大学计算机-计算思维导论-课件第3章

16位计算机
8b 8b 16b 16b 16b 16b 32b 32b -
Leabharlann Baidu32位计算机
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64位计算机
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2）规范的存储方式
宽 度
(比 特)
32
数据类型
机内表示（二进制位数） 阶码 尾数 符号
3. 别名——引用（reference）
在C++等语言中引入了别名机制，即可以为 常量或变量起一个别名，分别称为右值引用 和左值引用。
4. 含有操作符的表达式
含有操作符的表达式是操作符与表达式的合 法组合，即这类表达式的值是通过一定的操 作得到的，如number1 + 3、number + munber2等。这个定义是递归的，即组合可 以是多层次的，如number = number + munber2等。这时，一个重要的问题是当表 达式中有两个及其以上的操作符时，哪个操 作符具有操作的优先权。
3.1.1 数据类型 3.1.2 标识符及其声明 3.1.3 表达式 3.1.4 操作符与表达式求值规则 3.1.5 语句及其流程控制 3.1.6 组织过程 3.1.7库函数与头文件 3.1.8 派生数据类型
3.1.1 数据类型
1. 数据类型及其基本类型
（1）整数类型：取值为整数的类型。典型的符号是 int。
”I am a student.”：由双撇知道它是一个字符串字面量（string literal）。
2. 数据实体
数据实体（object）也称数据对象，是拥有一 块独立存储区域的数据，要使用这种表达式 的值，需要访问其所在的内存空间。一般说 来，C语言允许用如下几种方式访问数据实体。
1）用名字访问数据实体——变量
0 ~ 4 294 967 295
0 ~ 264-1（18 446 744 073 709 551 615）
4）规范的书写格式 5）规范的可施加操作集合 6）规范所容纳的值的数目
3.1.2 标识符及其声明
1. 标识符规则 在程序中需要对数据等实体进行命名，这些名字就称为标识符
（Identifier））。不同的程序设计语言有不同的标识符规则。C语 言要求标识符遵守下列规则。 （1）在C99之前，要求标识符只能由大小写字母、数字和下划线 组成的序列，但不能以数字开头。例如，下面是合法的C标识符： a A Ab _Ax _aX A_x abcd operand1 results 下列不是合法的C标识符： 5_A（数字打头） A-3（含非法字符） 但是，C99允许标识符由通用字符名（universal-character-name） 以及其他编译器所允许的字符组成。 （2）C语言区别同一字母的大小写，如abc与abC被看作不同的标 识符。 （3）标识符不能使用对于系统有特殊意义的名字。这些对系统有 特殊意义的名字称为关键字。表3.3为C语言关键字一栏表，其中 粗体的也作为ANSI C99的关键字。
const double PI = 3.1415926; PI = 1.23; // 错误，不可赋值
2）指针（pointer）访问数据实体
（1）指针的概念。
程序中使用的任何一个数据实体都存储在内存的特定 位置上。这个位置用地址表示。指针变量简称指针， 是存储数据实体地址的变量，它提供了使用内存地址 访问数据实体的一种形式。
3.1.4 操作符与表达式求值规则
1. C语言的操作符
（1）不同的操作符需要的操作数不同。按照操作数 的数量，操作符可以分为
·一元（单目）操作符，即只有一个操作数，例如+（正）、 -（负）等。
·二元（双目）操作符，即具有两个操作数，例如+（加）、 -（减）、*（乘）、/（除）等。
·三元（三目）操作符以后介绍。
int i;
// 定义一个int类型变量i
float f ;
// 定义一个float类型变量f
double d;
// 定义一个double类型变量d
char c;
// 定义一个char类型变量c
(2）变量的赋值操作。
向变量送一个值，称为赋值，使用赋值操作 符（=）进行。赋值是改变变量值的操作。例 如
建立模型，就是对问题进行分析、抽象，忽略对求解没有影响 或影响甚微的枝节，将其纳入可以求解框架之中。表现就是用 一种机器可以直接或间接理解、执行的语言进行描述。经过长 期摸索，人们已经找到了这两个方面的结合点，总结出两种有 效的程序设计方法：面向过程的程序设计(Procedure Oriented Programming，POP)和面向对象的程序设计（Object Oriented Programming，OOP）。
3L：由其后缀L，知道它是一个long int类型整数常量。
3.1415f：由其后缀f，知道它是一个float类型浮点常量 （floating）。
3.1415：没有后缀f，知道它是一个double类型浮点常量。
’5’和’a’：由单撇知道它们是两个char类型字符常量 （charactor）。
3）不同的可能值集合
不同长度整数的最小取值范围
数据长 度
(比特
)
取值范围
signed (有符号)
unsigned (无符号)
8 -127 ~ 127
0 ~ 255
16 -32 767 ~ 32 767
0 ~ 65 535
32 -2 147 483 647 ~2 147 483 647
64
-9 223 372 036 854 775 807 ~9 223 372 036 854 775 807
除此之外，人们还不断总结程序开发中的经验和教训，形成了 一些行之有效的理论和方法。这些模型、理论和方法折浸透了 计算机问题求解的基本思维模式。
3.1 面向过程的程序开发 3.2 面向对象程序开发 3.3 程序错误和异常 3.4 软件工程
3.1 面向过程的程序开发
面向过程的模型把问题求解看作对于数据施加一系列操 作的过程。因此，面向过程的程序描述的核心内容是： 数据与操作过程。
float
8
23
1
64
double
