《C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》課件 1 編程相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)

程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)

2023翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)用教程第1章什么是編程語(yǔ)言1.1二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制1.2數(shù)據(jù)在內(nèi)存中怎樣存儲(chǔ)1.3計(jì)算機(jī)的編碼問(wèn)題1.4數(shù)據(jù)、內(nèi)存和程序的關(guān)系1.51.1什么是編程語(yǔ)言人與計(jì)算機(jī)怎樣交流？人與人之間通過(guò)“自然語(yǔ)言”交流人與計(jì)算機(jī)之間怎么交流？編程語(yǔ)言常用編程語(yǔ)言及主要用途編程語(yǔ)言主要用途C/C++C/C++主要用于PC軟件開發(fā)、Linux開發(fā)、游戲開發(fā)、單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)Java用于網(wǎng)站后臺(tái)開發(fā)、Android

開發(fā)、PC軟件開發(fā)，近年來(lái)又涉足了大數(shù)據(jù)領(lǐng)域（歸功于Hadoop框架的流行）C#用于Windows平臺(tái)的軟件開發(fā)，以及少量的網(wǎng)站后臺(tái)開發(fā)。Python用于系統(tǒng)運(yùn)維、網(wǎng)站后臺(tái)開發(fā)、數(shù)據(jù)分析、人工智能、云計(jì)算等領(lǐng)域PHPPHP主要用來(lái)開發(fā)網(wǎng)站后臺(tái)程序。JavaScript最初只能用于網(wǎng)站前端開發(fā)，近年來(lái)由于Node.js的流行，JavaScript在網(wǎng)站后臺(tái)開發(fā)中也占有了一席之地Go語(yǔ)言主要用于服務(wù)器端的編程，對(duì)C/C++、Java都形成了不小的挑戰(zhàn)。Objective-C和SwiftObjective-C和Swift都只能用于蘋果產(chǎn)品的開發(fā)，包括Mac、MacBook、iPhone、iPad、iWatch等匯編語(yǔ)言在對(duì)效率和實(shí)時(shí)性要求極高的關(guān)鍵模塊才會(huì)考慮匯編語(yǔ)言，例如操作系統(tǒng)內(nèi)核、驅(qū)動(dòng)、儀器儀表、工業(yè)控制等C語(yǔ)言什么樣子？1C語(yǔ)言的格式和詞匯（語(yǔ)法、語(yǔ)義）養(yǎng)成編程思維2例子1-1-1，代碼如下：/*在屏幕上顯示“我愛編程”*/#include<stdio.h>intmain(){printf(“我愛編程\n”);return0;}例子1-1-1，運(yùn)行結(jié)果：我愛編程1.2二進(jìn)制、八進(jìn)制和十六進(jìn)制八進(jìn)制數(shù)一位八進(jìn)制數(shù)可以表示三位二進(jìn)制數(shù)23=8一位十六進(jìn)制數(shù)可以表示四位二進(jìn)制數(shù)24=16十六進(jìn)制為什么使用八進(jìn)制和十六進(jìn)制？方便、簡(jiǎn)單二進(jìn)制數(shù)001111111111111111八進(jìn)制177777二進(jìn)制數(shù)1111111111111111十六進(jìn)制FFFF1.2.1二進(jìn)制PK逢2進(jìn)1二進(jìn)制加法借1當(dāng)2二進(jìn)制減法0111100

