CH1c程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1、一、C程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 1. 二進(jìn)制基礎(chǔ) 計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制的原因 成本更低 運(yùn)算更簡(jiǎn)單 硬件上更容易實(shí)現(xiàn) 二、八、十、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換 10進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成2、8、16進(jìn)制數(shù) 整數(shù)部分：除基取余法 小數(shù)部分：乘基取整法 2、8、16進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制數(shù) 按權(quán)相加法 2進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制數(shù) 四位一組用16進(jìn)制數(shù)代替 16進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成2進(jìn)制數(shù) 每位用四位2進(jìn)制數(shù)代替 數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)形式 位、字節(jié)和字的概念 內(nèi)存單元、內(nèi)存單元地址和指針的概念 整數(shù)的無(wú)符號(hào)與有符號(hào)表示 原碼、反碼和補(bǔ)碼 原碼原碼：一個(gè)整數(shù)在內(nèi)存中占二字節(jié)，規(guī)定高位 字節(jié)的最左邊一位為最高位，表示數(shù)的符號(hào)(0 正1負(fù))，其余各位代表

2、數(shù)本身的絕對(duì)值。如：+8的原碼 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 - 8的原碼 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 +0的原碼 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 - 0的原碼 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 反碼反碼：正數(shù)的反碼與原碼相同，負(fù)數(shù)的反碼規(guī)定 符號(hào)位不動(dòng)，其余各位對(duì)原碼取反如：- 8的反碼 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 - 0的反碼 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 補(bǔ)碼補(bǔ)碼：正數(shù)的補(bǔ)碼同原碼，負(fù)數(shù)的

3、補(bǔ)碼為它的 反碼加1 如：- 8的補(bǔ)碼 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 - 0的補(bǔ)碼 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 +0的補(bǔ)碼 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 用補(bǔ)碼表示數(shù)時(shí)，0的代碼是唯一的； 負(fù)數(shù)補(bǔ)碼的補(bǔ)碼是它的原碼； 用補(bǔ)碼表示數(shù)使加減法的統(tǒng)一 。 1111 1111 1111 1101 （-3）的補(bǔ)碼 + 0000 0000 0000 0001 （+1）的補(bǔ)碼 1111 1111 1111 1110 （-2）的補(bǔ)碼 模216原則 假定用16位二進(jìn)制表示一個(gè)整數(shù)，則數(shù)值范圍為： 無(wú)符號(hào)數(shù)：0

4、0000000000000001111111111111111 0 216 -1 即 065535 有符號(hào)數(shù)：10000000000000000111111111111111 -215 215 -1 即 -3276832767 如果計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算時(shí)運(yùn)算結(jié)果超出這16位范圍， 那么將只取低16位作為結(jié)果，例如： 65534 + 3 = 65536+1 無(wú)符號(hào) 有符號(hào) 1111 1111 1111 1110 （65534） （-2） + 0000 0000 0000 0011 （3） （3） 1 0000 0000 0000 0001 （1） （1） 無(wú)符號(hào) 有符號(hào) 1000 0000 0000

5、0010 （32770）（-32766） + 1111 1111 1111 1101 （65533）（-3） 1 0111 1111 1111 1111 （32767）（32767） 無(wú)符號(hào) 32770+65533 = 65536+32767 有符號(hào) -32766-3 = -32769 = -65536+32767 結(jié)論結(jié)論：設(shè)有兩個(gè)整數(shù)a和b對(duì)216求余數(shù)(模)所得結(jié)果相同（即兩數(shù)的二進(jìn)制表示中低16位完全相同），那么計(jì)算機(jī)就認(rèn)為這兩數(shù)是同一個(gè)數(shù)，計(jì)算機(jī)的這個(gè)特征稱為取模原則或模216原則，即任何一個(gè)數(shù)加任何一個(gè)數(shù)加上或減去上或減去6553665536所得結(jié)果相同所得結(jié)果相同。2. 程序設(shè)計(jì)

