1、第二講：程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(2)林夢香北京航空航天大學(xué)2010年9月計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)基礎(chǔ)（1）數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中如何表示？如何存儲(chǔ)？（2）對數(shù)據(jù)實(shí)施哪些操作？如何控制？（3）數(shù)據(jù)如何輸入到計(jì)算機(jī)？（4）計(jì)算結(jié)果（數(shù)據(jù)）如何輸出和保存？程序設(shè)計(jì)需要確定：輸入設(shè)備（鼠標(biāo)、鍵盤等） 輸出設(shè)備（顯示器、打印機(jī)等）磁盤 網(wǎng)絡(luò)I/O總線主存儲(chǔ)器程序計(jì)數(shù)器（PC）算術(shù)邏輯單元（ALU）寄存器堆CPU存儲(chǔ)器總線I/O設(shè)備計(jì)算機(jī)通過I/O設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備 輸入設(shè)備： 輸入命令和數(shù)據(jù)； 輸出設(shè)備： 顯示程序的運(yùn)行結(jié)果； 磁盤設(shè)備： 長期存放程序文件和數(shù)據(jù)文件； 文件輸入/輸出設(shè)備和外部存儲(chǔ)設(shè)備的物理特征

2、完全不同！C語言中把所有的I/O設(shè)備都看作“文件”，用同一批函數(shù)對它們進(jìn)行輸入/輸出操作。 輸入設(shè)備輸入設(shè)備文件 輸出設(shè)備輸出設(shè)備文件 外部存儲(chǔ)設(shè)備程序文件、數(shù)據(jù)文件流C語言通過一個(gè)稱為“流”的邏輯設(shè)備間接操作文件；流實(shí)際是一個(gè)FILE類型的變量， FILE類型是一個(gè)結(jié)構(gòu)類型，定義在stdio.h中。程序需要與文件交換數(shù)據(jù)時(shí)：先在程序與文件之間建立一個(gè)流（用fopen函數(shù)）；用標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出函數(shù)，通過流讀/寫文件；數(shù)據(jù)交換結(jié)束后，撤銷流（用fclose函數(shù)）。文件操作打開/關(guān)閉文件的打開(建立流)： FILE *fp; fp= fopen(char * filename,char * mode

3、)；文件的關(guān)閉（撤銷流）： int fclose(FILE *fp)；文件操作讀/寫函數(shù)字符的輸入輸出函數(shù) int getc(FILE *fp)； int putc(int c,FILE *fp)；字符串的輸入輸出函數(shù)： char fgets(char *s,int n,FILE *fp) ； int fputs(char *s,FILE *fp)；格式化輸入/輸出函數(shù)： fscanf(FILE *fp,”輸入格式”，輸入項(xiàng)) ； fprintf(FILE *fp， ”輸出格式”，輸出項(xiàng))；C程序運(yùn)行時(shí)自動(dòng)建立3個(gè)流：1、 stdin，與鍵盤聯(lián)系;2、 stdout，與顯示屏幕聯(lián)系；3、 st

4、derr，與顯示屏幕聯(lián)系。特點(diǎn)： 這些流由系統(tǒng)自動(dòng)將其打開、關(guān)閉，程序不需管。標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備文件標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備文件的讀/寫字符輸入輸出函數(shù)： getchar(), putchar()字符串的輸入輸出函數(shù)： gets(), puts()格式化輸入/輸出函數(shù)： scanf(), printf() 要求： 從鍵盤輸入10個(gè)數(shù)字，將這10個(gè)數(shù)字及其平均值保存到磁盤文件data.txt中。文件操作：例一#include int main(void) FILE *fp; int var,i,sum=0; float average; fp=fopen(“data.txt”, “ w”); for(i=0;i10;i+

5、) printf(“input number :&d”,i+1); scanf(“%d”,&var); sum=sum+var; fprintf(fp, “ %dn”,var); average=(float)sum/10.0; fprintf(fp, “ The average is %6.2f”,average); fclose(fp);要求： 從鍵盤輸入一些字符，逐個(gè)把它們保存到磁盤文件中，輸入結(jié)束標(biāo)志為#。文件操作：例二#include int main(void) FILE *fp; char ch,filename10; scanf(%s,filename); if(fp=fope

6、n(filename,w)=NULL) printf(cannot open filen); exit(0); ch=getchar(); ch=getchar(); while(ch!=#) fputc(ch,fp); ch=getchar(); fclose(fp);程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)（二）： 化復(fù)雜為簡單例： 設(shè)計(jì)一程序，要求能夠查詢學(xué)生的成績、計(jì)算平均成績和總學(xué)分、按照總學(xué)分排序。分析： 程序的基本功能： 1、成績的輸入（存入文件）； 2、成績的查詢（按學(xué)號）； 3、計(jì)算平均成績和總學(xué)分； 4、按總學(xué)分排序； 5、查詢結(jié)果的輸出。模塊化程序設(shè)計(jì)思想： 逐步分解、分而治之 優(yōu)點(diǎn)： 每個(gè)模塊可以