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-=0110111111000-1不夠減，向高位借1，當(dāng)作2使用，2-1為1被低位借走1后，當(dāng)前位就不夠減了，還得再向高位借1，當(dāng)作2使用，1+2-1-1為1被低位借走1后，當(dāng)前位剩下0，0-0為0當(dāng)前位本來(lái)就不夠減，還被低位借走1，所以得向高位借1，借到之后當(dāng)作2使用，2-1-1為01.2.2八進(jìn)制PK逢8進(jìn)1八進(jìn)制加法借1當(dāng)8八進(jìn)制減法1.2.3十六進(jìn)制PK逢16進(jìn)1十六進(jìn)制加法借1當(dāng)16十六進(jìn)制減法1.3數(shù)據(jù)在內(nèi)存中怎樣存儲(chǔ)位和字節(jié)8個(gè)元器件看做一個(gè)存儲(chǔ)單位，例如1，用00000001表示1個(gè)元器件稱為1比特（Bit）或1位8個(gè)元器件稱為1字節(jié)（Byte）單位換算：1Byte=8Bit8×1024個(gè)元器件就是1024Byte，簡(jiǎn)寫為1KB1KB=1024Byte=210Byte1MB=1024KB=220Byte1GB=1024MB=230Byte1TB=1024GB=240Byte1PB=1024TB=250Byte1EB=1024PB=260Byte22=4，23=8，24=16，25=32，26=64，27=128，28=256存儲(chǔ)單位數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)一個(gè)元器件有2種狀態(tài)，0或者1內(nèi)存條是一個(gè)非常精密的部件，包含了上億個(gè)電子元器件8個(gè)元器件有28=256種不同的組合16個(gè)元器件有216=65536種不同的組合1.4數(shù)據(jù)、內(nèi)存和程序的關(guān)系數(shù)據(jù)和內(nèi)存的關(guān)系從硬盤->內(nèi)存由CPU處理數(shù)據(jù)調(diào)用過(guò)程存在內(nèi)存，斷電消失存在硬盤，永久保存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)想一下打開word應(yīng)用程序之后，數(shù)據(jù)的調(diào)用和存儲(chǔ)是怎樣的？什么是虛擬內(nèi)存？如果內(nèi)存小，一部分?jǐn)?shù)據(jù)就要放回硬盤，用時(shí)在調(diào)入內(nèi)存硬盤的讀寫速度比內(nèi)存慢很多，反復(fù)交換數(shù)據(jù)會(huì)消耗很多時(shí)間虛擬內(nèi)存買大內(nèi)存，一般4G以上1.5計(jì)算機(jī)的編碼問(wèn)題1.5.1ASCII編碼-英文的字符集怎樣將文字與二進(jìn)制對(duì)應(yīng)起來(lái)呢？字符集（CharacterSet）或者字符編碼（CharacterEncoding）字符集為每個(gè)字符分配一個(gè)唯一的編號(hào)，類似于學(xué)生的學(xué)號(hào)，通過(guò)編號(hào)就能夠找到對(duì)應(yīng)的字符。ASCII是“AmericanStandardCodeforInformationInterchange”的縮寫，中文是“美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼”1.5.2GB2312編碼和GBK編碼對(duì)于中國(guó)的字符，使用兩個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)，并且規(guī)定每個(gè)字節(jié)的最高位都是11、GB2312和GBK的編碼中文版Windows都將GBK作為默認(rèn)的中文編碼方案2、GBK編碼為了容納更多的字符，并且要區(qū)分兩個(gè)字節(jié)和四個(gè)字節(jié)3、GB18030編碼GB2312-->GBK-->GB18030是中文編碼的三套方案例如：字母和漢字在內(nèi)存中存儲(chǔ)的區(qū)別（1）對(duì)于字母A，它在內(nèi)存中存儲(chǔ)為

01000001；（2）對(duì)于漢字中，它在內(nèi)存中存儲(chǔ)為

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11010000。用記事本程序創(chuàng)建一個(gè)txt文檔、在cmd或者控制臺(tái)程序（最常見的C語(yǔ)言程序）中顯示漢字、用VisualStudio創(chuàng)建的源文件等，使用的都是GBK編碼。例如：對(duì)于常用的中文字符，使用兩個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)，并且規(guī)定第一個(gè)字節(jié)的最高位是1，第二個(gè)字節(jié)的高位最多只能有一個(gè)連續(xù)的0（第二個(gè)字節(jié)的最高位可以是1也可以是0，但是當(dāng)它是0時(shí)，次高位就不能是0了）對(duì)于罕見的字符，使用四個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)，并且規(guī)定第一個(gè)和第三個(gè)字節(jié)的最高位是1，第二個(gè)和第四個(gè)字節(jié)的高位必須有兩個(gè)連續(xù)的0。3、GB18030編碼例如字母A的藏文存儲(chǔ)對(duì)于藏文，A在內(nèi)存中的存儲(chǔ)為

