C语言(一)

C语言程序设计主讲教师：马驰Email:teacher_ma@本课程讲述如何使用C语言进行真正的编程。

C 语言是目前软件开发者们最主要的编程语言。

这也是它受到广泛传播并且成为标准的原因。

本课程将侧重学习一个具体问题的算法化的过程。

本课程还将学习在实际编程过程中应该掌握的基本技巧。

以及用C编程的风格和艺术。

要写出一个好的程序，不仅仅是敲一些代码，功能正确。

还应该简单易读。

在学习的示例中，我们强调的是简单、实用的原则。

本课程是如何组织的？第一部分基础第二部分简单程序设计第三部分高级程序设计算法概念、编程原理、编程风格、基本数据类型定义、算术运算符及表达式顺序结构、选择结构、循环结构、数组的定义及应用、程序设计过程函数、变量的存储类别、指针、结构体与共用体、文件·计算机与程序·计算机中的数据·程序设计由程序控制计算机完成人们想做的工作。

由0/1代码组成的二进制数，也可以表示为十六进制数和八进制数。

在20世纪80年代，结构化的程序设计是最主要、最通用的程序设计方法。

程序=数据结构+算法在编写一个程序中，需要对两个方面进行描述：(1)对数据的描述（数据流）：指定数据的类型和数据的结构。

（不同的语言对数据的定义不同，我们将学习C语言的数据类型和数据结构）(2)对操作的描述（控制流）：要指定操作的步骤，既算法。

（算法具有通用性，脱离于语言之外，是程序设计的灵魂）什么是算法（Algorithm）？就是为了解决一个特定的问题而采取的确定的、有限的、按照一定次序进行的、缺一不可的执行步骤。

在计算机能执行的算法就是计算机算法。

计算机算法可以分成两大类：数值运算算法和非数值运算算法。

注意：为了有效地利用计算机解决实际问题，在设计算法时不仅要保证计算机执行算法的正确性，还要考虑算法的质量，选择适合于具体问题的算法。

例1：猴子吃桃问题。

有一堆桃子不知数目，猴子第一天吃掉一半并多吃了一个，第二天照此方法，吃掉剩下桃子的一半加一个，天天如此，到第十天早上，猴子发现只剩一只桃子了，问这堆桃子原来有多少个？算法写成：（1）a1=1｛第10天的桃子数，A1的初始值｝；i=9｛计数器的初值为9｝；（2）a0=2*（A1+1）｛计算当天的桃子数｝；（3）a1=a0；｛将当天的桃子数作为下一次计算的初值｝；（4）i=i-1；（5）若i>=1，继续循环执行（2）；（6）输出A0的值。

其中（2）～（5）是反复的循环执行。

数学模型：a i =2*（a i+1+1）i=9,8,7,…1；例2：输入三个数，然后输出最大的数。

算法可以写成：（1）输入A，B，C；（2）若A>B，则A->MAX；若A<B，则B->MAX。

（3）若C>MAX，则C->MAX。

（4）输出MAX，MAX既是最大数。

具体的方法是：（1）弄清由人工完成所应该采取的步骤；（2）对这些步骤进行归纳整理，抽象出数学模型；（3）对其中的重复步骤，通过使用相同变量等方式求得形式上的统一，然后简练地采用循环的方法加以解决。

算法的特性：1）有穷性——应含有有限的操作步骤，不能是无限的。

有穷性指在“合理的限度之内”。

2）唯一性——每一个步骤都是确定的，只有一个涵义，不可以为二义性。

3）有零个或多个输入——在执行算法时需要从外界获取必要的信息。

4）有一个或多个输出——算法执行的目的就是为了求解，“解”就是输出的信息。

没有输出的算法是没有意义的。

5）正确性——每一个步骤应当被有效的执行，并得到确定的结果。

算法的表示：（采用描述算法的工具）端点：表示程序的转向，常用来表示程序的开始和结束。

处理：操作的功能判断：单入口多出口，表明判断的条件流线：表示程序的执行方向和顺序。

数据：表示数据的名称、类型和用途等。

（2）N-S 图：全部算法写在一个大的矩形框中，没有指向箭头。

特点：由基本结构按顺序组成，易读、易画。

（1）流程图：用一些图框表示各种操作的算法。

特点：直观、形象、易于理解。

（3）PAD 图是近年来在软件开发中被广泛使用的一种算法的图形表示法。

特点：可展现算法的层次结构，直观易懂。

T N 当〈条件〉满足（4）伪代码：采用介于自然语言和计算机语言之间的文字和符号来描述的算法。

例：输入三个数，然后输出最大的数。

算法可以写成：（1）输入A，B，C；（2）若A>B，则A->MAX；若A<B，则B->MAX。

（3）若C>MAX，则C->MAX。

（4）输出MAX，MAX既是最大数。

（5）自然语言：结构化的算法描述：条件：（1）程序清晰、可读性强；（2）程序设计者必须按一定的规范编写程序；（3）规定了几种具有良好特性的基本结构，用它们作为构成程序的基本单元。

基本结构应具有以下特点：①一个入口；②一个出口；③没有永远执行不到的语句；④没有死循环；顺序结构、选择结构、循环结构是符合上述特点的基本结构，已经证明由这三种基本结构所构成的程序可以解决任何复杂的问题。

