C語言程序設(shè)計全書教案教學(xué)設(shè)計

第3章面向?qū)ο螅ㄉ希┠K一順序程序設(shè)計訓(xùn)練-9-課題名稱模塊九位操作訓(xùn)練計劃學(xué)時4學(xué)時內(nèi)容分析位操作是程序設(shè)計中對位模式按位或二進制數(shù)的一元和二元操作。C語言中共有6種位運算符。位運算主要用在檢測和控制領(lǐng)域的程序設(shè)計中。教學(xué)目標及基本要求(1)理解位運算的含義及使用；(2)了解位段的定義、存儲及使用。教學(xué)重點按位與(&)、按位或(|)、按位異或(^)、按位取反(~)及移位(>>、<<)教學(xué)難點按位異或(^)、按位取反(~)教學(xué)方式教學(xué)采用教師課堂講授與學(xué)生操作練習(xí)共同進行的一體化教學(xué)方式概念性知識點：提出為什么，將抽象具體化，配合教學(xué)PPT、案例輔助講解。操作性知識點：提需求，并上機演示如何操作，重點內(nèi)容總結(jié)經(jīng)驗及注意事項。學(xué)生操作練習(xí)：完成教材中的引例、做中學(xué)以及練中學(xué)案例，有能力的學(xué)生還可以完成教師額外布置的拓展練習(xí)題目。教學(xué)過程第一、二、三學(xué)時（按位與、按位或、按位異或、按位取反、移位）一、引例任務(wù)，提出需求（1）通過引力任務(wù)，引出本節(jié)所需知識內(nèi)容?！疽蝿?wù)】不用第三個變量，完成兩個變量值的交換。方案一：傳統(tǒng)算法是通過第三個變量完成交換?！境绦虼a】voidswap1(int*a,int*b){

inttemp;

temp=*a;

*a=*b;

*b=temp;}方案二：加減運算，把第一個變量當(dāng)緩沖變量用?！境绦虼a】voidswap2(int*a,int*b){

*a=*a+*b;

*b=*a-*b;//b中放原來a中的值

*a=*a-*b;//用這1條語句a

=

a

+

b

-

(b

=

a);

代替3條語句}方案三：乘除運算，是把第一個變量當(dāng)緩沖變量用?！境绦虼a】voidswap3(int*a,int*b){

*a=(*a)*(*b);

*b=(*a)/(*b);//b中放原來a中的值

*a=(*a)/(*b);//用這1條語句a

=

a

+

b

-

(b

=

a);

代替3條語句}方案四：異或運算?！境绦虼a】#include"stdio.h"voidswap4(int*a,int*b){

*a=*a^*b;

*b=*a^*b;

*a=*a^*b;}intmain(){

inta=123,b=321;

swap1(&a,&b);printf("a=%d,b=%d\n",a,b);swap2(&a,&b);printf("a=%d,b=%d\n",a,b);

swap3(&a,&b);

printf("a=%d,b=%d\n",a,b);swap4(&a,&b);printf("a=%d,b=%d\n",a,b);

