C語言程序設(shè)計(jì)與實(shí)踐 第3版 課件 第2章 示例驅(qū)動(dòng)的C語言語法元素概覽

第2章示例驅(qū)動(dòng)的C語言語法元素概覽

本章對(duì)C語言的基本語法元素做簡要概覽，包括變量與表達(dá)式、算術(shù)運(yùn)算、控制流、數(shù)組、函數(shù)、基本輸入/輸出等，讓讀者對(duì)C語言有一個(gè)整體的感性認(rèn)識(shí)，能模仿編寫簡單的小程序。但是，本章我們并不想完整地或很精確地對(duì)C語言進(jìn)行介紹。2.1變量與表達(dá)式[例2-1]#include<stdio.h>#include<math.h>/*打印一個(gè)周期內(nèi)，三角函數(shù)的離散值表*/intmain(){ intx; doubley; intstart,end,step; start=0;/*角度下限*/ end=360;/*角度上限*/ step=30;/*步長*/ x=start; while(x<=end){ y=cos(x*3.1415926/180); printf("%3d\t%9.6f\n",x,y); printf("\n"); x=x+step; } return0;}函數(shù)的離散值表圖2-1

[例2-1]的功能是打印出常見三角函數(shù)

在一個(gè)周期（0?-360?）內(nèi)變化，其對(duì)應(yīng)的函數(shù)離散值表，如圖2-1所示。我們可以根據(jù)該表擬合出三角函數(shù)的三角曲線。分析：上述程序的第一、二行：

#include<stdio.h>#include<math.h>

叫做編譯預(yù)處理命令，用于告訴編譯器在本程序中包含標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出庫以及其他庫函數(shù)的有關(guān)信息。許多C源程序的開始處都包含相似的行。

注釋行的下面是main函數(shù)，在所有C語言的程序中，必須有且僅有一個(gè)main函數(shù)，所有程序的運(yùn)行都是從main函數(shù)開始，到main結(jié)束，其中“main”是函數(shù)的名稱，稱為主函數(shù)。

為了實(shí)現(xiàn)程序的功能，我們必須定義一些變量來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，在C語言中，所有變量都必須先定義后使用，定義用于聲明變量的屬性，它由一個(gè)類型名與若干所要定義的變量名組成，例如：

intx; doubley;intstart,end,step;

其中，“int”，“double”是系統(tǒng)已經(jīng)定義好的關(guān)鍵字。所謂關(guān)鍵字是指系統(tǒng)事先定義好的代表一些特殊含義的名稱?！癷nt”代表整數(shù)的類型，“double”代表浮點(diǎn)數(shù)類型。

接下來要賦予這些變量具體的數(shù)據(jù)，在程序[2-1]中，以4個(gè)賦值語句（也可稱為賦值表達(dá)式）開始，為變量設(shè)置初值。

start=0;end=360;step=30;x=start;

總體來看，C語言中的表達(dá)式事實(shí)上就是常量和變量通過各種C語言允許的運(yùn)算符號(hào)進(jìn)行連接。由例子程序可見，C語言的語句必須以“;”結(jié)束。

2.2分支語句2.2.1if語句[例2-2]（程序見課本P9）程序的功能是統(tǒng)計(jì)C語言程序設(shè)計(jì)課程期末考試各成績段的人數(shù)，統(tǒng)計(jì)分成下述幾檔：90~100 A80~89 B70~79 C60~69 D0~59 E要求輸出各成績段的具體人數(shù)。

在C語言程序中經(jīng)常會(huì)采用如下模式來表示多路判定：

if(條件1)

語句1;elseif(條件2)

語句2;??else

語句n;

這就是C語言中的if語句。在if語句中，各個(gè)條件從前往后依次求值，直到滿足某個(gè)條件，這時(shí)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的語句部分，語句執(zhí)行完成后，整個(gè)if結(jié)構(gòu)結(jié)束。