6、初步 程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 機(jī)器語(yǔ)言 計(jì)算機(jī)能直接執(zhí)行的二進(jìn)制指令的集合 匯編語(yǔ)言 用“助憶符”代替二進(jìn)制形式的指令組成的指令集。 計(jì)算機(jī)不能直接執(zhí)行匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的程序，須經(jīng) “匯編程序”“翻譯”成機(jī)器語(yǔ)言。 高級(jí)語(yǔ)言 更接近于人們習(xí)慣的自然語(yǔ)言和所用的數(shù)學(xué)公式。 計(jì)算機(jī)不能直接執(zhí)行高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的源程序，須 翻譯成機(jī)器語(yǔ)言，主要有兩種方式： 一種是編譯編譯方式： “編譯程序”把整個(gè)源程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言的目標(biāo) 程序，以后再執(zhí)行該目標(biāo)程序。 另一種是解釋解釋方式： “解釋程序”把源程序翻譯一句，執(zhí)行一句，直 至結(jié)束。 程序設(shè)計(jì)的含義 算法 + 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) = 程序 算法：算法：指問(wèn)題的求解過(guò)程（計(jì)算機(jī)工作的

7、步驟） 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：指對(duì)參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)的組織和安排 面向過(guò)程與面向?qū)ο?算法的表示方法 用自然語(yǔ)言 用流程圖（傳統(tǒng)流程圖和N-S流程圖） 例如：描述計(jì)算1至n累加和的流程。用自然語(yǔ)言描述如下： 用傳統(tǒng)流程圖描述如下： 輸入整數(shù)n 置變量s為0 置變量i為1 將變量i的值加到s中 變量i遞增1 如果i n則轉(zhuǎn)到步驟 輸出s的值 T開(kāi) 始輸入n1 iFin 0 ss+i si+1 i輸出s結(jié) 束 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì) 自頂向下，逐步細(xì)化自頂向下，逐步細(xì)化 根據(jù)總要求和完成功能逐步細(xì)分成若干相對(duì)獨(dú)立 的模塊和子模塊 清晰第一，效率第二清晰第一，效率第二 程序要清晰易讀，包括采用有意義的變量名和作

8、必要的注釋 書(shū)寫(xiě)規(guī)范，縮進(jìn)格式書(shū)寫(xiě)規(guī)范，縮進(jìn)格式 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的格式書(shū)寫(xiě)程序，用分層縮進(jìn)的寫(xiě)法顯 示嵌套結(jié)構(gòu)的層次或區(qū)分每一結(jié)構(gòu) 基本結(jié)構(gòu)，組合而成基本結(jié)構(gòu)，組合而成 程序用順序、選擇、循環(huán)三種基本結(jié)構(gòu)組成 3. C語(yǔ)言概述 C語(yǔ)言簡(jiǎn)史 1972年 Bell實(shí)驗(yàn)室D.M.Ritchie在B語(yǔ)言基礎(chǔ)上設(shè)計(jì) 1973年 和Thompson合作用以改寫(xiě) UNIX 1978年 B.W.Kernighan和D.M.Ritchie （簡(jiǎn)稱K&R） 合著The C Programing Language 稱為標(biāo)準(zhǔn) C 1983年 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)制定發(fā)表 ANSI C 1987年 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)制定發(fā)表

9、87 ANSI C 1989年 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)制定發(fā)表最終版 C89 1990年 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）批準(zhǔn)了同一標(biāo)準(zhǔn)， 稱為C90，本教材以此版本為基礎(chǔ) 1999年 ANSI和ISO聯(lián)合制訂了新標(biāo)準(zhǔn)，稱為C99 C語(yǔ)言最初是為了編寫(xiě)UNIX操作系統(tǒng)而推出的， 1978年后，C語(yǔ)言先后移植到大、中、小、微型機(jī) 上，成為應(yīng)用最廣泛的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言之一 C語(yǔ)言特點(diǎn) 面向過(guò)程的結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言，包含豐富的數(shù)據(jù)類(lèi)型和 運(yùn)算符，適用于一般解題和科學(xué)計(jì)算等各種領(lǐng)域 講究效率，書(shū)寫(xiě)格式簡(jiǎn)潔自由，編譯生成的代碼 質(zhì)量非常高。指針類(lèi)型等能直接控制系統(tǒng)的各種 資源，因此可以最大限度地提高程序的靈活性。 但源程序的語(yǔ)法

