第一章 程序设计和C语言

适用于C程序设计（第五版）谭浩强这本书，该思维导图为其第一章内容，有什么是计算机程序、什么是计算机语言、C语言的发展及其特点……

第一章 程序设计和C语言

• 什么是计算机程序
  • 程序：一组计算机能识别和执行的指令
  • 只要让计算机执行这个程序，计算机就会自动地、有条不紊地进行工作
  • 计算机的一切操作都是由程序控制的，离开程序，计算机将一事无成
• 什么是计算机语言
  • 计算机语言：人和计算机交流信息的、 计算机和人都能识别的语言。
  • C语言就相当于连接人类和计算机的中间语言。
  • 计算机语言发展阶段
    • 机器语言 （由 0 和 1 组成的指令）
    • 符号语言 （用英文字母和数字表示指令）
    • 高级语言 （接近于人的自然语言和数学语言）
      • 面向 过程 的语言（非结构化的语言、结构化语言）
      • 面向 对象 的语言
• C语言的发展及其特点
  • C语言是国际上广泛流行的计算机高级语言
  • C语言的发展
    • （BCPL语言→ B语言）（精练、接近硬件，但过于简单, 无数据类型）→ C语言（具有多种数据类）
  • 最初的C语言只是为描述和实现UNIX操作系统提供一种工作语言而设计的。
  • C语言是一种用途广泛、功能强大、使用灵活的过程性(procedural)编程语言，既可用于编写应用软件，又能用于编写系统软件。因此C语言问世以后得到迅速推广。
  • C语言主要特点
    • 语言简洁、紧凑，使用方便、灵活
      • 只有 37 个关键字、 9 种控制语句
      • 程序书写形式自由，源程序短
    • 运算符丰富
      • 有34 种运算符
      • 把括号、赋值、强制类型转换等都作为运算符处理
      • 表达式类型多样化
    • 数据类型丰富
      • 包括 整型、浮点型、字符型、数组类型、指针类型、结构体类型、共用体类型
      • C99 又扩充了复数浮点类型、超长整型(long long)、布尔类型 (bool)
      • 指针类型数据，能用来实现各种复杂的数据结构（如链表、树、栈）等 的运算。
    • 具有结构化的控制语句
      • 如if…else语句、while语句、do…while语句、switch语句、for语句
      • 用函数作为程序的模块单位，便于实现程序的模块化
      • C语言是完全模块化和结构化的语言
    • 语法限制不太严格，程序设计自由度大
      • 对数组下标越界不做检查
      • 对变量的类型使用比较灵活，例如：整型量与字符型数据可以通用
      • C语言允许程序编写者有较大的自由度，因此放宽了语法检查
    • 允许直接访问物理地址，能进行位操作，可以直接对硬件进行操作
      • C语言具有高级语言的功能和低级语言 的许多功能，可用来编写系统软件
      • 这种双重性，使它既是成功的系统描述 语言，又是通用的程序设计语言
    • 用C语言编写的程序可移植性好
      • C的编译系统简洁，很容易移植到新系统
      • 在新系统上运行时，可直接编译“标准链接库”中的大部分功能，不需要修改源代码
      • 几乎所有计算机系统都可以使用C语言
    • 生成目标代码质量高，程序执行效率高
• 最简单的C语言程序
  • 最简单的C语言程序举例
    • #include <stdio.h> //用到函数库中的输入输出函数时 int main( ) //C程序必须有一个 main 函数 { printf (”This is a C program.\n”);//printf (输出函数),\n(换行符) return 0; //当main函数执行结束前将整数0作为函数值, }
    • C语言允许用两种注释方式
      • //：单行注释
        • 可单独占一行
        • 可出现在一行中其他内容的右侧
      • /*……*/：块式注释
        • 可包含多行
    • 求两个整数之和
      • 解题思路
        • 设置 3 个变量
        • a 和 b 用来存放两个整数
        • sum 用来存放和数
        • 用赋值运算符“ = ”把结果传送给 sum
      • #include <stdio.h> int main( ) { int a,b,sum; a = 123; b = 456; sum = a + b; printf(”sum is %d\n”,sum); return 0; }
    • 求两个整数中的较大者
      • 解题思路
        • 用一个函数实现求两个整数中的较大者
        • 在主函数中调用此函数并输出结果
      • #include <stdio.h> //主函数 int main( ) { int max(int x,int y); //因max函数的定义在main函数之后，需声明 int a,b,c; scanf(”%d,%d”,&a,&b); //输入语句 c = max(a,b); //调用max函数，将得到的值赋给c printf("max=%d\n",c); return 0; } //求两个整数中的较大者的max函数 int max(int x,int y) { int z; if (x > y) z = x; else z = y; return(z);
  • C语言程序的结构
    • C语言程序的结构特点
      • 一个程序由一个或多个源程序文件组成
        • 小程序往往只包括一个源程序文件
        • 例1.1，例1.2只有一个函数(书本上）
        • 例1.3有两个函数
      • 一个源程序文件中可以包括三个部分
        • 预处理指令 #include <stdio.h>等
        • 全局声明 在函数之外进行的数据声明
        • 函数定义 每个函数用来实现一定的功能
      • 函数是C程序的主要组成部分
        • 一个 C 程序是由一个或多个函数组成的
        • 必须包含一个 main 函数（只能有一个）
        • 每个函数都用来实现一个或几个特定功能
        • 被调用的函数可以是库函数，也可以是自己编制设计的函数
      • 一个函数包括两个部分
        • 函数首部
          • 即函数的第一行，包括函数名、函数类型、函数属性、函数参数（形式参数）名、函数类型
            • int max ( int x， int y )
          • 一个函数名后面必须跟一对圆括号，括号内写函数的参数名及其类型。如果函数没有参数，可以在括号中写void，也可以是空括号。如int main( void) 或 int main()
        • 函数体（可以是空函数）
          • 声明部分（可以没有声明部分）
            • 定义在本函数中所用到的变量
            • 对本函数所调用函数进行声明
          • 执行部分
            • 由若干个语句组成，指定在函数中所进行的操作
      • 程序总是从main函数开始执行
      • C程序对计算机的操作由C语句完成
        • C程序书写格式是比较自由的
          • 一行内可以写几个语句
          • 一个语句可以分写在多行上
        • 为清晰起见，习惯上每行只写一个语句
      • 数据声明和语句最后必须有分号
      • C语言本身不提供输入输出语句
      • 程序应当包含注释，增加可读性
• 运行C程序的步骤与方法
  • 上机输入和编辑源程序（ .c 文件）
  • 对源程序进行编译（ .obj 文件）
  • 进行连接处理（ .exe 文件）
  • 运行可执行程序，得到运行结果
• 程序设计的任务
  • 问题分析
    • 对于接手的任务要进行认真的分析
    • 研究所给定的条件
    • 分析最后应达到的目标
    • 找出解决问题的规律
    • 选择解题的方法
  • 设计算法
  • 编写程序
  • 对源程序进行编辑、编译和连接
  • 运行程序，分析结果
  • 编写程序文档