注意，其中語句1~n中的任何語句都可以是括在花括號(hào)中的若干個(gè)語句。如果其中沒有一個(gè)條件滿足，那么就執(zhí)行位于最后一個(gè)else之后的語句。如果沒有最后一個(gè)else及對(duì)應(yīng)的語句，那么這個(gè)if構(gòu)造就不執(zhí)行任何動(dòng)作。在第一個(gè)if與最后一個(gè)else之間可以有0個(gè)或多個(gè)

elseif(條件語句)2.2.2switch語句

C語言中的多路分支，也可以用switch語句完成(參閱課本P11例2-3)。

switch語句的通用用法如下：

switch（表達(dá)式）｛

case表達(dá)式1：語句1;case表達(dá)式2：語句2;….case表達(dá)式n：語句n;default:語句n+1;

｝2.3循環(huán)語句2.3.1while循環(huán)語句

以[例2-1]中的以下語句為例：

while(x<=end)

{ ...} while循環(huán)語句的執(zhí)行步驟如下：首先測試圓括號(hào)中的條件。如果條件為真（x小于等于end），則執(zhí)行循環(huán)體（括在花括號(hào)中的三個(gè)語句）。然后再重新測試該條件，如果為真（條件仍然成立），則再次執(zhí)行該循環(huán)體。當(dāng)該條件測試為假（x大于end）時(shí)，循環(huán)結(jié)束，繼續(xù)執(zhí)行跟在該循環(huán)語句之后的下一個(gè)語句。

while語句的循環(huán)體可以是用花括號(hào)括住的一個(gè)或多個(gè)語句，也可以是不用花括號(hào)括住的單個(gè)語句，例如：

在這兩種情況下，我們總是把由while控制的語句向里縮入一個(gè)制表位（在書中以四個(gè)空格表示），這樣就可以很容易地看出循環(huán)語句中包含哪些語句。while(i<j)i=2*i;2.3.2for循環(huán)語句

C語言提供了多種循環(huán)控制語句，除了上一小節(jié)提到的while循環(huán)外，用得比較多的還有for循環(huán)。我們將[例2-1]（打印一個(gè)周期內(nèi)三角函數(shù)離散值表）中的循環(huán)控制用for語句來實(shí)現(xiàn)，改寫為[例2-4]，描述如下：[例2-4]#include<stdio.h>#include<math.h>/*打印一個(gè)周期內(nèi)，三角函數(shù)的離散值表*/intmain(){ intx; doubley; for(x=0;x<=360;x=x+30) { y=cos(x*3.1415926/180); printf("%3d\t%9.6f\n",x,y); } return0;}例子程序中的for語句也是一種循環(huán)語句，是while語句的推廣。如果將其與前面介紹的while語句比較，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其操作要更清楚一些。for循環(huán)的通用語法如下：

在圓括號(hào)內(nèi)共包含三個(gè)部分，它們之間用分號(hào)隔開。for(表達(dá)式1;表達(dá)式2;表達(dá)式3)

循環(huán)體語句;

示例程序中的表達(dá)式1為x=0是初始化部分，僅在進(jìn)入循環(huán)前執(zhí)行一次。

然后計(jì)算表示式2，這里表達(dá)式2為x<=360，用于控制循環(huán)的條件測試部分：這個(gè)條件要進(jìn)行求值，如果所求得的值為真，那么就執(zhí)行循環(huán)體。循環(huán)體執(zhí)行完，再執(zhí)行表達(dá)式3：x=x+30加步長，并再次對(duì)條件表達(dá)式2求值。

如果求得的表達(dá)式為真，繼續(xù)執(zhí)行循環(huán)體，一旦求得的條件值為假，那么就終止循環(huán)的執(zhí)行。像while語句一樣，for循環(huán)語句的循環(huán)體可以是單個(gè)語句，也可以是用花括號(hào)括住的一組語句。