例1的算法描述A1=1i=9当i>=1时，循环a0=2*（a1+1）a1=a0i=i-1输出a0A1=1i=9While i>=1输出a0a0=2*（a1+1）a1=a0i=i-1开始输入A,B,CA>B?T NMAX=A MAX=BC>MAX?NTMAX=C输出A,B,C结束例2的算法描述：1.2 结构化的程序设计方法结构化的程序设计的思想是：按照自顶向下的原则把问题逐层分解。

先从总体出发，把问题分解成若干个大块，每一大块代表一个大任务，在此基础上再对每个大块细化，即将大任务变成若干个小任务，这一过程叫做逐步求精，直到每个小任务都能够用基本结构（顺序、选择、循环）表示为止。

在划分模块的过程中，应保证模块的单入口和单出口、完整性和独立性，这种设计方法称为结构化程序设计。

可以采用结构化程序设计的语言有：FORTRAN PASCAL C BASIC等什么是程序设计语言（programming language ）？实际是一系列对计算机可以进行操作的规则。

按照这些规则，人们可以编写程序与计算机进行信息交流。

因此程序设计语言实际上是人与计算机进行信息交流的工具。

面向机器的语言（低级语言）机器语言（0/1组成的机器代码）汇编语言（汇编指令加地址）1010 11110011 01110110 0110……MOV A ，47ADD A ，B HALT ……脱离机器的语言（高级语言）高级语言与低级语言的区别：1）简洁性：高级语言的一个语句相当于低级语言的许多语句，程序员只需花费少量时间就可以完成许多工作。

2）可移植性：高级语言与机器无关，在一台计算机上运行的程序只需稍加修改或不修改就可以在另一台计算机上运行。

程序员无须花费大量时间了解所使用计算机的内部结构，而是将精力放在程序算法的设计和实现上。

3）易读性：这对于需要维护和改进的程序而言，不管是编制者还是其他人员都十分重要。

根据高级语言的特点将其大致分为三类：面向动作行为的语言：面向功能的语言：面向对象的语言：用户要告诉计算机“做什么”和“怎么做”。

目前较为流行的是FORTRAN，PASCAL ，C等。

就是将各种物理的、数学的甚至社会中的常发生的事件用计算机语言进行仿真描述。

为人工智能领域服务。

常用的语言：LISP、ML、SCHEME等语言。

关键是引用了“类”的概念。

“类”是数据和数据操作的集合，是非常贴近现实实体的表示形式。

常用的语言有：C++、Vc++等。

1.4 什么是C语言？C语言于1972年提出，目前是计算机程序设计语言的主流语种。

C语言的流行归功于两个主要因素：.使用正确的C语言指令几乎可以完成任何任务。

.是可移植的C编译系统的广泛采用。

C语言是一种能够让软件工程师与计算机进行有效对话的介于汇编语言和高级语言之间的编程语言。

C语言较为稳定，是目前是世界上最为广泛使用的语言之一。

1.4.1 C 语言的特点：1.适合开发系统软件2.结构化的程序设计语言3.丰富的数据类型和数据结构4.运算符多样化5.可移植性好6.语句简洁紧凑7.编程风格灵活，语法限制少，使用灵活8.具有预处理功能9.面向对象程序设计的基础相同的运算,用其他高级语言只有一种表示方法,而C 语言可以有多种表示方法。

例如：用PASCAL 对X ，Y ，Z 赋值只能写三个语句：X=5；Y=5；Z=5；而C 语言可形成多种正确写法：X=Y=Z=5；或者X=5；Y=Z=5；或者X=5；Y=5；Z=5；等等1.4 什么是C 语言？1.4 什么是C语言？1.4.2 C语言标识符C 语言的标识符是满足如下条件的字符序列：（1）只能由英文字母、数字和下划线组成。

（2）必须以英文字母或下划线开头。

C语言中，标识符可以用作变量名、函数名、数组名和文件名等。

C 语言中，标识符分为关键字(32个，用户标识符不能采用)、预定义标识符和用户标识符三种。

注意：①根据ANSI标准，只有前31个字符是有意义的。

②标识符不要与关键字（C语言的关键字都采用小写字母）同名，最好也不要与C语言提供的标准库函数名同名；③C语言对大、小写字母严格区分。

例：指出合法的标识符“ABA ”S05 file.cAbc 10page printf yellow_red a&b -113 _ACG ✓✓✓✓✓1.4.3 c语言的程序设计风格#include〈stdio.h〉main（）{int a，b；/*定义两个整形变量*/ a=1；b=5；/*给两个变量赋值*/printf（“%d+%d=%d\n”,a,b,a+b）;/*打印a和b之和*/ }设计风格归纳为：C语言严格区分大、小写英文字母。

例：编写一个加法运算程序如下：C语言程序习惯上使用小写英文字母，而大写英文字母通常作为常量的宏定义和其他特殊的用途。

1.4.3 c语言的程序设计风格#include〈stdio.h〉main（）{int a，b；/*定义两个整形变量*/ a=1；b=5；/*给两个变量赋值*/printf（“%d+%d=%d\n”,a,b,a+b）;/*打印a和b之和*/ }设计风格归纳为：C语言严格区分大、小写英文字母。

例：编写一个加法运算程序如下：C语言程序是由一个个的语句组成。

每个语句都具有规定的语法格式和特定的功能。

1.4.3 c语言的程序设计风格#include〈stdio.h〉main（）{int a，b；/*定义两个整形变量*/ a=1；b=5；/*给两个变量赋值*/printf（“%d+%d=%d\n”,a,b,a+b）;/*打印a和b之和*/ }设计风格归纳为：C语言严格区分大、小写英文字母。

例：编写一个加法运算程序如下：C语言程序是由一个个的语句组成。