)或下划线开头。标识符的长度随系统而异,最好不要超过个字符。如果超长,则超长标识符的长度随系统而异,最好不要超过个字符。如果超长,则超长 部分被舍弃。部分被舍弃。例:例:student_name、stude
19、nt_number 前个字符相同,有的系统认为这两个变量是一回事而不加区别。前个字符相同,有的系统认为这两个变量是一回事而不加区别。例:例:X y3 _imax ELSE A_to_B 合法合法 7X int#NO bad one re-input ab 不合法不合法 C语言中区分大小写,如语言中区分大小写,如sum、Sum是两个标识符是两个标识符2.标识符第32页,本讲稿共70页 它是它是C语言中具有语言中具有特定含义特定含义,专门用作语言特定成分的标识符。,专门用作语言特定成分的标识符。C语言的关键字共有语言的关键字共有32个,根据关键字的作用,可分为四类:个,根据关键字的作用,可分为四类
20、:(1)数据类型关键字()数据类型关键字(12个):个):char、double、enum、float、int、long、short、signed、struct、union、unsigned、void (2)控制语句关键字()控制语句关键字(12个):个):break、case、continue、default、do、else for、goto、if、return、switch、while (3)存储类型关键字()存储类型关键字(4个):个):auto、extern、register、static (4)其它关键字()其它关键字(4个):个):const、sizeof、typedef、vola
21、tile 注意:注意:(1)所有关键字都有固定的意义,所有关键字都有固定的意义,不能用作其他。不能用作其他。(2)所有关键字都必须)所有关键字都必须小写小写。例:例:else是关键字是关键字 ELSE是用户定义的标识符是用户定义的标识符 3.关键字(保留字)第33页,本讲稿共70页2.3.2 基本数据类型数据为什么数据为什么有类型之分有类型之分?在程序中要处理大量的数在程序中要处理大量的数在程序中要处理大量的数在程序中要处理大量的数据,对于数据来说,它们有着据,对于数据来说,它们有着据,对于数据来说,它们有着据,对于数据来说,它们有着某些相同的属性,某些相同的属性,某些相同的属性,某些相同的属
22、性,处理规律相处理规律相处理规律相处理规律相同,存储格式、取值范围也相同,存储格式、取值范围也相同,存储格式、取值范围也相同,存储格式、取值范围也相同。同。同。同。我们将具有相同属性的数我们将具有相同属性的数我们将具有相同属性的数我们将具有相同属性的数据称为一类,即据称为一类,即据称为一类,即据称为一类,即数据类型数据类型数据类型数据类型,符,符,符,符合计算机中数据的存储方式。合计算机中数据的存储方式。合计算机中数据的存储方式。合计算机中数据的存储方式。学习任何语言学习任何语言,首先要学习其数据类型首先要学习其数据类型.C C语言有丰富的数据类型语言有丰富的数据类型,可以表达复杂的数据结构可
23、以表达复杂的数据结构第34页,本讲稿共70页 数据是程序操作的对象,数据类型是指数据的内在表现形式。数据是程序操作的对象,数据类型是指数据的内在表现形式。数据类型数据类型指针类型指针类型空类型空类型基本类型基本类型整型整型字符型字符型实型(浮点型)实型(浮点型)枚举类型枚举类型单精度型单精度型双精度型双精度型构造类型构造类型数组类型数组类型结构体结构体类型类型共用体类型共用体类型本章将介绍基本类型中的整型、实型和字符型三种数据类型。本章将介绍基本类型中的整型、实型和字符型三种数据类型。2.3.2 基本数据类型第35页,本讲稿共70页2.4 常量和变量常量变量 在计算机中存储的数据,按存储的性质
24、分,可分为:第36页,本讲稿共70页2.4.1 常量定义定义在程序执行过程中,其值始终不变的量,常量不占用存储空间。分类分类1.整常量;2.浮点常量;3.字符常量特殊常量特殊常量4.符号常量第37页,本讲稿共70页十进制数十进制数:非:非0开头。开头。例如:例如:1234 0 -1234八进制数八进制数:以:以0开头。开头。例如:例如:01234 010 00 -01234十六进制数十六进制数:以:以0 x开头。开头。例如:例如:0 x12 0 x0 -0 xc41.整常量定义定义是由数字串组成的数据。分类分类十进制常数、八进制常数和十六进制常数。第38页,本讲稿共70页2.浮点常量十进制形式
25、自然表示法指数形式科学表示法指数形式科学表示法 就是日常生活中用数字和小数点组成的常数表示法。例如:-12.345 24.123 0.0 2.2 就是用d E n的形式表示自然表示法的实型常数,其中:d为数值部分;n为指数部分,必须为整数。例如:-12.34 -12.34e0 -1.234e+1 -0.1234e20.0000012 0.12e-50.0 0e0 2.345e1.5 2.345e2.0 第39页,本讲稿共70页 字符常数是由一对字符常数是由一对引号引号括起的一个或括起的一个或多个多个字符字符。当一个。当一个字符字符时,使用单引号;当时,使用单引号;当是是字符串字符串(一个或者为
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