7、獨(dú)立設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，利于提高效率、隔離錯(cuò)誤和維護(hù)模塊化程序設(shè)計(jì)程序組織C語言中用函數(shù)組織程序，一個(gè)C程序由一個(gè)主函數(shù)和若干個(gè)函數(shù)構(gòu)成。主函數(shù)（main）是程序開始執(zhí)行的入口；C函數(shù)是一個(gè)獨(dú)立完成某個(gè)功能的語句塊；函數(shù)與函數(shù)之間通過輸入?yún)?shù)和返回值（輸出）來聯(lián)系；函數(shù)的定義函數(shù)定義的格式為： 返回類型 函數(shù)名(參數(shù)表） 函數(shù)體；用戶自定義函數(shù)，則必須在源代碼中說明函數(shù)原型，函數(shù)原型可以只包含參數(shù)的類型；標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)的函數(shù)原型都在頭文件中提供，程序可以用#include指令包含這些原型文件；注意：C不允許函數(shù)定義嵌套，即在函數(shù)定義中再定義一個(gè)函數(shù)是非法的。函數(shù)聲明和調(diào)用C語言中，一個(gè)函數(shù)必須在函數(shù)聲明(

8、函數(shù)原型)后才能被調(diào)用，函數(shù)聲明的作用是告知編譯器：函數(shù)值類型、參數(shù)個(gè)數(shù)及類型，以便編譯器對函數(shù)調(diào)用進(jìn)行正確性檢查。函數(shù)調(diào)用： 函數(shù)名（實(shí)參1，實(shí)參2，）函數(shù)定義、聲明和調(diào)用int plus(int,int);int main(void) int a,b,c; a=4; b=5; c=plus(a,b); printf(“a+b=%d”,c); int plus(int x,int y) int z; z=x+y; return(z); 問題一：函數(shù)間的參數(shù)傳遞1、使用全局變量2、使用參數(shù)（形參-實(shí)參） 按值傳遞 實(shí)參將數(shù)據(jù)復(fù)制到形參； 每次只傳遞一個(gè)數(shù)據(jù)按地址傳遞 將實(shí)參的存儲(chǔ)地址傳遞到形參

9、（指針變量）； 每次可傳遞多個(gè)數(shù)據(jù)。全局變量的例子int add1,add2;int main(void) int c; add1=4; add2=5; c=plus(); printf(“add1+add2=%d”,c);int plus() int z; z=add1+add2; return(z);傳遞值的例子int plus(int, int);int main(void) int a,b,c; a=4; b=5; c=plus(a,b); printf(“1. a+b=%d”,c); printf(“2. a+b=%d”,a+b); int plus(int x,int y) int

10、 z; z=x+y; x=8; y=10; return(z); 傳遞地址的例子int plus(int *, int *);int main(void) int a,b,c; a=4; b=5; c=plus(&a,&b); printf(“1. a+b=%d”,c); printf(“2. a+b=%d”,a+b); int plus(int *px,int *py) int z; z=*px+*py; *px=8; *py=10; return(z); 問題二：變量生存期和作用域程序運(yùn)行時(shí)，內(nèi)存被分為4個(gè)部分：代碼區(qū)、 全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)、 堆區(qū)、 棧區(qū)。變量的存儲(chǔ)類型： static: 全局?jǐn)?shù)

11、據(jù)區(qū) auto : 棧區(qū) register: 通用寄存器變量生存期：程序運(yùn)行期間變量存在的時(shí)間。與變量存儲(chǔ)類型和聲明位置有關(guān)： 1、靜態(tài)生命期：變量被分配在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。其生存期與程序的運(yùn)行期相同。如全局變量、靜態(tài)全局變量、靜態(tài)局部變量。 2、局部生命期：變量分配在棧區(qū)。其生存期與函數(shù)運(yùn)行期相同。 3、動(dòng)態(tài)生命期：變量分配在堆區(qū)。其生存期由程序中特定的函數(shù)調(diào)用來調(diào)用和釋放。變量的生存期變量的作用域變量在源程序中的有效范圍,與變量聲明的位置有關(guān)。全局變量：在函數(shù)之外聲明的變量稱為全局變量，可以為本文件中其它函數(shù)所共用。全局變量存放在全局?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)。在聲明全局變量時(shí)，若未專門初始化，則編譯器將其初始化為

12、0。局部變量：在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部聲明的變量是局部變量，它只在本函數(shù)范圍內(nèi)是可見的。局部變量存放在棧區(qū)。如果局部變量不被顯式初始化，則其內(nèi)容是不可預(yù)料的。int plus(void);int add1,add2;int main(void) int c; add1=4; add2=5; c=plus(); printf(“add1+add2=%d”,c);int plus() int z; z=add1+add2; return(z);小 結(jié)程序（計(jì)算）的本質(zhì)： 數(shù)據(jù)的輸入、操作、輸出 程序（函數(shù)）的結(jié)構(gòu) （輸入/輸出、數(shù)據(jù)處理）變量是程序的核心變量的本質(zhì)；變量的數(shù)據(jù)類型（普通變量（基礎(chǔ)類型 變量、聚合類型變量）、指針變量）；程序運(yùn)行結(jié)束后，變量中保存的數(shù)據(jù)隨之丟失；需長期保存的數(shù)據(jù)應(yīng)保存在文件中，存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)設(shè)備（磁盤等）。