10000001

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00110000怎么判斷占用了幾個(gè)字節(jié)呢？字符處理軟件在處理文本時(shí)，從左往右依次掃描每個(gè)字節(jié)：如果遇到的字節(jié)的最高位是0，那么就會(huì)斷定該字符只占用了一個(gè)字節(jié)；如果遇到的字節(jié)的最高位是1，那么該字符可能占用了兩個(gè)字節(jié)，也可能占用了四個(gè)字節(jié)，所以還要繼續(xù)往后掃描才能確定；如果第二個(gè)字節(jié)的高位有兩個(gè)連續(xù)的0，那么就會(huì)斷定該字符占用了四個(gè)字節(jié)；如果第二個(gè)字節(jié)的高位沒(méi)有連續(xù)的0，那么就會(huì)斷定該字符占用了兩個(gè)字節(jié)。當(dāng)字符占用兩個(gè)或者四個(gè)字節(jié)時(shí)，GB18030編碼要檢測(cè)兩次，處理效率比GB2312和GBK都低1.5.3Unicode字符集一種變長(zhǎng)的編碼方案，使用1~6個(gè)字節(jié)來(lái)存儲(chǔ)1、UTF-8一種固定長(zhǎng)度的編碼方案，不管字符編號(hào)大小，始終使用4個(gè)字節(jié)來(lái)存儲(chǔ)2、UTF-32介于UTF-8和UTF-32之間，使用2個(gè)或者4個(gè)字節(jié)來(lái)存儲(chǔ)，長(zhǎng)度既固定又可變3、UTF-16Unicode也稱為統(tǒng)一碼、萬(wàn)國(guó)碼，是能統(tǒng)一所有國(guó)家的字符編碼，定義了全球文字的唯一編號(hào)。需要UTF-8、UTF-16、UTF-32這幾種編碼方案將Unicode存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中UTF是UnicodeTransformationFormat的縮寫，意思是“Unicode轉(zhuǎn)換格式”1.UTF-8的編碼規(guī)則是：（1）如果只有一個(gè)字節(jié)，那么最高的比特位為0，這樣可以兼容ASCII；（2）如果有多個(gè)字節(jié)，那么第一個(gè)字節(jié)從最高位開始，連續(xù)有幾個(gè)比特位的值為1，就使用幾個(gè)字節(jié)編碼，剩下的字節(jié)均以10開頭。具體的表現(xiàn)形式為：（1）0xxxxxxx：?jiǎn)巫止?jié)編碼形式，這和ASCII編碼完全一樣，因此UTF-8是兼容ASCII的；（2）110xxxxx10xxxxxx：雙字節(jié)編碼形式（第一個(gè)字節(jié)有兩個(gè)連續(xù)的1）；（3）1110xxxx10xxxxxx10xxxxxx：三字節(jié)編碼形式（第一個(gè)字節(jié)有三個(gè)連續(xù)的1）；（4）11110xxx10xxxxxx10xxxxxx10xxxxxx：四字節(jié)編碼形式（第一個(gè)字節(jié)有四個(gè)連續(xù)的1）。xxx就用來(lái)存儲(chǔ)Unicode中的字符編號(hào)1.5.3Unicode字符集2．UTF-32UTF-32是固定長(zhǎng)度的編碼，始終占用4個(gè)字節(jié)，足以容納所有的Unicode字符，所以直接存儲(chǔ)Unicode編號(hào)即可，不需要任何編碼轉(zhuǎn)換。浪費(fèi)了空間，提高了效率。3．UTF-16UFT-16使用2個(gè)或者4個(gè)字節(jié)來(lái)存儲(chǔ)。對(duì)于Unicode編號(hào)范圍在0~FFFF之間的字符，UTF-16使用兩個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)，并且直接存儲(chǔ)Unicode編號(hào)，不用進(jìn)行編碼轉(zhuǎn)換。對(duì)于Unicode編號(hào)范圍在10000~10FFFF之間的字符，UTF-16使用四個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)，具體來(lái)說(shuō)就是：將字符編號(hào)的所有比特位分成兩部分，較高的一些比特位用一個(gè)值介于D800~DBFF之間的雙字節(jié)存儲(chǔ)，較低的一些比特位（剩下的比特位）用一個(gè)值介于DC00~DFFF之間的雙字節(jié)存儲(chǔ)。4.Unicode編碼方案的比較只有UTF-8兼容ASCII，UTF-32和UTF-16都不兼容ASCII（1）

優(yōu)點(diǎn)：UTF-8使用盡量少的字節(jié)來(lái)存儲(chǔ)字符，節(jié)省存儲(chǔ)空間，省流量。

缺點(diǎn)：效率低，不但在存儲(chǔ)和讀取時(shí)都要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，而且在處理字符串時(shí)也非常麻煩。字符定位（2）優(yōu)點(diǎn)：UTF-32效率高缺點(diǎn)：占用存儲(chǔ)空間，網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)消耗流量多（3）優(yōu)點(diǎn)：UTF-16平衡了存儲(chǔ)空間和處理效率的矛盾啟示：從Unicode字符集想到的（1）無(wú)論國(guó)家還是個(gè)人只有遵守統(tǒng)一的規(guī)則，才能有序地交流和發(fā)展；（2）做事情都要在遵守基本規(guī)則的基礎(chǔ)上，進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展；（3）字符編碼是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鳎稽c(diǎn)差錯(cuò)會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，因此，我們做事要具有工匠精神，精益求精。1.5.4課堂練習(xí)題已知大寫字母A的ASCII碼是65，小寫字母a的ASCII碼是97，則用八進(jìn)制表示的字符常量'\101'是______。字符A B)字符a C)字符e D)非法的常量2.設(shè)有說(shuō)明語(yǔ)句：chara='\72';則變量a