11
52
1
79 long double 15
63
1
取值范围（绝对值）
0，1.175 49 ×10-38 ~3.40 ×1038
0，2.225 ×10-308 ~ 1.797 ×10308
0，1.2 ×10-4932~ 1.2 ×104932
十进制 精度
6位
15位
19位
什么，是不可预知的。这样不慎使用了这个变量，就
会得到不可预知的结果。在某些情况下，还可能因涉 及敏感数据而使系统运行出现问题。
(4）变量的“固化”。
用名字访问一个存储空间，有一个特例：当 定义时用const修饰后，就成为一个符号常量， 也称常变量或常量。常量只可读、不可写— —不可进行赋值操作。例如
int * pi;
// 定义一个指向int类型的指针
double * pd; // 定义一个指向duble类型的指针
char * pc; // 定义一个指向字符类型的指针
（3）指针的递引用。
定义了一个指针后，就可以用其间接访问其 所指向变量。在指针名前加一个*，就表示对 指针进行间接操作，称为指针递引用。例如 用*pi就可以访问指针pi所指向的存储空间， 即*pi与i等价。
// 定义一个int类型变量i，并为其赋以初值3 // 定义一个float类型变量f，并为其赋以初值1.234 // 定义一个double类型变量d，并为其赋以初值1.23456 // 定义一个char类型变量c，并为其赋以初值’a’
在C语言程序中，变量的初始化不是必须的。若声明 一个变量后，如果没有给它一个值，则它的值到底是
字面量（常量） 数据实体（变量） 带有操作符的表达式。
1. 字面量
字面量（literal）是表达式值的直接表示，使用这些值不需要访 问内存，因为它们没有独立的存储空间。字面量也属于特定类 型，其类型也可以由书写形式直接标明或推断出。例如：
2147483645：由其值可知，在32b系统中，是一个int类型的整 数常量（integer）。
指针变量也有类型。指针的类型就是它所指向的数据 实体的数据类型。或者说，一个指针只能指向一种特 定的类型。所以说，指针有两个基本属性：
·所指向的数据实体的类型——称为指针的基类型。 ·所指向的数据实体的地址——指针的值。
（2）指针的声明与初始化。
因此，指针的声明就要标明其所指向的数据 类型，并在数据类型与指针变量名之间加一 个*，以表明它是指针。例如
（4）C99对于标识符的长度没有限制，但要 求编译器至少记住前63个字符（C89为31）， 要求链接器能至少处理前31字符且区分字母 大小写（C89为6且不区分字母大小写）。
2. 声明 声明的第一个用途就是定义标识符。例如 int i1,i2;
3.1.3 表达式
表达式是程序中关于数据值的表示。在C语言 中，表达式有3种形式：
1 数值数
据
负号
1 数值数据
* 乘 2 数值数据
/ 除 2 数值数据
% 求余
2 整型
+ 加 2 数值数据
减 2 数值数据
3）正负号表达式
在C语言中，一元正（+）和一元负号（-）都 是操作符，这一点与普通数学中的概念有所 不同。
4）判等操作符和关系操作符
C语言提供有两种判等操作符（equality operators）： == （相等）、 != （不等）， 4种关系操作符（relational operators）：> （大于）、>=（大于等于）、<（小于）、 <=（小于等于）。
（2）按照操作功能，操作符可以分为算术操作符 [如·+（正）、-（负）、+（加）、-（减）、* （乘）、/（除）等]、赋值操作符（=）、关系操作 符（>=、>、 == 、 != 、<、<=）、逻辑操作符等等，
2. 五种最常用的操作符及其表达式
1）赋值操作符与赋值表达式
在计算机程序设计语言中，表达式与值之间 是一种绑定。赋值操作是改变值与表达式的 绑定的操作。
int i，j;
// 定义i
i = 8;
// 给i 赋值8
j = 5;
// 给j赋值5
i = i + 3;
// 给i 赋予i的原值加3
(3）变量的初始化。
C语言允许在声明一个变量的同时，可以给其一个初 始值，称为变量的初始化。例如
int i = 3; float f = 1.234; double d = 1.23456; char c = ‘a’;
第3章 问题求解工程化
程序（program）是关于问题求解(problem solving)的描述，也 是关于问题求解模型的（直接或间接）可执行描述。从问题给 定的初始条件或状态出发，经过分析，找到求解模型，并用可 以执行的形式描述出来。就是程序开发。所以，程序开发具有3 个要素：模型、表现和方法。
代码3.1 交换两个变量的值的代码段。
// 变量a、b、temp是三个相同类型的变量，且变量a、b已经有确定的值
temp = a;
// 语句1
a = b;
// 语句2
b = temp;
2）算术操作符与算术表达式
C语言提供的用于支持算术运算的7个操作符
符号 意义 操作数个数 操作数类型
+ 正号
2）用地址访问数据实体——指针
1）用名字访问数据实体——变量
(1）变量及其声明。
可以用名字访问的数据实体通常称为变量 （variable），或者说变量是被命名的数据实体。一 个变量在使用之前需要对其声明（定义），以向编译 器注册一个名字及其属性，供操作时进行合法性检查。 变量有许多属性，数据类型是其中最重要的属性，其 他以后逐步介绍。变量被声明后，编译器就会按照指 出的属性，为其分配一个适合的存储空间。下面是几 个变量的声明：
（2）浮点类型：取值可以带小数的类型，典型符号 是float和double.。
（3）字符类型：取值为字符，典型符号为char. （4）字符串类型：取值为多个字符。C语言中没有
类型符号。 （5）void类型：没有值的数据类型。
2. 数据类型的规范化特征 1）规范的存储空间
类型 char unsigned char short int unsigned short int int unsigned int long int unsigned long int long long int unsigned long long int