return0;}【程序運行】a=321,b=123a=123,b=321a=321,b=123a=123,b=321（2）明確學(xué)習(xí)方向?！局R點】按位與(&)運算按位或(|)運算按位異或(^)按位取反(~)移位(>>、<<)運算復(fù)合賦值位運算【能力點】理解位運算的含義及使用了解位段的定義、存儲及使用明確目標，完成任務(wù)一般用字節(jié)（Byte）作為計算機信息的基本單位，一B由8個二進制位組成，其中最右邊的一位稱為“最低有效位”LSB，最左邊的一位稱為“最高有效位”MSB。最低有效位也稱第0位，最高有效位也稱第7位。通常用1字節(jié)、2字節(jié)、4字節(jié)、8字節(jié)表示一個信息。例如，用l字節(jié)表示一個英文字符，2字節(jié)表示一個漢字字符，4字節(jié)表示一個實數(shù)等等。1.按位與運算（&）【做中學(xué)9-1】〖〗設(shè)有X=10，Y=8，Z=X&Y（按位與），求Z的值?！境绦虼a】#include<stdio.h>voidmain(){intX=10,Y=8;intZ;Z=X&Y;printf(“Z=%d\n”;Z);}1）運算規(guī)則只有對應(yīng)的位都為1時，按位與運算的結(jié)果才為1，其他的情況均為0，即：0&0=00&1=01&0=01&1=12）按位與運算的用途(1)可以對某位進行清0操作方法：將需要清0的對應(yīng)位與0進行按位與操作即可。(2)可以提取指定位方法：將需要提取的位與1進行按位與操作即可按位或運算（|）【做中學(xué)9-2】假設(shè)有X=12，Y=9，Z=X|Y（按位或），則求Z的值?！境绦虼a】#include<stdio.h>voidmain(){intX=12,Y=9;intZ;Z=X|Y;printf(“Z=%d\n”;Z);}1）運算規(guī)則只有對應(yīng)的位都為0時，按位或運算的結(jié)果才為0，其他的情況均為1，即：0|0=00|1=11|0=11|1=12）按位或運算的用途主要是對數(shù)據(jù)的某些位進行置1操作。方法：將需要置1的位與1進行按位或操作即可。按位異或運算(^)【做中學(xué)9-3】設(shè)有X=10，Y=8，Z=X^Y（按位異或），求Z的值?！境绦虼a】#include<stdio.h>voidmain(){intX=10,Y=8;intZ;Z=X^Y;printf(“Z=%d\n”;Z);}1）運算規(guī)則參與按位異或運算的兩個二進制位如果值相同，則結(jié)果為0，如果不同則結(jié)果為1.即：0^0=00^1=11^0=11^1=02）按位異或運算用途（1）與0異或，可以保留原值方法：原數(shù)中的1與0進行異或運算得1，0與0異或運算的0。（2）將特定位翻轉(zhuǎn)方法：要翻轉(zhuǎn)的位與1異或運算，其余位與0異或運算。、（3）實現(xiàn)兩個變量值的交換【引例任務(wù)】的方案四就是利用異或運算完成了兩個變量值的交換。按位取反運算(~)【做中學(xué)9-4】設(shè)有X=10，Z=~X（按位取反），求Z的值?！境绦虼a】#include<stdio.h>voidmain(){intX=10;intZ;Z=~X;printf(“Z=%d\n”;Z);}1）運算規(guī)則對一個二進制數(shù)按位取反，即將0變?yōu)閘，1變?yōu)?。2）注意事項（1）單目運算符，具有右結(jié)合性；（2）~運算符的優(yōu)先級別最高。5.左移運算(<<)語法格式：a<<n其中：a是操作數(shù)，可以是一個char或整型的變量或表達式；n是移位次數(shù)，必須是正整數(shù)。功能是將a中所有的二進制位數(shù)向左移動n位。運算規(guī)則：在移位過程中，各個二進制位順序向左移動，右端空出的位補0，移出左端之外的位則被舍棄。6.右移運算(>>)語法格式：a>>n其中：a是操作數(shù)，可以是一個char或整型的變量或表達式；n是移位次數(shù)，必須是正整數(shù)。功能是將a中所有的二進制位數(shù)向右移動n位。運算規(guī)則：在移位過程中，各個二進制位順序向右移動，移出右端之外的位則被舍棄，左端空出的位補0還是1取決于被移位的數(shù)是有符號數(shù)還是無符號數(shù)，具體為：（1）對于無符號數(shù)最高位即左端空出的位一律補0；（2）對于有符號數(shù)：正數(shù)則最高位補0，如果為負數(shù)，左端最高位補0還是補1則取決于所用的C編譯系統(tǒng)。如果補0則稱為“邏輯右移”，補l則稱為“算術(shù)右移”。7.復(fù)合賦值位運算位運算符與賦值運算符相結(jié)合，就組成復(fù)合賦值運算符?！咀鲋袑W(xué)9-5】將變量x的4-7位看成一個整數(shù)值，求這個值的大小?！境绦虼a】#include<stdio.h>voidmain(){intx,y;printf("請輸入一個16進制表示的正整數(shù)：");scanf("%x",&x);y=0;y=~y;y<<=4;y=~y;//低4位全為1，其余位為0x=x>>4;x&=y;printf("該數(shù)的4-7位用十六進制表示是：%x\n",x);}三、歸納總結(jié)，布置課后作業(yè)（1）回顧上課前的學(xué)習(xí)目標，對本節(jié)課知識點進行總結(jié)。（2）掃描二維碼查看相應(yīng)資源，完成課后實訓(xùn)題。第四學(xué)時（邊學(xué)邊練、實訓(xùn)題）一、上機練習(xí)【能力點】理解位運算的作用理解和掌握位運算的應(yīng)用掌握位段的定義及使用【練中學(xué)9-1】將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制形式?！境绦虼a】#include<stdio.h>voidputbit(intz,intn){ inti; for(i=n-1;i>=0;i--)/*從高位到低位逐位轉(zhuǎn)換成字符0和1并輸出到屏幕*/ putchar('0'+(1&z>>i));}voidmain(){ intx; printf("請輸入一個十進制整數(shù)。"); scanf("%d",&x);printf("對應(yīng)的二進制數(shù)是：");putbit(x,sizeof(int)*8); printf("\n");}【練中學(xué)9-2】編寫一個位運算演示器，該程序能演示計算機中每位二進制位運算的運算過程。?！境绦虼a】#include"stdio.h"voidputbit(intz,intn){ inti; for(i=n-1;i>=0;i--)/*從高位到低位逐位轉(zhuǎn)換成字符0和1并輸出到屏幕*/ putchar('0'+(1&z>>i));}voidmain(){ charf; inta,b; voidys(char,int,int); voidfys(int); f='|'; printf("\n用戶輸入位運算表達式格式如下："); printf("\n格式1：雙目運算符(&,|,^)整型常量1整型常量2");printf("\n格式2：單目運算符(~)整型常量"); while(f!='e'){ printf("\n請輸入："); scanf("%c",&f); if(f=='e')break; scanf("%d",&a); if(f!='~')scanf("%d",&b); if(f=='~')fys(a); if(f=='&'||f=='|'||f=='^')ys(f,a,b); }}voidys(charfh,intx,inty){ intz; printf("\n運算前%d：\t",x); putbit(x,sizeof(int)*8); printf("對應(yīng)16進制數(shù)%X",x); printf("\n運算前%d：\t",y); putbit(y,sizeof(int)*8); printf("對應(yīng)16進制數(shù)%X",y);if(fh=='&')z=x&y;if(fh=='|')z=x|y;if(fh=='^')z=x^y; printf("\n運算后%d%c%d：\t",x,fh,y); putbit(z,sizeof(int)*8); printf("對應(yīng)16進制數(shù)%X",