程序設計基礎 C語言程序設計,主講：朱海燕 ,課程性質 專業(yè)必修課 課程類型 理論課（3/5），含實踐（2/5） 學分 3.5學分 學時（周學時） 85學時（5學時/周）,程序設計基礎,課程描述 程序設計基礎是計算機科學與技術、軟件工程、電子信息工程等專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，是多門后續(xù)專業(yè)課程的先導課。 程序設計基礎是一門實踐性很強的課程，要求學生掌握C程序設計基礎知識，程序設計方法與基本數(shù)據(jù)結構。通過上機實踐培養(yǎng)學生分析具體問題，建立數(shù)學模型，用C語言解決實際問題的能力，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和提高學生實踐能力。 通過該課程的學習，學生不僅要掌握高級程序設計語言的知識，更重要的是在實踐中逐步掌握程序設計的思想和方法，培養(yǎng)問題求解和語言的應用能力。,程序設計基礎,課程資料 教學大綱 教學進度表 實驗進度表 課件 實驗資源 課程教學平臺 /eol/homepage/common/opencourse/,程序設計基礎,程序設計基礎,教學要求 掌握程序設計語言的基本知識 常用算法 初步的程序設計能力 學習方法 自主學習 重視上機實踐,課程考核 考核方式：期末閉卷考試+平時實驗成績并重 評定標準：按照教學大綱的比例 （平時成績占10%，期中考試占20%，實驗占30%，期末考試占40%）,程序設計基礎,教材和參考書,C語言程序設計，何欽銘、顏暉主編，高等教育出版社，2008 C語言編程（第3版），美Stephen, G.Kochan，張小潘譯，電子工業(yè)出版社，2006 C語言教程（第4版），美Al Kelley, Ira Pohl，徐波譯，機械工業(yè)出版社，2007 標準C語言基礎教程（第4版），美Gary J. Bronson，單先余等譯，電子工業(yè)出版社，2006 C程序設計語言，美Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie，徐寶文等譯，機械工業(yè)出版社，2006,如何盡快學會用C語言進行程序設計,了解程序設計語言(C語言) 模仿、改寫、編寫 通過不斷的編程實踐，逐步領會和掌握程序設計的基本思想和方法。,Chap 1 引 言,一個C語言程序 程序與程序設計語言 C語言的發(fā)展歷史與特點 實現(xiàn)問題求解的過程,本章要點,什么是程序？ 程序設計語言包含哪些功能？ 在語法上包含哪些內容？ 結構化程序設計有哪些基本的控制結構？ C語言有哪些特點？ C語言程序的基本框架如何？ 形成一個可運行的C語言程序需要經(jīng)過哪些步驟？ 如何用流程圖描述簡單的算法？,1.1 一個C語言程序,例1-1求階乘問題。輸入一個正整數(shù)n，輸出n!。 #include /* 編譯預處理命令 */ int main(void) /* 主函數(shù) */ int n; /* 變量定義 */ int factorial(int n); /* 函數(shù)聲明 */ scanf(“%d“, ,輸入 4 輸出 24,C程序由函數(shù)組成 有且只有一個主函數(shù)main,1.2 程序與程序設計語言,程序 人們?yōu)榻鉀Q某種問題用計算機可以識別的代碼編排的一系列加工步驟。 程序的執(zhí)行過程實際上是對程序所表達的數(shù)據(jù)進行處理的過程。 程序設計語言 提供了一種表達數(shù)據(jù)與處理數(shù)據(jù)的功能 要求程序員按照語言的規(guī)范編程,1.2 程序與程序設計語言,程序與指令 程序設計語言的功能 程序設計語言的語法 程序的編譯與編程環(huán)境,程序與指令,指令：計算機的一個最基本的功能 如實現(xiàn)一次加法運算或實現(xiàn)一次大小的判別 計算機的指令系統(tǒng)：計算機所能實現(xiàn)的指令的集合 程序：一系列計算機指令的有序組合,程序與指令,例1-2 編寫程序，分別求和與乘積 虛擬的計算機指令系統(tǒng)（7條指令 ） 指令1：Input X 將當前輸入數(shù)據(jù)存儲到內存的X單元 指令2：Output X 將內存X單元的數(shù)據(jù)輸出。 指令3：Add X Y Z 將內存X單元的數(shù)據(jù)與Y單元的數(shù)據(jù)相加并將結果存儲到Z單元。 