10、檢查相對(duì)不太嚴(yán)格 最接近于匯編語(yǔ)言，是匯編語(yǔ)言最好的替代工具 內(nèi)核部分相當(dāng)小，編譯器容易實(shí)現(xiàn)，容易推廣到 各種不同的平臺(tái)上，通過(guò)非常豐富的庫(kù)函數(shù)和自 己擴(kuò)充函數(shù)，可以編寫(xiě)出各種功能強(qiáng)大的程序 C語(yǔ)言字符集 大小寫(xiě)英文字母： az AZ 數(shù)字字符： 09 27個(gè)特殊字符： + - * / = : ; ? | ! # % & () _ , . 空格 C語(yǔ)言標(biāo)識(shí)符 標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符：是指用來(lái)標(biāo)識(shí)程序中用到的變量名、函 數(shù)名、類(lèi)型名、數(shù)組名以及符號(hào)常量名等的有效 字符序列 標(biāo)識(shí)符標(biāo)識(shí)符組成組成： 標(biāo)識(shí)符必須由字母或下劃線開(kāi)頭， 后跟字母或下劃線或數(shù)字，字母區(qū)分大小寫(xiě) 標(biāo)識(shí)符長(zhǎng)度標(biāo)識(shí)符長(zhǎng)度：有效字符個(gè)數(shù)無(wú)統(tǒng)

11、一規(guī)定，隨C 編 譯系統(tǒng)而定 ，一般只能識(shí)別前8個(gè)字符，TC 2.0 支持最長(zhǎng)為32個(gè)字符 選擇標(biāo)識(shí)符時(shí)，提倡使用有意義的英文單詞，注 意做到“見(jiàn)名知義見(jiàn)名知義” 關(guān)鍵字關(guān)鍵字是由語(yǔ)言規(guī)定的具有特定意義的字符串， 通常也稱為保留字保留字 ，不允許作標(biāo)識(shí)符（見(jiàn)附錄） 簡(jiǎn)單的C程序例1： main ( ) /*主函數(shù)*/ /*函數(shù)體*/ printf(This is a c program.n); /*調(diào)用輸出函數(shù)*/ /*字符串*/ /* n 換行符*/ /*句末用分號(hào)*/ 本程序的作用是輸出以下一行信息： This is a c program.例2： /* 求兩個(gè)變量之和 */ main (

12、 ) int a, b, sum; /* 變量說(shuō)明 */ a=123; b=456; /* 賦值 */ sum=a+b; /* 求和計(jì)算 */ printf(“sum = %dn”, sum); /* 調(diào)用輸出函數(shù) */ 本程序的運(yùn)行結(jié)果： sum = 579幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)： C是函數(shù)式的語(yǔ)言，C程序由函數(shù)構(gòu)成 有且只有一個(gè)主函數(shù)（main()函數(shù)） 函數(shù)名后須有一對(duì)圓括號(hào)，括號(hào)內(nèi)可有參數(shù) 函數(shù)名下至少有一對(duì)花括號(hào)，最外層花括號(hào)內(nèi)是 函數(shù)體, 函數(shù)體包括變量說(shuō)明和程序語(yǔ)句 每個(gè)程序語(yǔ)句以分號(hào)為結(jié)束 一行內(nèi)可寫(xiě)多個(gè)語(yǔ)句，一個(gè)語(yǔ)句可分寫(xiě)在多行上 程序中可用 /*.*/ 對(duì)任何部分作注釋本章結(jié)束數(shù)

13、據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)形式（16位系統(tǒng)）字節(jié)(8位)地址00000001 2000200120022003 FFFEFFFF64K容量 16位變量x指針變量p00000000001000000011100100110000= &x= 12345除基取余法：除基取余法：十進(jìn)制整十進(jìn)制整數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制除2取余法192=9 1 （低位） 92=4 1 42=2 0 22=1 0 12=0 1 （高位） (19)10=(10011)2十進(jìn)制整十進(jìn)制整數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)十六進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制除16取余法999916=624 15 62416= 39 0 3916= 2 7 216= 0 2 (9999)10=(270F)16乘基取整法：乘基取整法：十進(jìn)制小十進(jìn)制小數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)二進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制乘2取整法0.6875 2 = 1.375 0.375 2 = 0.75 0.75 2 = 1.5 0.5 2 = 1.0(0.6875)10=(0.1011)2 十進(jìn)制小十進(jìn)制小數(shù)數(shù)轉(zhuǎn)八進(jìn)制轉(zhuǎn)八進(jìn)制乘8取整法0.6875 8 = 5.5 0.5 8 = 4.0(0.6875)10=(0.54)8 按權(quán)相加