初始化部分（表達(dá)式1）、條件部分（表達(dá)式2）與加步長部分（表達(dá)式3）均可以是任何表達(dá)式。

[例2-4]中的程序把3.1415926、360、30等常數(shù)直接寫在了程序中，這并不是一種好的習(xí)慣，原因有：

1）這些純粹的數(shù)沒有任何的表征意義，幾乎不能給以后可能要閱讀該程序的人提供什么信息；

2）使程序的修改變得困難，因?yàn)槿绻獙⒔K止溫度和步長修改的話，必須修改程序中的所有的360和30。2.4符號(hào)常量

解決上述問題的一種方法是賦予它們有意義的名字。#define指令就用于把符號(hào)名字（或稱為符號(hào)常量）定義為一特定的字符串：

此后，所有在程序中出現(xiàn)的在#define中定義的名字，如果該名字既沒有用引號(hào)括起來，也不是其他名字的一部分，都用所對(duì)應(yīng)的替換文本替換。這里的名字與普通變量名有相同的形式：它們都是以字母或者下劃線打頭的字母或數(shù)字序列。替換文本可以是任何字符序列，而不僅限于數(shù)字。#define名字替換文本[例2-5]#include<stdio.h>#include<math.h>/*打印一個(gè)周期內(nèi)，余弦函數(shù)的離散值表*/#definePI3.1415926#defineSTART0#defineEND360#defineSTEP30intmain(){ intx; doubley; for(x=START;x<=END;x=x+STEP) { y=cos(x*PI/180);/*調(diào)用cos函數(shù)計(jì)算余弦值*/ printf("%3d\t%9.6f\n",x,y);/*調(diào)用printf函數(shù)輸出結(jié)果*/ } return0;}

上例是用符號(hào)常量打印三角函數(shù)的離散值表。這里，START、END、PI與STEP稱為符號(hào)常量，而不是變量，故不需要出現(xiàn)在定義中。這樣，如果需要提高函數(shù)曲線的擬合精度，就只需要縮小STEP并給定更精確的PI值即可。符號(hào)常量名通常用大寫字母拼寫，這樣就可以很容易與用小寫字母拼寫的變量名相區(qū)別。注意：#define也是一條編譯預(yù)處理的命令，因此該行的末尾是沒有分號(hào)的。

2.5輸入輸出[例2-6]用scanf函數(shù)實(shí)現(xiàn)的三角函數(shù)離散值表#include<stdio.h>#include<math.h>/*打印一個(gè)周期內(nèi)，余弦函數(shù)的離散值表*/#definePI3.1415926intmain(){ intx; doubley; intstart,end,step; printf("請(qǐng)輸入角度的下限、上限和步長：\n"); scanf("%d%d%d",&start,&end,&step); for(x=start;x<=end;x=x+step) { y=cos(x*PI/180); /*調(diào)用cos函數(shù)計(jì)算余弦值*/ printf("%3d\t%9.6f\n",x,y); /*調(diào)用printf函數(shù)輸出結(jié)果*/ }}

其中行

就是負(fù)責(zé)從鍵盤輸入數(shù)據(jù)的函數(shù)，其使用方法與printf函數(shù)基本相同，不同點(diǎn)主要體現(xiàn)在第二個(gè)參數(shù)以后的參數(shù)，其前面都有符號(hào)

“&”，表示取這些變量的地址。scanf("%d%d%d",&start,&end,&step);

在C語言中，當(dāng)我們要定義一組類型相同的數(shù)據(jù)的時(shí)候，可以通過定義數(shù)組的方式來定義這些元素，通過數(shù)組名和下標(biāo)來引用某一個(gè)元素，數(shù)組的下標(biāo)總是從0開始，在[例2-2]中，這個(gè)數(shù)組的6個(gè)元素分別是grade[0]、grade[1]、?、grade[5]。這一點(diǎn)在分別用于初始化和打印數(shù)組的兩個(gè)for循環(huán)語句中得到了反映。

C語言中數(shù)組不能當(dāng)作一個(gè)整體來訪問，必須通過下標(biāo)依次訪問，每個(gè)元素基本等價(jià)于一個(gè)同類型的普通變量。下標(biāo)可以是任何整數(shù)表達(dá)式，包括整數(shù)變量（如i）與整數(shù)常量。2.6數(shù)組