指令4：Sub X Y Z 將內存X單元的數(shù)據(jù)與Y單元的數(shù)據(jù)相減并將結果存儲到Z單元。 指令5：BranchEq X Y P 比較X與Y，若相等則程序跳轉到P處執(zhí)行，否則繼續(xù)執(zhí)行下一條指令。 指令6：Jump P 程序跳轉到P處執(zhí)行。 指令7：Set X Y 將內存Y單元的值設為X。,程序與指令,輸入3個數(shù)A, B和C，求A+B+C的結果 Input A; 輸入第1個數(shù)據(jù)到存儲單元A中 Input B; 輸入第2個數(shù)據(jù)到存儲單元B中 Input C; 輸入第3個數(shù)據(jù)到存儲單元C中 Add A B D; 將A、B相加并將結果存在D中 Add C D D; 將C、D相加并將結果存在D中 Output D; 輸出D的內容,程序與指令,輸入2個數(shù)A和B，求A*B的結果 1Input A; 輸入第1個數(shù)據(jù)到存儲單元A中 2Input B; 輸入第2個數(shù)據(jù)到存儲單元B中 3Set 0 X; 將X設為0，此處X用以統(tǒng)計A累加的次數(shù) 4Set 0 Z; 將Z設為0，此處Z用以存放A*B的結果 5BranchEq X B 9; 判別X與B是否相等；若相等說明A已累加了B次，程序跳轉到第9條指令，輸出結果 6Add Z A Z; Z = Z + A 7Add 1 X X; X = X + 1 8Jump 5; 程序跳轉到第5條指令，繼續(xù)循環(huán)執(zhí)行第6條、7條指令 9Output Z; 輸出Z的值，該值等于A*B,程序設計語言的功能,數(shù)據(jù)表達：表達所要處理的數(shù)據(jù) 流程控制：表達數(shù)據(jù)處理的流程,數(shù)據(jù)表達,數(shù)據(jù)表達：一般將數(shù)據(jù)抽象為若干類型 數(shù)據(jù)類型:對某些具有共同特點的數(shù)據(jù)集合的總稱 代表的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)類型的定義域） 在這些數(shù)據(jù)上做些什么（即操作或稱運算） 例如：整數(shù)類型 包含的數(shù)據(jù)：，-2，-1，0，1，2， 作用在整數(shù)上的運算：+ 、 - 、 * 、 /等,數(shù)據(jù)表達,C語言提供的數(shù)據(jù)類型 基本數(shù)據(jù)類型：程序設計語言事先定義好，供程序員直接使用，如整型、實型（浮點型）、字符型等。 構造類型：由程序員構造，如數(shù)組、結構、文件、指針等。 各種數(shù)據(jù)類型的常量與變量形式 常量（常數(shù)）與變量,流程控制,結構化程序設計方法 將復雜程序劃分為若干個相互獨立的模塊 模塊：一條語句（Statement）、一段程序或一個函數(shù)（子程序）等 單入口、單出口,流程控制,任何程序都可以將模塊通過3種基本的控制結構進行組合來實現(xiàn),順序結構,循環(huán)結構,分支結構,流程控制,語句級控制：3種基本的控制結構 順序控制結構：自然順序執(zhí)行 分支控制結構（選擇結構）：根據(jù)不同的條件來選擇所要執(zhí)行的模塊 循環(huán)控制結構：重復執(zhí)行某個模塊 單位級控制：函數(shù)的定義與調用 處理復雜問題時, 將程序分為若干個相對獨立的子程序（函數(shù)）,程序設計語言的語法,用程序設計語言所寫的程序必須符合相應語言的語法 源程序（源代碼）是一個字符序列，這些字符序列按順序組成了一系列“單詞”，“單詞”的組合就形成了語言有意義的語法單位，一些簡單語法單位的組合又形成了更復雜的語法單位，最后一系列語法單位組合成程序。,程序設計語言的語法,C語言的主要“單詞” （1）標識符: C語言的標識符規(guī)定由字母、數(shù)字以及下劃線組成，且第一個字符必須是字母或下劃線。 （2）保留字(關鍵字): 它們是C語言規(guī)定的、賦予它們以特定含義、有專門用途的標識符。 （3）自定義標識符: 包括在程序中定義的變量名、數(shù)據(jù)類型名、函數(shù)名以及符號常量名。有意義的英文單詞 （4）常量: 常量是有數(shù)據(jù)類型的，如，123、12.34 （5）運算符。代表對各種數(shù)據(jù)類型實際數(shù)據(jù)對象的運算。