C語言的程序是由一個(gè)個(gè)的函數(shù)構(gòu)成的，除了有且必須有的main主函數(shù)以外，用戶也可以自己定義函數(shù)。此外，C語言的編譯系統(tǒng)還提供了一些庫函數(shù)。在上述的例子中，我們所使用的函數(shù)（如cos、printf與scanf等）都是函數(shù)庫為我們提供的。接下來，我們看看怎樣編寫自己的函數(shù)。2.7函數(shù)

我們通過編寫一個(gè)求階乘的函數(shù)factorial(n)來說明定義函數(shù)的方法。

函數(shù)定義的一般形式為：返回值類型函數(shù)名（可能有的參數(shù)定義）{

申明和定義序列 語句序列}例[2-7]計(jì)算整數(shù)0~9的階乘。#include<stdio.h>intfactorial(intn); /*聲明factorial函數(shù)*/intmain(){ inti; for(i=0;i<10;++i) printf("%d的階乘是：%d\n",i,factorial(i)); /*調(diào)用factorial函數(shù)計(jì)算i的階乘*/ return0;}/*factorial：n的階乘，n>=0*/intfactorial(intn){ inti,p; p=1; for(i=1;i<=n;++i) p=p*i; returnp;}

在我們的例子中，factorial函數(shù)定義的第一行：intfactorial(intn)，申明參數(shù)的類型與名字以及該函數(shù)返回的結(jié)果的類型。factorial的參數(shù)名只能在factorial內(nèi)部使用，在其他函數(shù)中不可見：因此在其他函數(shù)中可以使用與之相同的參數(shù)名而不會(huì)發(fā)生沖突。一般而言，把在函數(shù)定義中用圓括號(hào)括住的表中命名的變量叫做形式參數(shù)。

factorial函數(shù)計(jì)算得到的值由return語句返回給main函數(shù)。關(guān)鍵詞return可以后跟任何表達(dá)式：

函數(shù)不一定都返回一個(gè)值。return表達(dá)式；對(duì)函數(shù)的使用，叫函數(shù)調(diào)用。main主程序在如下命令行中對(duì)factorial函數(shù)進(jìn)行了調(diào)用：

printf("%d的階乘是：%d\n",i,factorial(i));

調(diào)用factorial函數(shù)時(shí)，傳送了一個(gè)變量i給它，一般把函數(shù)調(diào)用中與參數(shù)對(duì)應(yīng)的值或變量叫做實(shí)際參數(shù)，如變量i，由實(shí)際參數(shù)傳遞值給形式參數(shù)。而factorial函數(shù)則在調(diào)用執(zhí)行完時(shí)返回一個(gè)要按一定格式打印的整數(shù)。在表達(dá)式中，factorial(i)就像i一樣是一個(gè)整數(shù)。注意：這個(gè)函數(shù)不是一個(gè)實(shí)用的階乘函數(shù)，它只能用于處理比較小的整數(shù)的階乘，因?yàn)槿绻箅A乘的整數(shù)比較大，使用該方法很容易越界，導(dǎo)致程序沒辦法獲得正確的結(jié)果。希望讀者讀完整本書以后能為該問題找到正確的解決方法。2.8算法2.8.1算法概念程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一，是解題的方法與步驟，是算法。學(xué)習(xí)高級(jí)語言的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一就是掌握分析問題、解決問題的方法，鍛煉分析、分解，最終歸納整理出算法的能力。

與之相對(duì)應(yīng)，具體語言，如C語言的語法是工具，是算法的一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)。所以在高級(jí)語言的學(xué)習(xí)中，一方面應(yīng)熟練掌握該語言的語法，因?yàn)樗撬惴▽?shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，另一方面必須認(rèn)識(shí)到算法的重要性，加強(qiáng)思維訓(xùn)練，尋找問題的最優(yōu)解決方法，以寫出高質(zhì)量的程序。算法及其描述—算法

著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家沃思提出一個(gè)公式:

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)+算法=程序

數(shù)據(jù)的組織及存儲(chǔ)方式對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)算的描述計(jì)算機(jī)解決問題的方法和步驟，就是計(jì)算機(jī)解題的算法

[例2-8]

設(shè)有一物體從高空墜下，每次落地后都反彈到原高度2/3差一米的地方，現(xiàn)在測得第9次反