如，+（加）、-（減）、*（乘）、/（除）、%（求余）、（大于）,程序設計語言的語法,C語言的主要語法單位 （1）表達式: 運算符與運算對象組合就形成了表達試。如，2 + 3 * 4 （2）變量定義: 變量也有數(shù)據(jù)類型，所以在定義變量時要說明相應變量的類型。如: int i; （3）語句: 語句是程序最基本的執(zhí)行單位，程序的功能就是通過對一系列語句的執(zhí)行來實現(xiàn)的。 （4）函數(shù)定義與調用,程序設計語言的語法,其中，(3)語句： 表達式語句：表達式加分號“;” 分支語句：實現(xiàn)分支控制過程 if (a b) x = a; else x = b; 循環(huán)語句：實現(xiàn)循環(huán)控制的過程 sum = 0; /* 初始化sum和i */ i = 1; while (i = 100) /* while循環(huán)語句 */ sum = sum + i; i = i + 1; 復合語句：用一對“ ”，將若干語句順序組合在一起就形成了一個程序段。,程序設計語言的語法,其中，（4）函數(shù)定義與調用 函數(shù)是完成特定任務的獨立模塊，函數(shù)的使用最主要涉及到函數(shù)的定義與調用。 輸入輸出： C語言沒有輸入輸出語句，用庫函數(shù)printf、scanf等實現(xiàn)。,程序的編譯與編程環(huán)境,程序的編譯 編譯器 程序 計算機直接能理解的指令序列 編譯器：對源程序進行詞法分析、語法與語義分析，生成可執(zhí)行的代碼。 直接指出程序中的語法錯誤 編程環(huán)境 包括編輯程序（Edit）、編譯（Compile）、調試（Debug）等過程。 掌握程序設計語言：根據(jù)語言的語法，用語言表達數(shù)據(jù)、實現(xiàn)程序的控制，并會使用編程環(huán)境。,C 語言上機過程,源程序 test.cpp test.obj 可執(zhí)行代碼 test.exe,編譯,連接,運行,1.3 C語言的發(fā)展歷史與特點,歷史 1972年：貝爾實驗室的Dennis Ritchie在B語言的基礎上設計并實現(xiàn)了C語言。 1978年：B.W.Kernighan和D.Ritchie（簡稱K & R）合著的The C Programming Language是各種C語言版本的基礎，稱之為舊標準C語言。 1983年：美國國家標準化協(xié)會（ANSI）制定了新的C語言標準，稱ANSI C。,C語言的特點,1C語言是一種結構化語言 2C語言語句簡潔、緊湊，使用方便、靈活 32個關鍵字，9種控制語句，程序書寫形式自由。 3C語言程序易于移植 C語言將與硬件有關的因素從語言主體中分離出來，通過庫函數(shù)或其他實用程序實現(xiàn)它們。 4C語言有強大的處理能力 5生成的目標代碼質量高，運行效率高,C語言的特點,6數(shù)據(jù)類型檢查不嚴格，表達式出現(xiàn)二義性，不具備數(shù)據(jù)越界自動檢查功能，運算符的優(yōu)先級與結合性對初學者難于掌握。 C 語言中大小寫字母代表不同含義,1.4 實現(xiàn)問題求解的過程,問題：求1100間所有偶數(shù)的和。 1問題分析與算法設計 求在一定范圍內（1100）、滿足一定條件(偶數(shù))的若干整數(shù)的和，求累加和。,思路：設置一個變量(sum)，其初值為0，然后在1100的數(shù)中(i)尋找偶數(shù)，將它們一個一個累加到sum中。 一步累加：sum = sum + i; 重復累加，用循環(huán)語句實現(xiàn)，在循環(huán)過程中： (1) 判別 i 是不是偶數(shù)：用分支控制語句來實現(xiàn)。 (2) 對循環(huán)次數(shù)進行控制：通過 i 值的變化,問題分析與算法設計,思路 確定算法 算法：一組明確的解決問題的步驟，它產(chǎn)生結果并可在有限的時間內終止。 算法的描述： 自然語言 偽代碼 流程圖：算法的圖形表示法,實現(xiàn)問題求解的過程,2編輯程序 生成程序的源文件，C語言源文件的后綴為 .c / .cpp #include int main(void) int i, sum = 0; for(i = 1; i = 100; i+) if (i%2 = 0) sum = sum + i; printf(“%d“, sum); return 0; ,實現(xiàn)問題求解的過程,3程序編譯連接 編輯程序后，用該語言的編譯程序對其進行編譯，以生成二進制代